第一篇：研祥CPCI產品在高速鐵路信號控制平臺中的應用

研祥CPCI產品在高速鐵路信號控制平臺中的應用

一.系統概述

高速鐵路信號控制平臺安全型計算機聯鎖（VPI）系統要求計算機設備具有足夠高的安全性和可靠性，以確保列車管理管理系統的安全性。中國鐵路通信信號總公司研究設計院基于研祥公司的雙冗余CPCI總線系統開發了安全型計算機聯鎖（VPI）系統，成功的應用于中國鐵路的各個區域。

二.系統要求

鐵路車站聯鎖系統對車站上的信號機、道岔和軌道鐵路等信號設備進行相互關聯控制，為在車站行駛的列車建立一條安全的行駛線路。傳統的車站聯鎖設備采用繼電器電路實現，稱為繼電器聯鎖。計算機聯鎖采用計算機技術實現對鐵路車站信號設備的運算和控制，是新一代車站聯鎖設備，廣泛應用于現在的高速鐵路線路上。車站聯鎖設備是直接關系到列車行駛安全和運輸效率的重要裝置。

三..系統描述

安全型計算機聯鎖（VPI）系統是一種“故障-安全”的、以微處理器為基礎的車站聯鎖信號控制系統。

VPI是具有部分“固有故障-安全”電路，既采用了二取二的“組合故障-安全”技術，又采用了“反應故障-安全”技術的綜合安全系統。

VPI雙冗余熱備系統既滿足了鐵道部對可靠性和可用性的高要求。VPI系統采用完全冗余架構，其主系統和備用系統分別執行同一工作，并經同步檢查，確保主備系統同步工作，實現真正的熱備冗余。

四.系統框圖

車站計算機聯鎖系統的組成：由控制臺子系統、檢測子系統、聯鎖子系統、輸入輸出子系統和繼電器接口電路五部分組成。

為了滿足對高可靠性和安全性的要求，聯鎖機采用三個90-70三取二表決方式同步工作。聯鎖處理子系統（IPS）

IPS Interlocking Computer IPS是整個VPI系統的核心，它由兩套“雙系熱冗余組合故障安全” 加“NISAL反應故障安全”專用聯鎖機（IPSA和IPSB）組成，根據需要可以分中央邏輯控制（CLC）和區域邏輯控制（ZLC）的分層結構。

項目產品清單

CPCI加固通訊終端高鐵信號控制平臺系統配置如下:

CPC-8716 整機

7U雙系統 14槽 19"標準CPCI上架機型

每系統1個系統槽，6個外設槽

每系統1+1冗余CPCI電源，兼容AC/DC輸

風扇可拆卸

CPC-1814CLD5NA-N雙核主控板

Intel? Core? 2 Duo Processor L7500/T7500，BGA，4M L2 cache，800Mhz FSB

板載2GB 667MHz DDR2 SDRAM

RAID 0/1/10存儲模式，5個千兆網口

寬溫工作范圍：-40℃ ~ +80℃

CPC-16COM

16個串口支持RS232/422/485，最高速率支持115200bps

工作溫度：-40℃ ~ +80℃

CPC-2CAN-6U

DB9接口，雙路智能CAN口，符合DeviceNET和CANopen標準

光電隔離，隔離電壓2500VDC

五、EVOC產品優勢

1、國內最強大的CPCI產品研發隊伍，可提供國內最完善、最齊全的CPCI加固產品解決方案。

2、研祥CPCI產品應用于軍工、通訊、軌道交通、安防、電力、鋼鐵等多個行業

3、產品經過如性能、功能、可靠性、可維護性、抗震動性、抗沖擊性、抗寬溫環境變化性等各種測試，完全能保證其產品的穩定性與可靠性。

第二篇：研祥MEC整機在鐵路平交道口自動預警監控系統的應用

一、系統概述

鐵路道口安全是鐵路運輸安全的重要組成部分，道口安全系統也是鐵路行車安全保障系統的重要組成部分。目前，全國鐵路提出了鐵路運輸行業的跨越式發展思路，鐵路運輸的快速發展必然使列車速度的迅速提高和列車密度的顯著增大，從而也對鐵路安全提出了新的要求，在鐵路道口方面就表現在占用頻率也就會顯著提高，列車均占用道的時間也相應縮短，因此，鐵路路口的安全防護任務就越來越繁重，道口比然會成為制約鐵路行車安全的瓶頸之一。據數據文件顯示，除去明顯意圖地自殺和脫軌事故以外，2012日本共發生294起火車與汽車和行人相撞事故。其中，僅有12起事故記載了“防止類似事故再次發生對策”。而且，很多也僅是“對司機進行指導，使其提高注意力不疏忽駕駛”的簡單內容。在事故“概況”一欄當中，很多鐵路運營商未提及發生道口事故的理由，甚至連火車速度等信息也未填寫。對此，日本國土交通省鐵路局相關負責人解釋說：“對于行人在火車正前方橫穿等情況，經營商很難做出防止再次發生對策。

道口已成為鐵路運輸安全生產中的薄弱環節，也是道路運輸的危險地段，直接威脅著交通參與者的人身安全，是鐵路及道路安全系統中迫切需要加以研究解決的一個重要問題；針對鐵路平交道口安全管理中存在的管理體制、管理手段、預警監控和防護等現狀，以系統論的觀點，分析道口事故頻繁發生的主要原因和影響道口安全的主要因素，建立起適合道口的管理體制。在該體制下，提出道口安全及違章管理辦法，同時構建以工控機為控制核心的列車接近道口數字化智能動態預警、列車通過道口智能防護、道口安全實時監控為主要特征，人、車、路為一體，預警、監控、防護、管理相結合的智能型數字化道口安全系統，將道口安全從以防護為主的觀念轉到以預警、監控和防護相結合的觀念上來，最終實現道口安全的綜合管理。

二、系統描述

平交道口（grade crossing）是指鐵路和道路在同一平面上互相交叉的處所。當鐵路與道路交叉時，道路交通量不大或沒條件設置立體交叉時，應合理合并道路后設置平交道口（簡稱道口）。平交道口自動預警監控系統是一套針對公路和鐵路平面交叉道口設計的，對鐵路列車來車實現自動預警并實現自動化控制的監控系統。該系統可提前預知列車的時速、方向；通過控制主機自動遙控信號燈、警號，警示公路車輛、行人及時遠離道口，并實現自動落桿；同時，可提醒道口值守人員按要求出勤維護交通秩序，全程錄制火車通過過程的道口圖像信息和值守人員操作信息。該系統的使用可確保平交道口的值守作業規范化，減輕值班人員工作強度，提高列車行車安全，減少路外安全事故的發生，已成為平交道口安全管理的必要保障系統。

三、系統特點

環境適應性強

考慮到鐵路野外環境因素，系統采用工業級設備，耐高溫、低溫運行，經惡劣環境測試，可穩定長期運行。系統的無線接入模式，具有能耗管理功能可利用太陽能在陰雨條件下可連續工作10天，系統因超長惡劣天氣致電力不足時可提前預警，轉入人工值守模式。系統可采用有線接入模式，抗干擾性強，穩定性更高，可進行多股道的復雜來車信號綜合判斷。適合在大型作業站場使用。

系統的安全性高

自然災害如雷電、高低溫等因素都可能對前端采集設備造成沖擊，影響設備安全運行。為確保系統的綜合安全性，系統具有設備上線自檢功能。前端設備在出現通信中斷、電壓過低、溫度過低等可能引發系統故障因素時，系統可發出故障告警提示。道口值守人員在來車預警功能失效前可轉入人工值守模式，保證安全作業。

系統的容載性強

系統采用模塊化設計，根據不同道口的配置需求變化，可實現不同級別道口采用不同的配置，可實現復雜預判需求的智能管理，可實現來車預警、道閘控制、道口信號機控制、聲音告警等模塊的選配控制和流程配置。

標準化安全作業

系統檢測到來車信號后可通過多種方式提醒值班人員并進行道口設備控制。控制面板指示燈提示預警、控制警號進行聲音預警、通過音箱進行語音告警、通過控制道口信號機進行告警。系統預先按控制要求對各控制設備的人為干預點進行設定，并能夠將所有告警和控制動作、按鈕操作信息保存在系統中，供管理人員事后查詢，提示職守人員按規范進行操作。

四、平交道口智能控制系統對工控機要求：

全密封無風扇、高性能、低功耗控制單元；

高溫、低溫滿足戶外安裝使用要求；

抗震動滿足車載要求；

寬電壓范圍輸入，滿足電源不穩定因數；

開放的數據接口、安全性能高；

方便的遠程維護、易維護、易集成；

五、結論

推薦產品: 研祥MEC-5007(酷睿)/MEC-4032(ATOM)

鐵路道口防護對提高鐵路、道路的通過能力和保證行車安全具有重要的意義，采用自動預警監控系統后，雖然機動車輛不斷增多，但交通事故反而會大幅度下降，這就是智能化信息管理的魅力之處。

第三篇：通用控制系統在智能化糧庫平臺中的應用(第2稿)

通用控制系統在智能化糧庫平臺中的應用

張國亮 任遠 陳滎 蔡其星

(浙江中控技術股份有限公司，浙江杭州，310053)摘要：目前國內糧庫主要使用專用控制系統，可靠性差，標準化程度較低。重點對糧庫自動化過程中的需求進行分析，在此基礎上提出了一種基于GCS通用控制系統和VxSCADA通用監控軟件設計的智能化糧庫平臺解決方案，針對糧儲行業的應用特點進行了產品適用性改造和二次開發，取得了很好的預期效果。關鍵詞：糧食儲藏 控制系統 智能化

The Solution Of Intelligent Platform Of Grain Depot Based

On General Control System Zhang Guoliang Ren Yuan Chen Ying Cai Qixing(Zhejiang SUPCON technology CO.LTD.Hangzhou Zhejiang 310053)Abstract: Currently, the special purpose control system of the domestic Grain Depot has low reliability and low standardization.Put emphasis on the analysis of the need of the process automation, then put forward a solution of intelligent platform of Grain Depot, which is the design based on the GCS general control system and VxSCADA general monitor software.Withing the reform of the applicability and development, according to the characteristics of the application of the grain storage industry, this solution achieved the good expectation.Keywords：grain storage, control system, intelligentize

“民以食為天”，糧食問題是關系國計民生的大問題，隨著近年糧食產量十連增和國家儲備糧收購政策，多地投資新建了大型現代化糧庫，并對原有糧庫進行自動化改造升級。糧庫建設正在往大型、超大型的方向發展，裝卸、輸送、處理設備也趨向于大型化，廣泛配備糧情測控、機械通風、環流熏蒸、谷物冷卻等現代化裝備，采用低溫、氣調等儲糧技術，結合先進的自動化技術、信息化技術、計算機技術，提高糧庫的智能化、信息化管理水平，為保持糧食品質，延緩品質劣變，減少重量損失，降低保管費用，起到重要作用。

目前國內新建的糧庫雖然基本實現了測、控、管自動化，但大多將氣調、空調、糧情測*基金項目“石化、軌道交通行業分布式綜合監控系統（SCADA）研發及應用示范”資助（立項時間2012年10月）控等系統建設成獨立的系統，相互之間沒有聯系，監控也各自獨立，形成一個個“信息孤島”。由于室內外溫濕度、倉內溫濕度等參數在氣調、空調和糧情測控等系統內都需要用到，各獨立系統難免會出現重復建設的現象；不同系統各自建立數據庫、報表等，整合困難，不能充分共享數據，無法對糧情數據進行統一管理、深入挖掘分析。因此，在新型智能糧庫的建設過程中，對糧庫控制系統和信息化平臺提出了更高的要求。

1.智能化糧庫平臺的運行環境及控制要求

智能化糧庫平臺包括通風、空調、配電、糧情、蟲害、熏蒸、出入庫等多個系統，另外還有庫區網絡建設和中控室建設及安防視頻監控建設等內容。為解決系統各自獨立的問題，需要采用統一的系統控制平臺，將各系統整合到一起。這對平臺的集成能力、擴展能力提出了很高的要求。

圖 1 智能化糧庫平臺

糧食倉房環境惡劣，倉內塵土、蟲害、鼠害嚴重，糧食進出倉機械作業也易造成現場電子設備損壞。此外，糧食儲藏期間為控制蟲害霉菌生長，需要時常對倉內糧食進行毒氣熏蒸處理。毒氣熏蒸不但對倉內電子設備的元器件及PCB直接造成腐蝕，影響傳感器的測量精度甚至導致設備完全失效。因此，除了對電子設備按工業防護模式進行密封防護處理外，還應針對糧倉毒氣成份采用相應防化學抗老化材料。

庫區范圍大，一般多達十幾至幾十個敖倉，存在通訊分散、功能要求多樣化的特點，屬于典型的分布式應用，建設難度大。另一方面，受限于糧食儲藏管理費有限，又要求系統簡單實用、性能可靠、物美價廉。

庫房內糧食需進行出入倉輪換，現場設備能夠適應反復拆卸安裝；另外糧庫部門從事電控、信息專業的人員較少，設備和系統應易于維護，方便倉儲管理人員判斷故障和故障點，并及時修復或更換。

2.常見的糧庫智能化解決方案對比

目前國內參與智能化糧庫平臺建設的廠商，主要分為下述2類：

1)專業從事糧食儲存、加工的企業，也包括糧食系統內各研究設計院。他們也是設計、制造、建設糧庫自動化系統最有經驗的幾家單位，憑借對糧儲行業工藝流程、控制要求的充分理解，大都采用自主研發的專用系統建設智能化糧庫平臺，主要由“糧儲專用軟件+專用IO采集單元+專用傳感器”組成，特點是適用性強，成本低廉，占領了國內絕大部分市場。但由于這些企業所處的行業較為封閉，不擅長于信息系統和電子設備的設計開發，系統設計思想較老，且產品的標準化程度低，各單位間的產品互不兼容，帶來了困擾；不采用工業級的控制器，而使用PC通過遠程總線采集現場數據并進行控制，可靠性和穩定性差。

2)各類系統集成商，以第三方制造的通用控制產品建設智能化糧庫平臺，主要由“通用監控軟件+PLC+常規傳感器”組成。由于大多選擇已經在工業領域被廣泛使用并充分檢驗過的產品，具備各種標準的通訊接口，性能穩定可靠。在智能糧庫的建設過程中能夠引入工業領域先進的系統設計理念，實現的智能化程度更高。但這類產品最初并非為糧儲行業開發，系統集成商也不具備產品改造的能力，系統適用性差，只能通過工程配置的方式進行調整，工程施工量大，整體造價也較高。

隨著糧庫智能化、自動化的要求進一步提高，特別提出了多個系統整合升級、統一測控平臺和數據平臺的要求。針對這一行業趨勢，浙江中控在自主研發的、工業領域廣泛應用的GCS系列通用控制系統和VxSCADA監控軟件的基礎上，聯合業內某專業研究院，開發了智能通風、智能調氣等行業專用軟件包，提出了智能化糧庫平臺的整體解決方案。

3.基于通用控制系統的智能化糧庫平臺

3.1.網絡規劃

引入工業領域常用的網絡分層設計思想，將系統分為三層網絡，分別為現場設備層的控制網、監控層的操作網和管理層的信息管理網，各層網絡的功能分離，可以有效管理各層網絡訪問權限、控制網絡負荷，從而增強系統安全性和穩定性。現場設備層的控制網用于過程控制信息的實時傳輸，是中控室主控系統與各敖倉分布式控制站之間的連接通道。考慮到庫區各敖倉間的距離較遠，另外為了節約布網成本，將視頻監控網絡與之合并，因此選用1Gbps高速工業光纖網絡。

監控層網絡連接控制系統中所有操作節點，包括工程師站、操作員站、數據站等，基于100Mbps/1Gbps工業以太網。一般可通過VxSCADA軟件將工程師站設為數據站，監控層網絡內各操作節點，通過數據站訪問歷史信息、報警信息等，并下發操作指令。

管理層網絡可以利用庫內部的辦公網絡以節約建設成本，將所有實時數據、流程圖、趨勢圖、報表等進行WEB發布，管理層計算機通過IE或其他瀏覽器瀏覽。

圖 2 系統網絡結構圖

3.2.系統配置

GCS通用控制系統是浙江中控針對市政、環境監控、水處理等行業推出的新一代網絡化控制系統，由面向集中監控的G5系列和面向分布式控制的G3系列組成。在糧庫項目中，各敖倉之間距離較遠，具備分布式控制的特點，適合使用G3系列控制器對各敖倉單獨進行控制；同時出于簡化維護工作的考慮，使用G5系列控制系統在中控室實現集中監控。

由于每個敖倉的控制相對獨立，因此在每個敖倉就地安裝一個以G3控制器為核心的遠程控制柜，實現下述功能：

? 一體化G3控制器集成有IO通道和通訊接口，可就近接入倉內的測溫電纜、溫濕度傳感器、智能電表等儀器儀表，并通過控制網絡將現場數據匯總到中控室。? 控制器內置智能通風控制功能塊，在自動控制模式下，可根據敖倉內溫濕度情況，獨立控制敖倉內風機、空調等設備的起停和風道、排風窗的開關。

? 控制器內置嵌入式數據庫，可記錄操作過程和現場歷史數據；具有斷點續傳能力，即使發生斷網，只要網絡恢復正常，就可以將數據補傳回中控室。

? 采用高防護等級的控制柜，并對G3控制器主板進行涂敷處理，滿足現場防塵、防腐的需求。

在中控室，使用了1套G5系統進行綜合監控，實現下述功能：

? 作為中心管理站，通過控制網對各遠程控制站進行數據采集、遠程調度控制和運行狀況監視等功能。

? 接入來自消防、照明等外圍系統的信號點，納入智能平臺進行統一監控、統一管理。? 作為現場設備統一的對外接口，上位機監控系統和ERP進行交互，實現高級控制指令。

上述配置方案下，在各敖倉和中控室采用分布式控制站和中心控制站的結構，各分布式控制站可以根據敖倉的規模靈活配置IO點數和控制邏輯，而中心控制站負責統一監控，具有很好的擴展性。采用工業級設計的通用控制系統構成，可維護性強，性能穩定可靠。

3.3.SCADA監控中心設計

基于VxSCADA軟件組建的監控中心是智能化糧庫平臺的核心，承擔著對整個糧庫智能化平臺進行管理、集中數據處理、監控和數據交換控制等功能。VxSCADA監控平臺基于先進的C/S架構，服務器負責數據采集、處理和分發，在此基礎上集成現場數據采集、故障監測報警、實時監控界面、報表趨勢、遠程接入等常規應用模塊，新構建庫區基礎信息管理、智能控制等行業專用模塊，對整個庫區實行全面統一的調度管理。

圖 3 SCADA監控平臺軟件模塊

部分關鍵模塊的實現方式和功能如下： 1)庫區基礎信息管理

庫區基礎信息管理包括區域設置、庫房類型、糧食種類、風機類型、風道數據、通風窗朝向等信息。

2)智能控制模塊設計

使用VBS腳本等二次開發工具，根據《儲糧機械通風技術規程》等設計準則建立的數學模型，實現包括智能通風控制模塊、智能氣調控制模塊等行業專用軟件包。以智能通風控制模塊為例，工作流程為：根據采集到的“三溫兩濕”（指外溫、外濕、倉溫、倉濕、糧溫）等糧情原始數據，經過二次計算后得到關鍵參數，之后按預設好的通風控制策略，控制判斷庫房是否需要通風，繼而選擇通風方式和需使用的風機，在達到預定的通風目的后，退出通風狀態。

圖 4 智能通風控制模塊工作流程

3)實時監控界面

按全線工藝以流程圖畫面的形式展示，采用靜態圖形、動態變化、多圖層技術、動畫、三維立體圖形、畫面導航、熱點選擇等效果繪制直觀、逼真的畫面；使用曲線、棒圖、表格等多種形式，使顯示直觀明晰；使用ActiveX控件，導入多種格式的圖形，實現圖形微調、圖層設置、動作、背景模板和快捷鍵使用；以矢量方式進行圖形繪制，實現流程圖無級縮放，使界面，能夠真實、全面地反映現場；采用畫面關聯跳轉技術和彈出式調整畫面，實現位號相關畫面的快速切換和一鍵跳轉。

4)遠程接入

使用OPC、ODBC等數據接口，將庫區糧情數據、故障報警信息實時地送到糧情遠程監管中心，并接受遠程監控中心的遠程控制指令。

4.結束語

上述智能化糧庫平臺解決方案以通用控制系統為基礎，針對糧儲行業進行了適應性改造和二次開發，在大幅度提高行業適用性的同時，保留了通用控制系統可靠性強、擴展性好、標準化程度高的特點，即滿足了現階段糧庫智能化建設的要求，又為今后繼續升級預留了空間。而引入國產化的GCS控制系統和VxSCADA監控軟件，與同類解決方案對比，整體建設成本性價比更高，操作方式更貼近國人的使用習慣。

目前該解決方案已經在浙江某國有大型儲備糧庫中進行了應用，充分滿足了現場各種需求，智能控制效果達到預期，具有良好的推廣前景。

參考文獻

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作者簡介

張國亮(1981－)，男(漢族)，浙江省杭州市人，2004年畢業于浙江大學自動化專業，工程碩士，工程師，從事工業自動化及工業通訊技術工作。通訊地址：浙江杭州市濱江區六和路309號F座20樓，郵政編碼：310053，聯系電話：***，電子郵箱：zhanggl@supcon.com。