西门子模块6ES7222-1BD22-0XA0接线方法

西门子模块6ES7222-1BD22-0XA0接线方法

1  概述
　　何为xPON技术和 FTTx？ xPON技术就是以光纤为传输媒质，采用波分复用技术，具备高接入带宽，全程无源分光传输的光接入技术，相比其他光接入技术具有明显的优势。FTTx指光纤建网模式，根据光终结点的不同，主要有FTTCab（光纤到交接箱）、 FTTB/C（光纤到大楼/分线盒）、FTTH（光纤到户）、FTTO（光纤到公司或办公室）等不同应用模式， FTTH是网络发展的目标。FTTx是xPON技术的典型应用。xPON作为新一代光接入技术，在抗干扰性、带宽特性、接入距离、维护管理等方面均具有巨大优势，其应用得到了全球运营商的高度关注，业内普遍看好的xPON技术有EPON和GPON，两种技术的基本组网和构架完全相同，均是由局端OLT、用户端ONU/ONT和无源光分配网络ODN组网，从产业链发展、技术成熟度、芯片成熟度、设备成本等各方面比较，GPON市场进展大大慢于EPON，现阶段以EPON技术为主，同时兼顾未来向GPON演进的能力。目前EPON的产业链已逐渐形成。

    2  中兴通讯ZXA10xPON光接入系统整体解决方案

　　当前基于宽带接入的新业务层出不穷，参照全球范围内发达国家和地区的网络发展经验，宽带提速和综合业务提供是向业务驱动性网络转型的必经之路。中兴通讯顺应网络发展的趋势，推出了基于xPON核心技术的新一代FTTx光接入平台——ZXA10xPON系统。作为固网3G的一个重要组成部分，中兴通讯FTTx光接入平台将在“后网络智能化时代”延伸网络优化的广度和深度，实现接入层和终端层一体化，打造强大的综合业务接入平台，方案不但兼容EPON、GPON、P2P和MSTP等光层技术，还融合了以太网、 ADSL2＋、 VDSL2、VoIP、CATV、TDM、Wi-Fi、蓝牙等不同类型的接入技术，提供各种容量的局端设备和系列化的用户端设备，适应FTTCab、FTTB/C、FTTH和FTTO等各种应用场合，符合末端网络FMC（固定移

　　动融合）的演进趋势，充分满足运营商快捷、方便、灵活地开展各类综合业务的需求，符合“大局所、广覆盖、高带宽”的建网原则。

　　ZXA10无源光网络系统采用先进的IP＋TDM双背板总线技术和大容量交换芯片，真正实现了系统无阻塞转发，满足高带宽综合业务的应用，同时EPON和GPON统一平台支持EPON和GPON线卡的混插，可拓展WiMAX接入，一方面技术演进性较好，保护运营商的投资，另一方面可满足不同业务需求情况下的灵活接入。该系统提供良好的组播、数据加密、动态带宽调度和系统互通功能，支持大带宽的数据和互联网接入业务、VoIP业务、IPTV和L2VPN、L3VPN业务的开展，并提供良好的QoS与安全性保障，同时支持基于第三波长的CATV视频业务，所有终端接入业务通过局端设备进行业务汇集和分发，分别分发到PSTN、软交换网络、IPTV服务器网络、CATV RF网络、Internet网络、专用网络等。系统完全采用标准协议和接口，互通性和兼容性较好，避免了不同厂商设备之间互通的障碍，保证了设备厂商之间的公平竞争。

　　中兴通讯xPON光接入整体解决方案包括设备方案、系统组网方案、ODN方案三大部分，分为FTTCab、FTTB/C、FTTH和FTTO多种组网方案，整体解决方案如图1所示。

    图1  ZXA10xPON系统整体解决方案

　　中兴通讯ZXA10xPON系统提供系列化的局端产品和用户终端产品，局端产品按照容量划分有小容量、中等容量、大容量等多款OLT设备，局端设备采用高密度设计，单机柜满容量可接入近万门用户，适合不同容量下的光接入网络部署。用户终端设备按照接入容量划分提供单用户终端（即FTTH终端）、多用户共享终端（即FTTCab/FTTB终端）；按照接入方式划分提供有线接入终端和无线接入终端；按照业务类型划分提供纯数据接入终端，TDM专线接入终端，语音、数据和视频（IPTV或者CATV）综合业务接入终端；按照应用模式划分提供FTTH、FTTB、FTTO等模式的接入终端。系统支持主干光纤或者全程光纤保护功能，满足对重要客户的线路冗余保护，tisheng区别服务的质量；同时，在不同的组网和应用环境下提供不同分光比的分光器，根据光纤线路资源和接入用户分布情况提供灵活的组网方案和ODN方案规划，支持多级等分、不等分分光器组网，提供完善ODN应用中涉及的如交接箱、配线箱、终端盒、光纤连接器和光纤成端等配套设备。系统升级扩容方便，只需要扩容PON线卡和所覆盖地区的光纤即可，避免了类似MSTP或者SDH扩容需要整个网络进行重新规划的麻烦，中兴通讯ZXA10xPON系统的完美设计可为用户构建一个安全可靠、可管理、可运维、可盈利的FTTx光纤接入网络。

　　中兴通讯xPON系统整体解决方案的特色还表现在完全融合了中兴通讯综合AG和DSLAM方案上。基于双绞线接入的中兴通讯综合AG和DSLAM平台的普通用户槽位（POTS、ADSL2+、VDSL2、LAN、DDN等用户板槽位）可以任意混插xPON线卡，光纤接入和铜线接入融合为一个接入平台，在原基于铜线接入的综合接入设备上提供xPON业务，解决FTTx业务接入需求，有效补充了综合AG和DSLAM单一的FTTCab铜线接入方案，提供了全面的FTTB、FTTH、FTTO、FTTCab应用模式，完善了接入层网络的建设方案和应用场景，在已经部署中兴通讯综合AG和DSLAM的地区可低成本、快速部署xPON网络。由于现网已经大规模部署MSAG和DSLAM设备，因此该种解决方案无需新建局端OLT设备，只需在现网设备基础上增加xPON单板即可，减少了运营商的投资风险。

　　中兴通讯xPON系统整体解决方案充分考虑了运营商网络资源和市场运营竞争的冲突，根据业务需求和现网资源细分市场，提供佳的解决方案。例如，传统固网运营商具有丰富且宝贵的双绞线资源，但是传统的ADSL接入技术已无法满足宽带业务的需求，在这种情况下，可以采用中兴通讯的FTTB解决方案满足需求，光进铜退后采用ADSL2+和VDSL2技术，既保留了运营商末端的双绞线资源，同时也解决了接入带宽不足的矛盾。对于新建小区，可根据用户级别灵活选择FTTx的各种模式；对于高端用户，则直接高成本地部署FTTH方案；对于中高端用户，可采用FTTB方案；对于低端用户，则考虑采用低成本高效率的FTTCab方案，以达到投入和收益的佳平衡点。又如，移动运营商没有双绞线资源，直接采用基于光纤接入的FTTx竞争手段，相比固网运营商的铜线接入，无疑具有更大的优势。中兴通讯xPON系统解决方案能够满足不同市场、不同运营商、不同环境下的组网需求，具有很大的组网和应用优势。

　　如同当年DSLAM和Modem的关系，以xPON为典型应用的FTTx网络规模发展的条件之一是解决互通问题，值得一提的是在EPON局端和用户端设备互通方面的表现。凭借完善的解决方案和扎实的技术积累，中兴通讯先后被中国电信和中国网通评选为EPON互通测试设备厂商，中兴EPON产品作为与业内其他EPON厂商实现互通，在整个测试过程中，中兴通讯EPON设备功能、性能以及互通zhibiao表现优异，较好地完成了互通测试任务，为xPON的规模发展提供了有力支撑。

    3  中兴通讯xPON光纤接入整体解决方案的典型应用

　　面对当前通信市场和国内外运营商业务开展的现状，在有线方式接入和业务提供方面，中兴通讯ZXA10xPON系统应用广泛，具有多种典型应用。

    （1）企业信息化应用

　企业集团客户属于高附加值用户，具有业务种类需求丰富、业务质量要求较高、业务资费不太敏感等特点，发展集团用户对电信运营商ARPU值的tisheng至关重要，完善的企业信息化解决方案是运营商占领集团大客户的重要手段，中兴通讯xPON平台能够促进运营商tisheng企业信息化接入方案。集团用户分为小规模、中等规模和大规模三种类型，中兴通讯xPON平台提供完善的FTTO解决方案，支持光纤线路保护功能，保证企业重要客户的安全性能，终端包括SBU（单商用用户单元）、MTU（多用户zulin单元）和MSU（综合业务接入单元）三大类产品，除了满足集团用户的语音、有线和无线宽带上网、局域网互联、视频会议、IPTV等业务外，还可以提供企业PBX接入和TDM专线接入等业务，提供完善的QoS保证机制。配合中兴通讯MCS系统（大客户服务系统），全面为企业提供个性化的信息服务。

    （2）社区信息化应用

　　社区信息化覆盖目前已经比较普遍，大多数社区采用ADSL接入技术实现，随着IPTV和高清电视等高带宽业务引入家庭，传统社区接入网络面临改造。中兴通讯xPON光接入平台立足高带宽接入，根据小区、别墅小区和普通小区的消费承受能力，分层次提供一步到位的FTTH、低成本FTTB和更低成本的FTTCab方案等多种应用模式，配合PoP接入点的下移，循序渐进地完成接入带宽tisheng工程，为数字家庭、高清电视入户、IPTV业务普及打好基础。据初步估算，在全部新建的前提下，FTTB应用模式的综合建网成本已经和xDSL方式相差不大，可以充分利用已铺的双绞线资源，当然也可以采用五类线直接入户的方式开展业务。接入业务包括语音、数字家庭、宽带上网（有线和无线方式可选）、IPTV视频、CATV视频等。提供系列化用户接入终端或用户接入单元，接入和终端一体化，以满足家庭用户有线方式、无线方式、广域网和局域网等各种业务接入需求。

    （3）农村信息化应用

　　当前农村信息化的业务范畴更加广泛，除了传统的语音业务外，和农村信息化息息相关的数据、视频业务也日益重要起来，如视频教育、兴农信息网络、一村一吧、村村通电话等需求，高质量的综合业务接入是农村信息化建设的主旋律。中兴通讯农村信息化xPON综合接入解决方案光纤接入距离大可达30km以上，接入和传送一体化，无需额外的传输设备，符合农村线路条件差、线路维护难的特点。考虑农村ARPU值相对较低的情况，农村信息化方案宜采用FTTCab方案,局端设备放在县级机房，用户端设备放在各个行政村，通过无源分光器实现多个行政村共享主干光纤，从而大幅度降低主干光缆成本和建设成本。中兴通讯xPON系统整体解决方案不但解决了农村的语音需求，同时能够提供宽带数据业务、CATV和IPTV等综合业务，实现电话、电视、电脑的“三电合一”，网络结构简单，实施方便，让农民可以充分享受与城市居民完全相同的业务，同时综合建网成本相比传统的MSTP方式节省至少30％。

    （4）政务信息化应用

　　所谓政务通信，就是指政府、法院、公安、税务、交通、财政等部门的内部通信或者相互通信。政务通信相比企业通信和个人通信，数据通信的安全性尤其重要，同时还具有语音、数据、视频等综合业务接入的需求。面对此类需求，采用传统的数据接入方案组网复杂、安全性较差、综合业务提供能力不足。中兴通讯xPON系统整体解决方案不但完全满足以上要求，而且在差异化业务提供方面具有独特的功能，政务信息化网络采用FTTO的模式，充分发挥中兴xPON系统的超长无源接入距离、综合VPN隔离和LAN互联、动态带宽分配、综合业务接入、丰富的用户接入终端、集中管理等功能特色，为各个政务部门提供差异化的通信网络。

    （5）网吧优化接入应用

　　当前国内网吧多采用xDSL或者光纤P2P光电转换实现接入，要么接入带宽受限制，要么成本较高，维护麻烦。采用中兴通讯xPON技术的FTTx光接入方案，从组网灵活性、维护管理、带宽分配、接入距离等各方面优化网吧接入。采用FTTO或者FTTH的组网方案，室内接入终端提供无线数据接口和有线语音接口，提供有线接入为主、无线接入为辅的“一网双吧”方案，首先，接入带宽大大增加，并且提供动态带宽管理功能；其次，无源节点的引入，减轻了维护的压力；再次，运营策略更加灵活，可以根据xPON的DBA（动态带宽分配）算法灵活配置接入带宽，运营商可根据接入速率差异指定灵活的收费策略，使网吧和运营商达到共赢的局面。

    （6）视频监控系统接入应用

　　在“平安中国”和“和谐社会”的大环境下，视频监控系统应用的场合越来越广泛，与普通通信业务不同的是，视频监控业务对上行带宽要求较高，普通的接入技术无法很好承载该类业务。借助xPON技术上下带宽对称可达吉比特的优势，中兴通讯FTTx光接入平台独特的组网让xPON技术在视频监控领域有了更大的应用空间。ZXA10xPON系统支持6级以上分光和超过30km的接入距离，只要一根主干光纤即可完成沿途6个以上的监控点接入，在tisheng带宽的同时大大节省了主干光纤资源和线路管道资源。中兴通讯xPON系统提供完善的OAM功能，在设备分散放置的拓扑下实现了集中管理，简化了维护难度。

     （7）无线通信基站接入应用

　　综合考虑2G基站接入点综合业务接入改造和3G基站接入网的建设，传统的SDH网络存在较多的弊端，基站接入网络重新规划越来越重要。中兴通讯基于xPON技术核心的FTTx光接入平台采用IP+TDM双业务内核结构，具有较好的TDM与数据业务的承载能力。系统具备时钟再定时功能，对TDM业务的传输效果可以和经典的SDH相媲美，满足了基站接入对时钟的高要求。在满足基站接入的同时，还可以解决基站附近语音和数据业务的接入需求。随着3G业务的开展，xPON平台的应用空间将越来越广，综合投资受益比将越来越高。

　　中兴通讯FTTx光接入方案面向综合业务接入和带宽tisheng，接入和终端一体化，大大丰富了用户端接入方式，在未来的网络转型和网络演进中，其应用场合将越来越广泛。

    4  中兴通讯xPON光纤接入解决方案在全球的应用概况

　　中兴通讯作为国内主要通讯设备供应商之一，在通信设备的研究和商用方面具有丰富的实践和经验。目前中兴通讯ZXA10xPON系统已经广泛应用于国内外电信运营商和驻地网运营商，如应用于广州电信、武汉电信、广西电信、上海电信、浙江电信、福建电信、山西电信、湖南电信、深圳网通、东莞网通、山西网通以及荷兰、泰国、香港、阿尔及利亚等国家和地区。全面的解决方案、丰富的终端类型、强大的产品优势和丰富的工程经验得到了市场的广泛认可，应用场合包括农村信息化、企业信息化、社区信息化、网吧接入等，应用模式遍及FTTH、FTTO和FTTB/C等，中兴通讯xPON光纤接入解决方案将助力运营商转型腾飞

1 引言

电动机的应用几乎涵盖了工农业生产和人类生活的各个领域，在这些应用领域中，电动机常常运行在恶劣的环境下，导致产生过流、短路、断相、绝缘老化等事故。对于应用于大型工业设备重要场合的高压电动机、大功率电动机来说，一旦发生故障所造成的损失无法估量。
电动机常见的故障可分为对称故障和不对称故障两大类。对称故障包括:过载、堵转和三相短路等，这类故障对电动机的损害主要是热效应，使绕组发热甚至损坏，其主要特征是电流幅值发生显著变化;不对称故障包括:断相、逆相、相间短路、匝间短路等，这类故障是电动机运行中常见的一类故障。不对称故障对电动机的损害不仅仅是引发发热，更重要的是不对称引起的负序效应能造成电动机的严重损坏。因而，对大型电动机进行综合保护非常重要。
2 基于PLC的电动机综合保护

对电动机的保护可以分为以下几类:
在电动机发生故障时，为了保护电动机，减轻故障的损坏程度，继电保护装置的快速性和可靠性十分重要。在单机容量日益增大的情况下，电机的额定电流可达数千甚至几万安，这就给电动机的继电保护提出了更高的要求。传统的继电保护装置已经无法满足要求，因此微机保护应运而生。

PLC是用来取代传统的继电器控制的，与之相比，PLC在性能上比继电器控制逻辑优异，特别是可靠性高、设计施工周期短、调试修改方便、而且体积小、功耗低、使用维护方便。因此，本文研究了基于可编程控制器(PLC)的电动机综合监控和保护系统的方法。
3 系统硬件设计

3.1 系统的总体结构
基于可编程控制器(PLC)的电动机综合监控和保护系统的总体结构如图1所示。

3.2 PLC机型选择及扩展
选择PLC机型应考虑两个问题:
(1) PLC的容量应为多大？
(2) 选择什么公司的PLC及外设。在本系统中，包含以下输入输出点，见附表,本系统共包括12路开关量，7路模拟量。


SIMATIC S7-200系列PLC是由西门子公司生产的小型PLC，其特点是:SIMATIC S7-200系列PLC适用于各行各业，各种场合中的检测，监测及控制的自动化，S7-200系列的强大功能使得其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能，因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。
S7-200 CPU 224集成14输入/10输出共24个数字量I/O点,可连接7个扩展模块，大扩展至168路数字量I/O点或35路模拟量I/O点;13K字节程序和数据存储空间;6个独立的30KHz高速计数器，2路独立的20KHz高速脉冲输出，具有PID控制器;1个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力;I/O端子排可以很容易地整体拆卸，是具有较强控制能力的控制器。根据系统的实际情况，结合以上特点，SIMATIC S7-200 CPU 224完全可以作为本系统的主机。
CPU224可扩展7个模块，而其本身具有14输入/10输出共24点数字量，因此已无须数字量扩展模块。但由于有7路模拟量输入，故需选择模拟量输入模块。S7-200系列提供了EM231，EM232，EM235等模拟量扩展模块。根据以上技术数据，选择两个EM231作为模拟量输入模块，这样共可以扩展4×2=8路模拟量输入。
4 系统软件设计

4.1 主程序
程序开始，从输入单元检测输入量，首先判断KM是否闭合，如果闭合，说明电动机已经处于运行状态，此时应无法按下启动按钮，若KM未曾闭合，则说明电动机处于停机状态，可以按启动按钮。接着判断启动按钮是否按下，若是，则继续下面的程序，若否，则重新检测。如果按钮已经按下，则检测电动机是否启动，若是，则继续下面的程序，若否，则转入欠压保护子程序，若是电动机已经启动，则判断起动是否成功，若是，则继续下面的程序，若否，则转入起动保护。如果电动机已经正常起动，则绿灯亮。接着判断停止按钮是否按下，若否，则继续下面的程序，若是，则程序直接结束，开始下一次扫描。
如果停止按钮并未按下，即电动机仍然在运行中，则进行运行过程中的故障判断，首先检测是否发生短路故障，方法是:检测三相电流，再判断Imax是否大于整定值，若是则跳转至保护动作子程序段，电动机起动短路保护，警报响，并且短路故障指示灯亮。若否，则继续下面的程序。接着判断是否发生断相故障，方法是:检测三相电流，判断是否有某相电流为零，或者检测Umn，判断是否不为零，如果其中之一满足，则跳转至保护动作子程序段，电动机起动断相保护，警报响，并且断相故障指示灯亮。若否，则继续下面的程序。接着判断是否发生欠压故障，方法参见欠压保护子程序说明。接着判断是否发生接地故障，方法是:检测I0，若大于整定值则跳转至保护动作子程序段，电动机起动接地保护，警报响，并且接地故障指示灯亮。接着判断是否发生过负荷故障，方法是:检测三相电流，若到达整定时限后，电流仍大于整定值，则跳转至保护动作子程序段，电动机起动过负荷保护，警报响，并且过负荷故障指示灯亮。若判断未发生过负荷故障，则程序完成一次扫描，再次从条开始，进行第二次扫描，所以结束是指一个循环的结束，并不是整个程序的结束。
4.2 欠压保护子程序
在该程序段中，采集A相和C相的电压量，求出其平均值，再与整定值相比较，若小于整定值，则跳转至保护动作子程序段，电动机起动欠压保护，警报响，并且欠压故障指示灯亮。若未发生欠压故障，则直接结束本次循环。
4.3 起动时间过长保护子程序
在该程序段中，采集三相电liuliang，若发现在起动过程中，电流大于整定值，或在整定时间到达后，电流仍大于另一整定值，则跳转至保护动作子程序段，起动时间过长保护动作，警报响，并且起动故障指示灯亮。

1 引言
随着国民经济的快速发展，高速列车大大tigao了交通运输效率，同时也增加了对安全性的要求，如何在列车高速运行的情况下保证铁路设备的安全问题也变得越发重要。以原有的人工维修保障体制保证设备的安全，不仅费时费力，而且难以适应发展后的铁路系统的各种客观需要。根据以往我们开发工业监控系统的经验，结合铁路系统的特点，开发了适合铁路系统的微机监测系统，利用其采集大量信号，通过这些信号可以了解设备的运行状况并分析故障产生原因，它在保证铁路列车安全运行、及时发现故障、分析故障及保证铁路维修体制改革实现状态修方面发挥了不可缺少的作用。利用PLC作为微机监测系统的数据采集机可以保证其高可靠性要求。
2 需求分析
铁路系统关系到人民生命财产的安全，所以铁道信号微机监测系统必须具备以下特点:
(1) 高可靠性
监测系统在寿命期限内能在恶劣条件下平稳可靠运行，将故障率降至低;
(2) 抗干扰性强
微机监测系统是暴露在铁路沿线运行的，所处的环境相对恶劣，为了tigao数据采集和数据传输的可靠性，避免发生错误报警，系统必须具有较强的抗干扰性;
(3) 可扩展性与可维护性
与铁路系统的扩建相对应，监测系统应该易于扩展和维护;
(4) 高性价比
完成状态检修的微机监测系统作为列车的辅助设备，不应投入太多资金，应该在低成本下操作。
根据系统要求的高可靠性和强抗干扰性，选用PLC作为系统的采集机。系统实现要解决的关键问题就是PLC的资源较少，我们必须经过合理分配，有效利用有限的资源。

以广深铁路线某站为例，需要采集1024个开关量，128路轨道电压，6路外供电压，40路转辙机电流，768路电缆绝缘值，50路电源屏电压。设计铁道信号微机监测系统时，必须根据铁路系统运行特点和要求，采取一些特殊的技术和方法，建立适用的全面反映铁路系统及设备的宏观运行状态的系统，更有效的管理整个铁路系统的运行。

3 系统构成
3.1 系统总体结构
总体上看，本论文所要介绍的GSWJ型铁道信号微机监测系统结构可分为三部分:即采集电路—前置部分;下位机—采集机;上位机—监测机三个部分。各部分的作用分析如下:
(1) 采集电路
·对所有被监测量实现保护、隔离，将隔离后的信号转换为标准电压或电流信号;
·下位机(采集机)的控制下，将所有代表被监测参数的标准电压或电流信号，分类依次送至PLC相应的数据采集口。
(2) 下位机(采集机)
依照程序或上位机发出的检测命令，向采集电路发出相应的控制信号，对采集电路送至采集口的信号进行采集，对采集的数据进行相应的综合，并将所采集的数据整理后存入相应的数据缓冲区，完成与上位机数据通讯。根据本站需求，本系统采用OMRON CS1系列PLC作为数据采集机;
(3) 上位机(监测机)
·通讯管理:上、下位机之间各种类型数据通讯的管理;
·数据管理:对采集的各类数据建立数据库，各种参数、图表、曲线的绘制，以及显示、查询和打印各种报警信息。
本系统中，利用Dephi语言编写上位机程序，实现通讯管理和数据管理。

3.2 系统实现的几个关键问题
从系统的需求分析可以看出，铁道信号微机监测系统需要采集的数据量大，对可靠性和安全性很高，而且需要系统在低成本方式下运作，如何合理配置，使资源得到有效利用是设计重点和难点，下面阐述几个关键问题的解决方法。
(1) 系统采集方式的选择
铁路系统中，由于监测的信息点多，且各种被监测量要求的采集周期不同，如开关量要求的采集周期为250ms，轨道电压的采集周期为2min，如果采用常规的点对点采集，会大大增加系统成本，所以系统采用分类集中的信号采集方式，将同类信号集中并作相应的保护，经过切换，利用一个A/D口输入。另外，由于本系统是用于广深铁路线上，地处南方多雷击地区，而且电气化的高速铁路本身会产生高达几万伏的冲击电压，因此监测系统必须保证有很强的抗干扰性。系统采用欧姆龙公司的CS1系列PLC作为采集机，同时，对所有被采集的信号都作了隔离和保护。

图1 各种被监测量的并联式结构采集方框图

如图1所示，系统采用并联式结构，这样的结构方式将被采集的物理量按类集中，分为开关量和模拟量两大类，采集回路结构清晰，易于发现故障。
(2) 开关量采集方法
开关量采集回路如图2所示。

图2 开关量采集方框图

开关量采集原理: 4位开关量输出信号经过译码得到16位地址，根据地址将1024个开关量分成16组采集，每次采集64位，利用两块32口的开关量输入模块。

(3) 模拟量采集方法
根据铁道部有关规程，外供电压、轨道电压、转辙机电流等模拟量要求不同的采集方式，例如外供电压和轨道电压采用巡测采集方式，即巡回检测采集;转辙机电流采用中断式采集方式，即当转辙机发生动作时才采集相应的数据;绝缘检测的采集方式是命令式，这是因为绝缘检测是带电检测，在保证列车安全运行的情况下，必须由工作人员通过上位机发出指令采集相应的绝缘值。根据这些不同要求，系统中利用不同的模拟量采集回路实现。图3示出128路轨道电压采集回路框图。由前置电路通过隔离、滤波、保护等前置电路处理采集的模拟信号，变成1～5V标准电压信号，经过两级切换，在PLC中经A/D转换后，用0-4000的数字量线性表示。

图3 128路轨道电压采集回路框图

(4) PLC与上位机通信流程
上位机与PLC的通信流程大致如下:
系统监测的信息点多，采集方式不同，因此系统实现的另一个的难点就是对不同数据的通讯管理。系统需要采集的数据有1024个开关量，128路轨道电压信号，64路外供电信号，16路转辙机电流等，由于采用串口与上位机通讯，通讯资源有限[1]，按照铁道部有关规定，将数据的优先级规定为:开关量信号，外供电压信号，转辙机电流信号，轨道电压信号，对优先级高的数据优先处理，程序流程如图4所示。

图4 程序流程框图

采用这种通讯方式的特点是程序结构简单清晰，通信简单，可扩展性强，能保证重要数据的优先传送。缺点是通讯速度较慢，在调试中发现，128路轨道电压全部传到PLC中需要大约3s，但在铁路系统中，这样的通讯速度已能满足要求。

4 程序流程分析
(1) 程序说明
主程序给每一类被采集数据分配一个缓冲区[2]，根据优先级处理数据，将需要通讯的数据写入通讯缓冲区中，然后与上位机通讯。

系统要求将变化的开关量传送到上位机进行显示，PLC程序中，给开关量分配两个存储单元D1和D2，将次采集的开关量存入D1，下一次采集到的数据存入D2，另外为开关量分配了一个环形数据缓冲区H1～H50，缓冲区中每个存储单元的存储容量为67个字，其中1024个开关量占64个字，一个标志字表示发生变化的开关量组，另外2个字用来表示开关量发生变化的时间(年，月，日，小时，分钟，秒，毫秒)。环形数据缓冲区的结构如图5所示。缓冲区作用是:将需要存储的开关量按顺序存入缓冲区，50个存储单元存满后，第51个数据再存入第1个存储单元，这样就将这个缓冲区循环利用，有效使用了PLC的有限资源。

图5 环形数据缓冲区的结构图

(2) 开关量采集程序流程
将次采集的开关量存入D1，下一次采集到的数据存入D2，比较D1和D2，看数据是否相等，如果相等，直接进行下一次巡视;如果不等，说明开关量发生变化，系统要求将变化的开关量送入上位机，此时将D2种的数据送入缓冲区Hi中，并设立标志，增加地址指针，同时用D2覆盖D1的数据，程序流程如图6所示:

图6 开关量采集流程框图

5 结束语
采用OMRON CS1系列PLC作为数据采集机的GSWJ微机监测系统已经在该站投入运行，5年来，系统运行正常，保证了铁路列车安全运行，并准确采集各项数据，及时发现故障和分析故障产生原因，另外，系统的报表输出功能减轻了值班人员人工抄表的劳动强度。微机监测系统部分实现了铁路系统自动控制，从整体上tigao了企业的管理水平，且各项技术zhibiao均达到设计要求