CN211149264U - 一种道口集中控制采集系统 - Google Patents

Abstract

实用新型涉及一种道口集中控制采集系统，该系统包括电源子系统、输入采集子系统、PLC逻辑控制子系统、输出控制子系统、短信通知模块子系统、串口转以太网子系统和联锁上位机子系统，通过采用电子电路实现对道口栏木机的控制，通过动态电路实现对小型安全继电器的驱动实现对室外设备的控制；驱动安全继电器采取闭环控制，可实时检测继电器的好坏，故障时导向安全侧；道口状态采集电路采用动态采集电路，实现室外道口状态的有效采集；PLC采用双套设备，实现道口的冗余控制；使用串口转以太网模块实现道口的集中控制；短信通知模块实现了道口信息到手机终端的交互功能，便于设备维修。

Description

一种道口集中控制采集系统

技术领域

本实用新型涉及轨道交通技术领域，特别是一种道口集中控制采集系统。

背景技术

近年来，随着我国铁路交通运输事业的跨越式发展，列车速度不断提高，铁路行车速度的提高和列车密度的不断增加，与此同时公路交通的运输压力也增大，铁路与公路平交道口不断增多，减轻道口看护人员的劳动强度，保证道口运行安全越来越重要。由此可见，铁路道口安全是铁路运输安全的重要组成部分，道口安全系统也是铁路行车安全保障系统的重要组成部分。因此，对铁路道口控制设备的安全性、实用性、可靠性等提出了很高的要求。

随着电子技术的发展，可编程控制器成为成熟的工业控制设备，电子式控制应用设计电路的设计替换了原有的继电器设计电路，从维护等角度都大大方便了用户。针对于普通型联锁道口，特别是对一个车站有多个联锁型道口进行集中控制采集，亟需提高其安全性、实用性和可靠性，需要避免道口误报警，并需要及时提醒维护人员进行维护，现有的声光报警不能够及时远程通知到相关负责人。

实用新型内容

针对上述问题本实用新型提出一种道口集中控制采集系统，该系统包括电源子系统、输入采集子系统、PLC逻辑控制子系统、输出控制子系统、短信通知模块子系统、串口转以太网子系统和联锁上位机子系统，其中，电源子系统电连接输入采集子系统、PLC逻辑控制子系统、输出控制子系统以提供电力；输入采集子系统包括状态采集模块和输入模块，状态采集模块通过输入模块与PLC模块相连，状态采集模块用于对室外道口的状态采集，输入模块用于将采集的室外道口的状态发送给PLC逻辑控制子系统；PLC逻辑控制子系统包括PLC模块，PLC模块分别连接输入模块、输出模块、串口模块和短信通知模块，PLC模块用于联锁状态的采集和室外道口的控制；输出控制子系统包括输出模块、驱动控制模块和安全继电器，安全继电器连接驱动控制模块，驱动控制模块通过输出模块与PLC模块相连，驱动控制模块通过安全继电器完成室外道口的驱动控制，整个控制驱动电路采用动态脉冲驱动，以实现输出控制的安全性；短信通知模块子系统包括短信通知模块，短信通知模块与PLC模块相连，通过采集道口继电器的状态可知室外道口是否处于报警状态，短信通知模块子系统用于短信通知设备状态；串口转以太网子系统包括串口模块和以太网模块，串口模块与PLC模块相连，以太网模块与联锁上位机子系统相连，串口转以太网子系统用于串口模块和以太网模块之间的数据交换，以方便多个系统实现组网；联锁上位机子系统包括联锁上位机，联锁上位机连接以太网模块，用于通过串口转以太网子系统与PLC模块之间进行数据交换。

在一种实施方式中，所述状态采集模块包括室外接点采集部分和动态采集部分，其中，室外接点采集部分包括室外道口箱中的道口报警继电器的一组常开点作为接点，用该接点表示室外道口的状态，通过该接点实现状态采集；动态采集部分包括依次串联的稳压二极管、光耦和三极管，其中稳压二极管用于过滤掉低于15V的电压信号，防止信号源干扰；光耦用于电路回路的隔离，防止室外电源影响室内采集模块；三极管用于电平之间的转换，给PLC模块脉冲信号输入，防止单点采集到高或者低电平造成误报警。

在一种实施方式中，PLC模块为西门子S7系列，采用双套冗余设计，以确保在一套设备停用或者损坏的情况下能正常使用。

在一种实施方式中，输入模块和输出模块都接有二极管，以防止两套PLC相互干扰造成室外道口误报警。

在一种实施方式中，输出控制子系统包括至少两路继电器输出控制，其中一路为总防护输出控制继电器，用于在总防护输出控制继电器输出后，其他继电器才可以控制输出，以保证输出实现逻辑与。

在一种实施方式中，所述驱动控制模块包括动态驱动电路、驱动继电器和防护元件，其中，动态驱动电路包括光耦、三极管和电容，用于将脉冲信号转变为直流信号驱动后级的道口控制电路，光耦用于隔离将不同种类的电源信号实现隔离，后级的三极管和电容用于整个电路的充放电；驱动继电器具有三组常开和一组常闭接点，其中一组常开接点用于驱动继电器的闭环检测，保证驱动继电器的状态可知，剩余接点均给室外道口控制使用；防护元件包括总防护继电器和二极管，总防护继电器的一组常开接点串接于驱动继电器的线圈前端，用于在总防护继电器励磁的情况下驱动继电器才能正常动作，保证最终驱动道口实现二取二，二极管用于在电路中保护驱动继电器，防止有反向电压加入驱动继电器线圈。

在一种实施方式中，驱动继电器本身就是具有故障安全属性的器件，在任何时候都能知道它所处的状态，防止在危险侧发生故障的可能。

在一种实施方式中，所述串口模块为RSM232模块。

在一种实施方式中，短信通知模块是基于GPRS网络的无线数据传输终端设备，提供全透明数据通道。

在一种实施方式中，该系统还包括指示灯，指示灯包括电源指示灯、状态采集指示灯和状态驱动指示灯。

本实用新型采用电子电路实现对道口栏木机的控制，通过动态电路实现对小型安全继电器的驱动实现对室外设备的控制；驱动安全继电器采取闭环控制，可实时检测继电器的好坏，故障时导向安全侧；道口状态采集电路采用动态采集电路，实现室外道口状态的有效采集；PLC采用双套设备，实现道口的冗余控制；使用串口转以太网模块实现道口的集中控制；短信通知模块实现了道口信息到手机终端的交互功能，便于设备维修。

附图说明

图1为一种道口集中控制采集系统结构示意图；

图2为一种道口集中控制采集系统的实施方式的示意图；

图3为输入采集子系统的结构示意图；

图4为输出控制子系统的结构示意图；

图5、6为以第3路为例的输出控制子系统的结构示意图；

图7为PLC模块和输入、输出模块的连接示意图。

具体实施方式

本实用新型基于西门子S7系列PLC为控制核心，电子电路设计为采集控制的铁路道口集中控制系统。图1、2是道口集中控制逻辑结构图，整个系统包括电源子系统、输入采集子系统、输出控制子系统、PLC逻辑控制子系统、无线短信通知模块子系统、串口转以太网子系统和联锁上位机子系统。

如图3所示，输入采集子系统主要完成对室外道口的状态采集功能，通过采集道口继电器的状态可知室外道口是否处于报警状态。整个采集电路输入采集电压为AC24V，有效保证整个采集电路的可靠性，防止单个高或低电平造成干扰信号的采集。道口状态采集逻辑单元部分，其中包括室外接点采集部分和动态采集部分。为了实现动态信号的采集提供AC24V50HZ的采集电源；以第14路采集电路为例，AC24V电源正极通过接点DK14依次连接稳压二极管VD14及电阻R94后连接至光耦U14的1脚，AC24V电源负极连接至光耦U14的2脚，VD14及电阻R94之间的连接点与光耦U14的2脚之间并联R96及发光二极管D30。DK14，该接点是室外道口箱中的道口报警继电器的一组常开点，用该接点表示室外道口的状态，图中通过该接点实现状态采集；VD14，该元件主要保证在有效的交流电压下采集到的状态才能有效，过滤掉低于15V的电压信号，防止信号源干扰；U14，采用TPL521-1实现电路回路的隔离，防止室外电源影响室内采集模块；Q14，实现了电平之间的转换，给PLC脉冲信号输入，防止单点采集到高或者低电平造成误报警。

如图4所示，输出控制子系统主要完成室外道口的驱动控制，整个控制驱动电路采用动态脉冲驱动，完全实现输出控制的安全性。从图2的结构逻辑图中可以看出输出控制子系统包括15路继电器输出控制，其中J0为总防护输出控制继电器，当只有J0输出后其他继电器才可以控制输出，保证输出实现逻辑“与”。

PLC逻辑控制子系统完成联锁状态的采集和室外道口的控制。以西门子S7系列PLC为控制核心，采用双套冗余设计，保证在一套设备停用或者损坏的情况下能正常使用。

无线短信通知模块子系统主要完成设备状态的短信通知功能。

系统硬件设计中采用的故障安全原则：

1、组合式故障安全原则；

组合式故障安全原则主要体现在控制单元中，不论控制哪一组道口电路，都必须依靠总防护继电器和道口继电器两个同时动作才能完成输出控制功能。

2、反应式故障安全原则；

反应式故障安全原则主要体现在模块实现的是一个完全闭环检查功能，对输出控制的继电器实现闭环检测。

3、固有故障安全原则；

固有故障安全原则主要体现在选用的材料上面，如选择的继电器本身就是具有故障安全属性的一种器件，在任何时候我们都能知道它所处的状态，防止在危险侧发生故障的可能。

4、硬件设计

可靠性；

成熟度；

简单化；

通道间的独立性，防止共模故障。

道口集中控制采集模块是针对于一个车站有多个联锁型道口时对其进行的集中控制采集，该设计是在用户需求基础上设计的。该设计符合道口型联锁技术条件，整个设计电路采用多种故障—安全的设计原则，并引入完整的故障诊断，综合应用避错技术和容错技术，通过可信测量等技术手段，确保道口控制的安全性。

如图5、6所示，以第3路为例的道口驱动控制逻辑图，图中包括一个动态驱动电路、一个驱动继电器和一些防护元件。

动态驱动是将脉冲信号转变为直流信号用于驱动后级的道口控制电路。其中驱动电路中光耦U22起隔离作用，将不同种类的电源信号实现隔离。驱动电路后级的三极管和电容完成整个电路的充放电作用。

驱动继电器采用具有固有安全属性的安全型继电器，具有三组常开和一组常闭接点，其中一组常开接点用于驱动继电器的闭环检测，保证驱动继电器的状态可知。剩余接点均给室外道口控制使用。

防护元件：

J0接点，从图中可以看到在驱动继电器的线圈前端串接有J0继电器的一组常开接点，即只有在总防护继电器励磁的情况下驱动继电器才能正常动作，保证最终驱动道口实现“二取二”；

D25元件主要在电路中起到保护驱动继电器的作用，防止有反向电压加入驱动继电器线圈。

如图7所示，PLC采用以西门子S7系类为核心的逻辑控制采集单元，且实现双套冗余设计，保证工作稳定可靠。在PLC的输入输出模块中分别有输入输出板，对应PLC的输入或者输出都接有一个二极管，方向如图所示，主要防止两套PLC相互干扰造成室外道口误报警。

串口转以太网模块，该模块主要使用RSM232模块和以太网模块实现两者之间的数据交换，并且方便有多个系统是实现组网。

短信通知模块，短信通知模块是一款基于GPRS网络的无线数据传输终端设备，提供全透明数据通道。可以方便的实现远程、无线、网络化的通信方式。它具有网络覆盖范围广、组网灵活快捷等诸多优点。

指示灯接口，电源指示灯、状态采集指示灯、状态驱动指示灯。

本实用新型采用的技术方案如下：

采用电子电路实现对道口栏木机的控制，通过动态电路实现对小型安全继电器的驱动实现对室外设备的控制；

驱动安全继电器采取闭环控制，可实时检测继电器的好坏，故障时导向安全侧；

道口状态采集电路采用动态采集电路，实现室外道口状态的有效采集；

PLC采用双套设备，实现道口的冗余控制；

使用串口转以太网模块实现道口的集中控制；

短信通知模块实现了道口信息到手机终端的交互功能，便于设备维修。

上述具体实施方式仅用于说明本实用新型，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本实用新型技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。

Claims (10)

1.一种道口集中控制采集系统，其特征在于，该系统包括电源子系统、输入采集子系统、PLC逻辑控制子系统、输出控制子系统、短信通知模块子系统、串口转以太网子系统和联锁上位机子系统，其中，

电源子系统电连接输入采集子系统、PLC逻辑控制子系统、输出控制子系统以提供电力；

输入采集子系统包括状态采集模块和输入模块，状态采集模块通过输入模块与PLC模块相连，状态采集模块用于对室外道口的状态采集，输入模块用于将采集的室外道口的状态发送给PLC逻辑控制子系统；

PLC逻辑控制子系统包括PLC模块，PLC模块分别连接输入模块、输出模块、串口模块和短信通知模块，PLC模块用于联锁状态的采集和室外道口的控制；

输出控制子系统包括输出模块、驱动控制模块和安全继电器，安全继电器连接驱动控制模块，驱动控制模块通过输出模块与PLC模块相连，驱动控制模块通过安全继电器完成室外道口的驱动控制，整个控制驱动电路采用动态脉冲驱动，以实现输出控制的安全性；

短信通知模块子系统包括短信通知模块，短信通知模块与PLC模块相连，通过采集道口继电器的状态可知室外道口是否处于报警状态，短信通知模块子系统用于短信通知设备状态；

串口转以太网子系统包括串口模块和以太网模块，串口模块与PLC模块相连，以太网模块与联锁上位机子系统相连，串口转以太网子系统用于串口模块和以太网模块之间的数据交换，以方便多个系统实现组网；

联锁上位机子系统包括联锁上位机，联锁上位机连接以太网模块，用于通过串口转以太网子系统与PLC模块之间进行数据交换。

2.根据权利要求1所述的道口集中控制采集系统，其特征在于，所述状态采集模块包括室外接点采集部分和动态采集部分，其中，

室外接点采集部分包括室外道口箱中的道口报警继电器的一组常开点作为接点，用该接点表示室外道口的状态，通过该接点实现状态采集；

动态采集部分包括依次串联的稳压二极管、光耦和三极管，其中稳压二极管用于过滤掉低于15V的电压信号，防止信号源干扰；光耦用于电路回路的隔离，防止室外电源影响室内采集模块；三极管用于电平之间的转换，给PLC模块脉冲信号输入，防止单点采集到高或者低电平造成误报警。

3.根据权利要求1所述的道口集中控制采集系统，其特征在于，PLC模块为西门子S7系列，采用双套冗余设计，以确保在一套设备停用或者损坏的情况下能正常使用。

4.根据权利要求3所述的道口集中控制采集系统，其特征在于，输入模块和输出模块都接有二极管，以防止两套PLC相互干扰造成室外道口误报警。

5.根据权利要求1所述的道口集中控制采集系统，其特征在于，输出控制子系统包括至少两路继电器输出控制，其中一路为总防护输出控制继电器，用于在总防护输出控制继电器输出后，其他继电器才可以控制输出，以保证输出实现逻辑与。

6.根据权利要求1所述的道口集中控制采集系统，其特征在于，所述驱动控制模块包括动态驱动电路、驱动继电器和防护元件，其中，

动态驱动电路包括光耦、三极管和电容，用于将脉冲信号转变为直流信号驱动后级的道口控制电路，光耦用于隔离将不同种类的电源信号实现隔离，后级的三极管和电容用于整个电路的充放电；

驱动继电器具有三组常开和一组常闭接点，其中一组常开接点用于驱动继电器的闭环检测，保证驱动继电器的状态可知，剩余接点均给室外道口控制使用；

防护元件包括总防护继电器和二极管，总防护继电器的一组常开接点串接于驱动继电器的线圈前端，用于在总防护继电器励磁的情况下驱动继电器才能正常动作，保证最终驱动道口实现二取二，二极管用于在电路中保护驱动继电器，防止有反向电压加入驱动继电器线圈。

7.根据权利要求1所述的道口集中控制采集系统，其特征在于，驱动继电器本身就是具有故障安全属性的器件，在任何时候都能知道它所处的状态，防止在危险侧发生故障的可能。

8.根据权利要求1所述的道口集中控制采集系统，其特征在于，所述串口模块为RSM232模块。

9.根据权利要求1所述的道口集中控制采集系统，其特征在于，短信通知模块是基于GPRS网络的无线数据传输终端设备，提供全透明数据通道。

10.根据权利要求1所述的道口集中控制采集系统，其特征在于，该系统还包括指示灯，指示灯包括电源指示灯、状态采集指示灯和状态驱动指示灯。

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