專利名稱：列檢庫雙余度智能安全保障及聯(lián)鎖監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到鐵路機(jī)車車輛整備作業(yè)安全技術(shù)，特別是列檢庫雙余度智能安全保障及聯(lián)鎖監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電力機(jī)車每天運行回庫后，在列檢庫內(nèi)需進(jìn)行檢修維護(hù)或各類檢測。在進(jìn)行檢修作業(yè)前，必須確保檢修人員的人身安全和設(shè)備安全，作業(yè)區(qū)應(yīng)是被隔離的無電區(qū)。但是目前因檢修安全設(shè)備不盡合理和安全監(jiān)控還沒有建立完整的規(guī)章制度，造成在列車檢修時，常有安全事故發(fā)生，特別是機(jī)車使用的電網(wǎng)的額定電壓一般均是高壓，所以確保人員的人身安全和設(shè)備安全是非常必要的。就列檢庫安全保障及聯(lián)鎖監(jiān)控來說，國內(nèi)動車組檢修基地中檢查庫等平臺采用獨立控制，僅給門禁系統(tǒng)翻板收起到位信號，控制室無法監(jiān)控平臺動作以及對平臺I/O尋址，無法實現(xiàn)工作人員平臺操作安全監(jiān)控及平臺設(shè)備監(jiān)控，不利于作業(yè)安全及設(shè)備維護(hù)。另外安全門禁系統(tǒng)是列檢庫安全保障的重要環(huán)節(jié)之一，高性能的抗干擾性、穩(wěn)定性的安全門禁系統(tǒng)是非常必要的，但是目前的門禁系統(tǒng)一般都是單總線機(jī)制，在通信過程中難免有數(shù)據(jù)傳輸錯誤的現(xiàn)象存在，或者存在總線故障等情況，這就直接威脅到工作人員的人身安全。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)不足之處而設(shè)計一種確保工作人員的人身安全和設(shè)備安全的列檢庫雙余度智能安全保障及聯(lián)鎖監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅具有較高的抗干擾性與可靠性，還可以提供有效的命令應(yīng)答模式與信息確認(rèn)機(jī)制，使得整個系統(tǒng)的性能有非常明顯的提升。本發(fā)明的目的是通過以下設(shè)計方案來完成視頻監(jiān)視系統(tǒng)、邏輯監(jiān)控系統(tǒng)、三層作業(yè)平臺翻板控制系統(tǒng)、雙余度安全門禁系統(tǒng)及語音廣播系統(tǒng)聯(lián)鎖成一體，控制中心1設(shè)有門禁監(jiān)控計算機(jī)2、邏輯監(jiān)控計算機(jī)3、視頻監(jiān)控顯示器4、遠(yuǎn)程控制操作臺5和語音廣播系統(tǒng)6。邏輯監(jiān)控系統(tǒng)采用PLC控制，由上位機(jī)和下位機(jī)組成，上位機(jī)為邏輯監(jiān)控計算機(jī) 3，下位機(jī)由PLC主站7和PLC子站9構(gòu)成。PLC主站7采用西門子PLC S7-300, 一方面和控制中心1的邏輯監(jiān)控計算機(jī)3進(jìn)行通訊，另一方面與現(xiàn)場指示燈、檢測傳感器及各股道的PLC子站9進(jìn)行連接，根據(jù)輸入量的各種不同組合狀態(tài)，通過遠(yuǎn)程控制操作臺5控制庫內(nèi)外信號燈、LED屏、作業(yè)門指示燈、聲光報警器等設(shè)備的狀態(tài)。PLC子站9由每股道的一個西門子PLC S7-200組成，一方面與三層作業(yè)平臺的門禁控制器8連接，給安全門提供閉鎖條件；另一方面控制該股道三層作業(yè)平臺翻板11的翻下和收起。PLC子站9控制三層作業(yè)平臺翻板11，一方面可以對三層作業(yè)平臺翻板11的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，另一方面對三層作業(yè)平臺翻板11出現(xiàn)的故障進(jìn)行定位。雙余度安全門禁系統(tǒng)包括硬件雙余度安全門禁與軟/硬件雙余度安全門禁，所謂硬件雙余度安全門禁就是采用純硬件連接來實現(xiàn)余度，例如門禁控制器8、門禁監(jiān)控計算機(jī) 2之間的RS485為雙總線機(jī)制30 ；軟/硬件雙余度安全門禁就是采用一路硬件連接與一路軟件連接來實現(xiàn)余度，例如安全門禁系統(tǒng)與作業(yè)平臺控制器(PLC子站9)的接口就是硬件直接連接，另外三層作業(yè)平臺翻板11、高壓隔離開關(guān)17等的狀態(tài)亦可通過軟件查詢獲得， 即由硬件直接連接與軟件查詢構(gòu)成。所述的監(jiān)控系統(tǒng)包括視頻監(jiān)視系統(tǒng)和邏輯監(jiān)控系統(tǒng)。其中邏輯監(jiān)控系統(tǒng)對三層作業(yè)平臺翻板控制系統(tǒng)、雙余度安全門禁系統(tǒng)及語音廣播系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)鎖監(jiān)控，采用工控計算機(jī)與PLC通過DP網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合形成的現(xiàn)場總線控制技術(shù)，上位機(jī)用于數(shù)據(jù)管理與通訊，下位機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集與控制。所述的三層作業(yè)平臺系統(tǒng)由二層平臺、三層平臺(含翻板)、懸掛懸臂架、安全網(wǎng)欄組成(含翻板)、貨臺、扶梯、風(fēng)壓傳動系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等組成。所述的監(jiān)控系統(tǒng)會對每組翻板的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。所述的雙余度安全門禁系統(tǒng)可以分為硬件雙余度安全門禁與軟/硬件雙余度安全門禁。所謂硬件雙余度安全門禁就是采用純硬件連接來實現(xiàn)余度，例如門禁控制器、監(jiān)控計算機(jī)之間的R485為雙總線；軟/硬件雙余度安全門禁就是采用一路硬件連接與一路軟件連接來實現(xiàn)余度，例如安全門禁系統(tǒng)與作業(yè)平臺控制器(PLC子站9)的接口就是硬件直接連接，另外三層作業(yè)平臺翻板11、高壓隔離開關(guān)17等的狀態(tài)亦可通過軟件查詢獲得，即由硬件直接連接與軟件查詢構(gòu)成。所述的語音廣播系統(tǒng)由若干個揚聲器、一個前置放大器和一個純后級廣播擴(kuò)聲機(jī)構(gòu)成。本發(fā)明的優(yōu)點更大程度的保證了列檢庫檢修維護(hù)人員的人身安全和各類設(shè)備的安全。本發(fā)明充分利用聯(lián)鎖控制方法，引入雙余度的概念，提高系統(tǒng)的可靠性。通過分析可以得出雙余度智能安全保障及聯(lián)鎖監(jiān)控系統(tǒng)比當(dāng)前國內(nèi)的電力機(jī)車檢修基地安全保障系統(tǒng)更安全、更穩(wěn)
定、更可靠。


圖1-本發(fā)明的原理圖。圖2-本發(fā)明的邏輯監(jiān)控系統(tǒng)原理圖。圖3-本發(fā)明的雙余度安全門禁系統(tǒng)的基本組成示意圖。附圖標(biāo)號說明1-控制中心13-接地狀態(tài)ロ模塊2-門禁監(jiān)控計算機(jī) 14-機(jī)車位置狀態(tài)25-擴(kuò)展模塊3-邏輯監(jiān)控計算機(jī) 15-機(jī)車受電弓升降狀 26-進(jìn)門讀卡器4-視頻監(jiān)控顯示器態(tài)27-出門讀卡器5-遠(yuǎn)程控制操作臺16-庫大門狀態(tài)28-接ロ
6-語音廣播系統(tǒng)7-PLC 主站8-門禁控制器9-PLC 子站10-前端云臺攝像頭11-三層作業(yè)平臺翻板12-接觸網(wǎng)狀態(tài)
17-高位隔離開關(guān)
18-安全門開關(guān)狀態(tài)
19-報警燈狀態(tài) 21-IC卡注冊模塊
22-門禁系統(tǒng)監(jiān)視模塊
23-數(shù)據(jù)庫模塊
24-與其它控制系統(tǒng)接
29-門鎖控制器
30-雙總線(雙余度)
機(jī)制 31-通信轉(zhuǎn)換器
具體實施例方式結(jié)合附圖對本實旋例進(jìn)行說明附圖 1、2、3控制中心1設(shè)有門禁監(jiān)控計算機(jī)2、邏輯監(jiān)控計算機(jī)3、視頻監(jiān)控顯示器4、遠(yuǎn)程控制操作臺5和語音廣播系統(tǒng)6。所述的監(jiān)控系統(tǒng)包括視頻監(jiān)視系統(tǒng)和邏輯監(jiān)控系統(tǒng)。視頻監(jiān)視系統(tǒng)可以對任一前端云臺攝像頭10進(jìn)行控制。邏輯監(jiān)控系統(tǒng)采用PLC控制，中央控制臺是整備場監(jiān)控和指令發(fā)出的核心設(shè)備，它主要由邏輯監(jiān)控計算機(jī)3和PLC主站7組成。其中邏輯監(jiān)控計算機(jī)3 作為本系統(tǒng)的上位機(jī)。邏輯監(jiān)控計算機(jī)3的系統(tǒng)軟件基于Windows XP平臺，采用組態(tài)軟件 “組態(tài)王”編寫，以圖形界面的形式實時顯示各股道的三層作業(yè)平臺翻板11收到位狀態(tài)、接觸網(wǎng)狀態(tài)12、接地狀態(tài)13、機(jī)車位置狀態(tài)14、機(jī)車受電弓升降狀態(tài)15、庫大門狀態(tài)16、隔離開關(guān)分合閘到位狀態(tài)17、安全門開關(guān)狀態(tài)18、報警燈狀態(tài)19等參數(shù)，并M小時記錄操作人對隔離開關(guān)的操作情況及故障信息。各參數(shù)通過點對點(PPI-Point to Point Interface) 通訊協(xié)議與每股道的控制屏柜內(nèi)的PLC進(jìn)行通信，實現(xiàn)對過程參數(shù)的監(jiān)控、分析、統(tǒng)計、記錄、指令控制等處理工作。同時，采用PLC作為本系統(tǒng)的下位機(jī)，通過邏輯監(jiān)控計算機(jī)3的串行口實現(xiàn)微機(jī)與PLC主站7之間的通信，充分發(fā)揮PLC靈活、可靠的控制性能。下位機(jī)采用西門子PLC S7-300作為PLC主站7，一方面和控制中心的邏輯監(jiān)控計算機(jī)3進(jìn)行通訊，一方面與現(xiàn)場指示燈、上述參數(shù)狀態(tài)檢測傳感器及各股道的PLC子站9進(jìn)行連接，根據(jù)輸入量的各種不同組合狀態(tài)，通過遠(yuǎn)程控制操作臺5控制庫內(nèi)外信號燈、LED屏、作業(yè)門指示燈、聲光報警器等設(shè)備的狀態(tài)。PLC子站9由每股道的一個西門子PLC S7-200組成，一方面與作業(yè)平臺的門禁控制器8連接，給安全門提供閉鎖條件；另一方面控制該股道三層作業(yè)平臺翻板11的翻下和收起，并且還可以對該股道三層作業(yè)平臺翻板11進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測和故障定位。所述的雙余度安全門禁系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)構(gòu)成。其中硬件系統(tǒng)包括進(jìn)門讀卡器沈、出門讀卡器27、門鎖控制器四、與其它系統(tǒng)(作業(yè)平臺控制器、視頻系統(tǒng))接口 28、通信轉(zhuǎn)換器31和門禁監(jiān)控計算機(jī)2。其中軟件系統(tǒng)主要包括IC卡注冊模塊21、門禁系統(tǒng)監(jiān)視模塊22、數(shù)據(jù)庫模塊23、與其它控制系統(tǒng)接口模塊M及擴(kuò)展模塊25。實際上雙總線(雙余度)機(jī)制30可以有三種工作方式第一種可稱為單線工作方式，在工作中始終只有一條總線工作，另一條總線處于等待狀態(tài)；當(dāng)?shù)谝粭l總線由于某些原因(干擾、斷路等)不能正常通訊(CRC錯誤，無應(yīng)答等)時，關(guān)閉第一條總線之后，激活第二條總線，然后進(jìn)行通訊，即其中一條總線為備用；第二種可稱為雙線同時工作方式，在工作過程中，兩條果，相同即視為收發(fā)正確，反之重發(fā)；第三種工作方式為反饋模式，即第一條總線先進(jìn)行通訊，然后通過第二條總線進(jìn)行信息反饋，反饋回來的信息與發(fā)送的信息相同，視為信息正確，反之，重新發(fā)送。在實際應(yīng)用過程中，上述三種工作方式可以方便切換。另外，雙總線要分開布線。所述的語音廣播系統(tǒng)6在控制中心1內(nèi)設(shè)計一個前置放大器和一個純后級廣播擴(kuò)聲機(jī)；在一個股道內(nèi)設(shè)計10-12個揚聲器，用于檢修庫內(nèi)的各種提示或廣播使用。本發(fā)明通過邏輯監(jiān)控系統(tǒng)中的PLC主站7與PLC子站9的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系，可以在控制中心不做改動的情況下，方便列檢庫的擴(kuò)建與改造；三層作業(yè)平臺控制系統(tǒng)與安全門禁之間需要一個雙工的通訊物理接口，具有硬件聯(lián)鎖機(jī)制，而且兩大系統(tǒng)都與邏輯監(jiān)控系統(tǒng)存在被監(jiān)控與監(jiān)控的機(jī)制，在邏輯監(jiān)控計算機(jī)3上可以很方便的編寫聯(lián)鎖控制程序，控制其邏輯狀態(tài)，即可以實現(xiàn)軟件層面上的聯(lián)鎖機(jī)制，從而達(dá)到余度的作用；門禁系統(tǒng)中的雙總線機(jī)制30確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性；雙余度系統(tǒng)需要反復(fù)的通信，雖然系統(tǒng)的響應(yīng)時間會加長，但是換來的是系統(tǒng)高穩(wěn)定性與高抗干擾性，最后使得整個系統(tǒng)的性能有非常明顯的提升。
權(quán)利要求
1.列檢庫雙余度智能安全保障及聯(lián)鎖監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于將邏輯監(jiān)控系統(tǒng)、三層作業(yè)平臺翻板控制系統(tǒng)、雙余度安全門禁系統(tǒng)及語音廣播系統(tǒng)聯(lián)鎖成一體，控制中心(1)設(shè)有門禁監(jiān)控計算機(jī)O)、邏輯監(jiān)控計算機(jī)(3)、視頻監(jiān)控顯示器G)、遠(yuǎn)程控制操作臺(5)和語音廣播系統(tǒng)(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的列檢庫雙余度智能安全保障及聯(lián)鎖監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的邏輯監(jiān)控系統(tǒng)采用PLC控制，由上位機(jī)和下位機(jī)組成，上位機(jī)為邏輯監(jiān)控計算機(jī)(3)， 下位機(jī)由PLC主站(7)和PLC子站(9)構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的列檢庫雙余度智能安全保障及聯(lián)鎖監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的PLC主站7采用西門子PLC S7-300，一方面和控制中心(1)的邏輯監(jiān)控計算機(jī)(3)進(jìn)行通訊，另一方面與現(xiàn)場指示燈、檢測傳感器及各股道的PLC子站(9)進(jìn)行連接，根據(jù)輸入量的各種不同組合狀態(tài)，通過遠(yuǎn)程控制操作臺( 控制庫內(nèi)外信號燈、LED屏、作業(yè)門指示燈、聲光報警器等設(shè)備的狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的列檢庫雙余度智能安全保障及聯(lián)鎖監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的PLC子站(9)由每股道的一個西門子PLC S7-200組成，一方面與三層作業(yè)平臺的門禁控制器⑶連接，給安全門提供閉鎖條件；另一方面控制該股道三層作業(yè)平臺翻板(11)的翻下和收起。
5.根據(jù)權(quán)利要求2和4所述的列檢庫雙余度智能安全保障及聯(lián)鎖監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的PLC子站(9)控制三層作業(yè)平臺翻板(11)，一方面可以對三層作業(yè)平臺翻板(11) 的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，另一方面對三層作業(yè)平臺翻板(11)出現(xiàn)的故障進(jìn)行定位。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的列檢庫雙余度智能安全保障及聯(lián)鎖監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的雙余度安全門禁系統(tǒng)包括硬件雙余度安全門禁與軟/硬件雙余度安全門禁。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的列檢庫雙余度智能安全保障及聯(lián)鎖監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的硬件雙余度安全門禁采用純硬件連接來實現(xiàn)雙余度，例如門禁控制器(8)、門禁監(jiān)控計算機(jī)(2)之間的RS485為雙總線機(jī)制(30)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的列檢庫雙余度智能安全保障及聯(lián)鎖監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的軟/硬件雙余度安全門禁采用一路硬件連接與一路軟件連接來實現(xiàn)雙余度，例如安全門禁系統(tǒng)與作業(yè)平臺控制器PLC子站(9)的接口就是硬件直接連接，另外三層作業(yè)平臺翻板(11)、高壓隔離開關(guān)(17)等的狀態(tài)亦可通過軟件查詢獲得，即由硬件直接連接與軟件查詢構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明涉及到鐵路機(jī)車車輛整備作業(yè)安全技術(shù)，特別是列檢庫雙余度智能安全保障及聯(lián)鎖監(jiān)控系統(tǒng)。把三層作業(yè)平臺翻板控制子系統(tǒng)、監(jiān)控子系統(tǒng)、雙余度安全門禁子系統(tǒng)及語音報警子系統(tǒng)聯(lián)鎖成一體，另各個子系統(tǒng)之間擁有可靠的聯(lián)鎖機(jī)制，即各個子系統(tǒng)都擁有雙工的通信接口，可以提供有效的命令應(yīng)答模式與信息的閉環(huán)控制，并且具有較高的抗干擾性，并把雙余度的概念引入到智能安全保障及聯(lián)鎖監(jiān)控系統(tǒng)之中，提高系統(tǒng)的可靠性。
文檔編號G05B19/418GK102426445SQ201110377369
公開日2012年4月25日 申請日期2011年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月24日
發(fā)明者盧寧, 鄧麗嵐, 黃喆 申請人:中鐵工程設(shè)計院有限公司, 中鐵建工集團(tuán)有限公司