引言
2010年，施耐德電氣在北京先后中標(biāo)了三條地鐵線BAS控制系統(tǒng)，解決方案基本相同，為雙總線方案，其中北京地鐵十號(hào)線方案最具代表性;同時(shí)在沈陽(yáng)地鐵方面，續(xù)沈陽(yáng)地鐵一號(hào)線，施耐德再次中標(biāo)沈陽(yáng)地鐵二號(hào)線，其方案為全光纖以太網(wǎng)“透明就緒”方案。以下簡(jiǎn)單介紹這兩種方案。
北京地鐵10號(hào)線環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱BAS)方案介紹
工程簡(jiǎn)介
北京地鐵10號(hào)線在三環(huán)外、四環(huán)內(nèi)環(huán)形一周，呈矩形。由一期、二期組成，一期全長(zhǎng)32.9公里，已于2008年7月19日開通試運(yùn)營(yíng)。二期工程、線路全長(zhǎng) ，全部為地下線;共設(shè)地下車站24座。有望在2012年通車。10號(hào)線二期工程對(duì)補(bǔ)充和完善10號(hào)線在線網(wǎng)中的骨干作用，支持CBD的擴(kuò)大和發(fā)展，緩解三環(huán)的地面交通壓力，促進(jìn)沿線城市土地的升級(jí)改造以及亦莊經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)的發(fā)展，推動(dòng)市區(qū)東南、西部公交一體化進(jìn)程，方便沿線居民的出行具有重要的作用和現(xiàn)實(shí)意義。
施耐德電氣續(xù)2005年中標(biāo)10號(hào)線1期設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)(BAS)系統(tǒng)后，于2009 年9月再次一舉拿下10號(hào)線2期BAS系統(tǒng)，至此整條10號(hào)線全部采用了施耐德自動(dòng)化產(chǎn)品和解決方案。10號(hào)線一期BAS系統(tǒng)與10號(hào)線二期BAS系統(tǒng)均由施耐德聯(lián)盟集成商北京和利時(shí)系統(tǒng)工程股份有限公司負(fù)責(zé)系統(tǒng)集成與工程實(shí)施，綜合監(jiān)控系統(tǒng)部分由法國(guó)泰雷絲公司負(fù)責(zé)軟件開發(fā)。
BAS系統(tǒng)組成
地鐵10號(hào)線一期為業(yè)內(nèi)傳統(tǒng)的Quantum+Momentum + Modbus Plus雙總線技術(shù)方案，為了保證整條地鐵系統(tǒng)的穩(wěn)定性和連續(xù)性，10號(hào)線二期的總體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)仍然保留了一期的架構(gòu)模式，同時(shí)又根據(jù)施耐德最新發(fā)布的新產(chǎn)品和新技術(shù)，對(duì)投標(biāo)方案進(jìn)行了優(yōu)化，決定采用Unity + M340 + Modbus Plus雙總線技術(shù)方案。
在本方案中，BAS系統(tǒng)的A端、B端冗余控制器采用施耐德電氣公司的可靠性、穩(wěn)定性、安全性最高、性能最高的Unity 系列冗余PLC產(chǎn)品——Unity Quantum 140CPU67160，在地下車站兩端環(huán)控電控室內(nèi)各設(shè)一套冗余的 PLC控制器，以靠近車站綜合控制室端的PLC為主控制器，另外一端的PLC 為從控制器。在車站控制室IBP盤內(nèi)，設(shè)置一套M340 控制器與主控制器相連構(gòu)成車站級(jí)BAS系統(tǒng)。
兩端PLC下設(shè)置雙總線將各類RI/O、具有智能通信口的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和就地現(xiàn)場(chǎng)小型控制器等設(shè)備統(tǒng)一接入，分別對(duì)車站兩端的機(jī)電設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控管理。
車站BAS主控制器與車站FAS存在接口，火災(zāi)模式下，F(xiàn)AS向BAS下發(fā)火災(zāi)模式指令，BAS控制器將按預(yù)定工況轉(zhuǎn)入災(zāi)害模式下啟動(dòng)相關(guān)設(shè)備。
控制系統(tǒng)中A端控制器、B端控制器之間采用Modbus Plus冗余光纖環(huán)網(wǎng)進(jìn)行連接，完成A端控制器、B端控制器之間的數(shù)據(jù)交換功能。
在車站及車站所轄區(qū)間的環(huán)控機(jī)房、照明配電室、車站各類水泵房或水泵附近、區(qū)間水泵房、區(qū)間變電所近等地方設(shè)置遠(yuǎn)程M340 I/O模塊箱，監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。主從控制器通過(guò)冗余現(xiàn)場(chǎng)總線連接遠(yuǎn)程I/O模塊箱。現(xiàn)場(chǎng)級(jí)IO采用M340系列 PLC實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備信號(hào)的采集和傳輸功能， M340配置有各種類型的DI/ DO/AI/AO 模塊，可接入各種硬線信號(hào)，還可以通過(guò)M340提供的各種通訊模塊的RS 485通訊接口，接入外部設(shè)備的通訊信號(hào)。大大方便了就地設(shè)備的通訊接口就近接入。
由于使用了帶BMXP342020處理器模塊的遠(yuǎn)程I/O,這樣，即便在A端、B端控制器與現(xiàn)場(chǎng)級(jí)IO設(shè)備的通訊中斷時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)級(jí)IO設(shè)備還可以獨(dú)立完成設(shè)備自鎖保護(hù)，不至于造成現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備失控或事故進(jìn)一步擴(kuò)大等現(xiàn)象發(fā)生。保證了整個(gè)BAS系統(tǒng)的可靠性和安全性，在設(shè)備房、公共區(qū)、風(fēng)管、水管等地方設(shè)置不同溫濕度、溫度、壓力、壓差、二氧化碳濃度等傳感器，在空調(diào)器出水管設(shè)置二通調(diào)節(jié)閥(由給排水專業(yè)提供)等設(shè)備采集環(huán)境等參數(shù)以及控制閥門開度等。主、從控制器通過(guò)冗余現(xiàn)場(chǎng)總線與環(huán)控電控室環(huán)控機(jī)房變頻器、冷水機(jī)房冷水機(jī)組群控系統(tǒng)、EPS等連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)設(shè)備的監(jiān)控。
考慮到FAS主機(jī)通訊協(xié)議不確定，對(duì)于復(fù)雜的接口，設(shè)置一個(gè)施耐德通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換器網(wǎng)關(guān)BM85,將 FAS主機(jī)信號(hào)通過(guò)冗余現(xiàn)場(chǎng)總線接入主控制器。對(duì)于絕大部分的外部接口都可以通過(guò)設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)會(huì)，限制在MODBUS協(xié)議、工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議、字符通訊協(xié)議等范圍內(nèi)，所以基本都可以利用M340 CPU BMXP342020上的串口，或通過(guò)M340 串口模塊BMXNOM0200實(shí)現(xiàn)與第三方設(shè)備的接口通訊。
Quantum 通過(guò)Modbus Tcp通訊口與綜合監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)連接。通過(guò)模塊隔離了綜合監(jiān)控系統(tǒng)信息流與車站的控制層數(shù)據(jù)流，保證了數(shù)據(jù)的可靠性，BAS系統(tǒng)PLC接受綜合監(jiān)控系統(tǒng)指令，并反饋設(shè)備監(jiān)視信息。智能IMCC部分，IMCC通過(guò)網(wǎng)關(guān)協(xié)議轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成Modbus Tcp協(xié)議連接到主PLC模塊上，或者轉(zhuǎn)換為 Modbus Plus 協(xié)議掛在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)雙總線上。
優(yōu)點(diǎn)
使用施耐德新推出的中端高性能帶控制器的PLC M340 做為I/O模塊，相對(duì)一期的Momentum作I/O，一方面可大大增加了遠(yuǎn)程I/O 的容量、減少結(jié)點(diǎn)數(shù)量、提高了系統(tǒng)的可維護(hù)性和可靠性，同時(shí)利用M340 強(qiáng)大的可編程串口連接能力，外部通訊設(shè)備非常容易就近接入到就地控制箱中，減少了通訊電纜長(zhǎng)度，提高了通訊可靠性，簡(jiǎn)化了調(diào)試難度。因此使用中端M340 做為I/O，受到了客戶的青睞。
沈陽(yáng)地鐵二號(hào)線環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱BAS)方案介紹
工程簡(jiǎn)介
沈陽(yáng)地鐵二號(hào)線BAS系統(tǒng)，包括一期27座車站、2座車輛段和區(qū)間隧道，以及遠(yuǎn)期南延線6座車站和區(qū)間隧道的環(huán)境和機(jī)電設(shè)備監(jiān)控。該系統(tǒng)對(duì)全線33個(gè)車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備、給排水設(shè)備、電扶梯、照明設(shè)備、人防門、安全門等車站設(shè)備進(jìn)行全面、有效地自動(dòng)化監(jiān)控及管理，確保設(shè)備處于安全、可靠、高效、節(jié)能的最佳運(yùn)行狀態(tài)，從而為乘客提供一個(gè)舒適的乘車環(huán)境。在火災(zāi)等災(zāi)害或阻塞事故狀態(tài)下，能夠及時(shí)迅速地轉(zhuǎn)入災(zāi)害運(yùn)行模式，保護(hù)乘客安全，將災(zāi)害損失減到最小。BAS在滿足環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)要求的前提下，盡可能降低車站設(shè)備的運(yùn)行能耗，充分發(fā)揮各種設(shè)備應(yīng)有的作用，保證乘客的安全和設(shè)備的正常運(yùn)行。
BAS系統(tǒng)組成
沈陽(yáng)地鐵二號(hào)線BAS系統(tǒng)，依照施耐德公司推出的Plantstruxure 自動(dòng)化架構(gòu)理念，采用Unity + M340 + 全光纖工業(yè)以太網(wǎng) + Citect 軟件 + UAG + 低壓變頻器方案,不僅為客戶提供了先進(jìn)的透明就緒施耐德地鐵整體解決方案 ，而且系統(tǒng)的可靠性得到大大提高，充分展現(xiàn)了施耐德電氣產(chǎn)品系列極為豐富的巨大優(yōu)勢(shì)。
在本方案中，相比第2章節(jié)介紹的北京中標(biāo)的幾條地鐵線方案，最顯著的特點(diǎn)，是將傳統(tǒng)的Modbus Plus雙總線方案改進(jìn)為光纖自愈工業(yè)以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)，通訊速率從1M 大幅度提升為100M，協(xié)議開放性大大提高、抗電磁干擾性、安全性能得到極大的改善，同時(shí)簡(jiǎn)化了接地設(shè)計(jì)施工，其優(yōu)越特性包括如下
另外IMCC部分，IMCC直接懸掛于100M光纖環(huán)網(wǎng)上，MODBUS TCP協(xié)議為通用協(xié)議，幾乎所有IMCC 廠家都有通訊接口模塊，無(wú)須轉(zhuǎn)換，大大簡(jiǎn)化了接口設(shè)計(jì)從控制中心到車站，SCAD監(jiān)控軟件全部使用CITECT軟件，作為享譽(yù)世界的支持分布式服務(wù)器架構(gòu)的大型通用的軟件，具有非凡的應(yīng)用能力、良好的可擴(kuò)展性、可靠性及靈活性。
由于全部為以太網(wǎng)協(xié)議，控制中心計(jì)算機(jī)和車站工作站，均可以直接訪問(wèn)主、從PLC，以及IBP盤，方便了系統(tǒng)遠(yuǎn)程維護(hù)。
因此沈陽(yáng)地鐵二號(hào)線BAS系統(tǒng)解決方案的成功應(yīng)用，對(duì)施耐德地鐵整體解決方案的推動(dòng)，乃至地鐵行業(yè)的解決方案的推陳出新，具有里程碑式的意義。
