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大型养路机械西门子PLC故障诊断仿真系统研究

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完成单位:中国铁路济南局集团有限公司科学技术研究所,中国铁路济南局集团有限公司工务部,中国铁路济南局集团有限公司济南工务机械段,山东友云智能科技有限公司

登记编号:CAPE-CXCG-2025-J-2-***

登记年份:2025

发布时间:2025-07-22

成果主要完成人

叶 盛、王瑞军、赵 军、李澜涛、汪朋辉、王旭华、王海翔、王 振

项目概况

针对大型养路机械现场技术人员和操作人员对于新的电气控制系统不了解,在该系统出现故障时不知道如何处理等问题,研发大型养路机械西门子PLC故障诊断仿真系统,对西门子PLC控制系统的控制原理、通讯系统、智能诊断、系统报警、远程监视等功能进行仿真,并以此为平台,用于工务机械车新项目研发、升级改造的仿真试验。 根据逻辑控制信号表和电气原理图,通过软、硬件结合的方式建立WD-320动力稳定车、DCL-32捣固车、CDC-16道岔捣固车三种车型的西门子PLC故障诊断仿真系统,对现场西门子PLC出现的系统性故障现象进行仿真,例如对系统各种报警、通信故障、输入输出通道的短路断路诊断、系统数据丢失等故障进行仿真,帮助技术人员快速掌握西门子S7 PLC系统原理特性,根据现场故障现象能够及时判断故障原因,提高应急处置能力。 大型养路机械西门子PLC故障诊断仿真系统采用模块化的设计思想,将不同的功能和组件封装成独立的模块,通过模拟实际PLC的运行环境和控制逻辑,包括PLC与外部设备之间的通信、数据处理以及控制逻辑的执行等,实现对大型养路机械控制过程的仿真。三种车型的仿真平台做到了差异化和特色化,能够最大限度地满足大机司机和技术人员学习西门子PLC系统原理的要求。主要功能如下: (1)控制系统报警。当系统出现报警时,例如硬件模块损坏,信号模块通道短路、断路,通信中断,温度或者压力超出设定范围时,会出现此报警画面,显示报警编号、报警时间、报警内容,提示操作者采取措施消除安全隐患。 (2)通信故障仿真。西门子PLC主站、触摸屏、交换机建立Profinet通讯。根据系统西门子CPU模块的指示灯光和模拟量、数字量状态显示,判断是由通讯电缆或是硬件模块故障引起的通讯故障。 (3)故障智能诊断。在触摸屏上可以直接演示各逻辑关系的输入输出状态,实现现场西门子PLC故障智能诊断仿真。 (4)数据远程监控。智能网关模块通过交换机与PLC通讯,可实现PLC数据的远程传输与监控。通过电脑端和手机端登陆,可以远程监控PLC的运行数据,指导故障处理。