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GE智能設備（上海）有限公司 潘慰
北京地鐵2號線車輛設備消隱改造工程計劃于2011年完成,其中環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)是該消隱改造工程的重要組成部分。該系統(tǒng)為已成熟運營多年的城市中心地鐵線路增加監(jiān)控功能, 至2009年四月車站級已實現(xiàn)全線所有車站主要設備控制運行，在OCC中心級平臺實現(xiàn)全線設備的監(jiān)視和控制指令及模式下發(fā)，并實現(xiàn)向TCC級傳輸相關數(shù)據。該系統(tǒng)的實施對全線車站的通風空調系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、自動扶梯系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等車站設備進行了自動化監(jiān)控及管理。
地鐵2號線共有18個車站。其中包括：復興門上層站阜成門站、車公莊站、西直門站、積水潭站、鼓樓大街站、安定門站、雍和宮站、東直門站、東四十條站、朝陽門站、建國門上層站、北京站站、崇文門站、前門站、和平門站、宣武門站、長椿街站及相應區(qū)間。BAS對本車站及所轄區(qū)間通風空調系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)、低壓配電與動力照明系統(tǒng)等車站設備進行全面、有效的自動化監(jiān)控及管理，并進行程序自動、實時、定時監(jiān)視設備運行狀態(tài)，控制設備的開啟和關閉，檢測環(huán)境參數(shù)，調控環(huán)境舒適度及節(jié)能管理。 采集、處理有關信息，進行歷史資料檔案和設備維修管理，確保系統(tǒng)處于安全、可靠、高效、節(jié)能的最佳運行狀態(tài)，從而提供一個舒適的乘車環(huán)境，并能在列車阻塞事故狀態(tài)下，更好地協(xié)調設備運行，充分發(fā)揮各種設備應有的作用，保證乘客的安全和設備的正常運行。
系統(tǒng)解決方案與實施
1. 系統(tǒng)結構
系統(tǒng)設中央級、車站級和本地級三級監(jiān)控方式, BAS自身不組建獨立的專用網絡，車站級的BAS信息通過地鐵通信系統(tǒng)的全線雙冗余的骨干網傳輸至OCC中央控制室，實現(xiàn)中央級功能。全線網絡系統(tǒng)由18個車站及相應區(qū)間、控制中心等組成。具體由設置在OCC中央控制室BAS設備、各車站綜控室的BAS設備、配電室、變電所等地的BAS設備、現(xiàn)場BAS設備組成。
2. 中央級全線管理
采用冗余的Proficy HMI/SCADA–CIMPLICITY實時數(shù)據服務器作為數(shù)據采集的接口軟件，通過其內置的橋連接驅動程序建立與各車站控制系統(tǒng)運行的Proficy HMI/SCADA–CIMPLICITY之間的連接，通過其豐富的驅動程序建立與中心各控制系統(tǒng)及PLC之間的連接, 采集第一手的運行數(shù)據，其實時過程數(shù)據庫將提供給實時監(jiān)控畫面提供數(shù)據，同時將作為中心級歷史數(shù)據庫的數(shù)據源。采用Cimplicity SQL作為歷史數(shù)據庫平臺，將實時數(shù)據服務器的數(shù)據方便的集中管理。
3. 車站級設備監(jiān)控
采用PACSystems RX3i簡單冗余控制器通過Genius現(xiàn)場總線配置VersaMax遠程I/O, 單獨設置通信控制器PLC和IBP控制PLC。
對于直接接線的數(shù)字或模擬量, 通過遠程IO模塊和現(xiàn)場總線交由PLC控制, 這一類數(shù)據的信息量相對極少, 每個節(jié)點通常為幾十字節(jié), 按10個節(jié)點每個節(jié)點100字節(jié)計算, 76.8Kbps 的總線速率可以實現(xiàn)輸入輸出 30ms左右的刷新率。采用使用調頻信號方式抗干擾能力極強的Genius總線, Genius 總線為對等網絡邏輯結構, 具無擾切換的冗余功能，該系統(tǒng)采用單總線方式。使用LD語言應用程序實現(xiàn)應用需求, 掃描時間約在30ms左右。
對于以RS485通信方式實現(xiàn)的VRV空調, 變頻器, 冷水機組等的控制, 每個節(jié)點有幾十至幾百個字節(jié)的數(shù)據量, 目前這些設備的接口通常不支持PLC廠家用于控制遠程IO的現(xiàn)場總線方式例如GENIUS, CONTROL NET, DP, ETHERNET,MB PLUS等等, 但支持點對點的通信方式, 例如標準的MODBUS RTU或設備廠家定義的軟件協(xié)議, PLC側提供標準的MODBUS RTU接口, 也提供可自由編程的通信口實現(xiàn)對設備的數(shù)據采集和控制。PLC側發(fā)送通信請求和控制到RTU從站或不提供標準RTU從站模式的設備,實現(xiàn)數(shù)據采集和控制。該工程統(tǒng)一定義通訊物理接口為RS485, 協(xié)議采用標準的MODBUS RTU協(xié)議。為保證數(shù)據刷新的實時, BAS提供單獨的設備通道, 數(shù)據傳輸?shù)姆绞讲徊捎靡蕴W轉串口網關的方式, 避免串口本身波特率的限制造成上位機或PLC在以太網物理接口內運行多個串口通信造成阻塞, 這種以太網轉串口網關的方式很難保證通信控制的實時性。我們選擇通信控制器PLC先控制所有串口接口設備, 映射至CPU的內存后再使用100M以太網, 發(fā)送至主控PLC或直接交由上位機處理。通信控制器PLC和A端B端PLC以及IBP PLC之間的以太網平臺, 軟件協(xié)議上使用基于廣播模式的 UDP方式的EGD(以太網全局數(shù)據),在EGD的通訊過程中，網上的主站 (叫做生產者)周期性的同其它的一個或更多的從站（叫做消費者）共享其內存。各站間每次數(shù)據共享的過程就是一個數(shù)據交換的過程。這種分組的廣播方式充分使用了以太網的帶寬, 避免了TCP握手方式造成的數(shù)據實時性的缺失, 另一個優(yōu)點是可以使得任意PLC, IBP控制器, 通訊控制器均可作為車站或中心級平臺訪問的節(jié)點, 因為任意節(jié)點都已經通過EGD(以太網全局數(shù)據共享)技術獲得了所有節(jié)點的數(shù)據。
實施結果
國安電氣公司使用GE產品，按工期、高質量的成功實施著環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)工程。作為5萬點的大型監(jiān)控項目，車站監(jiān)控站或OCC中心發(fā)指令到設備實際響應的時間均不到1秒。目前環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)運行正常穩(wěn)定。
關于GE智能平臺
GE智能平臺是一個提供高新技術的企業(yè)，它為世界各地的用戶提供用于自動化控制和嵌入式領域的軟硬件產品、服務以及專業(yè)技術。我們?yōu)橛脩籼峁┮粋�獨特的、靈活的、超可靠的技術基礎，使得他們在包括能源、水處理、消費品、國防以及通訊等領域，獲得持續(xù)的競爭優(yōu)勢。GE智能平臺總部設在美國弗吉尼亞州的夏洛茨維爾，是GE企業(yè)解決方案業(yè)務集團的一員。需獲取更多詳情，請訪問www.ge-ip.com。
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GE企業(yè)解決方案通過提供集成的解決方案幫助客戶提升生產力和收益，這些解決方案涵蓋了傳感器和無損檢測、安防和生命安全技術、電力系統(tǒng)保護和控制以及工廠自動化和Embedded計算系統(tǒng)。企業(yè)解決方案的高科技、高增長的業(yè)務包括傳感與檢測技術，安防，數(shù)字能源和智能平臺。世界各地60多個國家的17000多名員工為客戶解決各種問題。
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