1.引言

    （1）火車(chē)站給水系統概況和意義

    傳統的車(chē)站加水方法并不能及時(shí)排除旅客在列車(chē)上的用水問(wèn)題，不僅給旅客造成諸多不便，而且在運輸高峰時(shí)期給火車(chē)站的調度工作帶來(lái)了很大的負擔?；赑LC的列車(chē)給水監測系統雖然能有效的核算列車(chē)用水量，完成各項控制功能，但是在某些偏遠的無(wú)人值守車(chē)站或者是不便于布線(xiàn)的偏遠地區，水源距離主控室又很遠，這種情況下要確保旅客列車(chē)的正常飲用水和生活用水，需要建立一套先進(jìn)的中心自動(dòng)控制系統，對分散的水源集中管理和調度。其核心方法就是通過(guò)PLC結合自動(dòng)控制技術(shù)，計算機技術(shù)和無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)來(lái)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)遙測遙控。這套系統對于解決水資源的合理調配及火車(chē)站給水系統的智能化控制管理創(chuàng )造了便利的條件。

    （2）應用行業(yè)：鐵路、給水

    （3）使用的產(chǎn)品：OMRON CP1H

    （4）應用的主要的主要工藝點(diǎn)及要解決的主要問(wèn)題：信號遠距離無(wú)線(xiàn)傳送、無(wú)協(xié)議通訊

    2.系統方案

    2.1 系統結構

    火車(chē)站給水系統分為三個(gè)部分：水源井控制部分，無(wú)線(xiàn)通訊部分和清水池部分。如圖1所示

    2.2 水源井控制部分

    水源井控制部分的硬件組成：液位傳感器、給水泵、一塊研華ADAM4050模塊、一塊研華ADAM4017模塊。研華ADAM4050模塊具有7通道數字量輸入和8通道數字量輸出，分別用于檢測泵的運行故障和控制泵的啟停。研華ADAM4017模塊將液位傳感器的液位信號轉化為數字信號，再轉化成工程量，以RS-485通訊協(xié)議進(jìn)行通訊。

    2.3 清水池控制部分

    清水池附近設有主控室，協(xié)調泵站的運行，進(jìn)行實(shí)地的監測和調度。主控室部分的硬件組成：液位傳感器、OMRON CP1HXA40DT-D型PLC、一臺PC機。PLC與上位機以RS-232協(xié)議進(jìn)行直接的通訊。

    2.4 無(wú)線(xiàn)通訊

    2.4.1捷麥DMD21M數傳模塊

    無(wú)論是上位機傳給模塊還是模塊傳給上位機的數據都采用無(wú)格式傳送（透明傳送）。所謂透明數據傳輸是指：上位機與模塊進(jìn)行信息交換的數據格式，沒(méi)有象指令字頭、結束符等數據包信息，只要上位機串口有數據輸出，模塊就把串口的數據以無(wú)線(xiàn)方式編碼發(fā)送；當接收模塊接收到發(fā)射模塊發(fā)送的的無(wú)線(xiàn)數據信號后進(jìn)行解碼，把解碼后的數據按發(fā)送端的格式從串口輸出。也就是說(shuō)模塊對使用者是開(kāi)放的、透明的，且無(wú)需改變原有通信程序及連接方法。當模塊收到上位機的數據后,模塊先判斷收到的數據是命令還是發(fā)送數據,若是命令則執行相應的命令，若是發(fā)送數據則先將要發(fā)送的數據送到發(fā)送緩沖區，并同時(shí)將模塊的狀態(tài)由接收狀態(tài)轉換成發(fā)射狀態(tài)，然后啟動(dòng)發(fā)送打包程序。發(fā)送打包程序的功能是將緩沖區的數據打成適合無(wú)線(xiàn)發(fā)送的數據包，并將一些控制信令動(dòng)態(tài)地插入到數據包中。

    在接收狀態(tài)下，接收機總是接收碼流中的同步信息，一旦收到同步信息立刻進(jìn)行位同步，獲得位同步后進(jìn)行碼同步，碼同步完成后接收數據及控制信息。收到數據后，按規定的串口幀格式傳送給上位機。需要注意的是，捷麥DMD21M數傳模塊的通信是半雙工的。即無(wú)線(xiàn)模塊發(fā)射數據時(shí)模塊不能接收數據，接收數據時(shí)模塊不能發(fā)射數據。因此在通信編程時(shí)應將收發(fā)的時(shí)間錯開(kāi)。

    2.4.2 OMRON CP1H-XA40DT-D型PLC與研華模塊的無(wú)線(xiàn)通訊

    OMRON CP1H PLC內置模擬量輸入/輸出， 該模塊通過(guò)發(fā)出ASC碼格式的簡(jiǎn)單命令，并以RS-232通訊協(xié)議與捷麥數傳模塊進(jìn)行通訊?？紤]到研華模塊的自定義協(xié)議，這里只能采取無(wú)協(xié)議通信。所謂無(wú)協(xié)議通訊，即不使用固定協(xié)議（協(xié)議）不經(jīng)過(guò)數據轉換、通過(guò)通信端口輸入輸出指令（TXD、RXD 指令）發(fā)送接收數據的功能。這種情況下，通過(guò)系統設定，將PLC串行端口的串行通信模式設為無(wú)協(xié)議通信。通過(guò)該無(wú)協(xié)議通信，PLC與帶有RS-232C 端口（或RS-422A/485 端口）的通用外部設備之間，按照TXD、RXD 指令進(jìn)行單方地發(fā)送接收數據。

    通過(guò)遠方的研華亞當模塊，將采集的水源井的液位和給水泵的運行狀態(tài)等測控信號按RS-485通訊協(xié)議，發(fā)送至捷麥的數傳模塊，數傳模塊將打包后的數據經(jīng)無(wú)線(xiàn)通道發(fā)送；本地主控室接收端的數傳模塊再將接收的數據和命令一并發(fā)送至PLC，PLC根據接收到的數據進(jìn)行分析，完成各項邏輯控制，并將相關(guān)數據發(fā)送給PC機。整個(gè)過(guò)程不用架設任何通訊電纜。上位機與模塊間的通信是通過(guò)異步串口來(lái)完成的。在通信前串口的數據幀格式（8個(gè)數據位或9 個(gè)數據位）與速率應與模塊的設置一致。

    2.5 系統的主要設計原則

    本站按無(wú)人值班來(lái)設計，初期為少人值班，待取得一定的運行經(jīng)驗后將逐步過(guò)渡到無(wú)人值班。

    3.軟件

    軟件設計需完成以下控制要求：先檢查水源井水位是否達到設定的下限液位。若已經(jīng)低于下限液位，則觸發(fā)報警信號；若處在正常液位，則檢查清水池液位。清水池液位未達到設定的液位上限時(shí)，才根據需要啟動(dòng)給水泵工作；若高于設定的上限液位，則發(fā)出給水泵停止工作的指令。如圖2所示。

    3.1 控制程序

    采用OMRON電氣公司開(kāi)發(fā)的與PLC相配套的CX—Programmer7.1編程軟件來(lái)編寫(xiě)研華模塊的指令程序和水塔、清水池的控制程序。CX—Programmer7.1編程軟件是與OmronPLCs進(jìn)行通訊和監控的中介軟件，通過(guò)CX-Programmer 的的操作，可將CPU 單元內的數據寫(xiě)入到存儲盒，寫(xiě)入的數據可逐個(gè)地指定。也可對存儲盒內保存的數據及CPU 單元內的數據進(jìn)行核對。

    3.2 參數設置

    用捷麥的測試軟件對無(wú)線(xiàn)數傳模塊進(jìn)行參數設置。利用測試軟件測試通信質(zhì)量，檢驗組網(wǎng)的可行性。

    3.3 組態(tài)軟件

    組態(tài)控制技術(shù)最大的特點(diǎn)就是從硬件設計到軟件開(kāi)發(fā)都具有組態(tài)性，采用美國wonderware公司的InTouch組態(tài)軟件編制整個(gè)工藝流程的設備狀態(tài)，實(shí)時(shí)監測和記錄給水泵的開(kāi)、停、故障狀態(tài)記錄。該系統簡(jiǎn)單、實(shí)用、方便、可靠、性?xún)r(jià)比高，可視化和圖形化的管理功能為管理和運行能夠提供了方便。通過(guò)了驗收鑒定，系統各項控制指標達到了預定要求。

    3.4 OPC軟件

    在該控制系統中，因子控制系統分散，并且采用不同廠(chǎng)家的設備和方案。所以要將這些子控制系統集成，并架構統一的實(shí)時(shí)監控系統。這樣的實(shí)時(shí)監控系統需要解決分散子系統間的數據共享，各子系統需要統一協(xié)調相應控制指令，再考慮到實(shí)時(shí)監控系統往往需要升級和調整，就需要各子系統具備統一的開(kāi)放接口。 OPC（OLE for Process Control） 規范正是這一思維的產(chǎn)物。OPC規范了接口函數，不管現場(chǎng)設備以何種形式存在，客戶(hù)都以統一的方式去訪(fǎng)問(wèn)，從而保證軟件對客戶(hù)的透明性，使得用戶(hù)完全從低層的開(kāi)發(fā)中脫離出來(lái)。通過(guò)OPC定義的開(kāi)放接口，可以實(shí)現利用PC機上的組態(tài)軟件和模塊間數據交換，從而對被控設備的遙測遙控。

    4.方案取得的效果和示范性

    在本工程項目中可以實(shí)現點(diǎn)對點(diǎn)直線(xiàn)距離15000m的通訊要求，自試用運行以來(lái)，控制功能穩定，設備運行良好在鐵路行業(yè)中的廣泛推廣具有良好的前景。

    參考文獻

    [1] SYSMAC CP系列CPIH CPU單元編程手冊

    [2] D21DM/D21DH 無(wú)線(xiàn)數傳模塊使用說(shuō)明V4.2

    [3] 工業(yè)自動(dòng)化解決方案產(chǎn)品選型目錄，研華科技

    [4] COM和OPC技術(shù)在工業(yè)組態(tài)軟件中的應用

    [5] 邱曉榮,西鵬.淺談Intouch軟件包的應用和開(kāi)發(fā).選煤技術(shù),2000（2）

    此文摘自中國傳動(dòng)網(wǎng)。