专利名称：基于LonWorks现场总线技术的可控顶控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及铁路中小能力编组场驼峰现场的分布式控制调速系统，尤其涉及基 于LonWorks现场总线技术的可控顶控制系统。
背景技术：
传统的现场控制技术本身存在着一些无法克服的缺陷。例如在网络结构上只 能有一个主控制器，无法构成多主冗余系统，系统可靠性差；数据通讯方式为命令 响应式，致使系统灵活性差；在传输速率上也存在无法克服的瓶颈现象；太多太长 的现场连线各自传递着不同的信号，系统干扰难以解决；采用作业效率低、安全性 差的手闸和铁鞋制动。针对以上不足，我公司专门开发了基于LonWorks现场总线 技术的可控顶控制系统，在保证安全的前提下实现了调车作业自动化。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种具有较高的实 时性的基于LonWorks现场总线技术的可控顶控制系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现基于LonWorks现场总线技术的 可控顶控制系统，其特征在于，该系统基于LonWorks现场总线技术通过双绞线将 中控室PC机、现场控制器联成一个网络，溜放部分和车场部分分别设有测速器， 所述的现场控制器与测速器控制连接。
所述的现场控制器设在现场铁路股道旁的CB2信号变压器箱内，控制一个可 控顶群。
所述的一个可控顶群的可控顶数目为20个可控顶。 所述的现场控制器采用单机工作或双机热备方式工作
(1) 在双机热备方式时，主控制器实际控制可控顶和采集测量数据；
(2) 备用控制器运行与主机相同的计算程序，但不参与控制，而是不断检测
主控制器的CPU状态和输入输出状态是否正确；
(3)备用控制器若检测到主控制器故障，则自动切换成主控制器替代其工作， 并显示报警，提示维修人员进行检修、更换。 所述的现场控制器具有高可靠性
(1) 每路输出电路都采用大功率继电器输出，现场控制器对输出结果进行回 采，实时检测到输出电路的故障，发现故障后自动报警；
(2) 输出接点设有限流保险管，当某个可控顶短路时不会影响其他顶群；
(3) 输入电路采用限流电阻加光电耦合隔离输入，故障时不会造成输入短路。 所述的中控室PC机用于作业计划的输入，现场数据的显示和记录，所述的中
控室PC机不进行控制运算处理，所有的控制由现场控制器完成。
所述的中控室PC机在特定情况下可通过键盘操作，实现人工干预，所述的特 定情况包括当机车去股道内拉车牵出时，可人工操作锁定相关可控顶群；或当大 组车送入股道时，可人工操作锁定相关可控顶群；或当溜放过程中未提开勾吊鱼回 拉时，可人工操作锁定相关可控顶群；或当检修人员维护某可控顶群时，可人工操 作锁定该可控顶群。
与现有技术相比，本发明的优点在于
(1) LonWorks现场总线技术很方便地将所有设备用双绞线联接成互操作网， 大大节约了现场布线；
(2) 各股道及溜放部分的测速、测长和可控顶群控制由就近的现场控制器完 成，具有较高的实时性；
(3) 在性能上优于全减速顶调速系统，而设备投资又比采用减速器等设备低， 因此特别适合于中小驼峰使用。
图1是本发明基于LonWorks现场总线技术的可控顶控制系统的示意图。
具体实施例方式
如图1所示，Lonworks网络模块是专用通信板，用双绞线将现场设备连接起 来，图示监控主机即为通用工业PC计算机；驼峰楼操作主机同监控主机即为通用 工业PC计算机；测速踏板压磁式测重机是德国西门子公司提供的；测速踏板可控
顶是指该可控顶专门提供测速信息；测速踏板测长可控顶是指该可控顶专门提供测 长信息；图示信号楼控制器都是同一种智能现场控制器，图示编号为安装的物理位置。
以上是SYCS-1可控顶控制调速系统示意图，控制器是本发明的核心设备，其 他则是选用其它厂家的设备，LonWorks现场总线技术很方便地将所有设备用双绞 线联接成互操作网，大大节约了现场布线。
本发明提供了一种基于LonWork现场总线技术的分布式无主控制系统，通过 双绞线将中控室的工业计算机与分布在现场的可控顶控制器联成一个网络。各股道 及溜放的测速、测长和可控顶群控制由就近的现场控制器完成，具有相当高的实时 性。
1、 控制节点采用双机热备方式，主控节点实际控制可控顶和釆集测量数据， 备用节点运行与主机相同的计算机程序，但不参与控制，而是不断检测主控节点的 CPU状态和输入输出状态是否正确。备用节点一旦检测到主节点故障，则自动切 换成主节点替代工作，并显示报警，提示维修人员检修、更换。
2、 每路输出都采用大功率继电器输出，节点对输出结果进行回采，能实时检 测到输出电路的故障，输出接点配置限流保险管，当某个可控顶短路时不会影响其 他顶群。
3、 输入电路采用限流电阻加光电耦合隔离输入，故障时不会造成输入短路。 主节点与备节点同时采集输入状态，若主节点的输入电路出现故障，报警并切换到 备用节点。
4、 双绞线网络采用冗于配置互为主备。中控室内的主机起监测作用，不进行 控制运算处理。
可控顶控制系统采用的是LonWorks现场控制技术,现场总线是用于现场仪表 与控制系统和控制室之间的一种全分散、全数字化的智能、双向、多变量、多点多 站的通信系统。之所以出现这一革新是因为传统的现场控制技术本身存在着一些无
(1) 在网络结构上只能有一个主控制器，无法构成多主冗余系统，系统可靠
性差；
(2) 数据通讯方式为命令响应式，致使系统灵活性差；
(3) 在传输速率上也存在无法克服的瓶颈现象；
(4)太多太长的现场连线各自传递着不同的信号，系统干扰难以解决。 LonWorks是一种比较优秀的现场总线，其特征如下-
(1) 采用由Motorola与Echelon公司的神经元单片机——MC143150 / MC143120;
(2) 把网络的七层协议固化在芯片上，向用户提供简单的网络接口；
(3) 它可以使用双绞线、同轴电缆、光纤电缆、射频电缆、电源线、红外线、 信道电源以及其它多种介质，依据通信介质的不同，具有300BPS 1.25MBPS的数 据传输率，可根据需要选择不同的通信介质。
一、现场控制器
可控顶控制系统的现场控制器是分布在现场的智能控制系统，基于LonWorks 现场总线技术通过双绞线将中控室PC机、分布在现场的控制器联成一个网络。各 股道及溜放部分的测速、测长和可控顶群控制由就近的现场控制器完成，具有较高 的实时性。其特征如下
(1) 一台现场控制器分布在一条现场铁路股道旁安置在CB2信号变压器箱 内，控制一个可控群，而一个可控顶群的可控顶数目以相邻两勾勾车不同时压上同 一个顶群、保证调速精度为划分原则，大约20个可控顶为1组小顶群；
(2) 现场控制器可以单机工作，也可以采用双机热备方式。在双机热备方式 时，主控制器实际控制可控顶和采集测量数据；备用控制器运行与主机相同的计算 程序，但不参与控制，而是不断检测主控制器的CPU状态和输入输出状态是否正 确。备用控制器一旦检测到主控制器故障，则自动切换成主控制器替代其工作，并 显示报警，提示维修人员进行检修、更换；
(3) 现场控制器具有高可靠性
a. 每路输出电路都采用大功率继电器输出，现场控制器对输出结果进行回采， 能实时检测到输出电路的故障，发现故障后自动报警；
b. 输出接点配置有限流保险管，当某个可控顶短路时不会影响其他顶群；
c. 输入电路采用限流电阻加光电耦合隔离输入，故障时不会造成输入短路。主 控制器与备用控制器同时采集输入状态，若主控制器的输入电路出现故障，报警并 切换到备用控制器；
(4) 每个现场控制器由12V直流电源、24V直流电源、LONWORKS网络板、 80186CPU模板、输入模板和输出模板等部件组成。位于驼峰溜放区，负责道岔区
测速踏板及工频测长信息的采集和处理，并负责相应股道可控顶的自动控制。现场 控制器分别位于股道旁。
二、系统无主功能的实现
可控顶控制系统配备二台工业控制计算机，但不承担系统的主机或中央控制的 功能，其特征如下
(1) 主机用于作业计划的输入，现场数据的显示和记录(包括勾车经过各可 控顶顶群的时间，进口速度，出口速度，制动参数等)。考虑实时性和可靠性，主 机不进行控制运算处理，所有的控制由现场控制器完成；
(2) 在特殊情况下，当班人员可通过键盘操作，实现人工干预。如
a. 当机车去股道内拉车牵出时，可人工操作锁定相关可控顶群；
b. 当大组车送入股道时，可人工操作锁定相关可控顶群；
c. 当溜放过程中未提开勾吊鱼回拉时，可人工操作锁定相关可控顶群；
d. 当检修人员维护某可控顶群时，可人工操作锁定该可控顶群。
(3) 系统互为主备
a. 双绞线网络采用冗余配置互为主备。若检测到主网络发生故障，则报警，提 示操作人员使用备用网络；
b. 中控室内的主机起监测作用，不进行控制运算处理。所以万一主机出现故障， 不影响系统的运行；
c. 当测重计或测速踏板、测长轨道电路、可控顶群或现场控制器等设备发生单 点故障时，系统按常规处理，此时，控制精度将受到一定的影响，但能及时报警通 知维修人员排除故障；
d. 在溜放部分和车场部分都设置测速器，根据勾车通过速度、股道空余长度、 勾车的停车位置，并结合勾车车轴数，以此作为依据来控制各组可控顶，合理调整 溜放勾车的出口速度，确保安全连挂。
可控顶控制系统实现了分布式智能控制技术，控制设备分布在现场，故施工方 便，能大量节省电缆；可控顶控制系统的各股道的控制与其他股道控制器无关，某 一股道的故障不会影响其他股道；可控顶控制系统中PC机不参与控制，所有控制 都由现场控制器完成，系统具有高可靠性；设备维护方便，故障容易定位。
权利要求
1. 基于LonWorks现场总线技术的可控顶控制系统，其特征在于，该系统基于LonWorks现场总线技术通过双绞线将中控室PC机、现场控制器联成一个网络，溜放部分和车场部分分别设有测速器，所述的现场控制器与测速器控制连接。
2. 根据权利要求1所述的基于LonWorks现场总线技术的可控顶控制系统，其 特征在于，所述的现场控制器设在现场铁路股道旁的CB2信号变压器箱内，控制 一个可控顶群。
3. 根据权利要求2所述的基于LonWorks现场总线技术的可控顶控制系统，其 特征在于，所述的一个可控顶群的可控顶数目为20个可控顶。
4. 根据权利要求1所述的基于LonWorks现场总线技术的可控顶控制系统，其 特征在于，所述的现场控制器采用单机工作或双机热备方式工作(1) 在双机热备方式时，主控制器实际控制可控顶和采集测量数据；(2) 备用控制器运行与主机相同的计算程序，但不参与控制，而是不断检测 主控制器的CPU状态和输入输出状态是否正确；(3) 备用控制器若检测到主控制器故障，则自动切换成主控制器替代其工作， 并显示报警，提示维修人员进行检修、更换。
5. 根据权利要求1所述的基于LonWorks现场总线技术的可控顶控制系统，其 特征在于，所述的现场控制器具有高可靠性(1) 每路输出电路都采用大功率继电器输出，现场控制器对输出结果进行回 采，实时检测到输出电路的故障，发现故障后自动报警；(2) 输出接点设有限流保险管，当某个可控顶短路时不会影响其他顶群；(3) 输入电路采用限流电阻加光电耦合隔离输入，故障时不会造成输入短路。
6. 根据权利要求1所述的基于LonWorks现场总线技术的可控顶控制系统，其 特征在于，所述的中控室PC机用于作业计划的输入，现场数据的显示和记录，所 述的中控室PC机不进行控制运算处理，所有的控制由现场控制器完成。
7. 根据权利要求1所述的基于LonWorks现场总线技术的可控顶控制系统，其 特征在于，所述的中控室PC机在特定情况下可通过键盘操作，实现人工干预，所 述的特定情况包括当机车去股道内拉车牵出时，可人工操作锁定相关可控顶群； 或当大组车送入股道时，可人工操作锁定相关可控顶群；或当溜放过程中未提开勾 吊鱼回拉时，可人工操作锁定相关可控顶群；或当检修人员维护某可控顶群时，可 人工操作锁定该可控顶群。
全文摘要
本发明涉及基于LonWorks现场总线技术的可控顶控制系统，该系统基于LonWorks现场总线技术通过双绞线将中控室PC机、现场控制器联成一个网络，溜放部分和车场部分分别设有测速器，所述的现场控制器与测速器控制连接。与现有技术相比，本发明的优点在于LonWorks现场总线技术很方便地将所有设备用双绞线联接成互操作网，大大节约了现场布线；各股道及溜放部分的测速、测长和可控顶群控制由就近的现场控制器完成，具有较高的实时性；在性能上优于全减速顶调速系统，而设备投资又比采用减速器等设备低，因此特别适合于中小驼峰使用。
文档编号G05B19/418GK101377680SQ20081020049
公开日2009年3月4日 申请日期2008年9月25日 优先权日2008年9月25日
发明者巩林玉, 江嵩峰 申请人:卡斯柯信号有限公司