第一篇：研祥CPCI产品在高速铁路信号控制平台中的应用
研祥CPCI产品在高速铁路信号控制平台中的应用
一.系统概述
高速铁路信号控制平台安全型计算机联锁（VPI）系统要求计算机设备具有足够高的安全性和可靠性，以确保列车管理管理系统的安全性。中国铁路通信信号总公司研究设计院基于研祥公司的双冗余CPCI总线系统开发了安全型计算机联锁（VPI）系统，成功的应用于中国铁路的各个区域。
二.系统要求
铁路车站联锁系统对车站上的信号机、道岔和轨道铁路等信号设备进行相互关联控制，为在车站行驶的列车建立一条安全的行驶线路。传统的车站联锁设备采用继电器电路实现，称为继电器联锁。计算机联锁采用计算机技术实现对铁路车站信号设备的运算和控制，是新一代车站联锁设备，广泛应用于现在的高速铁路线路上。车站联锁设备是直接关系到列车行驶安全和运输效率的重要装置。
三..系统描述
安全型计算机联锁（VPI）系统是一种“故障-安全”的、以微处理器为基础的车站联锁信号控制系统。
VPI是具有部分“固有故障-安全”电路，既采用了二取二的“组合故障-安全”技术，又采用了“反应故障-安全”技术的综合安全系统。
VPI双冗余热备系统既满足了铁道部对可靠性和可用性的高要求。VPI系统采用完全冗余架构，其主系统和备用系统分别执行同一工作，并经同步检查，确保主备系统同步工作，实现真正的热备冗余。
四.系统框图
车站计算机联锁系统的组成：由控制台子系统、检测子系统、联锁子系统、输入输出子系统和继电器接口电路五部分组成。
为了满足对高可靠性和安全性的要求，联锁机采用三个90-70三取二表决方式同步工作。联锁处理子系统（IPS）
IPS Interlocking Computer IPS是整个VPI系统的核心，它由两套“双系热冗余组合故障安全” 加“NISAL反应故障安全”专用联锁机（IPSA和IPSB）组成，根据需要可以分中央逻辑控制（CLC）和区域逻辑控制（ZLC）的分层结构。
项目产品清单
CPCI加固通讯终端高铁信号控制平台系统配置如下:
CPC-8716 整机
7U双系统 14槽 19"标准CPCI上架机型
每系统1个系统槽，6个外设槽
每系统1+1冗余CPCI电源，兼容AC/DC输
风扇可拆卸
CPC-1814CLD5NA-N双核主控板
Intel® Core™ 2 Duo Processor L7500/T7500，BGA，4M L2 cache，800Mhz FSB
板载2GB 667MHz DDR2 SDRAM
RAID 0/1/10存储模式，5个千兆网口
宽温工作范围：-40℃ ~ +80℃
CPC-16COM
16个串口支持RS232/422/485，最高速率支持115200bps
工作温度：-40℃ ~ +80℃
CPC-2CAN-6U
DB9接口，双路智能CAN口，符合DeviceNET和CANopen标准
光电隔离，隔离电压2500VDC
五、EVOC产品优势
1、国内最强大的CPCI产品研发队伍，可提供国内最完善、最齐全的CPCI加固产品解决方案。
2、研祥CPCI产品应用于军工、通讯、轨道交通、安防、电力、钢铁等多个行业
3、产品经过如性能、功能、可靠性、可维护性、抗震动性、抗冲击性、抗宽温环境变化性等各种测试，完全能保证其产品的稳定性与可靠性。
第二篇：研祥MEC整机在铁路平交道口自动预警监控系统的应用
一、系统概述
铁路道口安全是铁路运输安全的重要组成部分，道口安全系统也是铁路行车安全保障系统的重要组成部分。目前，全国铁路提出了铁路运输行业的跨越式发展思路，铁路运输的快速发展必然使列车速度的迅速提高和列车密度的显著增大，从而也对铁路安全提出了新的要求，在铁路道口方面就表现在占用频率也就会显著提高，列车均占用道的时间也相应缩短，因此，铁路路口的安全防护任务就越来越繁重，道口比然会成为制约铁路行车安全的瓶颈之一。据数据文件显示，除去明显意图地自杀和脱轨事故以外，2012日本共发生294起火车与汽车和行人相撞事故。其中，仅有12起事故记载了“防止类似事故再次发生对策”。而且，很多也仅是“对司机进行指导，使其提高注意力不疏忽驾驶”的简单内容。在事故“概况”一栏当中，很多铁路运营商未提及发生道口事故的理由，甚至连火车速度等信息也未填写。对此，日本国土交通省铁路局相关负责人解释说：“对于行人在火车正前方横穿等情况，经营商很难做出防止再次发生对策。
道口已成为铁路运输安全生产中的薄弱环节，也是道路运输的危险地段，直接威胁着交通参与者的人身安全，是铁路及道路安全系统中迫切需要加以研究解决的一个重要问题；针对铁路平交道口安全管理中存在的管理体制、管理手段、预警监控和防护等现状，以系统论的观点，分析道口事故频繁发生的主要原因和影响道口安全的主要因素，建立起适合道口的管理体制。在该体制下，提出道口安全及违章管理办法，同时构建以工控机为控制核心的列车接近道口数字化智能动态预警、列车通过道口智能防护、道口安全实时监控为主要特征，人、车、路为一体，预警、监控、防护、管理相结合的智能型数字化道口安全系统，将道口安全从以防护为主的观念转到以预警、监控和防护相结合的观念上来，最终实现道口安全的综合管理。
二、系统描述
平交道口（grade crossing）是指铁路和道路在同一平面上互相交叉的处所。当铁路与道路交叉时，道路交通量不大或没条件设置立体交叉时，应合理合并道路后设置平交道口（简称道口）。平交道口自动预警监控系统是一套针对公路和铁路平面交叉道口设计的，对铁路列车来车实现自动预警并实现自动化控制的监控系统。该系统可提前预知列车的时速、方向；通过控制主机自动遥控信号灯、警号，警示公路车辆、行人及时远离道口，并实现自动落杆；同时，可提醒道口值守人员按要求出勤维护交通秩序，全程录制火车通过过程的道口图像信息和值守人员操作信息。该系统的使用可确保平交道口的值守作业规范化，减轻值班人员工作强度，提高列车行车安全，减少路外安全事故的发生，已成为平交道口安全管理的必要保障系统。
三、系统特点
环境适应性强
考虑到铁路野外环境因素，系统采用工业级设备，耐高温、低温运行，经恶劣环境测试，可稳定长期运行。系统的无线接入模式，具有能耗管理功能可利用太阳能在阴雨条件下可连续工作10天，系统因超长恶劣天气致电力不足时可提前预警，转入人工值守模式。系统可采用有线接入模式，抗干扰性强，稳定性更高，可进行多股道的复杂来车信号综合判断。适合在大型作业站场使用。
系统的安全性高
自然灾害如雷电、高低温等因素都可能对前端采集设备造成冲击，影响设备安全运行。为确保系统的综合安全性，系统具有设备上线自检功能。前端设备在出现通信中断、电压过低、温度过低等可能引发系统故障因素时，系统可发出故障告警提示。道口值守人员在来车预警功能失效前可转入人工值守模式，保证安全作业。
系统的容载性强
系统采用模块化设计，根据不同道口的配置需求变化，可实现不同级别道口采用不同的配置，可实现复杂预判需求的智能管理，可实现来车预警、道闸控制、道口信号机控制、声音告警等模块的选配控制和流程配置。
标准化安全作业
系统检测到来车信号后可通过多种方式提醒值班人员并进行道口设备控制。控制面板指示灯提示预警、控制警号进行声音预警、通过音箱进行语音告警、通过控制道口信号机进行告警。系统预先按控制要求对各控制设备的人为干预点进行设定，并能够将所有告警和控制动作、按钮操作信息保存在系统中，供管理人员事后查询，提示职守人员按规范进行操作。
四、平交道口智能控制系统对工控机要求：
全密封无风扇、高性能、低功耗控制单元；
高温、低温满足户外安装使用要求；
抗震动满足车载要求；
宽电压范围输入，满足电源不稳定因数；
开放的数据接口、安全性能高；
方便的远程维护、易维护、易集成；
五、结论
推荐产品: 研祥MEC-5007(酷睿)/MEC-4032(ATOM)
铁路道口防护对提高铁路、道路的通过能力和保证行车安全具有重要的意义，采用自动预警监控系统后，虽然机动车辆不断增多，但交通事故反而会大幅度下降，这就是智能化信息管理的魅力之处。
第三篇：通用控制系统在智能化粮库平台中的应用(第2稿)
通用控制系统在智能化粮库平台中的应用
张国亮 任远 陈荥 蔡其星
(浙江中控技术股份有限公司，浙江杭州，310053)摘要：目前国内粮库主要使用专用控制系统，可靠性差，标准化程度较低。重点对粮库自动化过程中的需求进行分析，在此基础上提出了一种基于GCS通用控制系统和VxSCADA通用监控软件设计的智能化粮库平台解决方案，针对粮储行业的应用特点进行了产品适用性改造和二次开发，取得了很好的预期效果。关键词：粮食储藏 控制系统 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
“民以食为天”，粮食问题是关系国计民生的大问题，随着近年粮食产量十连增和国家储备粮收购政策，多地投资新建了大型现代化粮库，并对原有粮库进行自动化改造升级。粮库建设正在往大型、超大型的方向发展，装卸、输送、处理设备也趋向于大型化，广泛配备粮情测控、机械通风、环流熏蒸、谷物冷却等现代化装备，采用低温、气调等储粮技术，结合先进的自动化技术、信息化技术、计算机技术，提高粮库的智能化、信息化管理水平，为保持粮食品质，延缓品质劣变，减少重量损失，降低保管费用，起到重要作用。
目前国内新建的粮库虽然基本实现了测、控、管自动化，但大多将气调、空调、粮情测*基金项目“石化、轨道交通行业分布式综合监控系统（SCADA）研发及应用示范”资助（立项时间2012年10月）控等系统建设成独立的系统，相互之间没有联系，监控也各自独立，形成一个个“信息孤岛”。由于室内外温湿度、仓内温湿度等参数在气调、空调和粮情测控等系统内都需要用到，各独立系统难免会出现重复建设的现象；不同系统各自建立数据库、报表等，整合困难，不能充分共享数据，无法对粮情数据进行统一管理、深入挖掘分析。因此，在新型智能粮库的建设过程中，对粮库控制系统和信息化平台提出了更高的要求。
1.智能化粮库平台的运行环境及控制要求
智能化粮库平台包括通风、空调、配电、粮情、虫害、熏蒸、出入库等多个系统，另外还有库区网络建设和中控室建设及安防视频监控建设等内容。为解决系统各自独立的问题，需要采用统一的系统控制平台，将各系统整合到一起。这对平台的集成能力、扩展能力提出了很高的要求。
图 1 智能化粮库平台
粮食仓房环境恶劣，仓内尘土、虫害、鼠害严重，粮食进出仓机械作业也易造成现场电子设备损坏。此外，粮食储藏期间为控制虫害霉菌生长，需要时常对仓内粮食进行毒气熏蒸处理。毒气熏蒸不但对仓内电子设备的元器件及PCB直接造成腐蚀，影响传感器的测量精度甚至导致设备完全失效。因此，除了对电子设备按工业防护模式进行密封防护处理外，还应针对粮仓毒气成份采用相应防化学抗老化材料。
库区范围大，一般多达十几至几十个敖仓，存在通讯分散、功能要求多样化的特点，属于典型的分布式应用，建设难度大。另一方面，受限于粮食储藏管理费有限，又要求系统简单实用、性能可靠、物美价廉。
库房内粮食需进行出入仓轮换，现场设备能够适应反复拆卸安装；另外粮库部门从事电控、信息专业的人员较少，设备和系统应易于维护，方便仓储管理人员判断故障和故障点，并及时修复或更换。
2.常见的粮库智能化解决方案对比
目前国内参与智能化粮库平台建设的厂商，主要分为下述2类：
1)专业从事粮食储存、加工的企业，也包括粮食系统内各研究设计院。他们也是设计、制造、建设粮库自动化系统最有经验的几家单位，凭借对粮储行业工艺流程、控制要求的充分理解，大都采用自主研发的专用系统建设智能化粮库平台，主要由“粮储专用软件+专用IO采集单元+专用传感器”组成，特点是适用性强，成本低廉，占领了国内绝大部分市场。但由于这些企业所处的行业较为封闭，不擅长于信息系统和电子设备的设计开发，系统设计思想较老，且产品的标准化程度低，各单位间的产品互不兼容，带来了困扰；不采用工业级的控制器，而使用PC通过远程总线采集现场数据并进行控制，可靠性和稳定性差。
2)各类系统集成商，以第三方制造的通用控制产品建设智能化粮库平台，主要由“通用监控软件+PLC+常规传感器”组成。由于大多选择已经在工业领域被广泛使用并充分检验过的产品，具备各种标准的通讯接口，性能稳定可靠。在智能粮库的建设过程中能够引入工业领域先进的系统设计理念，实现的智能化程度更高。但这类产品最初并非为粮储行业开发，系统集成商也不具备产品改造的能力，系统适用性差，只能通过工程配置的方式进行调整，工程施工量大，整体造价也较高。
随着粮库智能化、自动化的要求进一步提高，特别提出了多个系统整合升级、统一测控平台和数据平台的要求。针对这一行业趋势，浙江中控在自主研发的、工业领域广泛应用的GCS系列通用控制系统和VxSCADA监控软件的基础上，联合业内某专业研究院，开发了智能通风、智能调气等行业专用软件包，提出了智能化粮库平台的整体解决方案。
3.基于通用控制系统的智能化粮库平台
3.1.网络规划
引入工业领域常用的网络分层设计思想，将系统分为三层网络，分别为现场设备层的控制网、监控层的操作网和管理层的信息管理网，各层网络的功能分离，可以有效管理各层网络访问权限、控制网络负荷，从而增强系统安全性和稳定性。现场设备层的控制网用于过程控制信息的实时传输，是中控室主控系统与各敖仓分布式控制站之间的连接通道。考虑到库区各敖仓间的距离较远，另外为了节约布网成本，将视频监控网络与之合并，因此选用1Gbps高速工业光纤网络。
监控层网络连接控制系统中所有操作节点，包括工程师站、操作员站、数据站等，基于100Mbps/1Gbps工业以太网。一般可通过VxSCADA软件将工程师站设为数据站，监控层网络内各操作节点，通过数据站访问历史信息、报警信息等，并下发操作指令。
管理层网络可以利用库内部的办公网络以节约建设成本，将所有实时数据、流程图、趋势图、报表等进行WEB发布，管理层计算机通过IE或其他浏览器浏览。
图 2 系统网络结构图
3.2.系统配置
GCS通用控制系统是浙江中控针对市政、环境监控、水处理等行业推出的新一代网络化控制系统，由面向集中监控的G5系列和面向分布式控制的G3系列组成。在粮库项目中，各敖仓之间距离较远，具备分布式控制的特点，适合使用G3系列控制器对各敖仓单独进行控制；同时出于简化维护工作的考虑，使用G5系列控制系统在中控室实现集中监控。
由于每个敖仓的控制相对独立，因此在每个敖仓就地安装一个以G3控制器为核心的远程控制柜，实现下述功能：
一体化G3控制器集成有IO通道和通讯接口，可就近接入仓内的测温电缆、温湿度传感器、智能电表等仪器仪表，并通过控制网络将现场数据汇总到中控室。 控制器内置智能通风控制功能块，在自动控制模式下，可根据敖仓内温湿度情况，独立控制敖仓内风机、空调等设备的起停和风道、排风窗的开关。
控制器内置嵌入式数据库，可记录操作过程和现场历史数据；具有断点续传能力，即使发生断网，只要网络恢复正常，就可以将数据补传回中控室。
采用高防护等级的控制柜，并对G3控制器主板进行涂敷处理，满足现场防尘、防腐的需求。
在中控室，使用了1套G5系统进行综合监控，实现下述功能：
作为中心管理站，通过控制网对各远程控制站进行数据采集、远程调度控制和运行状况监视等功能。
接入来自消防、照明等外围系统的信号点，纳入智能平台进行统一监控、统一管理。 作为现场设备统一的对外接口，上位机监控系统和ERP进行交互，实现高级控制指令。
上述配置方案下，在各敖仓和中控室采用分布式控制站和中心控制站的结构，各分布式控制站可以根据敖仓的规模灵活配置IO点数和控制逻辑，而中心控制站负责统一监控，具有很好的扩展性。采用工业级设计的通用控制系统构成，可维护性强，性能稳定可靠。
3.3.SCADA监控中心设计
基于VxSCADA软件组建的监控中心是智能化粮库平台的核心，承担着对整个粮库智能化平台进行管理、集中数据处理、监控和数据交换控制等功能。VxSCADA监控平台基于先进的C/S架构，服务器负责数据采集、处理和分发，在此基础上集成现场数据采集、故障监测报警、实时监控界面、报表趋势、远程接入等常规应用模块，新构建库区基础信息管理、智能控制等行业专用模块，对整个库区实行全面统一的调度管理。
图 3 SCADA监控平台软件模块
部分关键模块的实现方式和功能如下： 1)库区基础信息管理
库区基础信息管理包括区域设置、库房类型、粮食种类、风机类型、风道数据、通风窗朝向等信息。
2)智能控制模块设计
使用VBS脚本等二次开发工具，根据《储粮机械通风技术规程》等设计准则建立的数学模型，实现包括智能通风控制模块、智能气调控制模块等行业专用软件包。以智能通风控制模块为例，工作流程为：根据采集到的“三温两湿”（指外温、外湿、仓温、仓湿、粮温）等粮情原始数据，经过二次计算后得到关键参数，之后按预设好的通风控制策略，控制判断库房是否需要通风，继而选择通风方式和需使用的风机，在达到预定的通风目的后，退出通风状态。
图 4 智能通风控制模块工作流程
3)实时监控界面
按全线工艺以流程图画面的形式展示，采用静态图形、动态变化、多图层技术、动画、三维立体图形、画面导航、热点选择等效果绘制直观、逼真的画面；使用曲线、棒图、表格等多种形式，使显示直观明晰；使用ActiveX控件，导入多种格式的图形，实现图形微调、图层设置、动作、背景模板和快捷键使用；以矢量方式进行图形绘制，实现流程图无级缩放，使界面，能够真实、全面地反映现场；采用画面关联跳转技术和弹出式调整画面，实现位号相关画面的快速切换和一键跳转。
4)远程接入
使用OPC、ODBC等数据接口，将库区粮情数据、故障报警信息实时地送到粮情远程监管中心，并接受远程监控中心的远程控制指令。
4.结束语
上述智能化粮库平台解决方案以通用控制系统为基础，针对粮储行业进行了适应性改造和二次开发，在大幅度提高行业适用性的同时，保留了通用控制系统可靠性强、扩展性好、标准化程度高的特点，即满足了现阶段粮库智能化建设的要求，又为今后继续升级预留了空间。而引入国产化的GCS控制系统和VxSCADA监控软件，与同类解决方案对比，整体建设成本性价比更高，操作方式更贴近国人的使用习惯。
目前该解决方案已经在浙江某国有大型储备粮库中进行了应用，充分满足了现场各种需求，智能控制效果达到预期，具有良好的推广前景。
参考文献
[1] 黄志宏，林春华。智能化粮库建设的探讨与构想[J]。粮食储藏，2012年，第1期。
[2] 寇新莲，樊裕民，田长春，万华平。再谈粮情测量控制系统的选择安装及使用[J]。粮油仓储科技通讯，2000年，第4期。
[3] 王立根，王贵甫。粮情测控技术及其发展[J]。计算机应用与软件，2010年第5期。[4] GCS控制系统使用手册[K]。浙江中控技术股份有限公司。2014年。
作者简介
张国亮(1981－)，男(汉族)，浙江省杭州市人，2004年毕业于浙江大学自动化专业，工程硕士，工程师，从事工业自动化及工业通讯技术工作。通讯地址：浙江杭州市滨江区六和路309号F座20楼，邮政编码：310053，联系电话：***，电子邮箱：zhanggl@supcon.com。
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