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北京地铁二号线的环境与设备自动化监控系统应用

作者:潘慰,GE Fanuc智能设备(上海)有限公司2010.04.07阅读 9753

  北京地铁2号线车辆设备消隐改造工程计划于2011年完成,其中环境与设备监控系统是该消隐改造工程的重要组成部分。该系统为已成熟运营多年的城市中心地铁线路增加监控功能, 至2009年4月车站级已实现全线所有车站主要设备控制运行,在OCC中心级平台实现全线设备的监视和控制指令及模式下发,并实现向TCC级传输相关数据。该系统的实施对全线车站的通风空调系统、给排水系统、自动扶梯系统、照明系统等车站设备进行了自动化监控及管理。
  地铁2号线共有18个车站。其中包括:复兴门上层站、阜成门站、车公庄站、西直门站、积水潭站、鼓楼大街站、安定门站、雍和宫站、东直门站、东四十条站、朝阳门站、建国门上层站、北京站站、崇文门站、前门站、和平门站、宣武门站、长椿街站及相应区间。BAS负责对全部车站及所辖区间通风空调系统、给排水系统、电梯系统、低压配电与动力照明系统等车站设备进行全面、有效的自动化监控及管理;进行程序自动、实时、定时监视设备运行状态,控制设备的开启和关闭;检测环境参数,调控环境舒适度及节能管理;采集、处理有关信息,进行历史资料档案和设备维修管理,确保系统处于安全、可靠、高效、节能的最佳运行状态,从而提供一个舒适的乘车环境;在列车阻塞事故状态下,更好地协调设备运行,充分发挥各种设备应有的作用,保证乘客的安全和设备的正常运行。

  系统结构
  系统设中央级、车站级和本地级三级监控方式,BAS自身不组建独立的专用网络,车站级的BAS信息通过地铁通信系统的全线双冗余的骨干网传输至OCC中央控制室,实现中央级功能。全线网络系统由18个车站及相应区间、控制中心等组成。具体由设置在OCC中央控制室BAS设备,各车站综合控制室的BAS设备,配电室、变电所等地的BAS设备,现场BAS设备组成。

  中央级全线管理
  采用冗余的Proficy Cimplicity实时数据服务器作为数据采集的接口软件,通过其内置的桥连接驱动程序建立与各车站控制系统运行的Cimplicity 之间的连接,通过其丰富的驱动程序建立与中心各控制系统及PLC之间的连接www.cechina.cn,采集第一手的运行数据,其实时过程数据库将给实时监控画面提供数据,同时将作为中心级历史数据库的数据源。采用Cimplicity SQL作为历史数据库平台,将实时数据服务器的数据方便的集中管理。


  车站级设备监控
  采用 Rx3i 简单冗余控制器通过Genius现场总线配置versamax远程I/O,单独设置通信控制器PLC和IBP控制PLC。
  对于直接接线的数字或模拟量,通过远程I/O模块和现场总线交由PLC控制, 这一类数据的信息量相对极少,每个节点通常为几十字节,按10个节点每个节点100字节计算,76.8Kbps 的总线速率可以实现输入输出 30ms左右的刷新率。采用使用调频信号方式抗干扰能力极强的Genius总线,Genius 总线为对等网络逻辑结构,具无扰切换的冗余功能www.cechina.cn,该系统采用单总线方式。使用LD语言应用程序实现应用需求,扫描时间约在30ms左右。
  对于以RS485通信方式实现的VRV空调、变频器、冷水机组等的控制,每个节点有几十至几百个字节的数据量www.cechina.cn,目前这些设备的接口通常不支持PLC厂家用于控制远程I/O的现场总线方式控制工程网版权所有,例如GENIUS、CONTROL NET、DP、ETHERNET、MB PLUS等等,但支持点对点的通信方式,例如标准的MODBUS RTU或设备厂家定义的软件协议,PLC则提供标准的MODBUS RTU接口,也提供可自由编程的通信口,实现对设备的数据采集和控制。PLC发送通信请求和控制到RTU从站或不提供标准RTU从站模式的设备,实现数据采集和控制。该工程统一定义通讯物理接口为RS485,协议采用标准的MODBUS RTU协议。为保证数据刷新的实时,BAS提供单独的设备通道,数据传输的方式不采用以太网转串口网关的方式,避免串口本身波特率的限制造成上位机或PLC在以太网物理接口内运行多个串口通信造成阻塞CONTROL ENGINEERING China版权所有,这种以太网转串口网关的方式很难保证通信控制的实时性。我们选择通信控制器PLC先控制所有串口接口设备,映射至CPU的内存后再使用100M以太网,发送至主控PLC或直接交由上位机处理。通信控制器PLC和A端B端PLC以及IBP PLC之间的以太网平台,软件协议上使用基于广播模式的 UDP方式的EGD(以太网全局数据),在EGD的通讯过程中,网上的主站 (叫做生产者)周期性同其它的一个或更多的从站(叫做消费者)共享其内存,各站间每次数据共享的过程就是一个数据交换的过程。这种分组的广播方式充分使用了以太网的带宽,避免了TCP握手方式造成的数据实时性的缺失,另一个优点是可以使得任意PLC,IBP控制器,通讯控制器均可作为车站或中心级平台访问的节点,因为任意节点都已经通过EGD(

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