CN214252935U - 一种基于plc通信的室外25hz轨道电路监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于PLC通信的室外25HZ轨道电路监测装置，它包括信号采集运算模块和PLC通信模块，所述信号采集运算模块包括多路模拟量采样电路、采样及调理电路和数字信号处理器DSP；所述多路模拟量采样电路通过采样及调理电路连接数字信号处理器DSP的AD模块，用于获取采集信号的特征参量；所述数字信号处理器DSP连接PLC通信模块，用于将接收到的数据封装；所述PLC通信模块连接电力载波通信模块，用于将封装的数据向外发送。该装置即可以采集到在监测系统中没有涉及到的电气指标，为设备故障分析提供更多的依据；也可以在已装备有信号集中监测系统的车站，是对铁路信号集中监测系统的有力补充。

Description

一种基于PLC通信的室外25HZ轨道电路监测装置

技术领域

本实用新型涉及轨道交通通信领域，具体的说，涉及了一种基于PLC通信的室外25HZ轨道电路监测装置。

背景技术

长期以来，我国轨道电路设备主要实行计划维修和故障维修模式。计划维修成本较高，往往存在维修过剩或维修不足的缺陷。故障维修影响运输效率或行车安全。

对于25周相敏轨道电路，目前仅有室内接收端的交流电压和相位角，可由信号集中监测系统监测采集，其他电气特性需人工按规定的维修周期进行测试。

25HZ轨道电路监测点和数据采集仅停留在室内，已不能满足25HZ轨道电路完整链路智能分析需求。

完善的故障预测和故障诊断功能需要依托大量的电气特性数据，因此还需要补充一些关键点的实时电气数据。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种对室外25HZ轨道电路设备进行电气特性在线监测、高安全性、采集信号准确的基于PLC通信的室外25HZ轨道电路监测装置。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种基于PLC通信的室外25HZ轨道电路监测装置，它包括信号采集运算模块和PLC通信模块，所述信号采集运算模块包括多路模拟量采样电路、采样及调理电路和数字信号处理器DSP；

所述多路模拟量采样电路通过采样及调理电路连接数字信号处理器DSP的AD模块，用于采集信号及获取采集信号的特征参量；所述数字信号处理器DSP连接PLC通信模块，用于将接收到的数据封装；所述PLC通信模块连接电力载波通信模块，用于将封装的数据向外发送。

基上所述，所述模拟量采样电路的前端增加安全继电器进行机械隔离。

基上所述，所述采样及调理电路中配置有信号隔离电路，所述信号隔离电路包括两个限流电阻、两个保险丝和两个热敏电阻以及一个光电隔离器，其中一个限流电阻、一个热敏电阻和一个保险丝串接形成一个高阻隔离模块，所述光电隔离器的输入侧接入两个所述高阻隔离模块，所述安全继电器设置在高阻隔离模块的前端。

基上所述，所述电力载波通信模块为窄带电力载波通信模块。

基上所述，所述数字信号处理器DSP为带有分频模式的数字信号处理器。

基上所述，所述模拟量采样电路中采用罗氏线圈互感器采集牵引电流。

本实用新型相对现有技术具有实质性特点和进步，具体的说，本实用新型既可以采集到在监测系统中没有涉及到的电气指标，为设备故障分析提供更多的依据；也可以在已装备有信号集中监测系统的车站，接入信号集中监测系统，将临时增加的采集项目与信号集中监测系统标准配置的采集项目结合在一起，为信号维护部门快速排除信号设备故障提供帮助。

具体的，通过多路模拟量采样电路采集室外25HZ轨道电路的厄流变箱、XB箱设备关键点电气特性在线监测，例如扼流变中牵引电流、XB箱内轨道变压器I、II次侧电流、I次侧电压，用DSP对数据进行分频计算后，通过PLC通信模块和电力载波通信模块发送至室内主机，完成目标。

进一步的，设置安全继电器进行机械隔离，在需要测试的瞬间接入，不需要测试时则断开，同时电路同步采用高阻+光电+保险丝结合，实现高安全性。

进一步的，该系统采用宽范围大量程的罗氏线圈互感器，配合后级积分电路实现牵引电流的准确采集，适应现场扼流变从400A到1000A不同级别型号。

进一步的，模拟量采集信号由DSP进行分频运算，可同步分析25HZ、50HZ、1700HZ、2000HZ、2300HZ、2700HZ频率下各自分量信号大小。

进一步的，通信采用窄带电力载波模式，装置供电和通信只需一对芯线，实现供电和通信远距离复合传输。

附图说明

图1是本实用新型中数字信号处理器DSP的电路示意图。

图2是本实用新型中PLC通信模块的电路示意图。

图3是本实用新型中信号隔离电路的电路原理图。

图4是本实用新型实施例中七路模拟量采样电路、安全继电器和信号隔离电路的详细电路图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

如图1-图4所示，一种基于PLC通信的室外25HZ轨道电路监测装置，它包括信号采集运算模块和PLC通信模块，所述信号采集运算模块包括多路模拟量采样电路、采样及调理电路和数字信号处理器DSP。

数字信号处理器DSP包括MCU、机号识别模块、PLC接口、F-RAM、温湿度传感器和模拟信号AD处理模块。

其中，机号识别模块为拨码开关，用于本采集装置机号的设置，也可通过软件设置机号；PLC接口用于连接PLC板的通讯、电源和通道，通讯接口为串行通信结构（SCI）；F-RAM用于硬件参数和采集数据的存储；模拟信号AD处理模块用于处理电压、电流模拟量的采集。

PLC通信模块包括MCU、模拟前端芯片AFE、PLC信号调理电路、PLC通道，PLC通信模块将收到的信息经模拟前端芯片AFE处理，并通过PLC信号调理电路，送入PLC通信线路上，完成对外信号传输。

所述多路模拟量采样电路通过采样及调理电路连接数字信号处理器DSP的AD模块，用于采集信号及获取采集信号的特征参量；所述数字信号处理器DSP连接PLC通信模块，用于将接收到的数据封装；所述PLC通信模块连接电力载波通信模块，用于将封装的数据向外发送。

其中，所述模拟量采样电路的前端增加安全继电器进行机械隔离，在需要测试的瞬间接入，不需要测试时则断开。

所述采样及调理电路中配置有信号隔离电路，所述信号隔离电路包括两个限流电阻、两个保险丝和两个热敏电阻以及一个光电隔离器，其中一个限流电阻、一个热敏电阻和一个保险丝串接形成一个高阻隔离模块，所述光电隔离器的输入侧接入两个所述高阻隔离模块，采用这种机械隔离和高阻+光电+保险丝的结合，进一步提升安全性。

所述模拟量采样电路中采用罗氏线圈互感器，配合后级积分电路实现牵引电流的准确采集，适应现场扼流变从400A到1000A不同级别型号。

图4中提供了该装置具体实施例的详细电路图，包括七路模拟量采样电路、安全继电器电路和信号隔离电路。

具体应用时：

对于电压采样信号，经高阻和光电隔离转换为小电压信号，小电压信号经过反向放大电路放大，然后经过二阶滤波电路和抬升电路调理成0-3V的模拟信号，并送入DSP的A/D接口。

对于大的牵引电流信号，采样电路先对电流传感器输出信号进行积分，然后经过放大电路将小电压信号放大，并经抬升电路调理成0-3V的模拟信号，并送入DSP的A/D接口。

MCU对采集的模拟量信息进行软件滤波、分频计算，对于不同频率的混频信号，可以分频计算该频率下的模拟量采集值，然后通过串口SCI送入PLC通信模块。

通信采用窄带电力载波模式，装置供电和通信只需一对芯线，实现供电和通信远距离复合传输。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (6)

1.一种基于PLC通信的室外25HZ轨道电路监测装置，其特征在于：它包括信号采集运算模块和PLC通信模块，所述信号采集运算模块包括多路模拟量采样电路、采样及调理电路和数字信号处理器DSP；

所述多路模拟量采样电路通过采样及调理电路连接数字信号处理器DSP的AD模块，用于采集信号及获取采集信号的特征参量；所述数字信号处理器DSP连接PLC通信模块，用于将接收到的数据封装；所述PLC通信模块连接电力载波通信模块，用于将封装的数据向外发送。

2.根据权利要求1所述的基于PLC通信的室外25HZ轨道电路监测装置，其特征在于：所述模拟量采样电路的前端增加安全继电器进行机械隔离。

3.根据权利要求2所述的基于PLC通信的室外25HZ轨道电路监测装置，其特征在于：所述采样及调理电路中配置有信号隔离电路，所述信号隔离电路包括两个限流电阻、两个保险丝和两个热敏电阻以及一个光电隔离器，其中一个限流电阻、一个热敏电阻和一个保险丝串接形成一个高阻隔离模块，所述光电隔离器的输入侧接入两个所述高阻隔离模块。

4.根据权利要求2所述的基于PLC通信的室外25HZ轨道电路监测装置，其特征在于：所述电力载波通信模块为窄带电力载波通信模块。

5.根据权利要求4所述的基于PLC通信的室外25HZ轨道电路监测装置，其特征在于：所述数字信号处理器DSP为带有分频模式的数字信号处理器。

6.根据权利要求5所述的基于PLC通信的室外25HZ轨道电路监测装置，其特征在于：所述模拟量采样电路中采用罗氏线圈互感器采集牵引电流。

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