西门子s7300在铁路道口自动控制系统中的应用
目录
1 绪论 1
1.1论文的选题背景和研究意义 1
1.2 铁路道口监控系统现状 1
1.3 本论文主要的工作 2
2 控制系统总体方案的设计 4
2.1系统设计需求分析 4
2.2 系统总体功能设计 4
2.3 系统硬件电路总体设计 5
2.4 PLC控制流程总体设计 6
2.5 本章小结 6
3 控制系统硬件详细设计 7
3.1 PLC控制器 7
3.1.1 PLC I/O设置 7
3.1.2 PLC选型依据 7
3.2 检测电路 10
3.2.1 接近开关 10
3.2.2 红外边界报警 10
3.3 转换开关 11
3.4 人机界面 11
3.5 本章小结 11
4 PLC控制流程详细设计 12
4.1 自动模式 12
4.1.1 火车从左至右驶入时的控制流程 12
4.1.2 火车从右至左驶入时的控制流程 14
4.2 手动模式 15
4.2.1 手动关闭防护栏 15
4.2.2 手动开启防护栏 15
4.3 整体流程 16
4.4 程序设计 18
4.5 本章小结 25
5 人机界面软件设计 26
5.1 WinCC简介 26
5.2 人机界面软件功能简介 26
5.2.1 登陆界面 27
5.2.2 主界面 27
5.2.3 现场状况 28
5.2.4 控制状态 29
5.2.5 历史事件 30
5.2.6 历史操作 31
5.3 本章小结 32
6 系统测试 33
/> 6.1 硬件调试 33
6.2 软件调试 33
6.3 系统测试结果 36
6.4 本章小结 36
7.本文工作总结及展望 37
致 谢 38
参考文献 39
1 绪论
1.1论文的选题背景和研究意义
中国GDP连续性的高速增长，引发了中国铁路的飞速发展，使得列车的运行速度、运行密度及运行载重发生了几何级的增长，同时，公路的运输工具数量也在不断增加，因此，在铁路道口，发生交通堵塞甚至碰撞事故的概率越来越高，其引发的后果，往往会导致铁路运输的中断，同时影响到公路交通的正常运行，严重时甚至还会危及到人民的生命财产安全。大型高速铁路及铁路运输安全要求较高的膨胀，如何利用先进的科学技术提高安全措施，防止或减少铁路道口事故的发生是一个值得研究的课题。??
平交道口改立交桥，隔离铁路和公路的交叉，对提高铁路道口安全来说，不失是一个好方法，但成本高，周期长，因此，在当前资金和资源不足的条件下，要提高铁路道口安全，就需要提出快捷、低成本的铁路道口安全方案，通过研究国外提高铁路道口安全的案例，在此基础上结合中国国情提出可行的对策。本文正是在此基础上，比较我国和国外铁路道口安全缺口，然后从安全的影响因素，安全监测系统的观点出发，设计铁路道口控制系统。
铁路道口自动控制系统，是以西门子PLC为核心控制器，再配以检测电路、控制电路、驱动电路、通信联网及人机界面，实现对铁路平交道口交通的自动、手动双重控制，可克服单纯人为控制的诸多缺点，使控制系统的稳定性和可靠性得到了保障。使用该系统后，实现了铁路道口的智能化和网络化管理，可实现铁路道口的无人（或少人）值守，提高了铁路道口的安全等级，并且大大的降低了人力成本。
1.2 铁路道口监控系统现状
目前，中国国内的铁路道口自动监控系统主要有两种:一种是基于单片机为控制器的铁路道口自动监控系统，一种是基于PLC为控制器的铁路道口自动监控系统。在国外大部分的铁路道口自动监控系统已经采用PLC控制，但是在国内，还有很多存在着单片机控制或者人工手动控制。
表1.1对两种控制系统做一比较。
表1.1 单片机系统和PLC系统的对比
开发周期
开发成本
可靠性
系统成本
单片机系统
单片机以PCB为基础，再配以其他芯片和器件形成控制系统，由于PCB测试的复杂性，其开发周期较长。
单片机开发需要更加专业的硬件设计人员，其测试过程相对复杂，因此需要的开发成本也相对较高。
新设计的PCB板需经过现场长期测试、反馈修改才能验证可靠性，因此其新开发的系统可靠性较低。
因为单片机具有非常明显的价格优势，系统的成本较低。
PLC系统
PLC为成熟产品，用户只需在此基础上进行二次开发，因此PLC控制系统的开发周期较短
PLC只需要一般的PLC编程人员即可进行开发，其测试过程也相对简单，因此其开发成本较低。
PLC已经在工业现场经过长期应用，可靠性较高。
PLC相对单片机的价格较高，因此控制系统的成本也较高。
综上所述，虽然单片机系统在系统价格上更便宜，但在可靠性上相差较大，而对安全系统来说，可靠性是最重要的考核标准，因此本文研究基于PLC为控制器的铁路道口自动监控系统。
1.3 本论文主要的工作
本系统主要介绍西门子S7300在铁路道口自动控制系统中的应用，利用西门子300系列PLC控制铁路道口防护栏、交通灯等设备，并用WINCC组态软件开发人机界面，对铁道路口进行监控，实现铁道路口全自动化。
第一章：分析了课题的意义以及铁道路口的现状和趋势，同时介绍了本文的总体工作。
第二章：对系统设计的需求进行了分析，在此论证了方案的可行性，最后介绍了控制系统的总体方案。
1 绪论 1
1.1论文的选题背景和研究意义 1
1.2 铁路道口监控系统现状 1
1.3 本论文主要的工作 2
2 控制系统总体方案的设计 4
2.1系统设计需求分析 4
2.2 系统总体功能设计 4
2.3 系统硬件电路总体设计 5
2.4 PLC控制流程总体设计 6
2.5 本章小结 6
3 控制系统硬件详细设计 7
3.1 PLC控制器 7
3.1.1 PLC I/O设置 7
3.1.2 PLC选型依据 7
3.2 检测电路 10
3.2.1 接近开关 10
3.2.2 红外边界报警 10
3.3 转换开关 11
3.4 人机界面 11
3.5 本章小结 11
4 PLC控制流程详细设计 12
4.1 自动模式 12
4.1.1 火车从左至右驶入时的控制流程 12
4.1.2 火车从右至左驶入时的控制流程 14
4.2 手动模式 15
4.2.1 手动关闭防护栏 15
4.2.2 手动开启防护栏 15
4.3 整体流程 16
4.4 程序设计 18
4.5 本章小结 25
5 人机界面软件设计 26
5.1 WinCC简介 26
5.2 人机界面软件功能简介 26
5.2.1 登陆界面 27
5.2.2 主界面 27
5.2.3 现场状况 28
5.2.4 控制状态 29
5.2.5 历史事件 30
5.2.6 历史操作 31
5.3 本章小结 32
6 系统测试 33
/> 6.1 硬件调试 33
6.2 软件调试 33
6.3 系统测试结果 36
6.4 本章小结 36
7.本文工作总结及展望 37
致 谢 38
参考文献 39
1 绪论
1.1论文的选题背景和研究意义
中国GDP连续性的高速增长，引发了中国铁路的飞速发展，使得列车的运行速度、运行密度及运行载重发生了几何级的增长，同时，公路的运输工具数量也在不断增加，因此，在铁路道口，发生交通堵塞甚至碰撞事故的概率越来越高，其引发的后果，往往会导致铁路运输的中断，同时影响到公路交通的正常运行，严重时甚至还会危及到人民的生命财产安全。大型高速铁路及铁路运输安全要求较高的膨胀，如何利用先进的科学技术提高安全措施，防止或减少铁路道口事故的发生是一个值得研究的课题。??
平交道口改立交桥，隔离铁路和公路的交叉，对提高铁路道口安全来说，不失是一个好方法，但成本高，周期长，因此，在当前资金和资源不足的条件下，要提高铁路道口安全，就需要提出快捷、低成本的铁路道口安全方案，通过研究国外提高铁路道口安全的案例，在此基础上结合中国国情提出可行的对策。本文正是在此基础上，比较我国和国外铁路道口安全缺口，然后从安全的影响因素，安全监测系统的观点出发，设计铁路道口控制系统。
铁路道口自动控制系统，是以西门子PLC为核心控制器，再配以检测电路、控制电路、驱动电路、通信联网及人机界面，实现对铁路平交道口交通的自动、手动双重控制，可克服单纯人为控制的诸多缺点，使控制系统的稳定性和可靠性得到了保障。使用该系统后，实现了铁路道口的智能化和网络化管理，可实现铁路道口的无人（或少人）值守，提高了铁路道口的安全等级，并且大大的降低了人力成本。
1.2 铁路道口监控系统现状
目前，中国国内的铁路道口自动监控系统主要有两种:一种是基于单片机为控制器的铁路道口自动监控系统，一种是基于PLC为控制器的铁路道口自动监控系统。在国外大部分的铁路道口自动监控系统已经采用PLC控制，但是在国内，还有很多存在着单片机控制或者人工手动控制。
表1.1对两种控制系统做一比较。
表1.1 单片机系统和PLC系统的对比
开发周期
开发成本
可靠性
系统成本
单片机系统
单片机以PCB为基础，再配以其他芯片和器件形成控制系统，由于PCB测试的复杂性，其开发周期较长。
单片机开发需要更加专业的硬件设计人员，其测试过程相对复杂，因此需要的开发成本也相对较高。
新设计的PCB板需经过现场长期测试、反馈修改才能验证可靠性，因此其新开发的系统可靠性较低。
因为单片机具有非常明显的价格优势，系统的成本较低。
PLC系统
PLC为成熟产品，用户只需在此基础上进行二次开发，因此PLC控制系统的开发周期较短
PLC只需要一般的PLC编程人员即可进行开发，其测试过程也相对简单，因此其开发成本较低。
PLC已经在工业现场经过长期应用，可靠性较高。
PLC相对单片机的价格较高，因此控制系统的成本也较高。
综上所述，虽然单片机系统在系统价格上更便宜，但在可靠性上相差较大，而对安全系统来说，可靠性是最重要的考核标准，因此本文研究基于PLC为控制器的铁路道口自动监控系统。
1.3 本论文主要的工作
本系统主要介绍西门子S7300在铁路道口自动控制系统中的应用，利用西门子300系列PLC控制铁路道口防护栏、交通灯等设备，并用WINCC组态软件开发人机界面，对铁道路口进行监控，实现铁道路口全自动化。
第一章：分析了课题的意义以及铁道路口的现状和趋势，同时介绍了本文的总体工作。
第二章：对系统设计的需求进行了分析，在此论证了方案的可行性，最后介绍了控制系统的总体方案。
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