專利名稱：基于現(xiàn)場總線的射頻ic卡讀卡器的電動脫軌器控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于現(xiàn)場總線的射頻IC卡讀卡器的電動脫軌器控制器，用于控制鐵路列檢作業(yè)線前部與后部的電動脫軌器上脫與下脫，來保護(hù)列檢作業(yè)人員人身安全。
背景技術(shù)：
脫軌器俗稱鐵鞋，它是使用時放在鐵軌上，能把火車從鐵軌上掀下來的裝置。列檢人員檢車時常常需要鉆到車輪下作業(yè)，如果這時有火車意外闖入，將會造成人身傷亡事故，因此需要在鐵路作業(yè)線兩端各安放一個脫軌器，其作用是出現(xiàn)意外進(jìn)車時，能把火車掀下來，從而保護(hù)檢車人員的人身安全。
我國目前在鐵路列檢作業(yè)上普遍使用活動脫軌器或基于按鈕操作的電動脫軌器。
活動脫軌器由于經(jīng)常需要搬動，因此重量比電動脫軌器要輕，可靠性系數(shù)不如電動脫軌器，而且經(jīng)常發(fā)生檢車員偷懶不使用活動脫軌器以及作業(yè)結(jié)束后容易忘記撤走脫軌器的情況。
基于按鈕操作的電動脫軌器不能有效的保證操作者權(quán)限的限制，針對于鐵路作業(yè)線設(shè)備分散，室外作業(yè)、閑雜人員多的特點(diǎn)，很難實(shí)現(xiàn)電動脫軌器的專人操作管理。
這兩種脫軌器都存在著一定的安全隱患。一旦出現(xiàn)事故，后果將不堪設(shè)想。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服以上兩種操作方式的缺點(diǎn)，本發(fā)明目的是提供一種安全、可靠、耐用、易于管理的基于現(xiàn)場總線的射頻IC卡讀卡器的電動脫軌器控制器。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案包括一可編程邏輯控制器，內(nèi)存有控制程序，構(gòu)成控制器核心，通過其上的RS232通訊口與射頻IC卡讀卡器交換數(shù)據(jù)，通過其上的PROFIBUS DP總線與監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)通訊，通過其上的數(shù)字量輸入接口與電動脫軌器到位信號檢測裝置及標(biāo)志燈斷線報警裝置相連，檢測電動脫軌器到位信號和標(biāo)志燈狀態(tài)，通過數(shù)字量輸出接口及繼電器控制電動脫軌器上脫與下脫。通過顯示刷卡指示燈及標(biāo)志燈狀態(tài)(采用點(diǎn)陣式高亮發(fā)光二極管電路)；所述射頻IC卡讀卡器，為非接觸式，采用直流24V電源，與可編程邏輯控制器通訊；所述電動脫軌器到位信號檢測裝置由第一～二繼電器組成，第一～二繼電器線圈分別接電動脫軌器，第一～二繼電器線圈的常開觸點(diǎn)接至可編程邏輯控制器；第三～四繼電器線圈接至可編程邏輯控制器，第一～二繼電器線圈的常開觸點(diǎn)與電動脫軌器相連。
所述標(biāo)志燈斷線報警裝置由第五繼電器、第七繼電器、標(biāo)志燈組成，第五繼電器線圈一端接至可編程邏輯控制器，另一端串接并聯(lián)的第七繼電器線圈和標(biāo)志燈，第六繼電器線圈經(jīng)第七繼電器線圈的常開觸點(diǎn)并聯(lián)在串聯(lián)的第五繼電器線圈的常開觸點(diǎn)和標(biāo)志燈兩端，第六繼電器線圈的常開觸點(diǎn)接可編程邏輯控制器數(shù)字量輸入端口。
本發(fā)明外殼采用5mm厚鋼板制成，在刷卡部位使用8mm厚電木板取代鋼板以減小電磁屏蔽，增加刷卡靈敏度。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明采用射頻IC卡讀卡器具有保密性好、專人?？?便于管理)、控制器可密封(防塵防潮)的特點(diǎn)，大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的安全性和設(shè)備可靠性。
2、采用西門子PROFIBUS DP總線方式，現(xiàn)場設(shè)備間連線極為簡單，維護(hù)簡便的同時降低了成本?，F(xiàn)場總線的應(yīng)用改變了列檢作業(yè)對號字方式，由原來的人工對號字方式改為刷卡指示燈對號字方式，使列檢作來不再受天氣能見度的影響，大大提高了列檢作業(yè)的可靠性和環(huán)境適應(yīng)性。
3、刷卡指示燈取代原來的易壞的燈泡式結(jié)構(gòu)，而采用耐用的點(diǎn)陣式高亮度發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，即使壞幾個發(fā)光管，也不影響整體顯示。
4、由于標(biāo)志燈是用于指示脫軌器的上脫狀態(tài)的，一旦出故障將會造成火車司機(jī)看不清脫軌器狀態(tài)而出現(xiàn)誤闖作業(yè)車道事故。因此在電路中增加了斷線檢測電路，在標(biāo)志燈出現(xiàn)故障時及時報警。
5、通過脫軌器位置檢測電路能夠?qū)崟r監(jiān)視脫軌器的位置，一旦出現(xiàn)脫軌器上脫不到位、下脫不到位、意外上脫、意外下脫等故障，能夠及時報警并通過DP總線上傳報警信息到總控制中心。
6、針對電氣化鐵路電壓高(27500V)、電磁干擾大的特點(diǎn)，地?zé)艨刂破髋c現(xiàn)場設(shè)備間采用繼電器隔離，地?zé)艨刂破髋c現(xiàn)場輸入、輸出信號采用獨(dú)立電源供電，避免強(qiáng)電進(jìn)入控制系統(tǒng)損壞設(shè)備并造成人員電擊傷亡事故。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)圖。
圖2為本發(fā)明電氣原理圖。
圖3為本發(fā)明控制程序圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
如圖1所示，本發(fā)明由以下四部分組成可編程邏輯控制器，用于控制輸入，輸出，通訊，為本發(fā)明的核心部分；射頻IC卡讀卡器，用于讀入IC卡號等數(shù)據(jù)；刷卡指示燈，用于指示刷卡狀態(tài)及列檢作業(yè)對號字；由高亮度發(fā)光二極管陣列組成；繼電器，用于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備(如標(biāo)志燈HL3、電脫控制器)與本發(fā)明的電氣隔離。
本發(fā)明電氣原理圖如圖2所示，可編程邏輯控制器PLC，采用西門子S7-200 PLC，內(nèi)存有控制程序，通過其上的PROFIBUS DP接口與監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)通訊，通過其上的RS-232接口與射頻IC卡讀卡器通訊，通過其上的數(shù)字量輸入接口經(jīng)繼電器檢測電動脫軌器的到位信號和標(biāo)志燈HL3的斷線信號，通過其上的數(shù)字量輸出接口控制電動脫軌器的上脫與下脫動作。射頻IC卡讀卡器為非接觸式，并帶有RS-232通訊接口，其天線發(fā)射功率大，最大刷卡距離可達(dá)100mm。第一～二刷卡指示燈LED1～LED2，采用高亮度發(fā)光二極管陣列，與可編程邏輯控制器PLC相連。繼電器為直流24V供電，起到本發(fā)明與現(xiàn)場設(shè)備之間的隔離作用，可編程邏輯控制器、射頻IC卡讀卡器使用直流24V電源，而繼電器、標(biāo)志燈HL3等與現(xiàn)場設(shè)備連接的器件使用直流12V電源，這兩個直流電源的交流側(cè)采用隔離變壓器進(jìn)行隔離。
如圖3所示，所述控制程序具體流程如下首先進(jìn)行初始化，初始化主要完成通訊參數(shù)的設(shè)置，包括設(shè)置通訊波特率，奇偶校驗(yàn)，數(shù)據(jù)位，停止位等參數(shù)。然后讀監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)通訊命令，如果有監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)命令，則按照通訊協(xié)議的規(guī)定判斷監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)命令的類型，如果是脫軌器上脫或下脫命令，則執(zhí)行脫軌器上脫或下脫操作，并分別監(jiān)測脫軌器的到位信號；如果上脫或下脫到位信號不正確，則顯示故障，并將故障狀態(tài)發(fā)送到上傳數(shù)據(jù)內(nèi)存區(qū)中，經(jīng)刷卡指示燈報警，在下一個通訊周期將數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)上；如果上脫到位信號正確，接著進(jìn)入標(biāo)志燈斷線檢測判斷，如是標(biāo)志燈正常，則點(diǎn)亮標(biāo)志燈及刷卡指示燈，與讀卡器通訊，上傳數(shù)據(jù)給監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)，返回至讀監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)通訊命令；否則顯示故障狀態(tài)，刷卡指示燈報警，并發(fā)送報警到監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)內(nèi)存區(qū)中，再與讀卡器通訊，上傳數(shù)據(jù)給監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)，返回至讀監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)通訊命令。如果下脫到位信號正確，刷卡指示燈、標(biāo)志燈熄滅，與讀卡器通訊，上傳數(shù)據(jù)給監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)，返回至讀監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)通訊命令；否則，經(jīng)刷卡指示燈報警，上傳報警到監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)上，再與讀卡器通訊，上傳數(shù)據(jù)給監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)，返回至讀監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)通訊命令；所述讀卡器通訊是判斷是否有刷卡數(shù)據(jù)，如果有，則記錄刷卡卡號，并將刷卡卡號上傳到監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)，如果沒有刷卡數(shù)據(jù)，則檢測讀卡器是否工作正常；如果讀卡器工作不正常，則顯示故障，并上傳故障到監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)。
本發(fā)明工作過程是列車頭部、尾部檢車員分別在相應(yīng)位置的電動脫軌器控制器刷卡口執(zhí)行上脫刷卡，由射頻卡讀卡器讀入IC卡號，通過RS-232通訊傳送給可編程邏輯控制器PLC，再通過可編程邏輯控制器PLC的DP端口上傳到監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)，如果具備上脫條件，則經(jīng)值班員確認(rèn)后由監(jiān)控中心發(fā)送脫軌器上脫命令，由可編程邏輯控制器PLC數(shù)字量輸出端口控制繼電器執(zhí)行脫軌器上脫，由可編程邏輯控制器PLC數(shù)字量輸入端口檢測脫軌器上脫到位信號，上脫到位后，由數(shù)字量輸出端口控制標(biāo)志燈HL3點(diǎn)亮，表示列檢作業(yè)正在進(jìn)行。列檢作業(yè)完畢后，執(zhí)行下脫刷卡操作，再由監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)發(fā)送脫軌器下脫命令，由電動脫軌控制器執(zhí)行脫軌器下脫動作，下脫到位后，標(biāo)志燈HL3熄滅。本發(fā)明還有電動脫軌器誤動作報警及動作不到位報警功能，一旦發(fā)生由于各種原因引起的脫軌器誤上脫、誤下脫故障以及脫軌器動作不到位故障，電動脫軌器到控制程序立即發(fā)出報警，并將報警上傳到監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)(電動脫軌器到位信號檢測裝置通過第一～四繼電器線圈K1～K4控制，其中第一～二繼電器線圈K1～K2分別接電動脫軌器，第一～二繼電器線圈的常開觸點(diǎn)K1-1～K2-1接至可編程邏輯控制器PLC；第三～四繼電器線圈K3～K4接至可編程邏輯控制器PLC，第一～二繼電器線圈的常開觸點(diǎn)K3-1～K4-1與電動脫軌器相連；當(dāng)?shù)谌^電器線圈K3得電時，在第四繼電器線圈的常開觸點(diǎn)K4-1閉合情況下第三繼電器線圈的常開觸點(diǎn)K3-1通電；當(dāng)?shù)谒睦^電器線圈K4得電時，在第三繼電器線圈的常開觸點(diǎn)K3-1閉合情況下第四繼電器線圈的常開觸點(diǎn)K4-1通電)。本發(fā)明具備標(biāo)志燈HL3斷線報警功能，其標(biāo)志燈HL3斷線報警裝置第五繼電器線圈K5一端接至可編程邏輯控制器PLC，另一端串接并聯(lián)的第七繼電器線圈K7和標(biāo)志燈HL3，第六繼電器線圈K6經(jīng)第七繼電器線圈的常開觸點(diǎn)K7-1并聯(lián)在串聯(lián)的第五繼電器線圈的常開觸點(diǎn)K5-1和標(biāo)志燈HL3兩端，第六繼電器線圈的常開觸點(diǎn)K6-1接可編程邏輯控制器PLC數(shù)字量輸入端口。電動脫軌器上脫到位后，標(biāo)志燈HL3點(diǎn)亮，同時繼電器線圈K6得電，如果出現(xiàn)標(biāo)志燈HL3電源斷線，則繼電器線圈K6失電，繼電器常開觸點(diǎn)K6-1斷開，則可編程邏輯控制器PLC立刻就能檢測到故障。
權(quán)利要求
1.一種基于現(xiàn)場總線的射頻IC卡讀卡器的電動脫軌器控制器，其特征在于包括一可編程邏輯控制器，內(nèi)存有控制程序，與監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)、射頻IC卡讀卡器通訊，與刷卡指示燈相連，經(jīng)電動脫軌器到位信號檢測裝置及標(biāo)志燈斷線報警裝置與電動脫軌器相連，檢測電動脫軌器的到位信號和標(biāo)志燈(HL3)的斷線信號，用于控制電動脫軌器的上脫與下脫動作的輸入，輸出；一射頻IC卡讀卡器，為非接觸式，采用直流24V電源，與可編程邏輯控制器通訊；一到位信號檢測裝置，安裝在電動脫軌器與可編程邏輯控制器之間；一標(biāo)志燈斷線報警裝置，電動脫軌器與可編程邏輯控制器之間；至少一個刷卡指示燈，與可編程邏輯控制器PLC相連。
2.按權(quán)利要求1所述基于現(xiàn)場總線的射頻IC卡讀卡器的電動脫軌器控制器，其特征在于所述電動脫軌器到位信號檢測裝置由第一～二繼電器組成，第一～二繼電器線圈(K1～K2)分別接電動脫軌器，第一～二繼電器線圈的常開觸點(diǎn)(K1-1～K2-1)接至可編程邏輯控制器(PLC)；第三～四繼電器線圈(K3～K4)接至可編程邏輯控制器(PLC)，第一～二繼電器線圈的常開觸點(diǎn)(K3-1～K4-1)與電動脫軌器相連。
3.按權(quán)利要求1所述基于現(xiàn)場總線的射頻IC卡讀卡器的電動脫軌器控制器，其特征在于所述標(biāo)志燈斷線報警裝置由第五繼電器、第七繼電器、標(biāo)志燈組成，第五繼電器線圈(K5)一端接至可編程邏輯控制器(PLC)，另一端串接并聯(lián)的第七繼電器線圈(K7)和標(biāo)志燈(HL3)，第六繼電器線圈(K6)經(jīng)第七繼電器線圈的常開觸點(diǎn)(K7-1)并聯(lián)在串聯(lián)的第五繼電器線圈的常開觸點(diǎn)(K5-1)和標(biāo)志燈(HL3)兩端，第六繼電器線圈的常開觸點(diǎn)(K6-1)接可編程邏輯控制器(PLC)數(shù)字量輸入端口。
4.按權(quán)利要求1所述基于現(xiàn)場總線的射頻IC卡讀卡器的電動脫軌器控制器，其特征在于所述控制程序具體流程為首先進(jìn)行初始化，完成通訊參數(shù)的設(shè)置，然后讀監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)通訊命令，按照通訊協(xié)議的規(guī)定判斷監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)命令的類型；如果是脫軌器上脫或下脫命令，則執(zhí)行脫軌器上脫或下脫操作，并分別監(jiān)測脫軌器的到位信號；如果上脫或下脫到位信號不正確，則顯示故障，并將故障狀態(tài)發(fā)送給監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)；如果上脫到位信號正確，接著進(jìn)入標(biāo)志燈斷線檢測判斷，如是標(biāo)志燈正常，則點(diǎn)亮標(biāo)志燈及刷卡指示燈，與讀卡器通訊，上傳數(shù)據(jù)給監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)，返回至讀監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)通訊命令；否則顯示故障狀態(tài)，刷卡指示燈報警，并發(fā)送報警到監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)內(nèi)存區(qū)中，再與讀卡器通訊，上傳數(shù)據(jù)給監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)，返回至讀監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)通訊命令；如果下脫到位信號正確，刷卡指示燈、標(biāo)志燈熄滅，與讀卡器通訊，上傳數(shù)據(jù)給監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)，返回至讀監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)通訊命令；否則，經(jīng)刷卡指示燈報警，上傳報警到監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)上，再與讀卡器通訊，上傳數(shù)據(jù)給監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)，返回至讀監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)通訊命令。
5.按權(quán)利要求1所述基于現(xiàn)場總線的射頻IC卡讀卡器的電動脫軌器控制器，其特征在于所述射頻IC卡讀卡器采用非接觸式，在射頻IC卡讀卡器刷卡部位采用電木板。
全文摘要
本發(fā)明公開一種基于現(xiàn)場總線的射頻IC卡讀卡器的電動脫軌器控制器，它以可編程邏輯控制器為核心，內(nèi)存有控制程序，通過RS232通訊口與射頻IC卡讀卡器交換數(shù)據(jù)，通過PROFIBUS DP總線與監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)通訊，還通過數(shù)字量輸入接口與電動脫軌器到位信號檢測裝置及標(biāo)志燈斷線報警裝置相連，檢測電動脫軌器到位信號和標(biāo)志燈狀態(tài)，且通過數(shù)字量輸出接口及繼電器控制電動脫軌器上脫與下脫；通過顯示刷卡指示燈及標(biāo)志燈狀態(tài)。本發(fā)明使用安全、可靠，且耐用、易于管理。
文檔編號G06F3/00GK1983093SQ20051004799
公開日2007年6月20日 申請日期2005年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月14日
發(fā)明者朱軍, 吳景輝 申請人:中國科學(xué)院沈陽自動化研究所