可編程邏輯控制器（
—Prog
mable Logic Controller）,，簡稱可編程控制器,，它是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了
技術(shù),、通訊技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)發(fā)展而來的一種新型工業(yè)控制裝置,。它問世于20世紀(jì)60年代，到現(xiàn)在仍保持旺盛的發(fā)展勢頭,。它具有體積小,、功能豐富、配置靈活,、適應(yīng)惡劣環(huán)境,、抗干擾性強(qiáng)、可靠性高,、編程方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn),，廣泛用于電力,、機(jī)械、冶金,、化工,、輕紡等各個(gè)工業(yè)過程自動(dòng)控制中。它不僅可以取代傳統(tǒng)的
控制系統(tǒng),，還可構(gòu)成復(fù)雜的過程控制網(wǎng)絡(luò),。
現(xiàn)場總線技術(shù)是20世紀(jì)80年代后期發(fā)展起來的，它是目前自動(dòng)化領(lǐng)域中的一個(gè)熱點(diǎn),，是新一代控制系統(tǒng)的發(fā)展方向,，它綜合了數(shù)字通信技術(shù),、計(jì)算機(jī)技術(shù),、自動(dòng)控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和智能儀表等多種技術(shù)手段,，從根本上突破了傳統(tǒng)的“點(diǎn)對點(diǎn)”式的模擬信號或數(shù)字—模擬信號控制的局限性,，構(gòu)成一種全分散,、全數(shù)字化、多變量,、多節(jié)點(diǎn)的通信與控制系統(tǒng)?，F(xiàn)場總線則是連接現(xiàn)場智能設(shè)備和自動(dòng)化控制設(shè)備的數(shù)字式、雙向傳輸,、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò),，其基礎(chǔ)是數(shù)字智能現(xiàn)場裝置,。分散在各個(gè)現(xiàn)場的數(shù)字智能現(xiàn)場裝置通過現(xiàn)場總線連為一體，并與控制室
中的控制器和監(jiān)視器一起構(gòu)成現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS—Fieldbus Control System）,。
現(xiàn)場總線技術(shù)實(shí)際上是采用串行數(shù)據(jù)傳輸和連接方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的并聯(lián)信號傳輸和連接方式的方法,，它依次實(shí)現(xiàn)了控制層和現(xiàn)場總線設(shè)備層之間的數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)在保證傳輸實(shí)時(shí)性的情況下實(shí)現(xiàn)信息的可靠性和開放性,。一般的現(xiàn)場總線具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）
簡單,；（2）開放性；（3）實(shí)時(shí)性,；（4）可靠性,；（5）高效診斷；（6）硬件靈活,。
目前,，國際上各種各樣的現(xiàn)場總線有很多種，統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)尚未建立,。其中有較強(qiáng)實(shí)力和影響的有：FF（Founda
on Fieldbus基金會(huì)現(xiàn)場總線）,、HART（Highway
dressable Remo
Transducer）、
（Controller Area Network控制器局域網(wǎng)）,、Profibus（Process Field Bus過程現(xiàn)場總線）,、INTERBUS、LonWorks（Local Operating Network局部操作網(wǎng)絡(luò)）,、WorldFIP,、MODBus、DeviceNet,、ControlNet,、ASi（Actuator Sensor Interface執(zhí)行器傳感器
）等。
基于PPC工業(yè)計(jì)算機(jī),、PLC及現(xiàn)場總線的電氣控制系統(tǒng)在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域,，如冶金、電力,、石化,、礦山、水泥,、水處理,、乳品飲料、啤酒罐裝,、煙草加工,、機(jī)械裝配、產(chǎn)品
等已得到廣泛的應(yīng)用，但是在鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械電氣控制系統(tǒng)中還沒有廣泛應(yīng)用,。本文根據(jù)鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械控制系統(tǒng)的特點(diǎn),，提出一種基于PPC工業(yè)計(jì)算機(jī)、PLC及INTERBUS現(xiàn)場總線的鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案,。
2現(xiàn)狀
養(yǎng)路機(jī)械化是實(shí)現(xiàn)鐵路維修養(yǎng)護(hù)現(xiàn)代化,、保證鐵路不間斷運(yùn)輸和行車安全的重要技術(shù)手段。為適應(yīng)鐵路快速,、重載以及軌道結(jié)構(gòu)重型化的技術(shù)發(fā)展要求,，發(fā)達(dá)國家鐵路相繼采用大型養(yǎng)路機(jī)械進(jìn)行鐵路線路維護(hù)，到上世紀(jì)80年代末,，已基本形成以大型養(yǎng)路機(jī)械為主要作業(yè)手段的格局,。而此時(shí)，我國還在依靠手工,、小型機(jī)械和非標(biāo)準(zhǔn)自制設(shè)備進(jìn)行線路維護(hù),，作業(yè)質(zhì)量差、效率低,，特別是在繁忙干線,，線路維護(hù)與運(yùn)營的矛盾尤其突出。
上世紀(jì)80年代初期,，我國從奧地利普拉塞—陶依爾公司引進(jìn)了先進(jìn)的大型養(yǎng)路機(jī)械制造技術(shù),，確立了大型養(yǎng)路機(jī)械的發(fā)展采取“技術(shù)引進(jìn)—消化、吸收—國產(chǎn)化生產(chǎn)—開發(fā),、創(chuàng)新”的途徑。通過20多年的引進(jìn)技術(shù)和國產(chǎn)化生產(chǎn),，我們學(xué)習(xí)了國外大型養(yǎng)路機(jī)械的先進(jìn)技術(shù),，更新了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)觀念，拓寬了開發(fā)思路,，增強(qiáng)了開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品的能力,。
隨著鐵路的跨越式發(fā)展和市場競爭的加劇，加快推進(jìn)大型養(yǎng)路機(jī)械引進(jìn),、消化,、吸收國外先進(jìn)技術(shù)的進(jìn)程，加快具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品的研發(fā),，加快新產(chǎn)品開發(fā)速度,，發(fā)展核心技術(shù)，創(chuàng)新和超越已經(jīng)成為現(xiàn)階段工作的重中之重,，已經(jīng)刻不容緩,。
鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械是集機(jī)械、
、氣動(dòng),、電氣,、計(jì)算機(jī)、
等技術(shù)于一體的鐵路專用機(jī)械,。按功能分有以下系列：清篩機(jī),、搗固車、配碴車,、穩(wěn)定車,、鋼軌打磨車、鋼軌探傷車,、軌道檢測車,、架線車、焊軌車,、道岔鋪換機(jī)組等,。對于不同功能的鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械電氣控制系統(tǒng)來說，其本質(zhì)的區(qū)別在于作業(yè)監(jiān)視控制系統(tǒng),。到目前為止,，我國的清篩機(jī)、搗固車,、配碴車,、穩(wěn)定車等鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械的技術(shù)主要是在引進(jìn)、消化吸收奧地利普拉塞—陶依爾公司鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,，它屬于模擬集中式控制系統(tǒng),，它主要由以下子系統(tǒng)組成：
（1）整車電源子系統(tǒng)；（2）柴油機(jī)監(jiān)視控制子系統(tǒng),；（3）高速走行監(jiān)視控制子系統(tǒng),；（4）作業(yè)監(jiān)視控制子系統(tǒng)；（5）輔助設(shè)備子系統(tǒng)：包括照明,、通話,、取暖及
等。
其中作業(yè)監(jiān)視控制子系統(tǒng)是各類鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械電氣控制系統(tǒng)的核心,，它完成作業(yè)機(jī)構(gòu)狀態(tài)的監(jiān)視,、完成作業(yè)機(jī)構(gòu)動(dòng)作的控制。不同功能的鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械,，其作業(yè)監(jiān)視控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度有著很大的差別,。如清篩機(jī)和配碴車，它的作業(yè)監(jiān)視控制系統(tǒng)比較簡單,。而搗固車,、穩(wěn)定車,、鋼軌打磨車、鋼軌探傷車,、軌道檢測車,、架線車等，它們的作業(yè)監(jiān)視控制子系統(tǒng)就比較復(fù)雜,。下面以穩(wěn)定車的作業(yè)監(jiān)視控制子系統(tǒng)為例作一介紹,，它由以下部分組成：
普拉塞—陶依爾公司的模擬集中式控制系統(tǒng)的特點(diǎn)如下：
（1）各子系統(tǒng)的監(jiān)視部分都使用模擬儀表或數(shù)字顯示器或指示及報(bào)警燈；（2）功能復(fù)雜
機(jī)型作業(yè)監(jiān)視控制子系統(tǒng)的控制部分都使用插裝式
板和由插裝式
組成的微機(jī)系統(tǒng),；（3）作業(yè)監(jiān)視控制子系統(tǒng)中各I/O信號的接線方式均為“終端（
,、傳感器/
、繼電器）—作業(yè)主控制柜”或“終端元件（開關(guān),、傳感器/電磁閥,、繼電器）—中間過渡箱—多芯
—作業(yè)主控制柜”的傳統(tǒng)接線方式（如圖1）；（4）軌道參數(shù)記錄系統(tǒng)為一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng),，與微機(jī)及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)沒有通訊和數(shù)據(jù)交換,。
圖1：傳統(tǒng)的接線方式
普拉塞—陶依爾公司的模擬集中式控制系統(tǒng)存在以下不足：
（1）監(jiān)視儀表、指示及報(bào)警燈安裝位置分散,；模擬儀表信號僅用作顯示而未進(jìn)入過程控制,；（2）插裝式
板的抗振性能、抗沖擊性能,、防塵性能均不好,；模擬電路板的調(diào)整（如校“0”,、標(biāo)定）由多個(gè)
來完成,，比較復(fù)雜；控制系統(tǒng)中采用模擬量對傳輸及控制信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換,、傳遞,，其精度差、受干擾信號影響大,，因而整個(gè)控制系統(tǒng)的控制效果及系統(tǒng)穩(wěn)定性都較差；（3）集中控制模式使得作業(yè)主控制柜體積較大,；I/O信號傳統(tǒng)的接線方式,，使作業(yè)主控制柜中有大量連接電纜，使斷點(diǎn)和接點(diǎn)增加而增加故障點(diǎn),，使檢修和維護(hù)變得復(fù)雜,。
3系統(tǒng)要求
針對上面列舉的不足，有必要設(shè)計(jì)一種新的電氣控制系統(tǒng),，它應(yīng)滿足以下要求,。
3.1基本要求
新的大型養(yǎng)路機(jī)械電氣控制系統(tǒng)應(yīng)具有統(tǒng)一的顯示、指示及報(bào)警，具有過程控制功能,；具有較高的可靠性和穩(wěn)定性,，具有較好的抗振性能、抗沖擊性能,、防塵性能,，能經(jīng)受高溫、高濕的環(huán)境,。
3.2具體要求
新的鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械電氣控制系統(tǒng)主要針對柴油機(jī)監(jiān)視控制子系統(tǒng),、高速走行監(jiān)視控制子系統(tǒng)、作業(yè)監(jiān)視控制子系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì),，而對于整車電源子系統(tǒng)和輔助設(shè)備子系統(tǒng),，它們都是點(diǎn)對點(diǎn)的簡單控制，不作重新設(shè)計(jì),。下面詳細(xì)介紹這三個(gè)子系統(tǒng)的各種輸入輸出信號,。
3.2.1柴油機(jī)監(jiān)視控制子系統(tǒng)
3.2.1.1柴油機(jī)監(jiān)視部分
輸入DI信號：油壓開關(guān)信號、缸蓋溫度（水溫）開關(guān)信號,、空氣濾清器開關(guān)信號,、直流
機(jī)發(fā)電狀態(tài)開關(guān)信號等；輸入
信號：轉(zhuǎn)速傳感器信號,、油壓傳感器信號,、缸蓋溫度（水溫）傳感器信號、電瓶電壓信號,、柴油油位傳感器信號等,；輸出DO信號：預(yù)熱指示信號等；
3.2.1.2柴油機(jī)控制部分
輸入DI信號：怠速位感應(yīng)開關(guān)信號,、高速走行位感應(yīng)開關(guān)信號,、作業(yè)位感應(yīng)開關(guān)信號等。
輸出DO信號：油門電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號等,；
3.2.2高速走行監(jiān)視控制子系統(tǒng)（靜液壓傳動(dòng)模式）
3.2.2.1高速走行監(jiān)視部分
輸入DI信號：各軸掛,、脫擋感應(yīng)開關(guān)信號等；輸入AI信號：速度—里程傳感器信號等,；
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