隨著經(jīng)濟(jì)實(shí)力的增長，國家正在大力發(fā)展城市軌道交通。由于地鐵的環(huán)境非常特殊，客流量十分大，地鐵的安全性，舒適性及穩(wěn)定性是對(duì)地鐵運(yùn)營狀況的最重要的考核指標(biāo)，因此地鐵車站對(duì)通風(fēng)、消防、空氣調(diào)節(jié)等監(jiān)控系統(tǒng)的要求非常高，工業(yè)化邏輯控制器的產(chǎn)品指標(biāo)、網(wǎng)絡(luò)性能等對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的安全平穩(wěn)運(yùn)行至關(guān)重要。本文根據(jù)廣州地鐵二號(hào)線的實(shí)際工程，介紹GE Fanuc 的PLC 90-30等產(chǎn)品在廣州地鐵EMCS監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用方案。
廣州地鐵二號(hào)線，線路總長23公里，全線共設(shè)20座地下車站，地下車站大系統(tǒng)的空調(diào)冷源采用集中供冷的方式、所有車站的站臺(tái)設(shè)置屏蔽門。車站設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（EMCS）組成中央、車站、就地三級(jí)控制系統(tǒng)，使車站設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)全線20個(gè)車站的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備、給排水設(shè)備、自動(dòng)扶梯、車站公共區(qū)照明、廣告照明、車站事故照明電源、屏蔽門、防淹門等機(jī)電設(shè)備進(jìn)行全面、有效的監(jiān)控和管理，確保車站設(shè)備處于高效、節(jié)能、最佳運(yùn)行狀態(tài)，創(chuàng)造一個(gè)安全舒適的地下環(huán)境，并能在火災(zāi)或列車阻塞事故狀態(tài)下，指揮控制車站設(shè)備進(jìn)入救災(zāi)模式，保證乘客的安全和設(shè)備的正常運(yùn)行。
廣州地鐵二號(hào)線設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（EMCS）對(duì)全線各車站及區(qū)間內(nèi)的通風(fēng)系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、冷水系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、自動(dòng)扶梯等設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行自動(dòng)化管理。在正常狀態(tài)下保證各地鐵車站及區(qū)間內(nèi)機(jī)電設(shè)備運(yùn)營安全、各項(xiàng)公共設(shè)備可靠、節(jié)能；保證地鐵環(huán)境達(dá)到國家有關(guān)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)，并在災(zāi)害發(fā)生時(shí)能夠及時(shí)迅速地進(jìn)入防災(zāi)運(yùn)行方式，保證人員的生命安全和減少財(cái)產(chǎn)損失。
EMCS系統(tǒng)空駛范圍包括全線各車站和全部地下區(qū)間隧道（各車站管轄至相鄰區(qū)間的一半）。由控制中心（OCC）監(jiān)控系統(tǒng)、全線綜合通信網(wǎng)絡(luò)、車站監(jiān)控系統(tǒng)（含車站監(jiān)控工作站、車站系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)、控制器、以及監(jiān)測(cè)、調(diào)控等設(shè)備）組成。全線EMCS系統(tǒng)組成三級(jí)操作：控制中心、車站控制室、控制器，二級(jí)管理：控制中心與車站控制室。整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)按照功能分散、信息集中的原則，以相對(duì)獨(dú)立的區(qū)域?yàn)楸O(jiān)控對(duì)象，以車站為基本單位，，以分層分布式方式構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)就地級(jí)、車站級(jí)兩級(jí)控制，就地級(jí)、車站級(jí)、中央級(jí)三級(jí)管理。
EMCS系統(tǒng)監(jiān)視車站與隧道的環(huán)境狀態(tài)、檢測(cè)環(huán)境參數(shù)，通過控制通風(fēng)與空調(diào)（預(yù)留）等機(jī)電設(shè)備，調(diào)控環(huán)境的舒適度，并盡可能實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的節(jié)能優(yōu)化運(yùn)行。在列車阻塞、火災(zāi)等災(zāi)害情況下，調(diào)控相關(guān)設(shè)備，創(chuàng)造保證旅客及工作人員安全撤離的環(huán)境條件，將災(zāi)害損失減至最低。
2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
廣州地鐵二號(hào)線的通訊網(wǎng)絡(luò)由三層環(huán)網(wǎng)組成：全線光纖大環(huán)網(wǎng)、控制中心（OCC）子環(huán)網(wǎng)、20個(gè)車站的站內(nèi)子環(huán)網(wǎng)。
2.1地鐵全線光纖大環(huán)網(wǎng)
通訊專業(yè)提供OTN光纖大環(huán)網(wǎng)，OTN網(wǎng)絡(luò)支持冗余技術(shù)，在網(wǎng)絡(luò)某處斷開或節(jié)點(diǎn)失效的情況下，可以自動(dòng)改變數(shù)據(jù)流向，保證數(shù)據(jù)的正確傳輸。在每個(gè)車站的通訊設(shè)備房及控制中心（OCC）通訊設(shè)備房為EMCS系統(tǒng)留有一個(gè)10M的以太網(wǎng)，與車站子網(wǎng)、OCC子網(wǎng)等實(shí)現(xiàn)通訊連接，通訊協(xié)議為 TCP/IP。
2.2 OCC光纖子環(huán)網(wǎng)
控制中心（OCC）各處設(shè)備由光纖環(huán)網(wǎng)組成，構(gòu)成計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)，具體配置如下：
1、兩臺(tái)冗余服務(wù)器，各安裝GE Fanuc 公司的Cimplicity HMI Server冗余服務(wù)器軟件，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集和處理、歷史數(shù)據(jù)記錄及網(wǎng)絡(luò)維護(hù)的功能，當(dāng)主機(jī)出現(xiàn)故障的時(shí)候，可以自動(dòng)過渡到從機(jī)上。
2、兩個(gè)監(jiān)控工作站，安裝 Cimplicity HMI View 人機(jī)界面軟件，供環(huán)調(diào)人員操作。
3、一臺(tái)大背投計(jì)算機(jī)，負(fù)責(zé)大背投屏幕的畫面顯示和切換。
4、一臺(tái)維修工作站，安裝開發(fā)版人機(jī)界面HMI軟件，同時(shí)安裝PLC監(jiān)控軟件VersaPro 通過以太網(wǎng)，可以遠(yuǎn)程對(duì)任何一臺(tái)PLC進(jìn)行編程、監(jiān)控和維護(hù)。
5、一套與軌道電路信號(hào)、同步時(shí)鐘信號(hào)接口進(jìn)行通訊的PLC 90-30 完成行車位置信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)的采集及全線網(wǎng)絡(luò)PLC 90-30和計(jì)算機(jī)對(duì)時(shí)同步。
2.3車站內(nèi)光纖子環(huán)網(wǎng)
車站級(jí)網(wǎng)絡(luò)連接的設(shè)備包括：
車站內(nèi)車控室監(jiān)控計(jì)算機(jī)，由車站人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作和顯示。
車站A端冗余PLC及I/O機(jī)架，負(fù)責(zé)A端ECS設(shè)備的邏輯制。
車站B端冗余PLC及I/O機(jī)架，負(fù)責(zé)B端ECS設(shè)備的邏輯制。
消防信號(hào)（FAS）用PLC，負(fù)責(zé)火災(zāi)信息接口。
B端導(dǎo)向控制PLC、負(fù)責(zé)導(dǎo)向疏散指示燈的邏輯控制。
BS控制器PLC，負(fù)責(zé)BS系統(tǒng)邏輯控制。
地鐵環(huán)境下對(duì)設(shè)備的穩(wěn)定性，抗干擾性要求非常高，在任何一個(gè)防火分區(qū)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，要求模式啟動(dòng)和設(shè)備動(dòng)作要足夠快。車站內(nèi)部設(shè)計(jì)成環(huán)型工業(yè)光纖以太網(wǎng)，支持冗余網(wǎng)絡(luò)方案。車控室、A端環(huán)控室、B端環(huán)控室等各處以光纖連接，可以避免車站內(nèi)電力機(jī)車的強(qiáng)電磁干擾對(duì)系統(tǒng)通訊的影響。車站兩端配置獨(dú)立的控制器，其中央處理模塊為CPU364，CPU模塊、電源模塊、通訊模塊、機(jī)架等均為冗余配置，保證對(duì)每個(gè)車站2000個(gè)設(shè)備監(jiān)控點(diǎn)的高效安全控制。 PLC 90-30主機(jī)配置10M以太網(wǎng)口，各PLC 90-3之間、PLC 90-30與計(jì)算機(jī)之間通過TCP/IP協(xié)議相互傳遞信息，并通過通訊專業(yè)的接口，與控制中心（OCC）進(jìn)行數(shù)據(jù)和指令的傳輸
PLC 90-30與現(xiàn)場(chǎng)分布式I/O機(jī)架通過GE 公司的GENIUS 工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線連接。GENIUS 具有優(yōu)良的傳輸特性，三取二的糾錯(cuò)功能，較高的傳輸速率，其優(yōu)越的抗干擾性在本工程中得到突出的發(fā)揮：在傳輸速率為153.6K，通訊長度普遍超過1200米，甚至達(dá)到1500米，有電力機(jī)車近距離干擾的惡劣條件下，所有車站的GENIUS現(xiàn)場(chǎng)總線均正常穩(wěn)定的工作，不受任何干擾。
遠(yuǎn)程I/O為VersaMax 系列模塊，在地下極為潮濕，模塊表面結(jié)露水的情況下，依然能正常工作，業(yè)主十分贊嘆GE 的產(chǎn)品質(zhì)量。
PLC 90-30與其他專業(yè)有各種通訊接口，GE 的PCM模塊提供了多種可編程接口協(xié)議，協(xié)議的開發(fā)也非常方便。接口包括：
1、時(shí)鐘接口
2、軌道信號(hào)接口
3、冷水機(jī)組接口：Modbus軟件協(xié)議進(jìn)行通訊。
4、屏蔽門接口：雙方接口采用RS485方式，自行開發(fā)軟件協(xié)議進(jìn)行通訊。
5、防淹門接口：雙方接口采用RS485方式，自行開發(fā)軟件協(xié)議進(jìn)行通訊。
控制中心計(jì)算機(jī)和車站計(jì)算機(jī)對(duì)所有區(qū)間隧道和各車站的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，根據(jù)不同的操作權(quán)限和口令，實(shí)現(xiàn)中央級(jí)、車站級(jí)的分級(jí)控制，自動(dòng)和手動(dòng)操作完成通風(fēng)、空調(diào)、消防、突發(fā)事故、以及照明、疏散等運(yùn)行模式。在維修工作站和OCC工程師站，維護(hù)工程師能夠通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)所有PLC 90-30和計(jì)算機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和調(diào)試，大大減少了維修工作量。
1、通風(fēng)模式控制：正常運(yùn)營情況下，根據(jù)站內(nèi)和站外的環(huán)境溫度、濕度、焓值進(jìn)行全新風(fēng)、小新風(fēng)、空調(diào)等運(yùn)行模式的運(yùn)行和切換
2、消防模式控制：在車站火災(zāi)、區(qū)間隧道火災(zāi)時(shí)，按照消防規(guī)范，自動(dòng)或人工啟動(dòng)通風(fēng)、排煙模式、啟動(dòng)疏散指示
3、時(shí)間表自動(dòng)控制：事先設(shè)定全年的運(yùn)行時(shí)間表，系統(tǒng)根據(jù)工作日、假日、特殊日的設(shè)定時(shí)間表，自動(dòng)啟動(dòng)相關(guān)設(shè)備和模式，實(shí)現(xiàn)無人職守的功能
4、PID調(diào)節(jié)：根據(jù)車站內(nèi)溫度濕度場(chǎng)的分布、進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算，求解最佳的控制模型，保證車站內(nèi)部穩(wěn)定舒適的環(huán)境
5、水系統(tǒng)控制：控制集中冷站、空調(diào)機(jī)的水系統(tǒng)，為空調(diào)系統(tǒng)提供足夠和均衡的冷源
6、報(bào)警記錄和統(tǒng)計(jì)報(bào)表：記錄全線50000點(diǎn)的設(shè)備狀態(tài)信息、系統(tǒng)信息，記錄和語音提示各種報(bào)警狀態(tài)，記錄所有設(shè)備的操作情況，對(duì)數(shù)百個(gè)傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)和歷史曲線的記錄和分析，生成運(yùn)營和設(shè)備運(yùn)行的幾十種統(tǒng)計(jì)報(bào)表
7、口令與權(quán)限：可以對(duì)控制中心和各車站操作人員、維護(hù)人員進(jìn)行口令和操作權(quán)限管理
3、應(yīng)用總結(jié)
由于曾參與過廣州地鐵二號(hào)線項(xiàng)目，對(duì)廣州地鐵二號(hào)線項(xiàng)目EMCS系統(tǒng)也十分熟悉，廣州地鐵二號(hào)線EMCS系統(tǒng)項(xiàng)目為由于采用了GE FUNC的 PLC 90-30等產(chǎn)品，使得廣州一號(hào)線中的很多（如火災(zāi)不能及時(shí)反映）難題得到很好的解決，通過使用GE的PLC 90-30等產(chǎn)品，按期高質(zhì)量的成功完成了EMCS系統(tǒng)工程。作為5萬點(diǎn)的大型監(jiān)控項(xiàng)目，從OCC發(fā)指令到車站設(shè)備實(shí)際動(dòng)作的時(shí)間不到3秒，實(shí)現(xiàn)了市消防局消防驗(yàn)收一次通過的佳績。目前，該系統(tǒng)已經(jīng)在現(xiàn)場(chǎng)正常、穩(wěn)定的運(yùn)行了三年多了，到目前為止，基本沒有出現(xiàn)過問題。
（轉(zhuǎn)載）
