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[摘 要]随着铁路运输的发展，对铁路信号控制提出了更加高效、安全、可靠的要求。微信联锁系统正逐步取代电气集中联锁系统，在许多车站得到应用。介绍了微机联锁控制的总体结构，并重点对PLC在系统中的应用进行了分析和研究。
[关键词]铁路信号；微机联锁；PLC
中图分类号：TP 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）23-0387-01
随着计算机的发展，铁道信号的微机联锁与控制已变成现实，尤其是可靠性和冗余技术的深入研究和不断完善，使得此项产品的开发与研制日趋成熟。特别是用PLC控制，程序设计完全可以摆脱6520电气集中联锁的繁杂网络结构，按6502电气集中技术要求，采用模块化编程，它从系统的整体上构成联锁功能。因此，使铁路车站信号联锁的性能有了—个根本的变革。
1.微机联锁控制系统总体结构
本控制系统结构采用四层安全联锁结构。第一层控制机（上位机）；第一层联锁机（下位机）；第三层为室内接口柜、电源屏等；第四层为室外信号机、轨道电路、电动转辙机。各级间用电缆连接，构成一个完整的微机联锁系统。其中第一层控制机采用具有高可靠性的工业控制微机，预留多种信接口，便于以后由扩充功能。第二层联锁机采用德国西门子公司的可编程控制器（PLC）S7-300。第一层与第二层的通信连接采用PC/PPI电缆。
系统中采用的可编程控制器（PLC）S7-300，作为下位机实现对车站信号的联锁控制。从系统框图可以看出：下位联锁系统PLC是上位联锁系统和室内接口柜之间的中继站及安全检查站。它接受室内接口柜传递来的站场运行信息，在保存站场信息，的同时将其转发给上位联锁系统，对上位联锁系统下达的各种操作命令进行自己的联锁运算、相互校核，只有校核正确的命令才能发往室内接口柜，发现校核有误的命令则要求上位联锁系统重新处理。PLC对信号的采集直接影响联锁运算的结果，PLC的输出直接影响行车的安全。因此，PLC在系统设计中具有重要的作用。
2.PLC在系统中的主要功能以及配置
2.1 PLC的主要功能
2.1.1 站场信息的采集。站场信息作为联锁运算的依据主要包括：
（1）信号机信息：信号灯开放和关闭；
（2）道岔位置：道岔的定位和反位表示；
（3）区段：轨道区段的有车占用和空闲。
2.1.2 接收来自上位联锁系统的命令并进行相应的处理操作，所接受的命令有：
（1）信号命令：信号机的开放，关闭命令；
（2）道岔控制命令：道岔定位、反位操作。进路的闭锁与解锁、单独解锁、单独闭锁等；
（3）照查命令：照查开放与关闭。
2.1.3 联锁运算：进行联锁条件检查。
2.1.4 控制输出：PLC的联锁运算结果与上位机命令进行校核—致时，控制设各输出，否则禁止输出，井將返回错误信息。
2.1.5 信号开放保持：查对信号开放条件，若发现异常立即关闭信号灯、实现故障—安全。
2.1.6 与上位机进行信息交换。
2.2 PLC结构及配置
系统中的信息量包含有数宇量的输入、输出两种类型。根据铁路站场没备的数量确定PLC的I/O模扳数量。目前，试验室中车站有14组道岔.13架列车信号机。6架调车信号机、18段轨道电路，考虑性能价格比等各因素，系统选用SIMATICS7-300PLC。
S7-300采用固定地址方式，地址是自动分配的，它与模板的类型、插槽的位置无关。
3.PLC与上位计算机的通讯
3.1 通讯连接
PPI协议（点对点接口协议）是SIEMENS公司专门为S7系列PLC开发的通信协议，是主/从协议，利用PC/PPI电缆，将S7系列的PLC与装STEP-7Micrt/WIN32编程软件的计算机连接起来，组成PCJPPI（单主站）的主/bk网络连接。PLC主移I，侧是RS--485接口，计算机侧是RS-232接口，电缆的中部是RS-485/RS-232适配器，在适配器上有4个或5个DIP开关，用于设置波特率、字符数据格式及设备模式。当数据从RS-232传送到RS--485时，PC/PP工电缆是发送模式，当数据从RS--X85传送到RS-232时，PC/PP工电缆是接收模式。如果在RS-232检测到有数据发送时，电缆立即从接收模式切换到发送模式；如果RS-232的发送线处于闲置的时间超过电缆切换时间时，电缆口切换到接收模式。
3.2 通信实现
在S7-300的通信网络中，使用了PPI电缆，则安装了STEP/Micra/WIN32的计算机默认设置为主站，站号为0；S7-300默认为从站，站号为2。在编程软件STEP7Micro/W工N32中，对通信硬件参数进行设置：
（1）通信设置：使用菜单命令View/Communi-cations，进入通信设置对话框，所显示的参数配置如下：
远程设备地址（RemoteAddress）：2
本地设备地址（LocalAddress）：0
通信模式（Module）：PC/PPI电缆（计算机通信端口为COMl）；
通信协议（Protoc01）：PPI；
传送速率（TransmissionRate）：9.6Kbps；
传送字符数据格式（Mode）：11位。
（2）安装通信器件：在通信设置对话框中，双击PCdPPl电缆图标，出现通信器件设置对话框，在左Selection窗口选择要安装的通信器件，PC/PPIcable，单击Install按钮后，按照安装向导逐步安装通信器件。安装完成后，在右边Instal且窗口将出现已经安装的通信器件。
4.PLC软件设计
4.1 设计原则
微机联锁控制系统的软件属于实时工业控制的系统软件，与一般的工业控制系统软件相比具有相同性，又有它的独特性，具体表现在：
（1）实用性：微机联锁系统是控制列车在站场内运行的控制没备，因而随着列车的行走及状态的变化，系统产生相应的反应及输出，以确保列车能顺利及时地运行。
（2）故障安全性：与一般控制软件不同，该软件不仅要完成规定的功能，还必须具备故障导向安全的特点，即该软件运行若发生问题，系统应能保证列车停止运行，道岔停止运作，信号灯显示禁止，并使信号为安全侧输出。
（3）可靠性：系统软件由于该系统的实际情况，必须具备更高的可靠性。
4.2 系统组态连接
西门子公司S7系列PLC控制系统的配置结构全部采用软件组态来定义。如CPU类型、I/O机架的多少、通讯接口等都用软件来指定。当相应硬件的功能模块按系统要求连接完毕，整个系统的结构、组态就完成了，非常方便快捷。
4.3 编程与调试运行
PLC编程软件：德国西门子公司57—300的模块化编程语言STEP7，编程采用梯形图法。编程有离线、在线、联合三种方式。离线编程的优点是可以不要PLC的主机而使用任何—台PC机即可运行。但是离线状态不能进行系统的仿真，也不能进行实际的调试，离线编程只是—种程序的初步编制，程序设计中有些问题只能在在线状态下才能反映出来。因此，在线编程比离线编程更为重要。
参考文献
[1] 何友全.铁道信号微机联锁[J].交通与计算机，2000.
[2] 王永信.车站信号自动控制[M].北京：中国铁道出版杜，2002.
[3] 李鹏，PLC与计算机通讯程序[I].电气时代，2002.
[关键词]铁路信号；微机联锁；PLC
中图分类号：TP 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）23-0387-01
随着计算机的发展，铁道信号的微机联锁与控制已变成现实，尤其是可靠性和冗余技术的深入研究和不断完善，使得此项产品的开发与研制日趋成熟。特别是用PLC控制，程序设计完全可以摆脱6520电气集中联锁的繁杂网络结构，按6502电气集中技术要求，采用模块化编程，它从系统的整体上构成联锁功能。因此，使铁路车站信号联锁的性能有了—个根本的变革。
1.微机联锁控制系统总体结构
本控制系统结构采用四层安全联锁结构。第一层控制机（上位机）；第一层联锁机（下位机）；第三层为室内接口柜、电源屏等；第四层为室外信号机、轨道电路、电动转辙机。各级间用电缆连接，构成一个完整的微机联锁系统。其中第一层控制机采用具有高可靠性的工业控制微机，预留多种信接口，便于以后由扩充功能。第二层联锁机采用德国西门子公司的可编程控制器（PLC）S7-300。第一层与第二层的通信连接采用PC/PPI电缆。
系统中采用的可编程控制器（PLC）S7-300，作为下位机实现对车站信号的联锁控制。从系统框图可以看出：下位联锁系统PLC是上位联锁系统和室内接口柜之间的中继站及安全检查站。它接受室内接口柜传递来的站场运行信息，在保存站场信息，的同时将其转发给上位联锁系统，对上位联锁系统下达的各种操作命令进行自己的联锁运算、相互校核，只有校核正确的命令才能发往室内接口柜，发现校核有误的命令则要求上位联锁系统重新处理。PLC对信号的采集直接影响联锁运算的结果，PLC的输出直接影响行车的安全。因此，PLC在系统设计中具有重要的作用。
2.PLC在系统中的主要功能以及配置
2.1 PLC的主要功能
2.1.1 站场信息的采集。站场信息作为联锁运算的依据主要包括：
（1）信号机信息：信号灯开放和关闭；
（2）道岔位置：道岔的定位和反位表示；
（3）区段：轨道区段的有车占用和空闲。
2.1.2 接收来自上位联锁系统的命令并进行相应的处理操作，所接受的命令有：
（1）信号命令：信号机的开放，关闭命令；
（2）道岔控制命令：道岔定位、反位操作。进路的闭锁与解锁、单独解锁、单独闭锁等；
（3）照查命令：照查开放与关闭。
2.1.3 联锁运算：进行联锁条件检查。
2.1.4 控制输出：PLC的联锁运算结果与上位机命令进行校核—致时，控制设各输出，否则禁止输出，井將返回错误信息。
2.1.5 信号开放保持：查对信号开放条件，若发现异常立即关闭信号灯、实现故障—安全。
2.1.6 与上位机进行信息交换。
2.2 PLC结构及配置
系统中的信息量包含有数宇量的输入、输出两种类型。根据铁路站场没备的数量确定PLC的I/O模扳数量。目前，试验室中车站有14组道岔.13架列车信号机。6架调车信号机、18段轨道电路，考虑性能价格比等各因素，系统选用SIMATICS7-300PLC。
S7-300采用固定地址方式，地址是自动分配的，它与模板的类型、插槽的位置无关。
3.PLC与上位计算机的通讯
3.1 通讯连接
PPI协议（点对点接口协议）是SIEMENS公司专门为S7系列PLC开发的通信协议，是主/从协议，利用PC/PPI电缆，将S7系列的PLC与装STEP-7Micrt/WIN32编程软件的计算机连接起来，组成PCJPPI（单主站）的主/bk网络连接。PLC主移I，侧是RS--485接口，计算机侧是RS-232接口，电缆的中部是RS-485/RS-232适配器，在适配器上有4个或5个DIP开关，用于设置波特率、字符数据格式及设备模式。当数据从RS-232传送到RS--485时，PC/PP工电缆是发送模式，当数据从RS--X85传送到RS-232时，PC/PP工电缆是接收模式。如果在RS-232检测到有数据发送时，电缆立即从接收模式切换到发送模式；如果RS-232的发送线处于闲置的时间超过电缆切换时间时，电缆口切换到接收模式。
3.2 通信实现
在S7-300的通信网络中，使用了PPI电缆，则安装了STEP/Micra/WIN32的计算机默认设置为主站，站号为0；S7-300默认为从站，站号为2。在编程软件STEP7Micro/W工N32中，对通信硬件参数进行设置：
（1）通信设置：使用菜单命令View/Communi-cations，进入通信设置对话框，所显示的参数配置如下：
远程设备地址（RemoteAddress）：2
本地设备地址（LocalAddress）：0
通信模式（Module）：PC/PPI电缆（计算机通信端口为COMl）；
通信协议（Protoc01）：PPI；
传送速率（TransmissionRate）：9.6Kbps；
传送字符数据格式（Mode）：11位。
（2）安装通信器件：在通信设置对话框中，双击PCdPPl电缆图标，出现通信器件设置对话框，在左Selection窗口选择要安装的通信器件，PC/PPIcable，单击Install按钮后，按照安装向导逐步安装通信器件。安装完成后，在右边Instal且窗口将出现已经安装的通信器件。
4.PLC软件设计
4.1 设计原则
微机联锁控制系统的软件属于实时工业控制的系统软件，与一般的工业控制系统软件相比具有相同性，又有它的独特性，具体表现在：
（1）实用性：微机联锁系统是控制列车在站场内运行的控制没备，因而随着列车的行走及状态的变化，系统产生相应的反应及输出，以确保列车能顺利及时地运行。
（2）故障安全性：与一般控制软件不同，该软件不仅要完成规定的功能，还必须具备故障导向安全的特点，即该软件运行若发生问题，系统应能保证列车停止运行，道岔停止运作，信号灯显示禁止，并使信号为安全侧输出。
（3）可靠性：系统软件由于该系统的实际情况，必须具备更高的可靠性。
4.2 系统组态连接
西门子公司S7系列PLC控制系统的配置结构全部采用软件组态来定义。如CPU类型、I/O机架的多少、通讯接口等都用软件来指定。当相应硬件的功能模块按系统要求连接完毕，整个系统的结构、组态就完成了，非常方便快捷。
4.3 编程与调试运行
PLC编程软件：德国西门子公司57—300的模块化编程语言STEP7，编程采用梯形图法。编程有离线、在线、联合三种方式。离线编程的优点是可以不要PLC的主机而使用任何—台PC机即可运行。但是离线状态不能进行系统的仿真，也不能进行实际的调试，离线编程只是—种程序的初步编制，程序设计中有些问题只能在在线状态下才能反映出来。因此，在线编程比离线编程更为重要。
参考文献
[1] 何友全.铁道信号微机联锁[J].交通与计算机，2000.
[2] 王永信.车站信号自动控制[M].北京：中国铁道出版杜，2002.
[3] 李鹏，PLC与计算机通讯程序[I].电气时代，2002.