PLC技术在城市轨道交通机电安装工程自动化控制中的应用

PLC技术在城市轨道交通机电安装工程自动化控制中的应用

王晓军

中铁一局集团电务工程有限公司陕西西安710000

摘要：在电子信息技术飞速发展的时代，电子信息技术应用范围越来越广，电子设备早已屡见不鲜，集成电路水平更是大幅度增长，PLC技术可信任度不断得到证实。PLC技术在城市轨道交通电气工程自动化控制中的应用，提高了城市轨道交通电气自动控制水平，同时也为电气工程自动化发展做出积极贡献。

关键词：城市轨道交通；自动化控制系统；PLC技术

1.PLC的特性

（1）编程方便，现场可修改程序;

（2）维修方便，采用模块化结构;

（3）可靠性高于继电器控制装置;

（4）体积小于继电器控制装置;

（5）数据可直接送入计算机;

（6）输入可以是交流115V;

（7）输出为交流115V，2A以上，能直接驱动电磁阀，接触器等;

（8）在扩展时，原系统只要很小变更;

（9）用户程序存储器容量能扩展。

2.PLC的工作原理

可编程控制器是一种专用的工业控制计算机，其工作原理与计算机控制系统的工作原理基本相同。

S7-400CPU连续执行用户任务的循环序列成为扫描。PLC的一个机器扫描周期是指用户程序运行一次所经历的时间。PLC运行状态按输入采样、程序执行。输出刷新等步骤，周而复始地循环扫描工作。

2.1输入采样扫描阶段

这是第一个集中批处理过程，PLC按顺序逐个采集所有输入端子上的信号，不论输入端子上是否接线，CPU顺序读取全部输入端，将所有采集到的一批输入信号写到输入映像寄存器中，在当前的扫描周期内，用户程序用到的输入信号的状态是否变化。即使此时外部输入信号的状态发生了变化，也只能在下一个扫描周期的输入采样扫描阶段去读取，对于这种采集输入信号的批处理，虽然严格上说每个信号被采集的时间有先有后，但由于PLC的扫描周期很短，这个差异对一般工程应用可忽略，所以可以认为这些采集到的输入信息是同时的。

2.2执行用户程序扫描阶段

是第二个集中批处理过程，在执行用户程序阶段，CPU对用户程序按顺序进行扫描。如果程序用梯形图表示，则总是按先上后下、从左到右的顺序进行扫描，每扫描到一条指令，所需要的输入信息的状态均从输入映像寄存器中去读取，而不是直接使用现场的立即输入信号。对其他信息，则是从PLC的原件映像寄存器中去读取，在执行用户程序中，每一次运算的中间结果都立即写入元件映像寄存器中，对输出继电器的扫描结果，也不是马上去驱动外部负载，而是将其结果写入到输出映像寄存器中。在此阶段，允许对数字量I/O指令和不设置数字滤波的模拟量I/O指令进行处理，在扫描周期的各个部分，均可对中断事件进行响应。在这个阶段，除了输入映像寄存器外，各个元件映像寄存器的内容是随着程序的执行而变化的。

2.3输出刷新扫描阶段

这是第三个集中批处理过程，当CPU对全部用户程序扫描结束后，将元件映像寄存器中各输出继电器的状态同时送到输出锁存器中，再由输出锁存器经输出端子去驱动各输出继电器所带的负载。

3.PLC技术在轨道交通电气工程自动化控制中的应用

3.1PLC在顺序控制中的应用

在对PLC的应用中，PLC常被当做顺序控制器使用。如：地铁站中环控系统中，通过电脑操作即可实现对整个车站的通风系统进行自动控制，这得益于PLC技术的高效性与准确性。电脑作为信号的输入端，实现了对整个系统中各设备的远程控制，PLC中的预设程序对信号进行处理，输出对应的信号，使得相应系统中的设备做出先打开风阀后启动风机或者先停止风机后关闭风阀的顺序动作，这种控制模式的实现不但可以对风机、风阀的启停实现自动控制，而且可对风阀的开启角度进行控制从而实现风量的调节，达到设计工况。

3.2PLC在通风空调设备智能马达控制系统设计的应用

通风空调系统中的组合风阀和电动风阀的运行和停止与风阀内的限位开关有逻辑关系,所以在继电器控制的设计中会有比较多的控制电缆来连接风阀执行器和风阀控制箱或环控柜。而PLC在逻辑编程是非常的方便和可靠,可以大大减少控制电缆的数量,所以在本系统中采用由PLC来实现风阀的控制,并上传风阀的运行状态和位置信号。风阀的控制输入输出均由扩展I/O模块（PLC-A）来实现的,PLC-A与PLC-B之间采用数字通讯接口。采用PLC控制风阀后,还可以利用人机界面来一对一的控制风阀和显示风阀的状态,从而面板上可以不再设置。为单个风阀配置的指示灯和按钮开关。

3.3由PLC构成的设备监控系统

应用PLC为主体，基于工业以太网建立起轨道交通的设备监控系统。设备监控系统有两级管理：分别是是控制中心管理，以及车控管理。三级控制，分别是控制中心控制，车控以及就地控制。从控制中心到轨道边缘的各个车站采用SDH系列双环网通道，将其构建成一个巨大的双环网，将整个城市轨道系统有效的连接在一起。

采用PLC和工业以太网互相连接形成的道路监控系统，其效率较高，它将现场监控设备，管理设备以及整个系统完美的联合成一个整体，使得用户能够随时随地的完成数据的上传和下载，更加及时，简便的操控系统。

3.4PLC在隧道通风系统中的应用

隧道要有良好的通风系统，这样才能保证乘客的人身安全，给乘客带来舒适良好的乘车体验，城市轨道交通之一的地铁处于地底，对于通风的要求则更加的迫切，如果没有良好的通风，长期处于地底、人流量大的地铁站和地铁隧道空气就会变得混浊不堪，甚至是造成缺氧，这时候一个优秀的通风系统就能起到至关重要的作用。

我们通过PLC和通风机、风速仪、控制器和监控器组成一个通风系统。通风系统能通过检测隧道内的瓦斯浓度、自然风速以及隧道内的空气质量做出判断，通过收集的资料判断是否需要给隧道进行通风，同时还能通过显示屏直观的将数据显示给操作人员，为操作人员的决策提供依据。而且，PCL系统还能检测出风机的运行状况，为地下通风系统的维修做出了贡献，节省了大量的检修时间，争取了更多的经济效益，也避免了许多安全事故的发生。

3.5PLC在地铁安全门控制系统中的应用

地铁安全门系统主要由可编程控制器（PLC）、感应器件、驱动装置和传动装置组成。由于地铁作为公共交通工具，特别强调其安全可靠性。因此必须采用较为成熟的可编程序控制器，如以s7—400可编程序控制器(PLC)适合于大中型系统的控制，具有集自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业自动装置。它有可编程性，且编程灵活简单，有在恶劣环境下工作的高抗干扰能力、适应性等特点。

3.6PLC在变电控制系统中的应用

城市轨道交通以其安全性和可靠性文明，地铁中的变电控制系统在技术上虽然不及主控制系统来的更加复杂，但作为地铁最基本的供电系统，也是有着十分重要的地位，可靠的供电保障是城市轨道交通安全可靠运行的保障，否则一切都是空谈，所以有一个安全性高，运行良好的变电站控制系统也至关重要。PLC因其特性，其稳定和良好的可操作性能，使得城市轨道交通系统的基本供电得到保证，为城市轨道交通系统的顺利运行奠定了良好的基础。

结语

PLC系统操作简便，功能强大，与计算机网络连接之后便能组成一个远程控制网络，能将一切情况呈现在人的面前，为城市轨道交通系统的监控维修和运行提供了良好的基础保障。PLC系统具有智能性，这大大的减少了人力的劳动，它能自动检测异常和故障，及时的将信息汇报，对城市轨道交通的安全运行有着巨大的贡献。PLC与城市轨道交通的结合大大的增强了城市轨道交通的安全性和舒适性，也节省了大量的劳动力，为社会稳定的发展做出了贡献。

参考文献

[1]李成，崔丽珍.PLC控制技术在工业自动化中的应用[J].信息系统工程，2017，02：107.