基於LonWorks現場總線技術的可控頂控制系統的製作方法

2023-05-04 00:06:51 1

專利名稱：基於LonWorks現場總線技術的可控頂控制系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及鐵路中小能力編組場駝峰現場的分布式控制調速系統，尤其涉及基 於LonWorks現場總線技術的可控頂控制系統。
背景技術：
傳統的現場控制技術本身存在著一些無法克服的缺陷。例如在網絡結構上只 能有一個主控制器，無法構成多主冗餘系統，系統可靠性差；數據通訊方式為命令 響應式，致使系統靈活性差；在傳輸速率上也存在無法克服的瓶頸現象；太多太長 的現場連線各自傳遞著不同的信號，系統幹擾難以解決；採用作業效率低、安全性 差的手閘和鐵鞋制動。針對以上不足，我公司專門開發了基於LonWorks現場總線 技術的可控頂控制系統，在保證安全的前提下實現了調車作業自動化。

發明內容
本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷，提供一種具有較高的實 時性的基於LonWorks現場總線技術的可控頂控制系統。
本發明的目的可以通過以下技術方案來實現基於LonWorks現場總線技術的 可控頂控制系統，其特徵在於，該系統基於LonWorks現場總線技術通過雙絞線將 中控室PC機、現場控制器聯成一個網絡，溜放部分和車場部分分別設有測速器， 所述的現場控制器與測速器控制連接。
所述的現場控制器設在現場鐵路股道旁的CB2信號變壓器箱內，控制一個可 控頂群。
所述的一個可控頂群的可控頂數目為20個可控頂。 所述的現場控制器採用單機工作或雙機熱備方式工作
(1) 在雙機熱備方式時，主控制器實際控制可控頂和採集測量數據；
(2) 備用控制器運行與主機相同的計算程序，但不參與控制，而是不斷檢測
主控制器的CPU狀態和輸入輸出狀態是否正確；
(3)備用控制器若檢測到主控制器故障，則自動切換成主控制器替代其工作， 並顯示報警，提示維修人員進行檢修、更換。 所述的現場控制器具有高可靠性
(1) 每路輸出電路都採用大功率繼電器輸出，現場控制器對輸出結果進行回 採，實時檢測到輸出電路的故障，發現故障後自動報警；
(2) 輸出接點設有限流保險管，當某個可控頂短路時不會影響其他頂群；
(3) 輸入電路採用限流電阻加光電耦合隔離輸入，故障時不會造成輸入短路。 所述的中控室PC機用於作業計劃的輸入，現場數據的顯示和記錄，所述的中
控室PC機不進行控制運算處理，所有的控制由現場控制器完成。
所述的中控室PC機在特定情況下可通過鍵盤操作，實現人工幹預，所述的特 定情況包括當機車去股道內拉車牽出時，可人工操作鎖定相關可控頂群；或當大 組車送入股道時，可人工操作鎖定相關可控頂群；或當溜放過程中未提開勾吊魚回 拉時，可人工操作鎖定相關可控頂群；或當檢修人員維護某可控頂群時，可人工操 作鎖定該可控頂群。
與現有技術相比，本發明的優點在於
(1) LonWorks現場總線技術很方便地將所有設備用雙絞線聯接成互操作網， 大大節約了現場布線；
(2) 各股道及溜放部分的測速、測長和可控頂群控制由就近的現場控制器完 成，具有較高的實時性；
(3) 在性能上優於全減速頂調速系統，而設備投資又比採用減速器等設備低， 因此特別適合於中小駝峰使用。


圖1是本發明基於LonWorks現場總線技術的可控頂控制系統的示意圖。
具體實施例方式
如圖1所示，Lonworks網絡模塊是專用通信板，用雙絞線將現場設備連接起 來，圖示監控主機即為通用工業PC計算機；駝峰樓操作主機同監控主機即為通用 工業PC計算機；測速踏板壓磁式測重機是德國西門子公司提供的；測速踏板可控
頂是指該可控頂專門提供測速信息；測速踏板測長可控頂是指該可控頂專門提供測 長信息；圖示信號樓控制器都是同一種智能現場控制器，圖示編號為安裝的物理位置。
以上是SYCS-1可控頂控制調速系統示意圖，控制器是本發明的核心設備，其 他則是選用其它廠家的設備，LonWorks現場總線技術很方便地將所有設備用雙絞 線聯接成互操作網，大大節約了現場布線。
本發明提供了一種基於LonWork現場總線技術的分布式無主控制系統，通過 雙絞線將中控室的工業計算機與分布在現場的可控頂控制器聯成一個網絡。各股道 及溜放的測速、測長和可控頂群控制由就近的現場控制器完成，具有相當高的實時 性。
1、 控制節點採用雙機熱備方式，主控節點實際控制可控頂和釆集測量數據， 備用節點運行與主機相同的電腦程式，但不參與控制，而是不斷檢測主控節點的 CPU狀態和輸入輸出狀態是否正確。備用節點一旦檢測到主節點故障，則自動切 換成主節點替代工作，並顯示報警，提示維修人員檢修、更換。
2、 每路輸出都採用大功率繼電器輸出，節點對輸出結果進行回採，能實時檢 測到輸出電路的故障，輸出接點配置限流保險管，當某個可控頂短路時不會影響其 他頂群。
3、 輸入電路採用限流電阻加光電耦合隔離輸入，故障時不會造成輸入短路。 主節點與備節點同時採集輸入狀態，若主節點的輸入電路出現故障，報警並切換到 備用節點。
4、 雙絞線網絡採用冗於配置互為主備。中控室內的主機起監測作用，不進行 控制運算處理。
可控頂控制系統採用的是LonWorks現場控制技術,現場總線是用於現場儀表 與控制系統和控制室之間的一種全分散、全數位化的智能、雙向、多變量、多點多 站的通信系統。之所以出現這一革新是因為傳統的現場控制技術本身存在著一些無
(1) 在網絡結構上只能有一個主控制器，無法構成多主冗餘系統，系統可靠
性差；
(2) 數據通訊方式為命令響應式，致使系統靈活性差；
(3) 在傳輸速率上也存在無法克服的瓶頸現象；
(4)太多太長的現場連線各自傳遞著不同的信號，系統幹擾難以解決。 LonWorks是一種比較優秀的現場總線，其特徵如下-
(1) 採用由Motorola與Echelon公司的神經元單片機——MC143150 / MC143120;
(2) 把網絡的七層協議固化在晶片上，向用戶提供簡單的網絡接口；
(3) 它可以使用雙絞線、同軸電纜、光纖電纜、射頻電纜、電源線、紅外線、 信道電源以及其它多種介質，依據通信介質的不同，具有300BPS 1.25MBPS的數 據傳輸率，可根據需要選擇不同的通信介質。
一、現場控制器
可控頂控制系統的現場控制器是分布在現場的智能控制系統，基於LonWorks 現場總線技術通過雙絞線將中控室PC機、分布在現場的控制器聯成一個網絡。各 股道及溜放部分的測速、測長和可控頂群控制由就近的現場控制器完成，具有較高 的實時性。其特徵如下
(1) 一臺現場控制器分布在一條現場鐵路股道旁安置在CB2信號變壓器箱 內，控制一個可控群，而一個可控頂群的可控頂數目以相鄰兩勾勾車不同時壓上同 一個頂群、保證調速精度為劃分原則，大約20個可控頂為1組小頂群；
(2) 現場控制器可以單機工作，也可以採用雙機熱備方式。在雙機熱備方式 時，主控制器實際控制可控頂和採集測量數據；備用控制器運行與主機相同的計算 程序，但不參與控制，而是不斷檢測主控制器的CPU狀態和輸入輸出狀態是否正 確。備用控制器一旦檢測到主控制器故障，則自動切換成主控制器替代其工作，並 顯示報警，提示維修人員進行檢修、更換；
(3) 現場控制器具有高可靠性
a. 每路輸出電路都採用大功率繼電器輸出，現場控制器對輸出結果進行回採， 能實時檢測到輸出電路的故障，發現故障後自動報警；
b. 輸出接點配置有限流保險管，當某個可控頂短路時不會影響其他頂群；
c. 輸入電路採用限流電阻加光電耦合隔離輸入，故障時不會造成輸入短路。主 控制器與備用控制器同時採集輸入狀態，若主控制器的輸入電路出現故障，報警並 切換到備用控制器；
(4) 每個現場控制器由12V直流電源、24V直流電源、LONWORKS網絡板、 80186CPU模板、輸入模板和輸出模板等部件組成。位於駝峰溜放區，負責道岔區
測速踏板及工頻測長信息的採集和處理，並負責相應股道可控頂的自動控制。現場 控制器分別位於股道旁。
二、系統無主功能的實現
可控頂控制系統配備二臺工業控制計算機，但不承擔系統的主機或中央控制的 功能，其特徵如下
(1) 主機用於作業計劃的輸入，現場數據的顯示和記錄(包括勾車經過各可 控頂頂群的時間，進口速度，出口速度，制動參數等)。考慮實時性和可靠性，主 機不進行控制運算處理，所有的控制由現場控制器完成；
(2) 在特殊情況下，當班人員可通過鍵盤操作，實現人工幹預。如
a. 當機車去股道內拉車牽出時，可人工操作鎖定相關可控頂群；
b. 當大組車送入股道時，可人工操作鎖定相關可控頂群；
c. 當溜放過程中未提開勾吊魚回拉時，可人工操作鎖定相關可控頂群；
d. 當檢修人員維護某可控頂群時，可人工操作鎖定該可控頂群。
(3) 系統互為主備
a. 雙絞線網絡採用冗餘配置互為主備。若檢測到主網絡發生故障，則報警，提 示操作人員使用備用網絡；
b. 中控室內的主機起監測作用，不進行控制運算處理。所以萬一主機出現故障， 不影響系統的運行；
c. 當測重計或測速踏板、測長軌道電路、可控頂群或現場控制器等設備發生單 點故障時，系統按常規處理，此時，控制精度將受到一定的影響，但能及時報警通 知維修人員排除故障；
d. 在溜放部分和車場部分都設置測速器，根據勾車通過速度、股道空餘長度、 勾車的停車位置，並結合勾車車軸數，以此作為依據來控制各組可控頂，合理調整 溜放勾車的出口速度，確保安全連掛。
可控頂控制系統實現了分布式智能控制技術，控制設備分布在現場，故施工方 便，能大量節省電纜；可控頂控制系統的各股道的控制與其他股道控制器無關，某 一股道的故障不會影響其他股道；可控頂控制系統中PC機不參與控制，所有控制 都由現場控制器完成，系統具有高可靠性；設備維護方便，故障容易定位。
權利要求
1. 基於LonWorks現場總線技術的可控頂控制系統，其特徵在於，該系統基於LonWorks現場總線技術通過雙絞線將中控室PC機、現場控制器聯成一個網絡，溜放部分和車場部分分別設有測速器，所述的現場控制器與測速器控制連接。
2. 根據權利要求1所述的基於LonWorks現場總線技術的可控頂控制系統，其 特徵在於，所述的現場控制器設在現場鐵路股道旁的CB2信號變壓器箱內，控制 一個可控頂群。
3. 根據權利要求2所述的基於LonWorks現場總線技術的可控頂控制系統，其 特徵在於，所述的一個可控頂群的可控頂數目為20個可控頂。
4. 根據權利要求1所述的基於LonWorks現場總線技術的可控頂控制系統，其 特徵在於，所述的現場控制器採用單機工作或雙機熱備方式工作(1) 在雙機熱備方式時，主控制器實際控制可控頂和採集測量數據；(2) 備用控制器運行與主機相同的計算程序，但不參與控制，而是不斷檢測 主控制器的CPU狀態和輸入輸出狀態是否正確；(3) 備用控制器若檢測到主控制器故障，則自動切換成主控制器替代其工作， 並顯示報警，提示維修人員進行檢修、更換。
5. 根據權利要求1所述的基於LonWorks現場總線技術的可控頂控制系統，其 特徵在於，所述的現場控制器具有高可靠性(1) 每路輸出電路都採用大功率繼電器輸出，現場控制器對輸出結果進行回 採，實時檢測到輸出電路的故障，發現故障後自動報警；(2) 輸出接點設有限流保險管，當某個可控頂短路時不會影響其他頂群；(3) 輸入電路採用限流電阻加光電耦合隔離輸入，故障時不會造成輸入短路。
6. 根據權利要求1所述的基於LonWorks現場總線技術的可控頂控制系統，其 特徵在於，所述的中控室PC機用於作業計劃的輸入，現場數據的顯示和記錄，所 述的中控室PC機不進行控制運算處理，所有的控制由現場控制器完成。
7. 根據權利要求1所述的基於LonWorks現場總線技術的可控頂控制系統，其 特徵在於，所述的中控室PC機在特定情況下可通過鍵盤操作，實現人工幹預，所 述的特定情況包括當機車去股道內拉車牽出時，可人工操作鎖定相關可控頂群； 或當大組車送入股道時，可人工操作鎖定相關可控頂群；或當溜放過程中未提開勾 吊魚回拉時，可人工操作鎖定相關可控頂群；或當檢修人員維護某可控頂群時，可 人工操作鎖定該可控頂群。
全文摘要
本發明涉及基於LonWorks現場總線技術的可控頂控制系統，該系統基於LonWorks現場總線技術通過雙絞線將中控室PC機、現場控制器聯成一個網絡，溜放部分和車場部分分別設有測速器，所述的現場控制器與測速器控制連接。與現有技術相比，本發明的優點在於LonWorks現場總線技術很方便地將所有設備用雙絞線聯接成互操作網，大大節約了現場布線；各股道及溜放部分的測速、測長和可控頂群控制由就近的現場控制器完成，具有較高的實時性；在性能上優於全減速頂調速系統，而設備投資又比採用減速器等設備低，因此特別適合於中小駝峰使用。
文檔編號G05B19/418GK101377680SQ20081020049
公開日2009年3月4日 申請日期2008年9月25日 優先權日2008年9月25日
發明者鞏林玉, 江嵩峰 申請人:卡斯柯信號有限公司