论BAS系统在地铁中的运用

论BAS系统在地铁中的运用

刘勇

刘勇（成都地铁自动化监控中心自动化车间，四川成都610000）

摘要：成都地铁1号线一期工程全线BAS作为子系统完全融入综合监控系统。现场底层BAS子系统主要通过过程控制技术，对地铁通风空调等机电设施按设置功能、系统运行工况和地铁环境标准等要求进行监测、控制和科学管理，并能配合综合监控系统下的火灾报警子系统、PSCADA子系统等为地铁线路创造舒适、安全可靠的乘车环境，并达到节能的目的。BAS系统由设置在OCC的中央级监控系统、车站控制室的车站级监控系统、就地级监控设备、车站综合监控设备室的维护工作站组成。

关键词：PLC控制；冗余；远程

1系统描述

1.1BAS子系统构成

BAS现场底层监控系统主要包括冗余配置的PLC控制器（设置于A/B两端环控电控室），BAS维护工作站（设置在车站综合监控设备室内）、远程智能输入输出模块（RI/O）、各类传感器、执行机构以及现场总线控制网络等。

现场底层监控设备根据机电设备的设置情况配置，一般在通风空调配电室（或低压室）、照明配电间、通风空调机房、冷水机房、水泵房、自动扶梯等附近设就地控制柜（箱）等。

地下车站BAS底层系统按照车站的特点分别设置两套对等冗余的监控子系统，即车站A端BAS监控子系统，车站B端BAS监控子系统。

A、B两端及IBP各设置两套小型工业以太网交换机组成BAS底层冗余工业以太环网。

BAS现场总线网络采用双总线或单环网形式，用于连接A、B两端PLC控制系统及远程I/O设备。

设备配置：

车站两端环控电控室（或低压配电室）设置用于主要监控车站通风空调设备等的大中型PLC控制器（主PLC），并且考虑CPU为冗余热备设置。在IBP设置PLC（中型PLC），负责接收FAS的模式控制指令和有关IBP的逻辑显示和应急控制。在照明配电室设置RI/O，监控车站公共区照明、设备房照明、节电照明、广告照明。在自动扶梯附近（扶梯机房或出入口扶梯墙面）设置BAS的RI/O就地控制箱，监测扶梯的运行状态和故障信号。在电梯附近设置BAS的RI/O就地控制箱，监测电梯的运行状态和故障信号。在扶梯附近设置BAS的RI/O就地控制箱，监测电梯的运行状态和故障信号。在蓄电池室设置BAS的RI/O就地控制箱，监测车站事故照明电源系统设备的状态、故障告警等信号。空调水系统通过数据接口完成BAS的信息交互。现场控制设备根据需要设置与环控电控柜、冷水机组控制柜、变频器控制柜、蓄电池充电柜等相应设备的接口，实现监控系统与上述设备之间的互联。在站厅和站台等公共区和重要的设备管理用房分别设置温湿度传感器。温湿度传感器由BAS提供。

以上现场RI/O设备的具体配置，在设计联络阶段确定。

1.2BAS子系统功能

（1）维护工作站。从系统维护的方便考虑，均配置BAS系统维护工作站，可以作为车站综合监控系统对BAS降级操作的后备操作模式，在得到授权时，可直接连接到车站的现场主控制器，作为现场级BAS网络上的一个节点，实现对现场设备的参数编辑。其主要功能包括以下几项：

当接入所管辖的车站现场级控制网络时，能够通过实时采集现场设备的运行参数、变量等，显示本站及所辖区间隧道的通风空调系统、照明系统设备，车站蓄电池充电柜、电梯、自动扶梯、给排水等设备的运行状态，并进行故障报警、记录。可以通过其操作界面，实时控制设备的运行状态，并且可以对其所连接的PLC控制器进行控制模式的在线修改。

能够查看、显示并记录本车站公共区和重要设备房测试点的温度、湿度等环境参数，同时根据通风空调的要求实现对通风空调设备的控制，达到节能和舒适的要求。

能够检测底层控制系统功能。查看并记录BAS各就地控制器或RI/O模块、底层控制网络运行、网络负荷情况。且具有故障报警记录功能。

具有设备动态图形显示功能、多级显示、故障报警功能、数据查询及报表打印功能。通过趋势图和文本方式可以显示环境参数曲线、水泵液位等过程参数，通过控制模式选择画面，能够点选或输入通风空调工艺模式和照明控制方案，实现节能管理的目的。

能够接收中央综合监控系统的各种监控指令和运行模式指令，执行中央级指定的运行方案，更改运行参数，调整运行工况。阻塞情况下，相关车站将按照中央级指令，将运行工况切换至阻塞模式。

维护工作站能实现多级访问权限设定和修改，利用不同的操作密码，实现不同用户和相应权限的操作，并写入数据库中，以备检查。

（2）车站冗余PLC主要功能。能对现场机电设备进行自动化控制，满足设备的现场检修调试要求。

位于车站两端环控电控室的冗余控制器，主要是通过与环控电控柜接口柜之间的通信接口完成对车站通风空调大系统、小系统、隧道通风系统等的实时监控管理。并且能够通过现场控制总线连接位于车站其他相关被监控设备处的BAS就地控制器或RI/O等，通过组群监控、模式控制等发布指令，命令就地控制器或RI/O完成对其他现场设备（主要包括给排水设备、照明、导向系统、自动扶梯等等）的监控。

环控电控室的冗余控制器能够通过IBPPLC接收车站FAS的模式联动指令。在火灾情况下，按照既定的灾害工况模式控制现场相关机电设备参与防灾救灾。

环控电控室的冗余控制器能够提供与综合监控系统的通信接口，方便综合监控系统的功能集成，能够实时接收综合监控系统下达的模式指令。

环控电控室的控制器为冗余热备设置，确保单台故障不会影响整个系统的功能。

与第三方设备（如给排水系统设备、空调水系统等）的通信接口功能。

通过通信处理器，实现不同系统之间通信协议的转换，保证通信数据的采集。

控制器具有时钟同步功能，保证在车站能够通过综合监控系统取得全线统一时钟信号。

（3）RI/O及现场各类传感器的主要功能。就地控制器或RI/O，是根据现场被监控设备的位置、监控要求，来考虑RI/O的设置位置、容量。通过与环控电控室PLC控制器相连，完成对现场设备运行状态、故障等信息的采集、上传；并且执行车站主PLC控制器下达的控制指令。并且能够通过通信处理器，实现不同系统之间的通信要求的转换，保证通信数据的采集。各类传感器能及时将检测到的现场情况报告核心控制器，通过控制器的运算，调用合理的工况模式调节现场机电设备的运行。在保证防救灾的安全性同时，又能实现设备的高效节能运作。

2系统技术要求

在正常情况下，BAS根据逻辑及时间表自动控制环控系统设备；在紧急情况下，用于操作车站防排烟模式、隧道列车阻塞模式及隧道火灾模式。

（1）后备控制实时性。

车站控制响应时间<1s

车站信息响应时间<1s

（2）可靠性。可靠性主要有几项有关的原则：

a.系统不易发生故障原则。有严格的可靠性设计和可靠生产保证措施，对用户的操作环境要求较宽。b.系统运行受故障影响最小原则。当系统设备部分出现故障时，采用故障隔离技术，保证部份故障不易扩散，系统的控制运行不受到影响，或受到的影响尽可能小。c.迅速排除故障原则。迅速排除故障原则要求系统的故障在尽可能短的时间内得到排除。系统有较强的故障自诊断功能，有准确的故障指示功能，有方便的组件更换功能，系统允许板级带电（在线）拔插更换。d.系统可靠性指标。满足综合监控系统总体可靠性指标的要求。

BAS系统不能因单点设备故障，影响整个系统的正常运转。

所有车站级BAS系统发出的模式控制要求，具有可靠程序的连锁保护，不会与其它操作产生冲突（即冲突检测功能）。