基于PLC的電源監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1 引言
　　電源監(jiān)控是鐵路信號(hào)的重要的監(jiān)控系統(tǒng)。在此之前信號(hào)的電源監(jiān)控系統(tǒng)基本上是采用單片機(jī)作為信號(hào)采集系統(tǒng)的核心。單片機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)一方面存在采集速度慢、界面不友好、操作不方便等技術(shù)局限，另一方面由于其中的電源模塊部分的監(jiān)控相對(duì)獨(dú)立，對(duì)電源系統(tǒng)帶來了諸多不便，比如維護(hù)困難、界面顯示繁瑣等?；谝陨显虮卷?xiàng)目配套開發(fā)了基于臺(tái)達(dá)PLC作為信號(hào)采集核心、臺(tái)達(dá)HMI觸摸屏作為操作和監(jiān)視界面的電源監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控子系統(tǒng)與電源模塊通過工業(yè)總線網(wǎng)絡(luò)互連實(shí)現(xiàn)整合的經(jīng)濟(jì)實(shí)用、技術(shù)先進(jìn)的鐵路信號(hào)的電源監(jiān)控系統(tǒng)。
2 硬軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1硬件體系設(shè)計(jì)

圖1 硬件體系設(shè)計(jì)

　　鐵路信號(hào)電源監(jiān)控硬件體系設(shè)計(jì)參見圖1。系統(tǒng)規(guī)模：44個(gè)數(shù)字量輸入；1個(gè)數(shù)字量輸出；6個(gè)電源模塊；39路模擬量輸入。
　　控制系統(tǒng)配置如下：觸摸屏：DOPA75CSTD；PLC：DVP16EH00T＋1個(gè)DVP04AD-H＋3個(gè)DVP16HM11N；電源模塊通訊卡1塊；分時(shí)采集電路卡1塊。
　　觸摸屏主要是用來顯示采集數(shù)據(jù)、報(bào)警、報(bào)警上下限設(shè)定、采集數(shù)據(jù)顯示微調(diào)、報(bào)警數(shù)據(jù)顯示、歷史趨勢(shì)圖顯示等。PLC主要是采集數(shù)據(jù)并計(jì)算，由于考慮系統(tǒng)對(duì)模擬量采集的速度要求不是很高，為了節(jié)省成本，系統(tǒng)中使用了1 個(gè)DVP04AD-H對(duì)39路模擬量進(jìn)行了分時(shí)采集，為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能我們與廠家共同實(shí)驗(yàn)開發(fā)了一個(gè)電子開關(guān)電路，對(duì)39路模擬量分了十組、每組4路，通過輸出不同的組別進(jìn)行采集。電源通訊卡主要負(fù)責(zé)把6塊電源模塊的數(shù)據(jù)匯總并且通過RS484接口以MODBUS協(xié)議與PLC通訊，使PLC采集得到6塊電源模塊的數(shù)據(jù)，為實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能我們公司的電源研發(fā)部門做了大量的工作，最終使PLC與電源模塊的通訊卡實(shí)現(xiàn)了通訊，電源模塊的信息得到了采集。

2.2軟件體系設(shè)計(jì)
　　（1）系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)：44個(gè)數(shù)字量采集顯示，故障判斷；6個(gè)電源模塊的數(shù)據(jù)采集顯示、顯示電源模塊的工作狀態(tài)并判斷報(bào)警；39路模擬量顯示、并判斷上下限報(bào)警；顯示報(bào)警畫面、報(bào)警信息、當(dāng)前報(bào)警、報(bào)警頻次；報(bào)警上下限設(shè)定；數(shù)據(jù)微調(diào)功能，并且顯示微調(diào)值；
歷史趨勢(shì)圖顯示；不同畫面開啟權(quán)限設(shè)定；
　　以上有必要說明的是數(shù)據(jù)微調(diào)功能，由于現(xiàn)場(chǎng)的一次測(cè)量元件測(cè)量會(huì)有誤差，而且此誤差是固定的，短時(shí)間內(nèi)是不變的，所以在程序當(dāng)中增加這部分功能，使最終顯示出來的數(shù)值是消除誤差之后的值；
　?。?）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分為HMI人機(jī)對(duì)話界面部分和PLC現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控部分。HMI部分主要構(gòu)架參見圖2。

圖2 HMI人機(jī)對(duì)話界面

　　PLC監(jiān)控部分主要包括：電源模塊通訊；分時(shí)采集40路模擬量，每次采集4路；對(duì)采集的模擬量根據(jù)量程進(jìn)行計(jì)算得出顯示值，顯示電源模塊的工作狀態(tài)并判斷報(bào)警；微調(diào)值計(jì)算，顯示值微調(diào)，并做負(fù)值消除；故障和報(bào)警；數(shù)字量采集顯示，故障判斷；

3 工程調(diào)試
　　調(diào)試分時(shí)采集功能時(shí)需要注意分時(shí)采集的時(shí)間，過大會(huì)影響整體數(shù)據(jù)采集的時(shí)間，過小會(huì)造成采集數(shù)據(jù)混亂，另外需要在兩次采集數(shù)據(jù)之間加一段間隔時(shí)間，避免兩組數(shù)據(jù)的重疊。對(duì)采集的模擬量根據(jù)量程進(jìn)行計(jì)算得出顯示值。微調(diào)值計(jì)算，顯示值微調(diào)，并做負(fù)值消除；注意微調(diào)時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)負(fù)值情況，所以要考慮負(fù)值的消除。電源模塊通訊注意電源通訊時(shí)的通訊協(xié)議一定要在通訊卡中設(shè)置好，包括站號(hào)設(shè)定，另外注意地址對(duì)應(yīng)。故障和報(bào)警；因?yàn)閳?bào)警點(diǎn)共有79個(gè)，很繁瑣，需要思路清晰。

4結(jié)束語
　　基于中達(dá)電通公司提供的解決方案的典型案例整合了兩種不同種類的產(chǎn)品，體現(xiàn)出單一技術(shù)平臺(tái)在集成工程中的一體化特點(diǎn)。