基于PLC和组态的地铁运行位置监控系统

高天宇 陈玉玲

【摘要】基于PLC和組态的地铁运行位置监控系统，该论文首先进行了系统的整体结构设计，然后进行系统硬件电路I/O口分配设计，并设计MCGS组态监控系统。其中硬件部分采用PLC作为核心来进行控制，实现地铁的自动化运行。监控软件部分采用了MCGS组态软件来监控地铁的运行位置并进行系统仿真，同时与PLC实验台进行链接，显示监控数据，最终达到监控地铁运行位置的模拟功能。

【关键词】地铁运行;智能化控制;出行安全

随着经济的发展以及城市人口增长，带给我国很多城市的是道路拥挤，交通堵塞，每天的早晚高峰出行相当不便利，道路的拥挤也成为了政府和老百姓的困扰，但是中国的大城市普遍存在人多地少的问题，大量的修建公路显然不现实。所以轨道交通的出现不仅不占用城市用地，也将一部分人流从地上分流去了地下，大大缓解了道路拥挤的问题，也提高了人们出行的效率，并且轨道交通运输能力超越其他所有公共交通的运输能力，其次是污染少，相比于汽车这种传统交通工具来说，轨道交通可以说是更加环保。

为了实现控制的精准度，选择工作可靠性高的 PLC应用于地铁的控制系统，因为地铁不仅要保证人们的出行便利，也要保证出行安全，一旦出现问题，可以及时通过修改控制程序解决问题。

1. 系统的整体结构设计

当列车经过某一区段时，轨道旁的继电器由于失磁落下，通过继电器柜的开关传递给PLC输入信号，PLC的工作原理为“顺序扫描，不断循环”，这样当扫描到输入信号时，输出口允许输出，通过通信接口与计算机交换信息，上位计算机收集到PLC传达的输出信号，在计算机中实时监控列车的位置与速度信息，再通过组态软件将计算机的信息更直观的用动画的形式仿真出来。整体结构图如图1所示。

2. 系统硬件I/O分配设计

系统的硬件结构设计主要采用PLC的硬件结构、轨旁设备以及各类开关和显示灯，轨旁设备包括道岔、轨道电路、信号灯。其中应用到的轨道电路是由钢轨线路和钢轨绝缘构成的电路，用于自动、连续检测这段线路是否被机车车辆占用。当闭塞区间内无列车行驶时，电流会从电源经由轨道流经继电器，并使其激磁带动接点，接通绿灯之电路（表示当前区间无列车通行）。当有列车驶入闭塞区间时，电流改行经列车车轴，并不会流经继电器，继电器因失去电流而失磁，接点接通红灯之电路（表示当前区间有列车通行）。假若轨道断裂，轨道电路因此阻断，造成继电器失磁，同样的信号机亦会显示险阻禁行的讯息，仍可保障列车行驶安全。

硬件部分由PLC作为核心控制整体，由轨道电路检测列车的运行方向以及位置，通过继电器闭合与按钮开关作为输入，上位计算机收集当前信息以及用信号灯作为输出显示反馈给外部。系统硬件I/O口分配如图2所示。

根据所设计的控制系统，对输入输出I/O口所进行分配，分配结果，如表2.1与表2.2所示。

3. MCGS监控系统设计

MCGS组态软件是北京昆仑通态自动化软件科技有限公司研发的，用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统，主要完成现场数据的采集与监测、前端数据的处理与控制。通过主程序控制来模拟地铁运行，监控11号线的当前列车位置，当列车经过道岔时，继电器失磁落下作为输入信号，输出端连接各个站点的名称，实时显示在计算机中。

按下开始按钮，系统启动;

列车1从始发站出发，每次经过继电器时继电器落下，表示有车经过，当经过站点时，指示灯输出信号，表示列车到达该站点;当列车1驶出一段距离，列车2从始发站出发，始终保持匀速，控制与前车的距离保持在两个站点的位置;当列车2驶出两个站点时，列车3从始发站出发，三辆车之间的距离始终保持在安全距离内。当列车2速度提升，越来越靠近列车1，当两辆列车之间的距离小于安全距离时，报警指示灯亮起同时切断电源使列车减速或停止，站点指示灯提供当前三辆列车的位置：当列车未到达站点时，指示灯为绿色;当列车正在向该站点行驶，指示灯为绿色闪烁;当列车从该站点离开，指示灯显示红色。MCGS监控系统如图3所示。

4. 结语

该文根据地铁的运行安全问题，采用S7-1200型PLC控制器设计了基于PLC的地铁的运行监控系统，经过模拟运行统计分析，MCGS监控系统运行效果较好，能实现与PLC的通信，能达到监控的效果。

参考文献：

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[3]周石强，郭强，朱涛，刘旭东.电气控制与PLC应用技术的分析研究[J].中华民居（下旬刊），2014（01）：199+201.

作者简介：高天宇：吉林省四平市人，研究方向：自动控制。陈玉玲（通讯作者）辽宁省凌源市人，硕士研究生，研究方向：信号处理。