西门子模块6ES7136-6DC00-0CA0安装调试

1 引言
电源监控是铁路信号的重要的监控系统。在此之前信号的电源监控系统基本上是采用单片机作为信号采集系统的核心。单片机监控系统一方面存在采集速度慢、界面不友好、操作不方便等技术局限，另一方面由于其中的电源模块部分的监控相对独立，对电源系统带来了诸多不便，比如维护困难、界面显示繁琐等。基于以上原因本项目配套开发了基于台达PLC作为信号采集核心、台达HMI触摸屏作为操作和监视界面的电源监控系统。监控子系统与电源模块通过工业总线网络互连实现整合的经济实用、技术**的铁路信号的电源监控系统。
2 硬软件系统设计
2.1硬件体系设计

图1 硬件体系设计
铁路信号电源监控硬件体系设计参见图1。系统规模：44个数字量输入；1个数字量输出；6个电源模块；39路模拟量输入。
控制系统配置如下：触摸屏：DOPA75CSTD；PLC：DVP16EH00T＋1个DVP04AD-H＋3个DVP16HM11N；电源模块通讯卡1块；分时采集电路卡1块。
触摸屏主要是用来显示采集数据、报警、报警上下限设定、采集数据显示微调、报警数据显示、历史趋势图显示等。PLC主要是采集数据并计算，由于考虑系统对模拟量采集的速度要求不是很高，为了节省成本，系统中使用了1 个DVP04AD-H对39路模拟量进行了分时采集，为了实现这个功能我们与厂家共同实验开发了一个电子开关电路，对39路模拟量分了十组、每组4路，通过输出不同的组别进行采集。电源通讯卡主要负责把6块电源模块的数据汇总并且通过RS484接口以MODBUS协议与PLC通讯，使PLC采集得到6块电源模块的数据，为实现这个功能我们公司的电源研发部门做了大量的工作，终使PLC与电源模块的通讯卡实现了通讯，电源模块的信息得到了采集。
2.2软件体系设计
（1）系统功能设计：44个数字量采集显示，故障判断；6个电源模块的数据采集显示、显示电源模块的工作状态并判断报警；39路模拟量显示、并判断上下限报警；显示报警画面、报警信息、当前报警、报警频次；报警上下限设定；数据微调功能，并且显示微调值；
历史趋势图显示；不同画面开启权限设定；
以上有必要说明的是数据微调功能，由于现场的一次测量元件测量会有误差，而且此误差是固定的，短时间内是不变的，所以在程序当中增加这部分功能，使终显示出来的数值是消除误差之后的值；
（2）系统结构设计分为HMI人机对话界面部分和PLC现场监控部分。HMI部分主要构架参见图2。

图2 HMI人机对话界面
PLC监控部分主要包括：电源模块通讯；分时采集40路模拟量，每次采集4路；对采集的模拟量根据量程进行计算得出显示值，显示电源模块的工作状态并判断报警；微调值计算，显示值微调，并做负值消除；故障和报警；数字量采集显示，故障判断；
3 工程调试
调试分时采集功能时需要注意分时采集的时间，过大会影响整体数据采集的时间，过小会造成采集数据混乱，另外需要在两次采集数据之间加一段间隔时间，避免两组数据的重叠。对采集的模拟量根据量程进行计算得出显示值。微调值计算，显示值微调，并做负值消除；注意微调时可能会出现负值情况，所以要考虑负值的消除。电源模块通讯注意电源通讯时的通讯协议一定要在通讯卡中设置好，包括站号设定，另外注意地址对应。故障和报警；因为报警点共有79个，很繁琐，需要思路清晰。控制对象是

５４０脉冲控制阀，20个碟阀，３个温度检测点，２个冷风机组控制点，甲方要求控制器要有人机交互界

面，温度控制点要可调，脉冲阀工作时间要可调，并且系统要能够在线检测出负载阀故障，比如开路，短

路在系统运行时是不允许的必须及时的被检测出来。

整个系统有５６０阀，每个阀工作电流接近1A，如果按每个阀两根控制线的话将有1120根阀控制线，控制

器距离现场有几百米，这样下来铜线价格超万元成本太高，所以系统采用矩阵扫描的方式进行阀控制大大

节约用铜量。根据甲方要求我们将CCQ3000划分为４个硬件模块 :

1. 显示键盘模块，人机交互部分。

2. 温控模块，实现对关键测温点进行温度检测，和控制，温控模块并且负责CCQ3000机箱系统的恒温控

制。

3. 矩阵模块，负责负载阀的扫描控制时的隔离和反电势的吸收。

4. CCQ3000主控单元模块，负责对负载的实时控制,故障实时扫描。

一. 显示部分:

显示模块主要负责，运行参数的调整，设置，系统运行时参数的显示。根据需要设计了8个1.8寸数码管，

分别显示工作室号，工作阀号，喷吹时间，间歇时间。

硬件上主CPU采用8 bit AVR 单片机，74HC595驱动数码管段，74hc138译码器驱动数码管位。

软件上采用gcc3.4.6编译器工具，启用看门狗定时器,防止程序跑飞。启用定时器１的２ms间隔中断点滴

做动态显示扫描,键盘扫描。

1. 键盘采样算法采用ps2键盘的方式，即次击键稳定后发按下码，等待１s左右后仍然不释放就发连续

码，等释放后发释放码。

显示键盘采用流程图

2. 通信模块被动的接收CCQ3000主机的命令，然后进行校验，校验正确后返会成功标志XON给CCQ3000

主机,然后执行命令，如果校验出错，返回XOFF给CCQ3000主机,要求重新发送直到成功或者是重试１０

次彻底失败报警

显示通信流程图

二. 温控部分: 主要是负责整个除尘系统的温度控制，和控制柜系统的温度控制一保证CCQ3000能够适应

热带，和寒冷地区的气侯条件。

硬件部分主控CPU采用精简指令集的8bit AVR单片机，驱动能力大，系统使用一片74HC595驱动５个数

码管的段，直接用AVR单片机的I/O去驱动数码管的位。

扩展5路继电器输出，４路温度传感器接口。一路光隔离输出，电源采用8 ~40直流输入。

软件上启用看门狗定时器，启用定时器1 做为系统点滴定时器用，２ms中断间隔,

定时器１实现功能同显示部分相同，即为系统提供一个时基基准，刷新显示器，查询键盘，同样键盘采用

方式同显示部分，思路同PS2键盘控制方式相同。编译器采用GCC3.4.6

序整体采用ANSI C标准语法，便于跨平台移植。由于温度传感器采用的是单线接口所以对时序要求很严

格，为防止和显示刷新冲突，在控制思路上采用了一些技巧，很好的实现了，４路单线串口通信和显示刷

新的融合。

该部分还很好的采用一路10bitADC转换器，实现了键盘扫描控制,经过验证误码率非常的低，键盘系统工

稳定。

三. 主控部分: 主控部分是整个系统的关键，是CCQ3000的控制核心，他处于系统的主机位置，是通信的

发起着，是命令的下发者，是控制策略的实现者。

硬件上主控部分采用高性能32bit 工业级ARM芯片，外扩展有工作室驱动MOSFEET译码电路，工作阀组

驱动MOSFEETy译码电路,JTAG调试接口，ISP烧写接口，实时时钟接口，EEPROM存储接口

ARM CPU电路

呵呵，还有段驱动位及故障检测电路其他相关电路我就不贴出来了，因为这是厂家正在生产的产品。

四. 软件上采用符合美国航空认证的实时嵌入式操作系统UCOSII，以保证CCQ3000控制系统的工作控

制动作及故障检测的实时性，系统开了3个任务，一个处理控制算法，一个任务处理故障检测显示控制，

一个任务处理看们狗清零，内核任务调度显示，并且处理非正常停机(干扰，断电。。。)时从断点处继续

执行，而不是从0地址开始执行,因为这个系统是不允许停机的