浅谈施耐德PLC在北京地铁环境与设备监控系统中的应用

浅谈施耐德PLC在北京地铁环境与设备监控系统中的应用

史京

湖北工业大学湖北武汉430000

摘要：地铁作为一种新型的轨道文通工具,一定程度上缓解了大城市文通拥挤的问题促进了城市，健康、稳步的发展。本文从应用的角度阐述了北京地铁环境与设备监控系统(BAS的系統构成以及各层级的功能特点分析了其对地铁机电设备进行自动化管理和控制的过程，强调了其在地铁运营的重要作用。

关键词：环境与设备监控系統；可编程逻辑控制器；地铁；机电设备

1.引论

环境与设备监控系统（BAS）对暖通空调系统、给排水系统、动力照明系统、电梯系统、扶梯系统、防排烟系统、应急照明系统等车站设备进行全面、有效地进行自动化监控及管理，确保设备处于安全、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，并能在火灾或阻塞等灾害状态下，更好地协调车站设备的运行，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。体现分散控制、集中管理、资源共享的基本原则，达到营造舒适环境、降低能源消耗、节省人力、提高管理水平的目的

2.北京地铁6号线工程概况

北京地铁6号线工程是一条贯穿中心城东西方向轨道交通线，西起五路居站,东至通州新城,全线长43.130km。6号线服务于中心市区,同时服务于外围新城,其兼顾交通疏解和发展引导的功能。

3.系统功能介绍

3.1中心功能

使车站设备按设定的模式或时间表运行。可显示全线各站的设备状态，并可以发出控制指令。对区间隧道通风系统设备进行正常模式控制及事故灾害模式控制。接收各车站BAS工作站上传的火灾信息和ATC控制中心的列车阻塞信息，并根据预定方案向相关车站发出相应的运行模式指令

3.2车站功能

监视和记录车站典型区域测试点的温度、湿度等环境参数。对车站级大系统空调设备进行控制、实现系统节能目的。接受车站FAS控制盘的火灾模式控制指令，控制车站通风空调及相关设备自动或手动转入事故灾害模式运行。紧急情况下可以人工手动通过设在车控室IBP盘上的紧急按钮控制防排烟系统设备按灾害模式运行。

4系统构成

4.1PLC设备组成

地下车站BAS系统采用分层分布式结构,设备主要包括车站A、B两端的PLC机柜及机柜内安装的模块，还有安装在环控电控室PLC机柜内的光电转换器和网络转换器以及安装在车站不同设备层的远程I/O站。冗余PLC选用施耐德的Quantum系列PLC，在车站两端环控电控室内各设一套冗余的施耐德的140CPU67160C控制器，以靠近车站控制室端的冗余PLC为主控制器（A端），另外一端的PLC为从控制器（B端）。远程I/O站采用M340系列I/O，远程站I/O模块装在RIO模块箱内，模块箱安装在车站不同的设备层，通过冗余MB+总线和通讯接口模块140NOM21200C接入环控电控室140CPU67160C冗余控制器。主PLC模件安装在两端的环控电控室的第一面PLC大机柜中，I/O模块和串口通讯模块采用施耐德M340系列模件，安装在两端的环控电控室第二面PLC机柜和RIO模块箱内的M340远程I/O站上。

A端环控电控室设置PLC机柜，机柜中配置两个10槽PLC机架140XBP01000C，在每个机架上分别配置了一块电源模块140CPS11420C、一块冗余型控制器模块140CPU67160C、一块冗余同步协处理器接口模块140CRP93100C、两块以太网通讯模块140NOE77101C、两块MB+电口网络接口模块140NOM21200C、一块MB+光口网络接口模块140NOM25200C。每个机架上的两块NOE以太网接口模块分别接入属于不同网段的车站级综合监控系统交换机，用于向上和综合监控系统进行通讯，将BAS系统所有信息上传给综合监控，同时接收综合监控下达的控制指令，如设备命令、模式动作、时间表下发等，从而实现不同工况下的设备控制；每个机架上的MB+电口网络接口模块，一块用于下接现场级MB+双总线，另一块单独组成一组双MB+总线，用于同智能低压进行通讯，智能低压将现场风机设备等信息上传给BAS系统，同时接收BAS下传的设备控制命令；每个机架上的MB+光口网络接口模块用于和B端的冗余型PLC进行通讯，组成冗余的光纤MB+环网结构。若此地下车站为换乘车站，则在每个机架上还各配置了一块140NOE77101C以太网接口模块，两个NOE均连接至一台单独的TSC-Carat1008TX以太网交换机上，用于同换乘站的BAS信息交换。

B端环控电控室同样配置了PLC机柜，模件配置和A端的PLC机柜类似，没有和综合监控以及换乘站接口的140NOE77101C以太网接口模块。B端冗余PLC控制器通过MB+光纤环网和A端冗余PLC控制器相连。A、B端的PLC机架上MB+光口模块140NOM25200C首尾相连，形成MB+光纤环网。当环网中某处断开时，则MB+光纤环网自动切换为单MB+光纤总线网，通讯依然正常，不会因为单点故障而中断A、B端PLC控制器之间的通讯。这样也保证了B端PLC控制器的所有信息可靠的传送给A端PLC控制器，所有的权限解析、模式指令均由A端PLC控制器发出，B端PLC控制器只对B端的现场设备进行监视和设备级驱动控制。

在车站控制室IBP盘（综合监控系统提供）设置一套非冗余型M340系列PLC控制器BMXP342020H及相应I/O模块，通过冗余MB+总线接入主控制器，同时配置一套应急操作终端与IBP盘PLC控制器通过串口相连进行通讯，IBP盘PLC控制器与主控制器之间通过MB+总线相连构成车站级BAS系统。触摸屏监控车站及区间的火灾模式，IBP盘上设置一钥匙使能开关，当钥匙在“允许”位置时，触摸屏操作功能允许，当钥匙在“禁止”位置时，触摸屏操作功能被禁止。

在IBP盘中配置一块通讯协议网关BM85,BM85的MB+通讯口同A端的现场级MB+总线相连，RS485串口同FAS主机相连，将FAS主机信号通过冗余现场总线接入主控制器，实现FAS与BAS的实时通讯。火灾模式下，FAS向BAS下发火灾模式指令，BAS控制器将按预定工况转入灾害模式下启动相关设备进行救灾。

两端PLC下设置MB+双总线将各类RI/O、具有智能通信口的现场设备和就地现场小型控制器等设备统一接入，分别对车站两端的机电设备进行监控管理。同BAS系统接口的监控设备部分采用硬接线方式，部分采用通讯方式。采用硬接线接口的监控设备接至M340系列远程I/O模块的接线端子外侧上，采用通讯方式接口的设备接至M340系列远程站内的串口通讯模BMXNOM0200的通讯接线端子，采用MODBUSRS485通讯方式。

典型地下车站的BAS系统结构图如下：

5.结语

地铁环境监控系统具有复杂性和特殊性，与其它自控系统有很大有很大的区别。在软件和硬件大都有着特殊的要求。北京地铁BAS项目实施中结合实际情况更好的完善了系统功能，不仅确保了车站设备平稳可靠的运行，减少了后期维护成本，更为乘客提供了安全可靠的乘车环境。

参考文献

[1]魏晓东．城市轨道交通自动化系统与技术[M].电子工业出版社，2004.

[2]GB50157-2003《地铁设计规范》【M】.北京：中国计划出版社，2003

[3]侯尧.数字技术与应用.2015.9