西門子CPUSR40

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一、概述

可編程控制器（PLC）是一種新型的通用控制裝置，他將傳統的繼電器控制技術、計算機控制技術和通信技術融為一體，專為工業控制而設計，具有功能強、通用靈活、可靠性強、環境適應性好、編程簡單、使用方便、體積小、重量輕、功耗低等一系列優點。近年來，隨著可編程控制器的日漸成熟，越來越多控制系統都采用PLC來代替傳統的繼電器控制。特別是在安全聯鎖保護系統中，PLC以其可靠性強、動作速度快、安全性能好的特點得到了各行各業廣泛的應用。

二、機車保護系統概述

對于一些機車控制、傳動控制及重要崗位的操作人員身體狀態在線檢測是非常重要的。例如高速運行的火車駕駛司機由于突發疾病暈倒而無法操作，那么整列火車乘客的生命安全是非常危險的。所以在一些的動車組機車控制室內的操作崗位上，安裝了操作人員檢測的設備。在操作人員的腳下有了一個象“油門"式的踏板，操作人員每隔三十秒必須踩一下這個踏板，證明操作人員身體狀態良好或在操作崗位上。否則，超過三十秒沒有檢測到踏板返回信號，蜂鳴器就會發出報警，提醒操作人員踩踏板。如果操作人員由于身體突發疾病或擅自離崗，報警超過兩分鐘，機車就會自動剎車，保證整列火車乘客的人身安全;還有一種情況，如果操作人員由于身體突發疾病暈倒，正好壓在踏板上面，或者有東西壓在踏板上，這樣踏板就一直有返回信號。在程序設計時考慮到這點，當踏板連續三十秒有返回信號時，蜂鳴器同樣會發出報警，并且報警超過兩分鐘自動剎車。本文以這個連鎖保護為例，介紹PLC在安全連鎖保護中的應用。

三、S7-300PLC簡介

S7-300是模塊化小型PLC系統，能滿足中等性能要求的應用。各種單獨的模塊之間可進行廣泛組合而構成不同要求的系統。S7-300PLC采用模塊化結構，具備高速的指令運算速度;能用浮點數運算實現較為復雜的算術運算;帶標準用戶接口的軟件工具可以方便地給所有模塊進行參數賦值;S7-300操作系統內已經集成了方便的人機界面，人機對話的編程要求大大減少。SIMATIC人機界面（HMI）從S7-300中取得數據，S7-300按用戶的刷新速度傳送這些數據。S7-300操作系統自動地處理數據的傳送;CPU的智能化的診斷系統連續監控系統的功能是否正常、記錄錯誤和特殊系統事件（例如：超時，模塊更換，等等）;多級口令保護可以高度、有效地保護其技術機密，防止未經允許的復制和修改;S7-300PLC設有操作方式選擇開關，操作方式選擇開關像鑰匙一樣可以拔出，當鑰匙拔出時，就不能改變操作方式，這樣就可防止非法刪除或改寫用戶程序。S7-300PLC具備強大的通信功能，可通過編程軟件Step7的界面提供通信組態功能，這使得組態非常容易、簡單。S7-300PLC具有多種不同的通信接口，并通過多種通信處理器來連接AS-I總線接口和工業以太網總線系統;串行通信處理器用來連接點到點的通信系統;多點接口（MPI）集成在CPU中，用于同時連接編程器、PC機、人機界面系統及其他SIMATICS7/M7/C7等自動化控制系統。SIMATICS7—300的大量功能能夠支持和幫助用戶進行編程、啟動和維護，其主要功能有高速的指令處理、浮點數運算、人機界面（HMl）、診斷功能、程序保護。能實現列車自動防護系統ATP（AutomaticTrainProtection）的功能。在線實現火車的運行速度、軸溫、電流等重要參數測控及緊急狀態下安全聯鎖保護。如果加上人機界面（HMl）和存儲設備，可以實現顯示和記錄功能，能有效防止列車超速，還能以圖形曲線、數字報表等形式再現列車運行過程。.

四、編程實現

PLC控制系統的設計主要包括硬件和軟件兩部分，而程序的設計是控制系統中工作量大、重要的一項工作。一個好的程序不僅可以減少I/O點數，節省硬件成本，而且還可以減少PLC程序步驟和占用的空間，收到事半功倍的效率。在本程序中，由于踏板有無信號定時器都要啟動，也就是說無論是踩踏板的時間還是不踩踏板的時間都不能超過30秒，如果超過30秒報警就要啟動，所以在寫程序時把上升沿和下降沿邊沿檢測指令并聯。這樣無論踏板得信號的開始還是失信號的開始都能激發30秒的定時器啟動。當擴展脈沖定時器定時到30秒后，報警線圈得電，蜂鳴器報警，提醒操作人員踩踏板。

當報警啟動后，接通延時定時器啟動，定時兩分鐘。如果在兩分鐘之內，操作人員踩了踏板，報警解除。T1重新定時，T2停止定時。如果在兩分鐘之內操作人員沒有踩踏板，T2接通延時定時器定時到兩分鐘后，殺車啟動。機車緊急停車，連鎖保護乘客安全。

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