西门子CPUSR40
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一、概述
可编程控制器（PLC）是一种新型的通用控制装置，他将传统的继电器控制技术、计算机控制技术和通信技术融为一体，专为工业控制而设计，具有功能强、通用灵活、可靠性强、环境适应性好、编程简单、使用方便、体积小、重量轻、功耗低等一系列优点。近年来，随着可编程控制器的日渐成熟，越来越多控制系统都采用PLC来代替传统的继电器控制。特别是在安全联锁保护系统中，PLC以其可靠性强、动作速度快、安全性能好的特点得到了各行各业广泛的应用。
二、机车保护系统概述
对于一些机车控制、传动控制及重要岗位的操作人员身体状态在线检测是非常重要的。例如高速运行的火车驾驶司机由于突发疾病晕倒而无法操作，那么整列火车乘客的生命安全是非常危险的。所以在一些的动车组机车控制室内的操作岗位上，安装了操作人员检测的设备。在操作人员的脚下有了一个象“油门"式的踏板，操作人员每隔三十秒必须踩一下这个踏板，证明操作人员身体状态良好或在操作岗位上。否则，超过三十秒没有检测到踏板返回信号，蜂鸣器就会发出报警，提醒操作人员踩踏板。如果操作人员由于身体突发疾病或擅自离岗，报警超过两分钟，机车就会自动刹车，保证整列火车乘客的人身安全;还有一种情况，如果操作人员由于身体突发疾病晕倒，正好压在踏板上面，或者有东西压在踏板上，这样踏板就一直有返回信号。在程序设计时考虑到这点，当踏板连续三十秒有返回信号时，蜂鸣器同样会发出报警，并且报警超过两分钟自动刹车。本文以这个连锁保护为例，介绍PLC在安全连锁保护中的应用。
三、S7-300PLC简介
S7-300是模块化小型PLC系统，能满足中等性能要求的应用。各种单独的模块之间可进行广泛组合而构成不同要求的系统。S7-300PLC采用模块化结构，具备高速的指令运算速度;能用浮点数运算实现较为复杂的算术运算;带标准用户接口的软件工具可以方便地给所有模块进行参数赋值;S7-300操作系统内已经集成了方便的人机界面，人机对话的编程要求大大减少。SIMATIC人机界面（HMI）从S7-300中取得数据，S7-300按用户的刷新速度传送这些数据。S7-300操作系统自动地处理数据的传送;CPU的智能化的诊断系统连续监控系统的功能是否正常、记录错误和特殊系统事件（例如：超时，模块更换，等等）;多级口令保护可以高度、有效地保护其技术机密，防止未经允许的复制和修改;S7-300PLC设有操作方式选择开关，操作方式选择开关像钥匙一样可以拔出，当钥匙拔出时，就不能改变操作方式，这样就可防止非法删除或改写用户程序。S7-300PLC具备强大的通信功能，可通过编程软件Step7的界面提供通信组态功能，这使得组态非常容易、简单。S7-300PLC具有多种不同的通信接口，并通过多种通信处理器来连接AS-I总线接口和工业以太网总线系统;串行通信处理器用来连接点到点的通信系统;多点接口（MPI）集成在CPU中，用于同时连接编程器、PC机、人机界面系统及其他SIMATICS7/M7/C7等自动化控制系统。SIMATICS7—300的大量功能能够支持和帮助用户进行编程、启动和维护，其主要功能有高速的指令处理、浮点数运算、人机界面（HMl）、诊断功能、程序保护。能实现列车自动防护系统ATP（AutomaticTrainProtection）的功能。在线实现火车的运行速度、轴温、电流等重要参数测控及紧急状态下安全联锁保护。如果加上人机界面（HMl）和存储设备，可以实现显示和记录功能，能有效防止列车超速，还能以图形曲线、数字报表等形式再现列车运行过程。.
四、编程实现
PLC控制系统的设计主要包括硬件和软件两部分，而程序的设计是控制系统中工作量大、重要的一项工作。一个好的程序不仅可以减少I/O点数，节省硬件成本，而且还可以减少PLC程序步骤和占用的空间，收到事半功倍的效率。在本程序中，由于踏板有无信号定时器都要启动，也就是说无论是踩踏板的时间还是不踩踏板的时间都不能超过30秒，如果超过30秒报警就要启动，所以在写程序时把上升沿和下降沿边沿检测指令并联。这样无论踏板得信号的开始还是失信号的开始都能激发30秒的定时器启动。当扩展脉冲定时器定时到30秒后，报警线圈得电，蜂鸣器报警，提醒操作人员踩踏板。
当报警启动后，接通延时定时器启动，定时两分钟。如果在两分钟之内，操作人员踩了踏板，报警解除。T1重新定时，T2停止定时。如果在两分钟之内操作人员没有踩踏板，T2接通延时定时器定时到两分钟后，杀车启动。机车紧急停车，连锁保护乘客安全。
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