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1、石家庄铁道大学四方学院毕业设计基于 PLC 的动车车顶、地沟人员作业测控系统设计The Design of The EMU Roof and Trench Operators Detection System届届 系系专专 业业 学学 号号 学生姓名学生姓名 指导教师指导教师 李李 玮玮 完成日期完成日期 年年 月月 日日毕业设计成绩单毕业设计成绩单学生姓名学号班级专业电气工程及其自动 化毕业设计题目基于 PLC 的动车车顶、地沟人员作业测控系统设计指导教师姓名指导教师职称评 定 成 绩指导教师得分评阅人得分答辩小 组组长得分成绩：院长(主任) 签字：年 月 日毕业设计任务书毕业设计任务书题
2、目基于 PLC 的动车车顶、地沟人员作业测控系统设计学生姓名学号班级专业承担指导任务单位电气工程系导师 姓名导师 职称一、主要内容检测到作业人员时，动车接触网不能通电。 二、基本要求通过 PLC 设计能够在车顶、地沟检测到作业人员并进行提示。 三、主要技术指标(或研究方法)人体的检测以及报警电路的设计查阅相关资料，进行理论研究 四、应收集的资料及参考文献五、进度计划1-3 周 课题调研、收集、学习参考资料，查阅外文资料4-5 周 制定毕业设计方案，作开题报告69 周 设计车顶以及地沟作业人员检测电路1011 周 设计报警电路12-13 周 设计整体系统。1415 周 整理并撰写毕业设计论文，提
3、交论文给指导老师16 周 答辩毕业设计开题报告毕业设计开题报告题 目基于 PLC 的动车车顶、地沟人员作业测控系统设计学生姓名学号班级专业电气工程及其自动化一、研究背景及意义：高速铁路具有输送能力大、速度快、安全性好、正点率高、舒适、方便、能源 消耗低、土地利用率高、社会效益显著等特点是解决大量旅客快速输送的最有效途径。因此，发展高 铁已成为各国铁路的普遍发展势头。其中高速动车组是实现高速铁路安全、正点、高效运营的关键。 所以保证动车组始终保持良好状态在高速铁路运营中就显得十分重要。我国高速铁路的发展正处于重 要的的建设阶段，运用、检修等还不尽完善。在动车组整备作业工程中，如何确保人身安全和设
4、备安 全，已成为必须考虑解决的主要问题。为了保证操作人员的安全便产生了人员作业检测系统。 PLC 即可编程程序控制器(Programmable logic Controller),是以计算机为基础的新兴工业控制装置。 他将传统的继电器控制技术、计算机控制技术和通讯技术融为一体，专为工业控制而设计，具有功能 强、通用灵活、可靠性强、环境适应性好、变成简单、使用方便等一系列优点。近年来随着可编程控 制器的日渐成熟，越来越多的控制系统都采用 PLC 来代替传统的继电器控制。特别是安全联锁保护 系统中，PLC 以其可靠性强、动作速度快、安全性能好的特点在各行各业得到了广泛的应用。随着 工业控制自动化的
5、不断提高和计算机在工业领域的广泛应用，用户往往希望能够从复杂的按钮操作中 解脱出来，利用计算机的人机界面更直观、更快捷的了解信息和进行操作。动车段内的安全联锁系统 其底层设备种类繁多、逻辑关系复杂、系统响应速度要求快，通过计算机控制子系统和 PLC 网络控 制子系统的运用能够有效的解决这些难题。二、国内外发展现状：由于动车库内安装有上千伏的高压接触网以及不同设备交叉作业之间存在安全 隐患，即使是瞬息间的失神或轻微的判断错误都有可能造成严重的后果。目前 PLC 在动车上也得到 了广泛的应用，如资阳机车厂和青岛机车厂已在 1995 年选用日本三菱公司的 FX2-80 型 PLC 完成了 工矿车控制
6、系统的 PLC 改造现已投入运营，经技术统计控制系统的故障率减少了 95%以上，唐山机 车车辆厂于 1998 年自行开发研制成功的 SYZ25 型“庐山”号动车就采用了 PLC 控制，运行良好，PLC 在动车系统中发挥了重要作用。目前动车组越来越多的控制都用到了 PLC，PLC 控制系统在动车组 中发挥着重要作用，对于动车组有重要意义。三、采用的方法与手段：通过查阅相关资料，实地考察动车检修作业人员作业，充分了解检修作业人 员的作业流程。据此设计程序流程图，设计出 PLC 梯形图并设计硬件连线图。并在指导老师的帮助 下完成程序及整个系统的完善。四、预期达到的效果：完成对动车车顶、地沟检修人员人
7、体检测及报警电路。当检测到人体时接触网 不能通电。指导教师签字时 间2012 年 2 月 10 日摘 要动车库内属高电压作业区,为确保动车车顶及地沟作业人员施工时的安全，更好地保护作业人员在生产过程中的安全和健康，更好的降低风险可能导致的事故，减少事故造成的损失，需对作业人员进行检测。本文主要介绍了基于 PLC 的人体检测及控制电路。文中应用传感器对车顶及地沟作业人员进行检测，并将信号输入到PLC，由 PLC 进行控制，确保作业人员作业时接触网一直处于断电状态。并对周边无关人员进行检测，当发现无关人员时由 PLC 控制报警电路报警，提醒工作人员注意。关键词: 动车库 PLC 传感器Abstra
8、ctActivity in the garage area is a high-voltage operation, to ensure the safety of the construction on the roof of EMU and the trench works, to better protect the safety and health of workers in the production process, reduce the risk of causing and accident, reduce the losses caused by the accident
9、 need to operating, personnel for testing. This paper mainly introduces the PLC-based human detection and control circuit. Paper detection sensor on the roof and trench works, and the signal input to the PLC, controlled by the PLC to ensure the operating personnel are operating the OSC has been in t
10、he off state. And surrounding unrelated personnel detection, the PLC controlled the alarm circuit alarming, when discovered the unrelated person. And remind the staff members be attention. Key words: the bullet train repair workshop PLC sensor目 录第 1 章 绪 论.1 1.1 选题的背景及意义1 1.2 国内为研究现状1 1.2.1 动车检修的发展现状
11、.1 1.2.2 传感器检测技术的发展现状2 第 2 章 动车的发展及检修.3 2.1 动车的发展3 2.2 动车的检修及工作体系4 2.3 动车的一级检修作业流程4 2.3.1 检修分工.4 2.3.2 一级检修作业流程框图.6 2.3.3 CHR2A 型动车组检修路线.6 2.4 动车作业人员安全作业的重要性8 第 3 章 作业人员检测系统单元设计.9 3.1 PLC 的选择9 3.1.1 输入输出(I/O)点数的估算.10 3.1.2 存储器容量的估算.10 3.1.3 控制功能的选择.10 3.1.4 机型的选择.11 3.2 传感器的选择11 3.2.1 常见传感器介绍.12 3.2
12、.2 热释电红外传感器.12 3.3 检测电路设计14 3.4 报警电路设计15 第 4 章 动车作业人员检测总体设计.16 4.1 输入输出(I/O)分配17 4.2 系统硬连线图18 4.3 系统软件设计19 4.3.1 系统程序流程图.19 4.3.2 梯形图.20 第 5 章 结论与展望.23 5.1 结论23 5.2 展望23 参考文献.24 致 谢.25 附 录.26 附录 A 外文资料.26 附录 B KP500B 简介 33石家庄铁道大学四方学院毕业设计1第 1 章 绪 论1.1 选题的背景及意义高速铁路具有输送能力大、速度快、安全性好、正点率高、舒适、方便、能源消耗低、土地利
13、用率高、社会效益显著等特点是解决大量旅客快速输送的最有效途径。因此，发展高铁已成为各国铁路的普遍发展势头。其中高速动车组是实现高速铁路安全、正点、高效运营的关键。所以保证动车组始终保持良好状态在高速铁路运营中就显得十分重要。我国高速铁路的发展正处于重要的的建设阶段，运用、检修等还不尽完善。在动车组整备作业工程中，如何确保人身安全和设备安全，已成为必须考虑解决的主要问题。为了保证操作人员的安全便产生了人员作业检测系统。PLC 即可编程程序控制器(Programmable logic Controller),是以计算机为基础的新兴工业控制装置。他将传统的继电器控制技术、计算机控制技术和通讯技术融为
14、一体，专为工业控制而设计，具有功能强、通用灵活、可靠性强、环境适应性好、变成简单、使用方便等一系列优点。近年来随着可编程控制器的日渐成熟，越来越多的控制系统都采用 PLC 来代替传统的继电器控制。特别是安全联锁保护系统中，PLC 以其可靠性强、动作速度快、安全性能好的特点在各行各业得到了广泛的应用。随着工业控制自动化的不断提高和计算机在工业领域的广泛应用，用户往往希望能够从复杂的按钮操作中解脱出来，利用计算机的人机界面更直观、更快捷的了解信息和进行操作。动车段内的安全联锁系统其底层设备种类繁多、逻辑关系复杂、系统响应速度要求快，通过计算机控制子系统和 PLC 网络控制子系统的运用能够有效的解决
15、这些难题。1.2 国内为研究现状1.2.1 动车检修的发展现状随着高速列车和城市轻轨线路的飞速发展，车辆段的检修工作显得日益复杂、繁忙。由于库内安装有上千伏的高压接触网以及不同设备交叉作业之间存在安全隐患，即使是瞬息间的失神或轻微的判断错误都有可能造成严重的后果。目前 PLC 在动车上也得到了广泛的应用，如资阳机车厂和青岛机车厂已在 1995 年选用日本三菱石家庄铁道大学四方学院毕业设计2公司的 FX2-80 型 PLC 完成了工矿车控制系统的 PLC 改造现已投入运营，经技术统计控制系统的故障率减少了 95%以上，唐山机车车辆厂于 1998 年自行开发研制成功的 SYZ25 型“庐山”号动车
16、就采用了 PLC 控制，运行良好，PLC 在动车系统中发挥了重要作用。目前动车组越来越多的控制都用到了 PLC，PLC 控制系统在动车组中发挥着重要作用，对于动车组有重要意义。1.2.2 传感器检测技术的发展现状检测技术是人们为了对被测对象所包含的信息进行定性的了解和定量地掌握所采渠道一系列技术措施，它是产品检验和质量控制的重要手段。借助于检测工具对产品进行质量评价是人们十分熟悉的，这是检测技术的重要领域。另外，随着新型检测技术的不断成熟和发展，它在大型设备安全经济运行和监测设备，通常在高温、高压、高速和大功率状态下运行，保证这些关键设备的安全运行具有十分重要的意义。为此，通常设置故障检测系统以对温度、压力、流量、转速、振动和噪声等多种参数进行长期的动态监测，以
