[发明专利]机务段信号系统的自动化控制系统

说明书

技术领域

本发明设计自动化控制技术，尤其是涉及铁路系统通过结构化编程实现机务段自动化控制系统。

背景技术

自动化控制技术的普遍应用，在大铁路控制中已经实现了自动控制和管理，铁路机车段和车辆段的控制落后于大铁路。

目前，在铁路系统的机务段，很多段的调度机车，还是通过人工扳道岔的方式进行操作，这样的机务段需要一个比较完善和实用的控制方案来代替人工操作，实现机务段自动化控制。同时在已经完成了自动化改造的机务段中，自动化控制方面也还存在一些控制功能不完善、维修和改造繁琐、联锁控制不到位的情况。

在铁路系统的机务段自动化改造中，采用的方案有：PLC控制方案，工控机+插板的硬件控制方案，这两种方案都均能实现自动调度的功能。采用PLC控制具有较多的优点：可靠性高，不受软件病毒的影响，接线简单，控制方便，是一个比较好的硬件控制平台。不管哪种方案都需要进行软件控制编程。

目前，在铁路系统的机务段自动化改造中，有三种编程方式均能实现相同的控制功能。包括的编程方式有：线性化编程，模块化编程和结构化编程。

线性化编程：在大部分项目中采用较多的是线性化编程方法，也就是每一条进路根据其涉及到的信号状态，进行独立的编程控制；其优点是每一条进路都是独立的，利于检查和解决本进路的编程错误和运行故障；缺点：编程工作量太大，涉及到的PLC内部变量分散，出现问题不宜查找，容易出现疏漏和手误；调试时需要每一条进路、每一个功能都要试验到位，调试较麻烦。

模块化编程也叫分部编程：这种控制方法只是设备进行了分块编程，进路的控制为一部分，在此控制块内部还是采用线性化编程方法，没有解决线性化编程的缺点。

结构化编程：这是一种先进的编程方法，它打破了实际设备的状态和数据的限制，采用形式参数代替实际参数，进行编程。目前有部分项目采用了这种编程方法，但提取形式参数的方法和输出控制各种各样，呈现出不同的应用效果。

目前其他道岔控制中存在的问题包括：

1、软件程序复杂，修改比较繁琐：编程工作量太大，涉及到的PLC内部变量分散，出现问题不宜查找，容易出现疏漏和手误；

2、调试时需要每一条进路、每一个功能都要试验到位，调试较麻烦；

3、程序结构不合理，进路控制程序在结构上引入道岔状态和控制，使道岔控制的独立性受到了影响，整体显得较乱，模拟道岔动作的试验功能无法实现；

4、上位控制管理软件功能不全，上位管理监控中没有计轴数据的记录和显示，报警数据和计轴数据不能导出到EXCEL中；操作提示功能不全：没有“操作顺序错误”提示，没有“进路操作失败”提示，没有“手动解锁延时”提示等，没有信号机操作面板；

5、车号传输程序影响到PLC与计算机之间的通讯，实时性较差，因为程序结构的原因，使得CPU一直扫描车号传输程序，造成CPU的扫描时间增大。由于PLC的通讯功能响应是在用户程序执行完成后才进行处理，因此，处理上位机通讯的周期延长，上位监控画面的显示以及调度人员的操作都受到影响，实时性较差；

6、车号只能显示5位数，不能显示“和谐”机车号中的字母，使用16位的存储字存储车号，其范围是：0-65535，因此，只能显示最多5位数的车号；要显示字母只能采用字符串来存储车号，这样，PLC的存储单元要求增大，编程的指令也要响应的变化，对字符串的操作，加上程序结构的不合理，更加重了PLC的负担，PLC与计算机之间的通讯雪上加霜，实时性更差；

7、干扰信号影响计轴数，造成红光带不能自动消除，进路不能自动解锁，计轴控制系统的基础是传感器的计数值，传感器安装在道轨边上，传感器是电感式感应传感器，因此受铁路电流磁场的影响较大，计数的不准确，导致进路不能自动解锁，这时必须通过手动解锁方式才能消除红光带。

目前的铁路轨道道岔控制方法必须解决过去的PLC编程和调试复杂的问题，线性化编程比较复杂，从而造成PLC扫描时间过长，操作显示严重滞后，给操作人员的操作带来不便；同时，在调试中，在需要进行修改的地方，要进行重复的大规模的工作，给调试修改带来不便，特别是在改造项目中，要在短时间之内完成是一个挑战。

发明内容

本发明的目的是在对铁路机务段的控制与管理进行的研究的基础上解决目前控制系统中存在的问题，通过铁路轨道道岔控制的结构化编程与管理，程序结构再造，使工程调试简单，修改方便、节省编程时间，提高编程效率，以及完善功能，实现实验室模拟调试，减少实际模拟调试过程的繁琐劳动，减少人工与费用的浪费。