产业名科技论枯2020年第19卷第20期基于.Net平台的联锁故障实训控制台设计 □王若昆徐苏刘雪婷
【内容摘要】本文在.N e t开放平台上，针对铁路信号职业教育的需求，针对高铁联锁设备设计了一种实训控制台。该控制台采 用.N e t软件作为上位机开发基础，增强了控制台的通用性；采用P L C设备实现联锁设备与控制台的电路连接。最 后通过实物搭建，验证了该控制台设计的可行性。 【作者简介】王若昆（1988 ~ )，男，安徽马鞍山人，南京铁道职业技术学院讲师，硕士；研究方向：城市轨道交通信号系统设计 徐苏，刘雪婷；南京铁道职北技术学院
近年来，随着国家大力发展高速铁路交通事业，高速铁
路信号系统也在飞速发展。为了更好地培养铁路信号人才，
加强铁路信号培训系统研究的呼声越来越高。目前，铁路信
号系统联锁故障控制台的设计，大多是针对某一固定品牌进
行设计，当设备更新或同一线路中应用多制式的信号设备
时，需要多型号的培训设备。随着国家互联互通战略的推
进，目前的培训系统难以兼容多厂商、多制式的信号设备，不
符合实际的需求。本文在调研当前铁路信号培训系统的现
状下，结合实际教学需求，设计了一种通用型的联锁故障实
训控制台，并通过实物搭建验证了该方案的可行性。
粉末注射成形
一、设计总体结构
本文设计的实训控制台包括上位机交互设计部分、上位
机逻辑处理部分和下位机实物设计部分。通过上位机交互
设计界面，可以实现用户与系统的人性化、可视化交互，并可
以完成某些固定数据的载人，方便用户使用。上位机逻辑处
理程序主要着眼于故障点设置的方式、故障点判断逻辑和教
学管理等逻辑的处理。下位机设计连接部分，将上位机处理
得出的逻辑结果向设备输人，根据要求断开或闭合相应的继
电器节点，实现故障的设置或恢复。
(一）上位机交互设计。目前大多数培训系统均独立开 发相应的交互界面，相互之间不兼容，每一套界面都独立对
应一种制式的设备。不符合培训设备的发展趋势。本文设
计的故障控制台，在上位机交互界面中，以.N e t软件为基础，
(二）上位机逻辑处理部分。上位机逻辑处理程序主要 包括5部分，分别是：初始化图纸识别、用户故障点设置处
理、故障点类型判断、故障逻辑输出、教学管理。
1. 初始化图纸识别。当系统载人初始图纸后，需要对图 纸进行识别和分析。利用.N e t软件实现对任意标准图纸的
识读，并对故障点进行初始化操作。
2. 用户故障点设置处理。在初始化完成后，系统提示用 户可以进行故障点设置。当系统监测到用户开始进行故障
设置之后，通过单独线程对故障点继续独立检查。故障点界
涤绒
面中的故障数目是根据图纸初始化中读人故障点的数目来
确定的。系统提供了多种故障设置方式。可以通过winfcrm
界面设置，如图1。
3. 故障类型判断。系统提供的故障类型包括断线故障、
T
钢骨架塑料复合管•〇2TXJ •m m
2
2DJ
參
3
图1设置方式
混线故障和短路故障。通过前一步用户的选择，对相应故障
点进行逻辑赋值。将检查过后的故障逻辑值输出至下位机，
由下位机执行具体的继电器通断控制工作。
4. 故障逻辑输出。用户在上位机中完成了每一个故障
的故障类型选择，即在上位机中完成了每一个故障点的故障
逻辑值的赋值。故障逻辑的输出环节需要将该逻辑值写入
自定义的通信协议中，完成与下位机的数据传递。
5. 教学管理。本系统为了方便使用，设计了多种智能教
学管理功能。
(1) 远程下发试卷功能。用户可以远程访问上位机，并
通过网页将相关试卷、故障设计点等信息提交给上位机后台
程序，上位机接收后开始执行。本功能为远距离教学提供了
可能，在某些特定场合下，例如：灾害、疫情等情况发生时，具
有很好的实际效用。
(2) 定时下发试卷功能。通过内部计时器，依据设定的
时间，开始执行故障设置功能。该功能对于教师培训提供了
很大的便利，教师在设置完一次试卷后，不需要在每次上课
前都进行重复设置，只需要设置好定时发放功能，学生在上
课就可以自动地获取到故障试卷，进行故障处理。
(3) 典型试卷保存功能。教师可以将设计好的若干种故
障点保存成.C S V文件，在每一次下发试卷时，可以提供典型
试卷的选择。教师可以根据需求，随时变更C S V文件中的内
容，实现对试卷种类灵活的选择。
(4) 成绩保存与分析。学生在完成试卷后，系统会自动
根据学生的故障恢复情况进行打分，给出成绩。依据学生学
号和班级索引号，对学生的成绩进行分类统计，在积累一定
数据后，将大数据统计分析情况提供给教师，方便教师及时
了解学生完成情况。
(三）下位机实物设计部分。下位机中主要完成对具体
实物设计的控制，控制信号来源于上位机下达的逻辑指令。
其主要功能包括3个部分，分别如下。一是与上位机的通信Industrial & Science Tribune2020 (19) 20.57.
20?0 年笛 19 卷第 20 期
基于有限的定义的教学思考
□吴伟才谢卫军
【内容摘要】在有限的两种等价定义中，同时用交换律去替换结合律，得到了不同的代数结构，也即是说，替换之后，新的定义
不再是等价的了。
【关键词】代数运算；交换律；结合律
【基金项目】本文为湖南理工学院校级教学改革研究项目（编号：2019B 12)和湖南省教育科学“十三
五”规划课题（编号：
XJK 2017CJC 003)研究成果。
【作者简介】吴伟才（1984.3 ~)，男，湖北监利人，湖南理工学院数学学院助理研究员，博士；研究方向：李代数、Nichols 代数
夜来香精油谢卫军（1980.8 ~ )，男，湖南民族职业学院初等教育学院副教授，硕士；研究方向：数学-学科教学
_、引言
抽象代数是本科院校数学专业非常重要的一门专业课
程，它主要研究一般集合上的代数运算，在教学过程中，如果
给出一个非空集合，考虑上面的代数运算。，则。是否满足结
合律或者交换律是需要经常和学生一起讨论的。本文考虑
带有一种代数运算的有限集合G ，为了叙述方便，先给出G
作成有限的两个常见定义：
定义1[U G 对于一个叫乘法的代数运算。来说作成一个
，如果
(I )G 对于。来说是闭的；（II )。满足结合律；
(I 1I )G 中至少存在一个左幺元e ，使得e 〇a = a 对于G 的
任何元a 成立；
(I V )对于G 的每一个元a ，在G 里至少存在一个左逆元a —\使得 a -l ()a = e 。定义2* [I ]G 对于一个叫乘法的代数运算。来说作成一个 ，如果(i );(ii );(m ’）。满足消去律。19世纪末，德国数学家希尔伯特提出来一条对现代数学 影响深远的统一几何学的途径，即公理化方法[2]，在他组织 起来的公理系统（必须满足相容性，独立性，完备性）中，通过 否定或替换其中的一条或几条公理，就可以得到相应的某种 几何。受这种思想的启发，我们可以考虑在有限的定义 中，替换或者否定某一条，看能否可以得到新的代数结构。 在上面的定义可知，的乘法是满足结合律的，对交换律设计；二是教师机与学生机之间的通信设计；三是与实际设 备的接口设计。(1) 教师机与学生机之间的通信。在实际教学环境中， 一台教师机往往需要对应多台，甚至几十台学生机。为了方 便设备布置，系统设计2种不同的通信方式供选择。
① 以太网连接方式。以太网连接方式结构简单，直接使 用路由器、网线对设备进行直接连接，根据实际情况进行网
络地址配置，对主从机之间进行socket 通信设计即可。② Zigbee 连接方式。以太网连接方式虽然简单，但是如 果实训场地有限，布线容易出错且线缆杂乱，不易排除故障。
因此，采用Zigbee 的无线连接方式可以解决这一问题。
51ra
Zigbee 技术是一种应用于短距离和低速率下的无线通信 技术，主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子 设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数 据和低反应时间数据传输的应用。通过对每一组设备进行自组网设计，将教师机与学生机 进行捆绑，使无论设备如何布置，都可以实现设备之间的有
效通信。
(2) 下位机与实际设备之间的接口。在信号设备中，几 乎所有的设备都有对应的继电器接口，并且将相应的继电器 安装在对应的组合中。本系统将以太网连接器的继电器端 子串接在组合电路中，对于110V 以上的高电压，在串接时进
行高压隔离开关防护。
二、 系统整体验证
通过搭建系统的外围设备连接电路，可以实现整体系统
的构建。
三、 结语本文设计了一种联锁故障实训控制台，重点从上位机交
互设计部分、上位机逻辑处理部分和下位机实物设计部分3 个方面进行了设计分级。通过采用.N e t 平台的开发方法，提
髙了软件的可扩展性和通用性，增强系统的可靠性，通过实 际系统搭建验证，具有良好的实用价值。【参考文献】
[1] 田新星，周学武，郑泽.基于C #的厂房C A D 软件Ribbon
界面开发[J ].水利水电工程设计，2019,3生产三水醋酸钠
[2] 王要沛，贺学文，贾复生.基于A u t o C A D . N E T 平台下的C
#语言开发测量软件技术[J ].测绘与空间地理信息，2013,7
[3] 邹文明，刘静华.基于C #的C A D 裁剪程序的设计与实现 [J ].浙江测绘，2012,2[4 ]张杰.铁路计算机联锁软件制作专家系统的研究[J ].铁
道标准设计,2019,11
[5]王玲，莫运前，何红光.一种优化联锁布尔逻辑的算法
[J ].电子世界,2019,9.58 •Industrial & Science Tribune 2020 (19) 20
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议