鋼軌電位限制及波形記錄裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及鋼軌電位限制及波形記錄裝置和方法。該裝置包括一接觸器(31)；和一可編程邏輯控制器(32)，其包括：一CPU模塊(33)，其包括：一運算單元(330)，其能夠控制所述接觸器(31)的合分閘，一第一緩沖區(qū)(331)，其用于循環(huán)存儲合閘前最新的第一長度(L1)的電壓值數據，和一第二緩沖區(qū)(332)，其用于存儲合閘后最早的第二長度(L2)的電壓值數據；和一模擬量輸入模塊(34)；其中，所述運算單元(330)還能夠從所述第一長度(L1)的電壓值數據中選取最新的第三長度(L3)的電壓值數據并從所述第二長度(L2)的電壓值數據中選取最早的第四長度的電壓值數據，拼接形成電壓波形快照。
【專利說明】
鋼軌電位限制及波形記錄裝置和方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及直流牽引技術領域，尤其涉及鋼軌電位限制及波形記錄裝置以及鋼軌電位限制及波形記錄方法。
【背景技術】
[0002]在直流牽引系統(tǒng)中，由于操作電流和短路電流的存在，可能會引起回流回路和大地間產生超出安全許可的接觸電壓。鋼軌電位限制裝置就是不斷監(jiān)測電壓，當發(fā)生超出安全許可的接觸電壓時，將鋼軌與大地短接，從而保證人員和設施的安全。目前鋼軌電位限制裝置中大多采用PLC控制接觸器的合分閘，數秒后再分開以完成保護功能。在實際應用中由于種種特殊原因導致電連接于鋼軌和大地之間的接觸器反復合閘至頻繁閉鎖，長時間的短接人為增加雜散電流，由此產生的電腐蝕又會影響鋼軌及軌交系統(tǒng)中金屬管線、結構鋼筋等的壽命。通常需要通過分析軌道電壓波形來尋找真正原因，避免頻繁合閘。目前采用的方法是利用示波器捕捉合閘瞬間的電壓變化分析原因。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的之一是提供鋼軌電位限制及波形記錄裝置和方法，能夠同時實現鋼軌電位限制保護和波形記錄的自動化，鋼軌電位限制保護和電壓快照記錄同步進行，記錄的電壓值數據完整、精準。
[0004]本發(fā)明的一個方面提供了鋼軌電位限制及波形記錄裝置，包括:
[0005]—接觸器，其電連接于一鋼軌和大地之間；和
[0006]一可編程邏輯控制器，其包括:
[0007]一 CPU模塊，其包括:
[0008]—運算單元，其能夠獲取鋼軌的電壓值，將電壓值與一閾值進行比較，并根據比較的結果控制接觸器的合分閘，以限定鋼軌與大地之間的電位差，
[0009]—第一緩沖區(qū)，其用于循環(huán)存儲接觸器合閘前運算單元獲得的最新的第一長度的電壓值數據，和
[0010]一第二緩沖區(qū)，其用于存儲接觸器合閘后運算單元獲得的最早的第二長度的電壓值數據；和
[0011]—模擬量輸入模塊，運算單元通過模擬量輸入模塊獲取鋼軌的電壓值；
[0012]其中，運算單元還能夠從第一長度的電壓值數據中選取最新的第三長度的電壓值數據并從第二長度的電壓值數據中選取最早的第四長度的電壓值數據，將第三長度的電壓值數據和第四長度的電壓值數據按時間順序進行拼接形成一電壓波形快照。同時實現了鋼軌電位限制保護和波形記錄的自動化，鋼軌電位限制保護和電壓快照記錄同步進行，記錄的電壓值數據完整、精準。
[0013]在鋼軌電位限制及波形記錄裝置的另一種示意性的實施方式中，運算單元將電壓值與一閾值進行比較，并根據比較的結果控制接觸器的合分閘，具體包括:若電壓值小于等于閾值，運算單元控制接觸器分閘；若電壓值大于閾值，運算單元控制接觸器合閘。該接觸器的合分閘控制簡單準確。
[0014]在鋼軌電位限制及波形記錄裝置的再一種示意性的實施方式中，可編程邏輯控制器還包括一存儲單元，用于循環(huán)存儲最新產生的至少一張電壓波形快照。存儲單元循環(huán)存儲快照，節(jié)約存儲空間。
[0015]在鋼軌電位限制及波形記錄裝置的又一種示意性的實施方式中，第一長度等于第三長度，第二長度等于第四長度。節(jié)約了運算單元的處理資源。
[0016]在鋼軌電位限制及波形記錄裝置的又一種示意性的實施方式中，電壓波形快照還包括合閘類型和合閘時間。便于現場鋼軌回流原因分析。
[0017]本發(fā)明的另一方面還提供了鋼軌電位限制及波形記錄方法，包括:
[0018]對一鋼軌的電壓值進行采樣；
[0019]將采樣得到的電壓值與一閾值進行比較，并根據比較的結果控制一電連接于鋼軌和大地之間的接觸器的合分閘，以限定鋼軌與大地之間的電位差；
[0020]將接觸器合閘前采樣得到的最新的第一長度的電壓值數據存循環(huán)儲至一第一緩沖區(qū)中直至接觸器合閘；
[0021]將接觸器合閘后采樣得到的最早的第二長度的電壓值數據存儲至第二緩沖區(qū)中直至第二緩沖區(qū)滿；
[0022]從第一長度的電壓值數據中選取最新的第三長度的電壓值數據并從第二長度的電壓值數據中選取最早的第四長度的電壓值數據，將第三長度的電壓值數據和第四長度的電壓值數據按時間順序進行拼接形成一電壓波形快照。同時實現了鋼軌電位限制保護和波形記錄的自動化，鋼軌電位限制保護和電壓快照記錄同步進行，記錄的電壓值數據完整、精準。
[0023]在鋼軌電位限制及波形記錄方法的另一種示意性的實施方式中，將采樣得到的電壓值與一閾值進行比較，并根據比較的結果控制一電連接于鋼軌和大地之間的接觸器的合分閘，以限定鋼軌與大地之間的電位差，具體包括:若電壓值小于等于閾值，控制接觸器分閘；若電壓值大于閾值，控制接觸器合閘。該接觸器的合分閘控制簡單準確。
[0024]在鋼軌電位限制及波形記錄方法的再一種示意性的實施方式中，還包括將最新產生的至少一張電壓波形快照循環(huán)存儲至一存儲單元。存儲單元循環(huán)存儲快照，節(jié)約存儲空間。
[0025]在鋼軌電位限制及波形記錄方法的又一種示意性的實施方式中，第一長度等于第三長度，第二長度等于第四長度。節(jié)約了運算單元的處理資源。
[0026]在鋼軌電位限制及波形記錄方法的又一種示意性的實施方式中，電壓波形快照還包括合閘類型和合閘時間。便于現場鋼軌回流原因分析。
【附圖說明】
[0027]下文將以明確易懂的方式通過對優(yōu)選實施例的說明并結合附圖來對本發(fā)明上述特性、技術特征、優(yōu)點及其實現方式予以進一步說明，其中:
[0028]圖1是本發(fā)明一個實施例提供的鋼軌電位限制及波形記錄裝置與鋼軌的連接結構示意圖；
[0029]圖2是本發(fā)明一個實施例提供的鋼軌電位限制及波形記錄方法流程圖；
[0030]圖3是本發(fā)明一個實施例提供的可編程邏輯控制器中電壓波形快照記錄流程圖；
[0031]圖4本發(fā)明的一個實施例提供的第一緩沖區(qū)和第二緩沖區(qū)中電壓值數據存儲及拼接形成電壓波形快照的示意圖。
[0032]標號說明:
[0033]10地鐵列車
[0034]20 鋼軌
[0035]30鋼軌電位限制及波形記錄裝置
[0036]31接觸器
[0037]32可編程邏輯控制器
[0038]33 CPU 模塊
[0039]330運算單元
[0040]331第一緩沖區(qū)
[0041]332第二緩沖區(qū)
[0042]333存儲單元
[0043]34模擬量輸入模塊
[0044]LI第一長度
[0045]L2第二長度
[0046]L3第三長度
[0047]L4第四長度
[0048]PO存放合閘瞬間Pl的暫存指針
[0049]Pl合閘前記錄指針
[0050]P2合閘后記錄指針
[0051]P3電壓波形快照記錄指針
[0052]T合閘時間
[0053]Y合閘類型
[0054]Dn快照數據區(qū)
【具體實施方式】
[0055]為了對發(fā)明的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現對照【附圖說明】本發(fā)明的【具體實施方式】，在各圖中相同的標號表不相同的部分。
[0056]下面討論的各圖以及被用來描述在該專利文檔中的本公開的原理的各種實施例僅以說明的方式并且無論如何不應該被解釋成限制本公開的范圍。本領域技術人員將會理解，可以在任何適當布置的設備中實施本公開的原理。將參考示例性非限制實施例來描述本申請的各種創(chuàng)新教導。
[0057]在本文中，“示意性”表示“充當實例、例子或說明”，不應將在本文中被描述為“示意性”的任何圖示、實施方式解釋為一種更優(yōu)選的或更具優(yōu)點的技術方案。
[0058]為使圖面簡潔，各圖中只示意性地表示出了與本發(fā)明相關的部分，它們并不代表其作為產品的實際結構。另外，以使圖面簡潔便于理解，在有些圖中具有相同結構或功能的部件，僅示意性地示出了其中的一個，或僅標出了其中的一個。
[0059]本申請文件中所講的“最新的第一長度的電壓值數據”指的是以接觸器合閘時間點為基準，按照逆時間順序(即時間流向的反方向)記錄的第一長度的電壓值數據。獲取時間點在該合閘時間點之前的電壓值數據，在時間上越靠近該合閘時間點則越新。
[0060]本申請文件中所講的“最早的第二長度的電壓值數據”指的是以接觸器合閘時間點為基準，按照時間順序(即時間流向的方向)記錄的第二長度的電壓值數據。獲取時間點在該合閘時間點之后的電壓值數據，在時間上越靠近該合閘時間點則越早。
[0061]圖1是本發(fā)明的一個實施例提供的鋼軌電位限制及波形記錄裝置與鋼軌的連接結構示意圖。從圖1中可以看出，地鐵列車10行駛與鋼軌20上，鋼軌電位限制及波形記錄裝置30與鋼軌20電連接，限制鋼軌20與大地之間的電位差，并記錄鋼軌20的電壓波形供分析使用。
[0062]鋼軌電位限制及波形記錄裝置30，包括:
[0063]—接觸器31，其電連接于一鋼軌20和大地之間；和
[0064]一可編程邏輯控制器32，其包括:
[0065]一 CPU模塊33，其包括:
[0066]—運算單元330，其能夠獲取鋼軌20的電壓值，將電壓值與一閾值進行比較，并根據比較的結果控制接觸器31的合分閘，以限定鋼軌20與大地之間的電位差，
[0067]—第一緩沖區(qū)331，其用于循環(huán)存儲接觸器31合閘前運算單元330獲得的最新的第一長度LI的電壓值數據，和
[0068]—第二緩沖區(qū)332，其用于存儲接觸器31合閘后運算單元330獲得的最早的第二長度L2的電壓值數據；和
[0069]—模擬量輸入模塊34，運算單元330通過模擬量輸入模塊34獲取鋼軌30的電壓值；
[0070]其中，運算單元330還能夠從第一長度LI的電壓值數據中選取最新的第三長度L3的電壓值數據并從第二長度L2的電壓值數據中選取最早的第四長度L4的電壓值數據，將第三長度L3的電壓值數據和第四長度L4的電壓值數據按時間順序進行拼接形成一電壓波形快照。
[0071]該鋼軌電位限制及波形記錄裝置30中運算單元330 —方面控制接觸器31的合分閘，實現鋼軌20的電位限制保護；另一方面自動記錄接觸器31合閘前后的鋼軌20的電壓波形快照，供后續(xù)分析接觸器31的合閘原因使用；同時實現了鋼軌電位限制保護和波形記錄的自動化，節(jié)省了大量的人力投入。另外，鋼軌的電位限制和波形記錄均主要由運算單元330實現，這樣鋼軌20的電位限制保護和電壓快照記錄同步進行，不會丟失每一次動作，可獲得完整數據，無時間差，數據更精準。
[0072]具體地說，模擬量輸入模塊34對鋼軌20的電壓值進行采樣，獲得復數個電壓值數據。模擬量輸入模塊34將所采樣得到的復數個電壓值數據傳輸給運算單元330，即運算單元330通過模擬量輸入模塊34獲取鋼軌30的電壓值。
[0073]運算單元330將電壓值與一閾值進行比較，并根據比較的結果控制接觸器31的合分閘，在一個示意性的實施方式中，具體包括:運算單元330事先存儲一閾值。運算單元330對每一獲得的電壓值與該閾值進行比較，若電壓值小于等于閾值，運算單元330控制接觸器31分閘，鋼軌20與大地之間斷開；若電壓值大于閾值，運算單元330控制接觸器31合閘，鋼軌20與大地之間導通。這樣就實現了鋼軌20的電位限制，保護了乘客的人身安全。這樣，該接觸器的合分閘控制簡單準確。
[0074]將接觸器31合閘前采樣得到的最新的第一長度LI的電壓值數據存循環(huán)儲至第一緩沖區(qū)331中直至接觸器31合閘。也就是說，在接觸器31合閘前，采樣得到的電壓值數據按時間順序依次存入第一緩沖區(qū)331中。當第一緩沖區(qū)331的存儲空間已滿，將第一緩沖區(qū)331中最早的電壓值數據釋放出第一緩沖區(qū)331，并將新采樣得到的電壓值數據存入第一緩沖區(qū)331。這樣，第一緩沖區(qū)331中存儲的是在接觸器31合閘前最新采樣得到的電壓值數據。在一個示意性的實施方式中，第一緩沖區(qū)331的存儲空間能夠存儲第一長度LI的電壓值數據，那么第一緩沖區(qū)331始終存儲接觸器31合閘前運算單元330獲得的最新的第一長度LI的電壓值數據。這里循環(huán)存儲的指的是第一緩沖區(qū)331始終存儲接觸器31合閘前運算單元330獲得的最新的電壓值數據，該被存儲的最新的電壓值數據的長度為LI。
[0075]將接觸器31合閘后采樣得到的最新的第二長度L2的電壓值數據存儲至第二緩沖區(qū)332中直至第二緩沖區(qū)332滿。也就是說，在接觸器31合閘后，采樣得到的電壓值數據按時間順序依次存入第二緩沖區(qū)332中。當第二緩沖區(qū)332存儲空間滿后，新采樣得到的電壓值數據將不被存儲第二緩沖區(qū)332中。這樣第二緩沖區(qū)332中存儲的是在接觸器31合閘后最早的電壓值數據。在一個示意性的實施方式中，第二緩沖區(qū)332的存儲空間能夠存儲第二長度L2的電壓值數據，那么第二緩沖區(qū)332存儲接觸器31合閘后運算單元330獲得的最早的第二長度L2的電壓值數據。
[0076]在上述第一緩沖區(qū)331和第二緩沖區(qū)332中的電壓值數據存儲好后，運算單元330還能夠從第一長度LI的電壓值數據中選取最新的第三長度L2的電壓值數據并從第二長度L2的電壓值數據中選取最早的第四長度L4的電壓值數據，將第三長度L3的電壓值數據和第四長度L4的電壓值數據按時間順序進行拼接形成電壓波形快照。在一個示意性的實施方式中，可編程邏輯控制器30還包括一存儲單元333，用于循環(huán)存儲最新產生的至少一張電壓波形快照。舉例來說，該存儲單元333的存儲空間能夠存儲5張電壓波形快照，當產生第六張電壓波形快照時，存儲單元333釋放最早產生的第一張電壓波形快照，并將最新產生的第六張電壓波形快照，以此類推，存儲單元333始終存儲最新產生的5張電壓波形快照。存儲單元333可存放復數張電壓波形快照，可通過以太網絡上傳，供遠方客戶獲取數據，操作使用方便。存儲單元循環(huán)存儲快照，節(jié)約存儲空間。
[0077]在一個示意性的實施方式中，第一長度LI等于第三長度L3。這樣該運算單元330只需要將第一緩沖區(qū)331中存儲的所有電壓值數據選取出來，不需要判斷第一緩沖區(qū)331中哪些數據是最新的第三長度L3的電壓值數據，節(jié)約了運算單元的處理資源。第二長度L2等于第四長度L4。這樣該運算單元330只需要將第二緩沖區(qū)332中存儲的所有電壓值數據選取出來，不需要判斷第二緩沖區(qū)332中哪些數據是最早的第四長度L4的電壓值數據，節(jié)約了運算單元的處理資源。
[0078]圖2是本發(fā)明的一個實施例提供的鋼軌電位限制及波形記錄方法流程圖。結合圖1和圖2中可以看出，使用圖1所示的鋼軌電位限制及波形記錄裝置進行鋼軌電位限制及波形記錄方法，包括如下步驟:
[0079]SlO:對一鋼軌20的電壓值進行采樣；
[0080]S20:將采樣得到的電壓值與一閾值進行比較，并根據比較的結果控制一電連接于鋼軌和大地之間的接觸器31的合分閘，以限定鋼軌20與大地之間的電位差；
[0081]S30:將接觸器31合閘前采樣得到的最新的第一長度LI的電壓值數據存循環(huán)儲至一第一緩沖區(qū)331中直至接觸器31合閘；
[0082]S40:將接觸器31合閘后采樣得到的最早的第二長度L2的電壓值數據存儲至第二緩沖區(qū)332中直至第二緩沖區(qū)332滿；
[0083]S50:從第一長度LI的電壓值數據中選取最新的第三長度L3的電壓值數據并從第二長度L2的電壓值數據中選取最早的第四長度L4的電壓值數據，將第三長度L3的電壓值數據和第四長度L4的電壓值數據按時間順序進行拼接形成一電壓波形快照。
[0084]圖3是本發(fā)明的一個實施例提供的可編程邏輯控制器中電壓波形快照記錄流程圖。圖4是本發(fā)明的一個實施例提供的第一緩沖區(qū)和第二緩沖區(qū)中電壓值數據存儲及拼接形成電壓波形快照的示意圖。下結合圖3和圖4，詳細闡述電壓波形快照產生的過程。
[0085]鋼軌電位限制裝置30上電開啟(START)后，執(zhí)行步驟Kl:開啟定時中斷、開啟合閘中斷。接下來執(zhí)行步驟K2:判斷合閘中斷是否產生。若合閘中斷產生則執(zhí)行步驟K3:保存當前的時鐘T、保存當前的合閘類型Y(即保護啟動原因)。若合閘中斷未產生，則執(zhí)行步驟Κ4:判斷定時中斷是否產生。若定時中斷未產生，貝Ij返回執(zhí)行步驟Κ2。若定時中斷產生，則執(zhí)行步驟Κ5:判斷接觸器31是否合閘。若接觸器31未合閘，則執(zhí)行步驟Κ6:循環(huán)記錄電壓值到第一緩沖區(qū)331，進而返回執(zhí)行步驟Κ2.若接觸器31合閘，則執(zhí)行步驟Κ7:順序記錄電壓值到第二緩沖區(qū)332。接下來執(zhí)行步驟Κ8:判斷第二緩沖區(qū)332是否已滿。若第二緩沖區(qū)332未滿，則執(zhí)行步驟Κ4。若第二緩沖區(qū)332已滿，則執(zhí)行步驟Κ9:關閉定時中斷、關閉合閘中斷。接著執(zhí)行步驟Κ10:將第一緩沖區(qū)331電壓值數據移動到快照數據區(qū)Dn。然后執(zhí)行步驟Kll:將第二緩沖區(qū)332保存的電壓值數據移動到快照數據區(qū)Dn中，并且將從第二緩沖區(qū)332的復制的電壓值數據拼接于中從第一緩沖區(qū)331復制的電壓值數據之后，形成完整快照。然后執(zhí)行步驟K12:判斷接觸器31是否分閘。若接觸器31未分閘，則繼續(xù)等待，再次執(zhí)行步驟K12。若接觸器31分閘，則執(zhí)行下一次鋼軌電位限制和電壓波形記錄過程的步驟Kl。
[0086]鋼軌電位限制裝置30中可編程邏輯控制器32可以采用西門子公司生產的S7-1200，實現電位限制保護功能和波形記錄功能。可編程邏輯控制器32根據電壓波形快照容量以及分辨率要求開辟第一緩沖區(qū)331、第二緩沖區(qū)332和存儲單元333，定義合閘前記錄指針P1、合閘后記錄指針P2、電壓波形快照記錄指針P3、存放合閘瞬間記錄指針Pl的暫存指針PO、快照號ID、快照數據區(qū)Dn、合閘時間T(即合閘瞬間的時鐘信息)和合閘類型Y(即合閘輸出的類型)等變量。其中快照數據區(qū)Dn和快照號ID為斷電保存數據變量?？煺仗朓D = η，取值為1、2、…，對每一張快照進行編號，快照號ID為η的快照存儲于快照數據區(qū)Dn。存儲單元333包括復數個快照數據區(qū)Dn?？煺諗祿^(qū)Dn存儲主程序中初始化變量，合閘前記錄指針Pl指向第一緩沖區(qū)331的開頭，快照號ID初始化為1，開啟定時器中斷和合閘中斷。定時間隔為快照要求的分辨率，也就是電壓值數據的采樣時間間隔。接觸器合閘后通過常開輔助觸點的反饋上升邊沿作為觸發(fā)中斷的觸發(fā)條件。
[0087]整個鋼軌電位限制和電壓波形記錄過程還可以描述如下:接觸器處于分閘狀態(tài)，合閘中斷未產生，定時中斷產生后由于是分閘，電壓值記錄到指針Pl指向的第一緩沖區(qū)331中，記錄后指針Pl下移，直到移出第一緩沖區(qū)331再回到第一緩沖區(qū)331開頭，實現循環(huán)記錄電壓值數據。當保護條件滿足(即電壓值大于閾值)立即輸出接觸器合閘命令，接觸器的常開輔助觸點觸發(fā)中斷，中斷服務程序將合閘標記置1，保存合閘前指針Pl到指針PO，記錄當前時鐘到合閘時間T，保護輸出類型存放到合閘類型Y變量中，合閘后記錄指針P2指向合閘后第二緩沖區(qū)332開頭，此時記錄以及指針狀態(tài)見圖4虛框內容。這里，作為一個示意性的實施方式，電壓波形快照除了記錄電壓值數據，還記錄合閘時間和合閘類型，便于現場鋼軌回流原因分析。
[0088]在之后的定時器中斷中由于是合閘，電壓值記錄到第二緩沖區(qū)332中，記錄后指針P2下移，直到移出第二緩沖區(qū)332為止。然后把整張快照數據復制到當前快照號ID所指的快照數據區(qū)Dn中，快照記錄指針P3指向快照數據區(qū)Dn開頭，把指針Pl指向的第一緩沖區(qū)331中的內容復制到指針P3指向的數據區(qū)Dn中，指針Pl和指針P3分別下移，當指針Pl移出緩沖區(qū)后返回到第一緩沖區(qū)331開頭，直到指針Pl等于指針PO為止。這里可以看至IJ，記錄指針Pl指向的數據是第一緩沖區(qū)331中存儲的接觸器31合閘前最早的一個電壓值數據是^，最新的一個電壓值數據是^的前一個電壓值數據。第一緩沖區(qū)331中存儲的電壓值數據按照時間順序分別為an、an+1、…、a1、a2、…。也就是說第一緩沖區(qū)331中存儲的接觸器31合閘前最新的第一長度LI的電壓值數據為an、an+1、…、a^a；；、…。這里隨著Pl指針的移動，將第一緩沖區(qū)331中的所有電壓值數據均復制到快照數據區(qū)Dn中，即第一長度LI等于第三長度L3。但并不以此為限，可以將第一緩沖區(qū)331中的部分電壓值數據復制到快照數據區(qū)Dn中，即第一長度LI大于第三長度L3。
[0089]再將指針P2指向合閘后第二緩沖區(qū)332開頭，指針P2指向的第二緩沖區(qū)332內容復制到指針P3指向的數據區(qū)Dn中，直到指針P2移出第二緩沖區(qū)332。這里可以看到，第二緩沖區(qū)332中存儲的電壓值數據按照時間順序分別為b1、b2、…。也就是說第二緩沖區(qū)332中存儲的接觸器31合閘后最早的第二長度L2的電壓值數據為b1、b2、…。這里隨著P2指針的移動，將第二緩沖區(qū)332中的所有電壓值數據均復制到快照數據區(qū)Dn中，即第二長度L2等于第四長度L4。但并不以此為限，可以將第二緩沖區(qū)332中的部分電壓值數據復制到存儲單元333中，即第二長度L2大于第四長度L4。這樣，將第一緩沖區(qū)331中存儲的所有電壓值數據和第二緩沖區(qū)332中所有的電壓值數據按照時間順序存儲于數據區(qū)Dn中，拼接形成電壓波形快照。
[0090]再復制合閘時間T、合閘類型Y、快照號ID到快照數據區(qū)Dn。
[0091]快照號ID加1，如果電壓波形快照超過存儲單元333所能存放的張數則快照號ID賦值為1，下次合閘保護產生時將記錄到下一個快照號ID的數據區(qū)Dn上。
[0092]基于以太網S7-1200邏輯控制器作為MODBUS TCP的服務器提供遠方客戶機訪問，可訪問內容包括鋼軌電位限制裝置的狀態(tài)，電壓、電流模擬量等?？煺諗祿捎米远x協(xié)議應答方式傳輸。
[0093]綜上所述，鋼軌電位限制及波形記錄裝置中可編程邏輯控制器實現電壓波形快照自動記錄并具有以太網絡通訊功能。電壓波形快照自動記錄方法是:接觸器分閘狀態(tài)時鋼軌的電壓值按一定的周期循環(huán)記錄到合閘前的數據緩沖區(qū)(第一緩沖區(qū))中。接觸器常開輔助觸點的上升沿作為中斷輸入，中斷產生后保存當前記錄指針、當前時鐘、保護輸出類型并立即停止合閘前的電壓值數據記錄，按相同周期將電壓值記錄到合閘后數據緩沖區(qū)(第二緩沖區(qū))中，依次存放直到緩沖區(qū)滿。從已保存的合閘前記錄指針開始復制數據到快照數據區(qū)，指針循環(huán)一周所有的數據都被復制后，將合閘后數據緩沖區(qū)的數據拼接在其后，一張合閘前后的電壓波形快照生成?？删幊踢壿嬁刂破鲀瓤纱娣艔蛿祻埧煺?，每張快照具有合閘時間、合閘類型、快照號以及電壓波形的電壓值數據等信息。網絡通訊方法是:基于以太網通訊，建立標準的MODBUS TCP通訊協(xié)議，邏輯控制器作為服務器，提供裝置的遙信、遙測量?？煺諗祿捎米远x協(xié)議應答模式，在收到遠方客戶機請求后發(fā)送電壓波形快照的全部數據。
[0094]本發(fā)明的有益效果是，鋼軌電位限制及波形記錄裝置實時監(jiān)測電壓與記錄，啟動保護的同時自動產生電壓快照，動作與記錄同步精度高數據更精確。復數張快照存儲具有一定的緩沖量無需及時取走，需要時隨時可提供下載。測量保護記錄于一體，使用方便不會丟失每一個動作可獲得完整數據?？煺粘妷翰ㄐ螖祿膺€包含合閘的保護類型、合閘的發(fā)生時間點，便于現場鋼軌回流原因分析。裝置擴展了網絡功能提供實時監(jiān)測、下載快照，便于遠程監(jiān)控與下載。
[0095]應當理解，雖然本說明書是按照各個實施方式描述的，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施方式中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。
[0096]上文所列出的一系列的詳細說明僅僅是針對本發(fā)明的可行性實施例的具體說明，它們并非用以限制本發(fā)明的保護范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實施例或變更均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1.鋼軌電位限制及波形記錄裝置，包括: 一接觸器(31)，其電連接于一鋼軌(20)和大地之間；和 一可編程邏輯控制器(32)，其包括: 一 CPU模塊(33)，其包括: 一運算單元(330)，其能夠獲取所述鋼軌(20)的電壓值，將所述電壓值與一閾值進行比較，并根據所述比較的結果控制所述接觸器(31)的合分閘，以限定所述鋼軌(20)與大地之間的電位差， 一第一緩沖區(qū)(331)，其用于循環(huán)存儲所述接觸器(31)合閘前所述運算單元(330)獲得的最新的第一長度(LI)的電壓值數據，和 一第二緩沖區(qū)(332)，其用于存儲所述接觸器(31)合閘后所述運算單元(330)獲得的最早的第二長度(L2)的電壓值數據；和 一模擬量輸入模塊(34)，所述運算單元(330)通過所述模擬量輸入模塊(34)獲取所述鋼軌(20)的電壓值； 其中，所述運算單元(330)還能夠從所述第一長度(LI)的電壓值數據中選取最新的第三長度(L3)的電壓值數據并從所述第二長度(L2)的電壓值數據中選取最早的第四長度的電壓值數據，將所述第三長度(L3)的電壓值數據和所述第四長度(L4)的電壓值數據按時間順序進行拼接形成一電壓波形快照。2.如權利要求1所述的鋼軌電位限制及波形記錄裝置，其特征在于，所述運算單元(330)將所述電壓值與一閾值進行比較，并根據所述比較的結果控制所述接觸器(31)的合分閘，具體包括:若所述電壓值小于等于所述閾值，所述運算單元(330)控制所述接觸器(31)分閘；若所述電壓值大于所述閾值，所述運算單元(330)控制所述接觸器(31)合閘。3.如權利要求1所述的鋼軌電位限制及波形記錄裝置，其特征在于，所述可編程邏輯控制器(32)還包括一存儲單元(333)，用于循環(huán)存儲最新產生的至少一張所述電壓波形快照。4.如權利要求1所述的鋼軌電位限制及波形記錄裝置，其特征在于，所述第一長度(LI)等于所述第三長度(L3)，所述第二長度(L2)等于所述第四長度(L4)。5.如權利要求1所述的鋼軌電位限制及波形記錄裝置，其特征在于，所述電壓波形快照還包括合閘類型⑴和合閘時間(T)。6.鋼軌電位限制及波形記錄方法，包括: 對一鋼軌(20)的電壓值進行米樣； 將采樣得到的所述電壓值與一閾值進行比較，并根據所述比較的結果控制一電連接于所述鋼軌(20)和大地之間的接觸器(31)的合分閘，以限定所述鋼軌(20)與大地之間的電位差； 將所述接觸器(31)合閘前采樣得到的最新的第一長度(LI)的電壓值數據存循環(huán)儲至一第一緩沖區(qū)(331)中直至所述接觸器(31)合閘； 將所述接觸器(31)合閘后采樣得到的最早的第二長度(L2)的電壓值數據存儲至第二緩沖區(qū)(332)中直至所述第二緩沖區(qū)(332)滿； 從所述第一長度(LI)的電壓值數據中選取最新的第三長度(L3)的電壓值數據并從所述第二長度(L2)的電壓值數據中選取最早的第四長度(L4)的電壓值數據，將所述第三長度(L3)的電壓值數據和所述第四長度(L4)的電壓值數據按時間順序進行拼接形成一電壓波形快照。7.如權利要求6所述的鋼軌電位限制及波形記錄方法，其特征在于，將采樣得到的所述電壓值與一閾值進行比較，并根據所述比較的結果控制一電連接于所述鋼軌(20)和大地之間的接觸器(31)的合分閘，以限定所述鋼軌(20)與大地之間的電位差，具體包括:若所述電壓值小于等于所述閾值，控制所述接觸器(31)分閘；若所述電壓值大于所述閾值，控制所述接觸器(31)合閘。8.如權利要求6所述的鋼軌電位限制及波形記錄方法，其特征在于，還包括將最新產生的至少一張所述電壓波形快照循環(huán)存儲至一存儲單元(333)。9.如權利要求6所述的鋼軌電位限制及波形記錄方法，其特征在于，所述第一長度(LI)等于所述第三長度(L3)，所述第二長度(L2)等于所述第四長度(L4)。10.如權利要求6所述的鋼軌電位限制及波形記錄方法，其特征在于，所述電壓波形快照還包括合閘類型⑴和合閘時間(T)。
【文檔編號】G05B19/042GK105911899SQ201510627429
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2015年9月28日
【發(fā)明人】朱繼慶, 杜慧嵐, 江涌
【申請人】西門子制造工程中心有限公司