基于臺達PLC和HMI觸摸屏的電源監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

1、引言

電源監(jiān)控是鐵路信號的重要的監(jiān)控系統(tǒng)。在此之前信號的電源監(jiān)控系統(tǒng)基本上是采用單片機作為信號采集系統(tǒng)的核心。單片機監(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)控相對獨立，對電源系統(tǒng)帶來了諸多不便，比如維護困難、界面顯示繁瑣等?；谝陨显虮卷椖颗涮组_發(fā)了基于臺達PLC作為信號采集核心、臺達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)互連實現(xiàn)整合的經(jīng)濟實用、技術(shù)先進的鐵路信號的電源監(jiān)控系統(tǒng)。

2、硬軟件系統(tǒng)設(shè)計

2.1硬件體系設(shè)計

鐵路信號電源監(jiān)控硬件體系設(shè)計參見圖1。系統(tǒng)規(guī)模：44個數(shù)字量輸入；1個數(shù)字量輸出；6個電源模塊；39路模擬量輸入。

圖1 硬件體系設(shè)計

控制系統(tǒng)配置如下：觸摸屏：DOPA75CSTD；PLC：DVP16EH00T＋1個DVP04AD-H＋3個DVP16HM11N；電源模塊通訊卡1塊；分時采集電路卡1塊。

觸摸屏主要是用來顯示采集數(shù)據(jù)、報警、報警上下限設(shè)定、采集數(shù)據(jù)顯示微調(diào)、報警數(shù)據(jù)顯示、歷史趨勢圖顯示等。PLC主要是采集數(shù)據(jù)并計算，由于考慮系統(tǒng)對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DVP04AD-H對39路模擬量進行了分時采集，為了實現(xiàn)這個功能我們與廠家共同實驗開發(fā)了一個電子開關(guān)電路，對39路模擬量分了十組、每組4路，通過輸出不同的組別進行采集。電源通訊卡主要負責把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)，為實現(xiàn)這個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

（1）系統(tǒng)功能設(shè)計：44個數(shù)字量采集顯示，故障判斷；6個電源模塊的數(shù)據(jù)采集顯示、顯示電源模塊的工作狀態(tài)并判斷報警；39路模擬量顯示、并判斷上下限報警；顯示報警畫面、報警信息、當前報警、報警頻次；報警上下限設(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)場的一次測量元件測量會有誤差，而且此誤差是固定的，短時間內(nèi)是不變的，所以在程序當中增加這部分功能，使最終顯示出來的數(shù)值是消除誤差之后的值；

（2）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計分為HMI人機對話界面部分和PLC現(xiàn)場監(jiān)控部分。HMI部分主要構(gòu)架參見圖2。

圖2 HMI人機對話界面

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

3 、工程調(diào)試

調(diào)試分時采集功能時需要注意分時采集的時間，過大會影響整體數(shù)據(jù)采集的時間，過小會造成采集數(shù)據(jù)混亂，另外需要在兩次采集數(shù)據(jù)之間加一段間隔時間，避免兩組數(shù)據(jù)的重疊。對采集的模擬量根據(jù)量程進行計算得出顯示值。微調(diào)值計算，顯示值微調(diào)，并做負值消除；注意微調(diào)時可能會出現(xiàn)負值情況，所以要考慮負值的消除。電源模塊通訊注意電源通訊時的通訊協(xié)議一定要在通訊卡中設(shè)置好，包括站號設(shè)定，另外注意地址對應。故障和報警；因為報警點共有79個，很繁瑣，需要思路清晰。

4、結(jié)束語

基于中達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)平臺在集成工程中的一體化特點。