CN117369423A - 一种铁路机车卫生间控制器故障检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁路机车卫生间控制器故障检测系统及方法，涉及轨道交通技术领域。该系统包括电源模块、控制器、PLC和组态触摸屏；所述电源模块为PLC、控制器和组态触摸屏提供电源；所述控制器至少为两个，控制器用于采集机车卫生间不同功能单元的开关信号，并将开关信号传输至PLC；所述PLC连接组态触摸屏和同节车厢的所有控制器，用于接收和处理来自机车卫生间控制器的开关信号和组态触摸屏的操作信号，并发送指令至控制器和组态触摸屏；所述组态触摸屏用于显示系统通信状态、控制器的故障信息、各功能单元的运行状态信息以及输入控制指令。该系统整体结构紧凑，占地空间小，采用一体化设计，集成性高，安装、调试方便，扩展性好。

Description

一种铁路机车卫生间控制器故障检测系统及方法

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，具体涉及一种铁路机车卫生间控制器故障检测系统及方法。

背景技术

HXD1系列电力机车其整体卫生间控制器是集风路、水路、电路为一体的极点一体化产品，其控制系统采用单片机控制（A1控制器），通过控制排污电磁阀、冲洗电磁阀、洗手电磁阀、水泵、传感器等电器件实现卫生间定量冲洗、水箱液位报警、污箱液位报警等功能。HXD1C型机车卫生间控制增加了污箱水箱加热辅助控制器（A2控制器），能有效控制污箱水箱内温度并避免加热器空烧。

目前，在对控制器的运行状况进行检测时，针对不同型号的控制器，需要配备相应的检测仪，往往是一种型号的控制器专门配备一个相对应的检测仪，成本高、占地空间大，不便于在铁路机车上安装，检测时间较长、扩展性差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铁路机车卫生间控制器故障检测系统，其结构紧凑、占地空间小、集成性高，同时提供一种铁路机车卫生间控制器故障检测方法，能够缩短检测时间，调试简单，扩展性好。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种铁路机车卫生间控制器故障检测系统，包括电源模块、控制器、PLC和组态触摸屏；所述电源模块为PLC、控制器和组态触摸屏提供电源；所述控制器至少为两个，控制器用于采集机车卫生间不同功能单元的开关信号，并将开关信号传输至PLC；所述PLC连接组态触摸屏和同节车厢的所有控制器，用于接收和处理来自机车卫生间控制器的开关信号和组态触摸屏的操作信号，并发送指令至控制器和组态触摸屏；所述组态触摸屏用于显示系统通信状态、控制器的故障信息、各功能单元的运行状态信息以及输入控制指令。

进一步地，所述控制器与PLC之间通过航空插头通信连接。

进一步地，所述PLC与组态触摸屏之间通过RS485通讯连接。

进一步地，所述组态触摸屏为MCGS嵌入式组态触摸屏。

进一步地，所述PLC为西门子S7-200系列PLC。

进一步地，所述组态触摸屏设置有检测按钮及可视窗口，检测按钮用于进行手动检测与自动检测的切换，可视窗口显示待检测控制器的故障信息以及各功能单元的运行状态信息。

进一步地，所述电源模块为24V直流开关电源。

在其中一个实施例中，所述控制器采集机车卫生间内的冲洗电磁阀、洗手电磁阀、排污电磁阀、液位开关和水泵的开关信号，并将开关信号通过航空插头发送至所述PLC。

在其中一个实施例中，所述控制器采集机车卫生间内的污箱90%液位开关、水箱15%液位开关、污箱温度传感器和水箱温度传感器的开关信号，并将开关信号通过航空插头发送至所述PLC。

一种铁路机车卫生间控制器故障检测系统的使用方法，使用上述的铁路机车卫生间控制器故障检测系统，该方法包括以下步骤：

（1）开启PLC进行上电初始化，开启组态触摸屏通过PLC读取机车卫生间控制器的初始数据，组态触摸屏显示系统通信状态；

（2）确定通信状态正常，点击组态触摸屏的检测按钮向PLC输入控制指令，PLC接收组态触摸屏的操作信号后，向控制器发送指令，然后控制器向PLC发送不同功能单元的开关信号；

（3）PLC根据接收的开关信号对控制器和各功能单元的故障进行判断，当PLC接收到控制器按要求发出的开关信号，则表明控制器不存在故障，同时PLC对接收的开关信号进行处理，确认功能单元的运行状态；当PLC未接收到控制器按要求发出的信号，则表明控制器存在故障；PLC发送指令至组态触摸屏；

（4）组态触摸屏显示相应控制器的故障信息、各功能单元的运行状态信息。

采用以上技术方案，本发明可达到以下有益效果：本发明把对多种控制器的检测功能集成于一个检测系统，通过触摸屏和PLC，即可以检测不同类型的控制器。检测时，先通过航空插头将本系统与控制器连接，然后点击触摸屏检测按钮实现一键式自动检测或特定单元手动检测，通过触摸屏显示控制器和功能单元运行状态，为技术人员提供了有效的判断依据，能够快速查找卫生间控制器故障点，有效的提高检测效率，大大缩短了检测时间。系统整体结构紧凑，占地空间小，采用一体化设计，集成性高，安装、调试方便，扩展性好。

附图说明

图1为本申请实施例中铁路机车卫生间控制器故障检测系统框图；

图2为PLC程序处理的流程图；

图3为组态触摸屏程序处理的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。

本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

本申请提供一种铁路机车卫生间控制器故障检测系统及方法，解决现有技术中铁路机车卫生间控制器故障检测仪，成本高、占地空间大，不便于在铁路机车上安装，检测时间较长、扩展性差的问题。

实施例一

如图1所示，一种铁路机车卫生间控制器故障检测系统，包括电源模块、控制器、PLC和组态触摸屏。所述电源模块采用24V直流开关电源。电源模块为PLC、控制器和组态触摸屏提供电源。

所述控制器至少为两个，控制器与PLC之间通过航空插头通信连接。所述控制器用于采集机车卫生间不同功能单元的开关信号，并将开关信号传输至PLC。PLC连接组态触摸屏和同节车厢的所有控制器，所述PLC与组态触摸屏之间通过RS485通讯连接。PLC用于接收和处理来自机车卫生间控制器的开关信号和组态触摸屏的操作信号，并发送指令至控制器和组态触摸屏；所述组态触摸屏用于显示系统通信状态、控制器的故障信息、各功能单元的运行状态信息以及输入控制指令。

作为优选，所述PLC为西门子S7-200系列PLC，其体积小，运行速度快，通讯功能强，适合用于机车卫生间控制器的故障监测。所述组态触摸屏为MCGS嵌入式组态触摸屏，使用范围广，用户操作方便。所述组态触摸屏设置有检测按钮及可视窗口，检测按钮用于进行手动检测与自动检测的切换，可视窗口显示待检测控制器的故障信息以及各功能单元的运行状态信息。

所述功能单元一般包括存储净水的水箱、存储污物的污箱、与水箱连通的水泵、水阀等。其中，水阀包括洗手电磁阀、冲洗电磁阀、排污电磁阀，洗手电磁阀设置于盥洗区的排水管上，冲洗电磁阀设置于集便器的进水管上，排污电磁阀安装于污箱的排污管上。污箱上安装有污箱90%液位开关，水箱上安装有水箱15%液位开关，污箱90%液位开关用于控制污箱液位不超过污箱的90%，水箱15%液位开关用于控制水箱的液位不低于水箱的15%。

不同机车功能单元设置有所不同，如HXD1C型机车卫生间，污箱、水箱均具有加热辅助功能，相应的，污箱设置有污箱温度传感器，水箱设置有水箱温度传感器。

本实施例中，共设置有两个控制器：A1控制器和A2控制器。所述A1控制器用于采集污箱90%液位开关、水箱15%液位开关、洗手电磁阀、冲洗电磁阀、排污电磁阀和水泵的开关信号，并将开关信号通过航空插头发送至所述PLC。所述A2控制器用于采集污箱90%液位开关、水箱15%液位开关、污箱温度传感器和水箱温度传感器的开关信号，并将开关信号通过航空插头发送至所述PLC。

组态触摸屏启动自动检测按钮，可以对所有功能单元的状态进行检测，启动手动检测可以分别点击单一按钮，对相应的功能单元进行检测。如A1控制器检测模块的手动检测部分，可以分别设置污箱90%液位开关检测按钮、水箱15%液位开关检测按钮、洗手检测按钮、冲洗检测按钮、排污电磁阀检测按钮共五个检测按钮。A2控制器检测模块的手动检测部分，可以分别设置污箱90%液位开关检测按钮、水箱15%液位开关检测按钮、污箱温度传感器检测按钮和水箱温度传感器检测按钮共四个检测按钮。点击自动检测按钮或者点击某个手动检测按钮对功能单元的通断状态进行检测，然后通过组态触摸屏上指示灯显示控制器故障信息以及各功能单元的运行状态信息，工作人员根据组态触摸屏上指示灯指示情况，即可快速查找卫生间控制器的故障点。

在组态触摸屏上，A1控制器检测模块另外设置正常运行指示灯和故障报警指示灯。A2控制器检测模块另外设置正常运行指示灯、故障报警指示灯、污箱加热指示灯和水箱加热指示灯。PLC根据接收的开关信号对控制器和各功能单元的故障进行判断。当PLC接收到控制器按要求发出的开关信号，则表明控制器不存在故障，则正常运行指示灯亮起，同时PLC对接收的开关信号进行处理，确认功能单元的运行状态，并将相应指令发送至组态触摸屏，若电磁阀、水泵等单元处于打开状态，则相应指示灯亮起，否则相应指示灯熄灭；当PLC未接收到控制器按要求发出的信号，则表明控制器存在故障，PLC发送指令至组态触摸屏，故障报警指示灯亮起。

实施例二

如图2、图3所示，一种铁路机车卫生间控制器故障检测系统的使用方法，采用实施例一所述的铁路机车卫生间控制器故障检测系统，该方法包括以下步骤：

（1）开启PLC进行上电初始化、自我诊断，开启组态触摸屏通过PLC读取机车卫生间控制器的初始数据，组态触摸屏显示系统通信状态；

（2）确定通信状态正常，点击组态触摸屏的检测按钮向PLC输入控制指令，PLC接收组态触摸屏的操作信号后，向控制器发送指令，然后控制器向PLC发送不同功能单元的开关信号，PLC读取控制器的开关状态；

（3）PLC根据接收的开关信号对控制器和各功能单元的故障进行判断，当PLC接收到控制器按要求发出的开关信号，则表明控制器不存在故障，同时PLC对接收的开关信号进行处理，执行用户程序，确认功能单元的运行状态，输出指令至组态触摸屏；当PLC未接收到控制器按要求发出的信号，则表明控制器存在故障，PLC发送指令至组态触摸屏；

（4）组态触摸屏显示相应控制器的故障信息、各功能单元的运行状态信息。

本实施例中，机车卫生间控制器故障检测系统的操作界面包括主界面、A1控制器检测界面、A2控制器检测界面和故障信息界面。控制器、PLC、组态触摸屏之间通信正常，表示MCCG嵌入式组态触摸屏进入检测工作状态，可进入对应的控制器的检测界面，即A1控制器检测界面或A2控制器检测界面。既可点击手动检测按钮对某一功能单元的单一功能进行检测，也可点击自动检测按钮对控制器所有功能单元进行自动检测。当出现故障报警时，可在控制器检测界面显示对应的故障信息，也可在故障信息界面查看历史故障。操作简单直观，大大提高了卫生间控制器的检修效率。

例如，在A1控制器检测界面的手动检测部分，点击冲洗检测按钮，PLC接收组态触摸屏的操作信号后，给控制器发指令，正常情况下控制器会输出水泵和冲洗电磁阀的开关信号，PLC根据接收的开关信号对控制器和功能单元故障情况进行判断，然后发送指令至组态触摸屏，组态触摸屏中的冲洗电磁阀和水泵指示灯会亮，如果控制器没有向PLC发出开关信号，PLC会向组态触摸屏发送故障信号。系统正常运行情况下，点击冲洗检测按钮，A1控制器检测界面指示灯的显示情况为：水泵指示灯亮和冲洗电磁阀指示灯亮，4S后，水泵指示灯灭和冲洗电磁阀指示灯灭，排污电磁阀指示灯亮，2S后排污电磁阀指示灯灭，水泵指示灯和冲洗电磁阀亮，2S后，水泵指示灯和冲洗电磁阀灭。各个单元均处于正常运行状态，正常运行指示灯亮。

在A1控制器检测界面的手动检测部分，点击洗手检测按钮，PLC接收组态触摸屏的操作信号后，给控制器发指令，正常情况下控制器会输出水泵和洗手电磁阀的开关信号，PLC根据接收的开关信号对控制器和功能单元故障情况进行判断，然后发送指令至组态触摸屏，组态触摸屏中的洗手电磁阀和水泵指示灯亮起。系统正常运行情况下，指示灯的显示情况为：水泵和洗手电磁阀指示灯亮，2S 后，水泵和洗手电磁阀指示灯灭。各个单元均处于正常运行状态，正常运行指示灯亮。

综上，本发明能够通过灵活的组态方式，为用户提供扩展性强的故障检测系统；采用一体化设计和一次性连接，占地空间小，结构紧凑，集成性高；通过组态触摸屏直观、准确的判断控制器各输入输出触点的通断情况及是否故障，检测效率大幅提升、经济性好，安装、调试方便，易于实现和推广，效益显著。

最后应当说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的思路启示之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种铁路机车卫生间控制器故障检测系统，其特征在于，包括电源模块、控制器、PLC和组态触摸屏；所述电源模块为PLC、控制器和组态触摸屏提供电源；所述控制器至少为两个，控制器用于采集机车卫生间不同功能单元的开关信号，并将开关信号传输至PLC；所述PLC连接组态触摸屏和同节车厢的所有控制器，用于接收和处理来自机车卫生间控制器的开关信号和组态触摸屏的操作信号，并发送指令至控制器和组态触摸屏；所述组态触摸屏用于显示系统通信状态、控制器的故障信息、各功能单元的运行状态信息以及输入控制指令。

2.根据权利要求1所述的一种铁路机车卫生间控制器故障检测系统，其特征在于，所述控制器与PLC之间通过航空插头通信连接。

3.根据权利要求2所述的一种铁路机车卫生间控制器故障检测系统，其特征在于，所述PLC与组态触摸屏之间通过RS485通讯连接。

4.根据权利要求3所述的一种铁路机车卫生间控制器故障检测系统，其特征在于，所述组态触摸屏为MCGS嵌入式组态触摸屏。

5.根据权利要求4所述的一种铁路机车卫生间控制器故障检测系统，其特征在于，所述PLC为西门子S7-200系列PLC。

6.根据权利要求5所述的一种铁路机车卫生间控制器故障检测系统，其特征在于，所述组态触摸屏设置有检测按钮及可视窗口，检测按钮用于进行手动检测与自动检测的切换，可视窗口显示待检测控制器的故障信息以及各功能单元的运行状态信息。

7.根据权利要求1所述的一种铁路机车卫生间控制器故障检测系统，其特征在于，所述电源模块为24V直流开关电源。

8.根据权利要求6所述的一种铁路机车卫生间控制器故障检测系统，其特征在于，所述控制器采集机车卫生间内的冲洗电磁阀、洗手电磁阀、排污电磁阀、液位开关和水泵的开关信号，并将开关信号通过航空插头发送至所述PLC。

9.根据权利要求6所述的一种铁路机车卫生间控制器故障检测系统，其特征在于，所述控制器采集机车卫生间内的污箱90%液位开关、水箱15%液位开关、污箱温度传感器和水箱温度传感器的开关信号，并将开关信号通过航空插头发送至所述PLC。

10.一种铁路机车卫生间控制器故障检测系统的使用方法，其特征在于，使用如权利要求1至9任一项所述的铁路机车卫生间控制器故障检测系统，包括以下步骤：

（1）开启PLC进行上电初始化，开启组态触摸屏通过PLC读取机车卫生间控制器的初始数据，组态触摸屏显示系统通信状态；

（2）确定通信状态正常，点击组态触摸屏的检测按钮向PLC输入控制指令，PLC接收组态触摸屏的操作信号后，向控制器发送指令，然后控制器向PLC发送不同功能单元的开关信号；

（3）PLC根据接收的开关信号对控制器和各功能单元的故障进行判断，当PLC接收到控制器按要求发出的开关信号，则表明控制器不存在故障，同时PLC对接收的开关信号进行处理，确认功能单元的运行状态；当PLC未接收到控制器按要求发出的信号，则表明控制器存在故障；PLC发送指令至组态触摸屏；

（4）组态触摸屏显示相应控制器的故障信息、各功能单元的运行状态信息。