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地铁设备中PLC应用—屏蔽门控制系统设计方案

时间:2023-10-11 理论教育 版权反馈
【摘要】:图10-36是地铁屏蔽门控制系统的主要组成结构。图10-36地铁屏蔽门控制系统中央核心部分是屏蔽门设备室内的主控机,该部分的构成部件有主监视系统、单元控制器、配电回路以及用于连接其他设备的接线端子、接口设备等。除此之外,屏蔽门系统还具备障碍物探测和故障报警功能。同时,主控机将全部屏蔽门被关闭且锁闭到位的状态信息发送给信号系统,同意列车开行。

地铁设备中PLC应用—屏蔽门控制系统设计方案

1.地铁屏蔽门控制系统的结构

地铁屏蔽门由门机结构、门机传动系统、控制系统和电源系统组成。屏蔽门控制系统包括主控机(PSC,包括命令处理模块及状态监视单元)、站台端头控制盒(PSL,即就地控制盘)、门机控制器(DCU,即门控单元)、通信接口及传输介质模块等设备。其中,主控机是控制系统的核心部件,每排屏蔽门都必须配备一套主控机的命令处理模块,每个车站都至少配备一套主控机的状态监视单元。由于每套命令处理模块可以独立工作,因此车站两侧的屏蔽门控制系统之间没有联锁关系,可以单独操作。图10-36是地铁屏蔽门控制系统的主要组成结构。

图10-36 地铁屏蔽门控制系统

中央核心部分是屏蔽门设备室内的主控机,该部分的构成部件有主监视系统、单元控制器、配电回路以及用于连接其他设备的接线端子、接口设备等。以上装置都配备在车站的控制值班室中,用于接收屏蔽门的信号信息,并向屏幕门发送遥控信号。系统要求在每个车站的每侧屏蔽门都必须配备两套就地控制盘(即站台端头控制盒),具体安装在出站口的位置。这套设备可以将控制信号传送给车站控制室,在接到信号信息后核心主控机设备瞬间将开/关门等信号信息发送给门机控制器。

屏蔽门控制系统要求运营线路上的每个车站的每排屏蔽门都必须配备一套门控单元(即门机控制器)。门机控制子系统可以单独完成工作,其作用是处理接收到的来自主控机的各项命令,然后给驱动电机发送命令执行开关门操作。除此之外,该单元还可以监测屏蔽门的运行状态,将屏蔽门的具体工作情况记录下来,用自带的通信工具把屏蔽门的运行工作状况传送给中心系统。

而控制系统具体的工作原理就是通过门机控制器的装置控制DC/AC电机,这样电机便可以带动自身机器上的螺母进行连续的直线运动,从而实现屏蔽门的开关门动作。中央主控机会给所有门机控制单元发送不同的信号命令,子单元在接收到各自的命令后各自执行相应的动作。除此之外,门机控制器的设置还可以保证屏蔽门在进行开关门操作时速度调节得当,并在开门到位关门到位后及时停止电机运转。

2.地铁屏蔽门系统的控制模式

为了确保屏蔽门系统在任何状况下都能正常运行,考虑到系统会出现的各类情况,给屏蔽门系统设置了应对各类情况的三级控制模式,即系统级控制模式、车站级控制模式和手动操作模式。在这三者之中,由于人工手动模式能保证系统在故障时仍能正常使用,因此为最优先的一种操作。除此之外,屏蔽门系统还具备障碍物探测和故障报警功能。

1)系统级控制

列车进站,在正确的停车范围内停车到位后,正常运行下的信号系统会发送开门操作的信息给屏蔽门系统使其自动打开,当然也可以设置成在列车司机确认停车无误后手动按下开关门按钮来控制活动门的开和关。系统级控制下,屏蔽门的开和关主要通过中央控制盘上的门机控制器来进行操作控制,门控单元可以让站台屏蔽门和列车车门开度配合良好,实现同步的开关门,让车站和列车上的乘客可以及时快速地进行乘降。

列车进入车站,若列车的最终位置被信号系统确认在许可范围内,信号系统会发送一个信号,显示轨道已被列车持续占用。此时,信号系统发出开门信号或者列车驾驶员按下开门按钮,屏蔽门会在信号系统的命令下被打开。具体方式是:开门命令通过屏蔽门系统中的中央控制盘发送给门机控制器,门机控制器接收到该命令就立即进行锁闭解除、打门到位等操作。同一时间,主控机打开安全保护回路,并且不再给信号系统发送“关闭锁”的状态信息。在屏蔽门被打开至到位的过程中,门机控制器顶盒上面的指示灯会闪烁,盒内的蜂鸣器也会发出鸣叫,在操作报警盘、主控机上表示所有屏蔽门已经全部打开的指示灯会变成发亮的状态,而在端头控制盒上表示门已被关闭并且锁闭的指示灯会变成灭掉的状态。在屏蔽门完全开门后,门机控制盒上的显示灯维持常亮的状态。在停车时间满后,列车即将要驶离站台时,信号系统接收到关门命令或者在驾驶员按下屏蔽门关门按钮后,使用主控机给门机控制器发出关门命令。门控器接收到关门命令后,立即进行关门到位、锁闭解除等操作。在所有屏蔽门被闭合且上锁到位后,操作盘上的指示灯会灭掉。同时,主控机将全部屏蔽门被关闭且锁闭到位的状态信息发送给信号系统,同意列车开行。在屏蔽门被关闭至到位的过程中,门机顶盒上的指示灯和开门时一样会闪烁。在门关闭到位后,门机顶盒上的指示灯、操作报警盘、主控机上表示所有屏蔽门已经全部打开的指示灯会变成熄灭状态,主控机和站台终端控制盒操作盘上表示屏蔽门已关并且被锁闭的指示灯点亮。

2)车站级控制

列车停车点发生错位,或在非列车运营期间进行工程测试的状况会导致系统级控制模式发生故障。而车站控制室内的操作报警盘在进行操作时是不需要使用信号系统的,这时就需要使用该操作盘及时起到代替系统级控制的作用。这是一种半人工操作。操作报警盘上有一个必须解锁的钥匙孔,需要列车司机或站台值班人员用特定的钥匙打开,然后调节屏蔽门开/关旋钮,控制滑动门进行开、关门操作,保证列车正常运营。当车站发生火灾等紧急情况时,操作人员就要把所有的站台屏蔽门在车站控制室的指挥下全部及时打开,以便乘客紧急疏散和排出浓烟。

车站级控制模式除了可以使用上述方法外,还可以用就地控制盘来实现,但前提条件是要先通过操作报警盘将“紧急操作”信号送至主控机,这样才可以实现站台就地控制盘的“紧急操作”功能。因此在紧急工作模式下,可以直接通过就地控制盘、在站台上使用特定的钥匙或者在轨行区的一侧旋转解锁手柄这几种方式来对控制屏蔽门运行。但倘若发生屏蔽门系统关闭后无法将“门关且锁”的信号发送给信号系统的情况,站台工作人员或是列车驾驶员在检查过没有障碍物被屏蔽门夹住,且确保门已经关闭到位锁闭后,就可以使用配套的钥匙把就地控制盘上的旋转开关进行转换,再将该操作盘上的表示解除互相锁闭的开关同样使用特定钥匙打开,信号系统就可以接收到一个可以取代的“门关且锁”信号,列车就会被允许离开站台。(www.xing528.com)

3)手动操作模式

在系统故障时,如系统停电、某扇主动门故障和进行紧急疏散时,系统级模式和车站级模式都无法控制屏蔽门,车站的站务值班员可以在站台侧使用特定的钥匙或者旅客在列车行驶侧打开手动开门按钮。也就是可以使用钥匙和打开单扇滑动门这两种方式将屏蔽门打开。

4)障碍物探测

屏幕门在进行关门操作时倘若检测到障碍物,运动中的门会立即暂停关门且再次反方向开门,而后重复关门操作。活动门连续n次(频率可调)关闭和打开循环,倘如障碍物仍不排除,屏蔽门将保持开门到位的状态,蜂鸣器提示,等待车站工作人员或旅客排除障碍物。待到障碍物被解除后,活动门需要人工手动关闭并且固定上锁。

3.屏蔽门控制系统的设计方案

在现实中运用屏蔽门系统,一般使用电缆线传输各类硬件设备发出和接收的具体信号信息,监测系统通过串口通信网络连接,以满足国际工业网络标准。其设计方案主要包括以下几点:

(1)由于每个地铁车站都有两个运行方向的轨道运行区段,所以在两边都要装上相应的一整排屏蔽门。因此,对应的屏蔽门控制子系统也有两个,且两套屏蔽门控制子系统各自完备独立运行。端头控制盒(PSL)、门机控制器(DCU)、通信介质及通信接口等设施是一套完整的屏蔽门子控制系统必须装配的。

(2)在进行屏蔽门方案设计时,必须执行的设计原则是保证控制功能的模块化,且将并联模型的储备冗余技术贯彻到底。除此之外,软硬件设计的系统安全、稳定性、可维持性、可延伸性,以及施工成本都是必须考虑的因素。

(3)车站的运行控制任务由每个车站的车站控制室完成。车站控制室通过使用中央接口盘将屏蔽门系统的控制运行状态转换为一系列信息数据进行接收显示,并发送给控制中心。车站控制室还负责完成系统信号显示、数据录入、故障警示、信息咨询等工作。

(4)控制中心(OCC)需要将运营线路上所有车站ATS分机接收到的屏蔽门状态数据信息进行统一的收集汇总,并在ATS主机服务器上显示每扇屏蔽门的具体运行状态。

结合以上实际运用的屏蔽门控制系统的功能与要求,制作出使用西门子PLC技术实现地铁屏蔽门控制系统功能的整体设计方案,如图10-37所示。

图10-37 屏蔽门系统整体设计方案

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