專利名稱：基于LonWorks現(xiàn)場總線技術(shù)的可控頂控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鐵路中小能力編組場駝峰現(xiàn)場的分布式控制調(diào)速系統(tǒng)，尤其涉及基 于LonWorks現(xiàn)場總線技術(shù)的可控頂控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的現(xiàn)場控制技術(shù)本身存在著一些無法克服的缺陷。例如在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上只 能有一個主控制器，無法構(gòu)成多主冗余系統(tǒng)，系統(tǒng)可靠性差；數(shù)據(jù)通訊方式為命令 響應(yīng)式，致使系統(tǒng)靈活性差；在傳輸速率上也存在無法克服的瓶頸現(xiàn)象；太多太長 的現(xiàn)場連線各自傳遞著不同的信號，系統(tǒng)干擾難以解決；采用作業(yè)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(fā)了基于LonWorks現(xiàn)場總線 技術(shù)的可控頂控制系統(tǒng)，在保證安全的前提下實現(xiàn)了調(diào)車作業(yè)自動化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種具有較高的實 時性的基于LonWorks現(xiàn)場總線技術(shù)的可控頂控制系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)基于LonWorks現(xiàn)場總線技術(shù)的 可控頂控制系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)基于LonWorks現(xiàn)場總線技術(shù)通過雙絞線將 中控室PC機、現(xiàn)場控制器聯(lián)成一個網(wǎng)絡(luò)，溜放部分和車場部分分別設(shè)有測速器， 所述的現(xiàn)場控制器與測速器控制連接。
所述的現(xiàn)場控制器設(shè)在現(xiàn)場鐵路股道旁的CB2信號變壓器箱內(nèi)，控制一個可 控頂群。
所述的一個可控頂群的可控頂數(shù)目為20個可控頂。 所述的現(xiàn)場控制器采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采集測量數(shù)據(jù)；
(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(tài)和輸入輸出狀態(tài)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， 并顯示報警，提示維修人員進行檢修、更換。 所述的現(xiàn)場控制器具有高可靠性
(1) 每路輸出電路都采用大功率繼電器輸出，現(xiàn)場控制器對輸出結(jié)果進行回 采，實時檢測到輸出電路的故障，發(fā)現(xiàn)故障后自動報警；
(2) 輸出接點設(shè)有限流保險管，當某個可控頂短路時不會影響其他頂群；
(3) 輸入電路采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機用于作業(yè)計劃的輸入，現(xiàn)場數(shù)據(jù)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(xiàn)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(xiàn)人工干預(yù)，所述的特 定情況包括當機車去股道內(nèi)拉車牽出時，可人工操作鎖定相關(guān)可控頂群；或當大 組車送入股道時，可人工操作鎖定相關(guān)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(guān)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(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于
(1) LonWorks現(xiàn)場總線技術(shù)很方便地將所有設(shè)備用雙絞線聯(lián)接成互操作網(wǎng)， 大大節(jié)約了現(xiàn)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(xiàn)場控制器完 成，具有較高的實時性；
(3) 在性能上優(yōu)于全減速頂調(diào)速系統(tǒng)，而設(shè)備投資又比采用減速器等設(shè)備低， 因此特別適合于中小駝峰使用。


圖1是本發(fā)明基于LonWorks現(xiàn)場總線技術(shù)的可控頂控制系統(tǒng)的示意圖。
具體實施例方式
如圖1所示，Lonworks網(wǎng)絡(luò)模塊是專用通信板，用雙絞線將現(xiàn)場設(shè)備連接起 來，圖示監(jiān)控主機即為通用工業(yè)PC計算機；駝峰樓操作主機同監(jiān)控主機即為通用 工業(yè)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(xiàn)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(diào)速系統(tǒng)示意圖，控制器是本發(fā)明的核心設(shè)備，其 他則是選用其它廠家的設(shè)備，LonWorks現(xiàn)場總線技術(shù)很方便地將所有設(shè)備用雙絞 線聯(lián)接成互操作網(wǎng)，大大節(jié)約了現(xiàn)場布線。
本發(fā)明提供了一種基于LonWork現(xiàn)場總線技術(shù)的分布式無主控制系統(tǒng)，通過 雙絞線將中控室的工業(yè)計算機與分布在現(xiàn)場的可控頂控制器聯(lián)成一個網(wǎng)絡(luò)。各股道 及溜放的測速、測長和可控頂群控制由就近的現(xiàn)場控制器完成，具有相當高的實時 性。
1、 控制節(jié)點采用雙機熱備方式，主控節(jié)點實際控制可控頂和釆集測量數(shù)據(jù)， 備用節(jié)點運行與主機相同的計算機程序，但不參與控制，而是不斷檢測主控節(jié)點的 CPU狀態(tài)和輸入輸出狀態(tài)是否正確。備用節(jié)點一旦檢測到主節(jié)點故障，則自動切 換成主節(jié)點替代工作，并顯示報警，提示維修人員檢修、更換。
2、 每路輸出都采用大功率繼電器輸出，節(jié)點對輸出結(jié)果進行回采，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、 輸入電路采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(jié)點與備節(jié)點同時采集輸入狀態(tài)，若主節(jié)點的輸入電路出現(xiàn)故障，報警并切換到 備用節(jié)點。
4、 雙絞線網(wǎng)絡(luò)采用冗于配置互為主備。中控室內(nèi)的主機起監(jiān)測作用，不進行 控制運算處理。
可控頂控制系統(tǒng)采用的是LonWorks現(xiàn)場控制技術(shù),現(xiàn)場總線是用于現(xiàn)場儀表 與控制系統(tǒng)和控制室之間的一種全分散、全數(shù)字化的智能、雙向、多變量、多點多 站的通信系統(tǒng)。之所以出現(xiàn)這一革新是因為傳統(tǒng)的現(xiàn)場控制技術(shù)本身存在著一些無
(1) 在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上只能有一個主控制器，無法構(gòu)成多主冗余系統(tǒng)，系統(tǒng)可靠
性差；
(2) 數(shù)據(jù)通訊方式為命令響應(yīng)式，致使系統(tǒng)靈活性差；
(3) 在傳輸速率上也存在無法克服的瓶頸現(xiàn)象；
(4)太多太長的現(xiàn)場連線各自傳遞著不同的信號，系統(tǒng)干擾難以解決。 LonWorks是一種比較優(yōu)秀的現(xiàn)場總線，其特征如下-
(1) 采用由Motorola與Echelon公司的神經(jīng)元單片機——MC143150 / MC143120;
(2) 把網(wǎng)絡(luò)的七層協(xié)議固化在芯片上，向用戶提供簡單的網(wǎng)絡(luò)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(zhì)，依據(jù)通信介質(zhì)的不同，具有300BPS 1.25MBPS的數(shù) 據(jù)傳輸率，可根據(jù)需要選擇不同的通信介質(zhì)。
一、現(xiàn)場控制器
可控頂控制系統(tǒng)的現(xiàn)場控制器是分布在現(xiàn)場的智能控制系統(tǒng)，基于LonWorks 現(xiàn)場總線技術(shù)通過雙絞線將中控室PC機、分布在現(xiàn)場的控制器聯(lián)成一個網(wǎng)絡(luò)。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(xiàn)場控制器完成，具有較高 的實時性。其特征如下
(1) 一臺現(xiàn)場控制器分布在一條現(xiàn)場鐵路股道旁安置在CB2信號變壓器箱 內(nèi)，控制一個可控群，而一個可控頂群的可控頂數(shù)目以相鄰兩勾勾車不同時壓上同 一個頂群、保證調(diào)速精度為劃分原則，大約20個可控頂為1組小頂群；
(2) 現(xiàn)場控制器可以單機工作，也可以采用雙機熱備方式。在雙機熱備方式 時，主控制器實際控制可控頂和采集測量數(shù)據(jù)；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(tài)和輸入輸出狀態(tài)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，并 顯示報警，提示維修人員進行檢修、更換；
(3) 現(xiàn)場控制器具有高可靠性
a. 每路輸出電路都采用大功率繼電器輸出，現(xiàn)場控制器對輸出結(jié)果進行回采， 能實時檢測到輸出電路的故障，發(fā)現(xiàn)故障后自動報警；
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. 輸入電路采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采集輸入狀態(tài)，若主控制器的輸入電路出現(xiàn)故障，報警并 切換到備用控制器；
(4) 每個現(xiàn)場控制器由12V直流電源、24V直流電源、LONWORKS網(wǎng)絡(luò)板、 80186CPU模板、輸入模板和輸出模板等部件組成。位于駝峰溜放區(qū)，負責道岔區(qū)
測速踏板及工頻測長信息的采集和處理，并負責相應(yīng)股道可控頂?shù)淖詣涌刂啤，F(xiàn)場 控制器分別位于股道旁。
二、系統(tǒng)無主功能的實現(xiàn)
可控頂控制系統(tǒng)配備二臺工業(yè)控制計算機，但不承擔系統(tǒng)的主機或中央控制的 功能，其特征如下
(1) 主機用于作業(yè)計劃的輸入，現(xiàn)場數(shù)據(jù)的顯示和記錄(包括勾車經(jīng)過各可 控頂頂群的時間，進口速度，出口速度，制動參數(shù)等)?？紤]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(xiàn)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(xiàn)人工干預(yù)。如
a. 當機車去股道內(nèi)拉車牽出時，可人工操作鎖定相關(guān)可控頂群；
b. 當大組車送入股道時，可人工操作鎖定相關(guān)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(guān)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(tǒng)互為主備
a. 雙絞線網(wǎng)絡(luò)采用冗余配置互為主備。若檢測到主網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障，則報警，提 示操作人員使用備用網(wǎng)絡(luò)；
b. 中控室內(nèi)的主機起監(jiān)測作用，不進行控制運算處理。所以萬一主機出現(xiàn)故障， 不影響系統(tǒng)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(xiàn)場控制器等設(shè)備發(fā)生單 點故障時，系統(tǒng)按常規(guī)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(shè)置測速器，根據(jù)勾車通過速度、股道空余長度、 勾車的停車位置，并結(jié)合勾車車軸數(shù)，以此作為依據(jù)來控制各組可控頂，合理調(diào)整 溜放勾車的出口速度，確保安全連掛。
可控頂控制系統(tǒng)實現(xiàn)了分布式智能控制技術(shù)，控制設(shè)備分布在現(xiàn)場，故施工方 便，能大量節(jié)省電纜；可控頂控制系統(tǒng)的各股道的控制與其他股道控制器無關(guān)，某 一股道的故障不會影響其他股道；可控頂控制系統(tǒng)中PC機不參與控制，所有控制 都由現(xiàn)場控制器完成，系統(tǒng)具有高可靠性；設(shè)備維護方便，故障容易定位。
權(quán)利要求
1. 基于LonWorks現(xiàn)場總線技術(shù)的可控頂控制系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)基于LonWorks現(xiàn)場總線技術(shù)通過雙絞線將中控室PC機、現(xiàn)場控制器聯(lián)成一個網(wǎng)絡(luò)，溜放部分和車場部分分別設(shè)有測速器，所述的現(xiàn)場控制器與測速器控制連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LonWorks現(xiàn)場總線技術(shù)的可控頂控制系統(tǒng)，其 特征在于，所述的現(xiàn)場控制器設(shè)在現(xiàn)場鐵路股道旁的CB2信號變壓器箱內(nèi)，控制 一個可控頂群。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于LonWorks現(xiàn)場總線技術(shù)的可控頂控制系統(tǒng)，其 特征在于，所述的一個可控頂群的可控頂數(shù)目為20個可控頂。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LonWorks現(xiàn)場總線技術(shù)的可控頂控制系統(tǒng)，其 特征在于，所述的現(xiàn)場控制器采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采集測量數(shù)據(jù)；(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(tài)和輸入輸出狀態(tài)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， 并顯示報警，提示維修人員進行檢修、更換。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LonWorks現(xiàn)場總線技術(shù)的可控頂控制系統(tǒng)，其 特征在于，所述的現(xiàn)場控制器具有高可靠性(1) 每路輸出電路都采用大功率繼電器輸出，現(xiàn)場控制器對輸出結(jié)果進行回 采，實時檢測到輸出電路的故障，發(fā)現(xiàn)故障后自動報警；(2) 輸出接點設(shè)有限流保險管，當某個可控頂短路時不會影響其他頂群；(3) 輸入電路采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(jù)權(quán)利要求1所述的基于LonWorks現(xiàn)場總線技術(shù)的可控頂控制系統(tǒng)，其 特征在于，所述的中控室PC機用于作業(yè)計劃的輸入，現(xiàn)場數(shù)據(jù)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(xiàn)場控制器完成。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LonWorks現(xiàn)場總線技術(shù)的可控頂控制系統(tǒng)，其 特征在于，所述的中控室PC機在特定情況下可通過鍵盤操作，實現(xiàn)人工干預(yù)，所 述的特定情況包括當機車去股道內(nèi)拉車牽出時，可人工操作鎖定相關(guān)可控頂群； 或當大組車送入股道時，可人工操作鎖定相關(guān)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(guān)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(fā)明涉及基于LonWorks現(xiàn)場總線技術(shù)的可控頂控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于LonWorks現(xiàn)場總線技術(shù)通過雙絞線將中控室PC機、現(xiàn)場控制器聯(lián)成一個網(wǎng)絡(luò)，溜放部分和車場部分分別設(shè)有測速器，所述的現(xiàn)場控制器與測速器控制連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于LonWorks現(xiàn)場總線技術(shù)很方便地將所有設(shè)備用雙絞線聯(lián)接成互操作網(wǎng)，大大節(jié)約了現(xiàn)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(xiàn)場控制器完成，具有較高的實時性；在性能上優(yōu)于全減速頂調(diào)速系統(tǒng)，而設(shè)備投資又比采用減速器等設(shè)備低，因此特別適合于中小駝峰使用。
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(yōu)先權(quán)日2008年9月25日
發(fā)明者鞏林玉, 江嵩峰 申請人:卡斯柯信號有限公司