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201O第二届国际大会关于工业和信息系统的研究基于PROFIBUS-DP上电力机车运行安全监测网络系统的设计摘要 - 考虑实际电力机车运行情况和使用准备在我们国家的要求，我们基于PROFIBUS-DP上设计了一个安全的网络控制系统。该系统实现主类和第三方之间的通信设备以及从PLC的交互操作和非接触式IC卡单片机系统之间的联系。我们描述了多任务调度机制和数据的安全性通信监控网络系统的详细信息。最后，我们对这个网络控制系统做了一个完美的实验室调试，我们得到了令人满意的成果， 为在铁路系统的推广和应用奠定了良好基础。关键词：电力机车; PROFIBUS-DP的监测网络多任务调度机制;数据安全一引言近年来，中国电气化铁路在超载领域已取得高速且显着的发展和进步。但核心技术，设计;标准化，以及项目管理是远远不及世界先进技术水平，尤其是低的水平落后的设备，检测和维修方法。到目前为止，国内（包括电力机车动车组）和运行控制系统的重组取得了不少成果，和所有使用，这些传统集中数字控制系统或DCS（集散控制系统，DCS系统）。他们可以集中管理，分散控制，但这些系统不与分布式控制系统互通。闭幕式通信网络价格昂贵，难以推广。 为了改变落后的情况下检测和保养方法，并降低系统成本，我们基于现场总线技术的电力机车准备操作设计和开发的安全网络控制系统，它是开放的，分散的和可以做的数字沟通。我们用图论，构建了记号环的综合分析，这将有效地降低了系统延迟，并为铁路系统的推广奠定了良好的基础。这一次，我们改变了传统的手工操作模式，我们相信，系统将具有很好的实用价值和推广前景。 二。电动LCOMOTIVE准备工作A. RequestAnalysis和电力机车worliflow准备操作。控制要求和工作流程是监控网络系统的设计的基础，它也是一个我们选择的系统程序的主要参考，因此分析和控制要求和工作流程的改善尤为重要。 控制要求如下：首先，在操作之前，确保隔离已分为开关门状态，并且接地棒隔离开关后，应立即停止断开。 其次，隔离开关切换，我们必须确保没有维修人员在屋顶上，接地棒已被断开。该系统的工作流程如下： 首先，我们应该检查是否有停车的位置是合适的，如果这样做，我们应该输入的机车数量，申请维护。否则，我们应继续检查的停车位置。 然后，工人将看到分闸是否条件是合适的，并决定是否输入分闸命令。接到命令，维修人员会攀登到顶部，并做维修工作。当工作完成后，值班的人将再次检查，如果他/她肯定该设备是正常的，维护人员已经下车，他会打开开关。然后机车是离开，库存的道路系统待机。B.安全监测网络模型监测网络系统的安全使用PROFIBUS-DP的S7-300PLC作为它的命令者，和S7-200PLC通过EM277模块作为它的听从者，然后从类站可以与第三方设备通讯。监控层，控制层包括网络模型和执行层。在监控层，有工业以太网和IPC的接口，他们成立了监控系统。控制层是核心系统，使用的PROFIBUS-DP，让运营商实现集中管理和分散控制每个从站。而执行层从控制层接收命令，实现各职能模块。第三。硬件SYSTEM.SECURITY监测网络A.组成SAF的ETY监测网络硬件使用纯主 - 从网络安全监测系统，监测网络，可以实现数据各种模块和主机之间的交换。所有的通讯，包括之间的通讯主站PLC和PC配置软件，从站PLC非接触式IC卡，从站PLC和SCM. 主站PLC（S7-315-2DP）和PC之间的通信组态软件仅用于当KingView6.51明确设备，选择PLC/西门子/ S7-300系列（PROFI-BUS）DP，然后定义变量作为PLC的I/ 0在的KingView6.51数据字典中的变量。由从站PLC和IC卡之间的通信，监控系统可以自动获取就业信息运营商。PLC和单片机可以通过输入机车号，语音提示实现之间的通信.我们选择了S7-315-2DP4，5作为主站，S7-226作为从属。S7-266的两个RS485通讯口非接触式IC卡读写器和单片机系统连接。CPU226的VO端口连接到执行电机。我们的系统使用OLM（光链路模块）模块组成冗余环的玻璃纤维，增强了网络的可靠性。我们选择OLM/Gl2类型OLM的模块，其传输距离是3000米. 硬件配置和模块的功能如下：摩托车停车位置检测模块使用两个通用限位开关，1.5米除了在轨道上，安装的方向，当车位适当的情况下，语音输出“请停止”; 使用80C320单片机和液晶显示屏，可实现输入机车的数量和操作技巧。有屋顶工业相机，图像和显示控制接口，它可以帮助检查是否打开或关闭交换机。B.分析的难度和实施第一个困难是， 无法达到顶峰情况隔离开关已分门和接地棒接地我们才可以确保维修人员，做好本职工作。考虑到这一点，我们设计了一种特殊的多用键，可以打开很多锁，关键是放在在地面上的钥匙箱，如果设备是确定的，关键框可以自动打开，维修人员可以得到键，在屋顶上做修复工作。而其他的困难是，机车后维护，只有当我们确保没有人在屋顶上接地棒已与大地断开，然后隔离开关可以关闭。为了解决这一困难，我们工业相机使用的屋顶获得屋顶图像，然后我们可以将它发送到监控机通过工业以太网，监控人可以理解在任何时候的情况。系统检测到如果用电设备多，然后输出关闭命令。四。安全监测的软件设计网络系统A.结构设计软件软件结构设计的安全监控网络系统包括：主/从网络配置模块，非接触式IC卡运营管理数据交换模块，从站PLC和模块之间供应链管理系统，实施电机控制模块。主/从网络配置模块的功能是PLC主站和从站之间实现数据的变化在PLC中。非接触式IC卡操作管理模块包括认证维修人员，操作记录，接近或开放隔离开关。和机车数量输入。液晶显示和语音提示操作步骤实现了从站PLC和SCM系统之间的数据交换模块。通过最后一个模块，PLC控制“联锁，联动”的隔离开关和接地棒。B.设计的通信协议6主/从网络配置后，被分配的地址分配和数据格式。它显示表一。表一主/从配置非地址分配和数据格式由从站PLC和IC之间的通信卡，操作员可以自动操作的信息，其数据交换格式如表2所示。表II数据格式之间的从属PLCWITH IC卡PLC和单片机之间的通信，实现了机车数量的输入和语音提示，和其数据交换格式，如表3所示。PLC与单片机之间的从属表的ILL数据格式系统C.多任务调度机制的设计突破限制的DCS现场总线控制系统;系统使用的通讯网络，并克服由一个封闭的系统的缺陷造成的困难。对其他一方面，它有新的全分布式体系结构7。该系统采用多任务数据处理制度，使安全监控网络系统，可满足更复杂的实时数据处理的要求。多任务实时数据处理模块包括：机车位置，屋顶的图像数据采集，数据处理，数据存储，控制输出，采取单链通道数据处理的例子，显示调度的基础在图1。由主站PLC的中断机制，我们实现多任务调度。PLC的定时器被用作时钟管理，定时器将产生的时间段，然后系统分配他们到不同的任务。根据PLC源中断，我们可以决定任务的优先级。当交换机打开根据默认的初始化。此外，我们还可以修改调度的形式，通过监控系统信息，进而实现实时的数据处理整个系统。D.监测网络数据的安全性8，9作为一个主 - 从网络系统，安全监控网络是基于PROFIBUS-DP上，实时和数据安全的要求是很高的。隔离开关的故障可能导致设备的破坏，甚至可能会导致人员死亡。同时PROFIBUS和PROFINET使用的挥霍安全技术。目前，安全级别可以得到SIL3，并可能会超过这个水平.安全监控网络是一个纯粹的主 - 从站的DP网络系统，PROFI-总线技术的驱动器使用可实现利润总线为基础的安全技术11。该系统采用安全输入/输出模块，以推动电机实施，以确保数据的安全性传输。不改变该软件，设备在第六段运行，要通过SIL2可以得到的安全级别。E.软件系统测试软件系统测试是必不可少的正常该软件的操作。为了实现现场监测网络系统的安装和测试，我们已开发的通信仿真程序测试程序。通过接受来自主机的说明计算机，模块接收操作命令控制程序。操作员输入指令后，实验室模拟系统将响应操作。如果通信状态是脱线，操作员也可以手动输入命令。无论是硬件和软件测试，或化验，结果均正常和系统的稳定性是非常好的。五，监控软件的设计 软件体系结构设计，以减少软件工程设计和实现的复杂性软件可以提高系统的可靠性。整个电力机车安全的制备监测网络操作系统软件架构设计包括：主/从网络配置模块，非接触式ID卡业务管理模块，从站PLC单片机系统数据交换模块，执行站PLC电机控制模块，和几个主要功能模块设计。A. 平台 - 组态主机监控软件用于国王认为6.5210，11发展，在Windows XP平台上运行。在组态软件的选项，分析和比较应用自动化控制软件技术公司组态组态软件。它是简单和可视化界面，操作灵活，实时，良好的并行处理能力，丰富的多媒体生动的画面，完善的安全机制，报警等功能，更多元化的好处。通过合理配置后，在自动控制模式在电脑主机视觉显示，方便观察整个过程机车维修，实时监测和控制。因此，在引进工业控制过程组态软件是必不可少的，它使更直观控制，更安全。把重点放在在实现以下四个方面：设置，绘制各种图形符号;实现图形和控制接口之间的物理状态数据库动态生成的，相应的设置;历史记录，报表等，实现实时监测能力。B.系统配置为了实现安全监控网络系统各模块和PC之间的数据交换相关沟通是：主站PLC与PC从站的组态软件通信LC和非接触式IC卡通信之间从站PLC之间的通信微控制器。主站PLC（S7-315-2DP）和PC只有在组态软件通信kingview6.52高清设备选型PLC/西门子/ S7-300系列的Profibus-DP，然后kingview6.52在数据字典中定义的PLC变量和相应的I/0的变量。PLC通信主站，主站选择S7-300 PLC， S7-300系列MPI与西门子PLC的协议支持协议的S7-300系列PLC通信在监控软件。需要您的计算机上安装或使用MPI的PC卡适配器。六。结论考虑到实际情况和使用要求电力机车，我们设计安全监控网络系统。传统的技术问题手工操作，工作效率低，如安全隐患等等，都得到了解决。使用的PROFIBUS-DP总线技术，我们实现自锁和联动控制电力机车运行准备，并把提出了一种新的运作程序，这是不同于手动操作。随之而来的监护职责转移，所以我们可以减少现场工作人员的位置。我们讨论了相关的网络硬件的选择，从配置，通信协议，并进行更详细分析实时数据处理和安全性12，13。最后，我们做一个相对完整的功能测试整个软件系统，并取得了良好的效果。参考文献1）人民铁道。 2006年9月16日，第二版，作者：金盛米，王建。2）燕敏黄。维修工作安全电力机车和的EUM的监督制度。西南交通大学，2003。（3）马明生。电力机车（动车组）和重组运行安全的联合控制计算机系统的研究实践（0）。中南大学，2005年。（4）林志浩。北京机械现场总线和工业以太网工业出版社，2006。（5）廖长春.S7-300/400PLC现场总线和工业北京：机械工业出版社，2006。（6）崔健。西门子工业网络通信指南。北京：机械工业出版社，2006。（7）杨惠仙。现场总线技术及其应用。北京：清华大学出版社，1999。（8）蒙建军，杨承惠，齐哲，维修工作安全电力机车监理制度的基础上配置软件，2008年国际研讨会论文集电子商务与安全，467-470页