GE智能設(shè)備（上海）有限公司 陳新宇

    地鐵具有高速、安全、準(zhǔn)時、載客量大的特點(diǎn)，是現(xiàn)代城市解決交通阻塞最有效的手段。上海軌道交通9號線一期工程途經(jīng)松江、閔行和徐匯三個區(qū)，是一條市域快速鐵路，工程自松江新城站至宜山路站，全程約31km。到2008年，上海軌道交通9號線一期工程建成后，將為上海西南松江、閔行和徐匯地區(qū)的市民提供快速、便捷的出行條件，也將為上海整個軌道交通系統(tǒng)延伸做出貢獻(xiàn)。

    應(yīng)用背景

    FAS設(shè)備聯(lián)動系統(tǒng)是對地鐵車站、區(qū)間隧道、主變電所、車輛段、控制中心等與地鐵運(yùn)營有關(guān)建筑和設(shè)施的火災(zāi)、行車及人為事故等災(zāi)害進(jìn)行可靠監(jiān)視及報警并可靠地控制所有防災(zāi)設(shè)備，以使地鐵能正常有序的運(yùn)營，避免或降低災(zāi)害情況下造成的人員和財物損失。

    客戶需求

    FAS設(shè)備聯(lián)動系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中央控制室防災(zāi)指揮中心對地鐵全線設(shè)備聯(lián)動部分的集中監(jiān)控管理。防災(zāi)指揮中心是全線消防指揮中心，火災(zāi)時作為車站運(yùn)營管理的車站綜合控制室和控制中心大樓的大樓綜合控制室兼作消防控制室。

    FAS設(shè)備聯(lián)動系統(tǒng)的主要監(jiān)控對象有：隧道風(fēng)機(jī)、排熱風(fēng)機(jī)、排煙風(fēng)機(jī)、電動防火閥、自動扶梯、應(yīng)急照明等。

　　解決方案

   上海軌道交通9號線一期工程FAS聯(lián)動控制系統(tǒng)，對全線車站及區(qū)間隧道的通風(fēng)風(fēng)機(jī)、風(fēng)閥、自動扶梯、垂直電梯、車站事故照明電源等機(jī)電設(shè)備進(jìn)行自動化監(jiān)控和管理，此外，還與BAS系統(tǒng)、信號ATS系統(tǒng)、通信傳輸系統(tǒng)、中央母鐘系統(tǒng)等系統(tǒng)間設(shè)有數(shù)據(jù)接口，傳輸信息。因此甲方要求采用可靠性高、技術(shù)先進(jìn)、網(wǎng)絡(luò)組成生命力強(qiáng)、擴(kuò)展方便、智能化程度高、便于調(diào)試、維護(hù)和管理、布線簡便的設(shè)備。

    根據(jù)上海軌道交通9號線一期工程FAS聯(lián)動控制系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)，選用GE公司的90-30系列PLC產(chǎn)品作為本方案的聯(lián)動控制設(shè)備，GE公司的VersaMax系列作為RI/O和I/O模塊。

    產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)是： 

　　·已在美國、韓國、香港、上海、廣州等多個輕軌/地鐵項(xiàng)目中應(yīng)用，并經(jīng)受了多年以上實(shí)際運(yùn)行的考驗(yàn)。

　　·已有一批在輕軌/地鐵中經(jīng)過實(shí)際運(yùn)行考驗(yàn)的軟件模式，這些軟件模式可略做修改后用于本項(xiàng)目，眾所周知軟件的成熟程度是保證系統(tǒng)運(yùn)行的一個非常關(guān)鍵的因素。

　　·硬件系統(tǒng)經(jīng)過了多年實(shí)際運(yùn)行，是一個非常成熟可靠的系統(tǒng)。

    監(jiān)控軟件在系統(tǒng)中起著極為重要的作用，考慮軟件的各項(xiàng)功能和使用方便，同時考慮其開放性和對Internet應(yīng)用的支持（這是未來發(fā)展的方向，相信整個地鐵系統(tǒng)也會很快實(shí)現(xiàn)信息化的）。選擇GE 的Proficy HMI/SCADA–CIMPLICITY作為車站及控制中心的工業(yè)級監(jiān)控軟件。歷史數(shù)據(jù)庫選擇流行的商用數(shù)據(jù)庫軟件SQL Server軟件。

    通訊網(wǎng)絡(luò)是整個FAS聯(lián)動系統(tǒng)的動脈，控制中心采用冗余標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)以太網(wǎng)（TCP/IP協(xié)議），把控制中心的所有FAS系統(tǒng)設(shè)備連接起來，通過通信轉(zhuǎn)換接口連接到通信系統(tǒng)所提供的接口，實(shí)現(xiàn)控制中心局域網(wǎng)與FAS系統(tǒng)廣域網(wǎng)的連接，通信速率不小于10Mps，采用10/100M自適應(yīng)方式。

    在控制中心構(gòu)成CAT 5+冗余10/100M以太網(wǎng)，在各車站組成10/100M光纖冗余以太環(huán)網(wǎng)，局域網(wǎng)為交換以太網(wǎng)拓樸。由于交換以太網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)動態(tài)路由，極大限度地解決了局域網(wǎng)絡(luò)中的通信沖突問題，提高了網(wǎng)絡(luò)利用率。交換方式將網(wǎng)絡(luò)的不同部分隔離成為子網(wǎng)，各子網(wǎng)只需支持連到子網(wǎng)上的各工作站之間的通信，這樣通過交換可以極大地減輕廣域網(wǎng)上的通信量，把珍貴的廣域網(wǎng)帶寬解放出來。通過交換機(jī)和網(wǎng)管軟件，整個FAS聯(lián)動部分可以設(shè)置成一個相對獨(dú)立的虛擬專網(wǎng)（VPN），這樣在通信中可以減少約30%的路由節(jié)點(diǎn)，降低了網(wǎng)絡(luò)延遲和提高了帶寬利用率。

　　1.系統(tǒng)基本功能

    上海軌道交通9號線一期工程FAS系統(tǒng)設(shè)置防災(zāi)報警及聯(lián)動控制兩個部份，其任務(wù)是建立一個智能的防災(zāi)及自動化監(jiān)控體系，系統(tǒng)以計算機(jī)控制及信息傳輸網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，進(jìn)行信息的采集、存儲、傳遞、處理，實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的自動化管理。

    FAS聯(lián)動控制實(shí)行兩級管理、三級控制的方式。在控制中心大樓設(shè)聯(lián)動控制系統(tǒng)防災(zāi)指揮中心（為主控制級），在車站、車輛段、控制中心大樓等處設(shè)防災(zāi)控制室（為分控制級），均能對其所管轄范圍獨(dú)立地進(jìn)行監(jiān)控管理。

   中央級監(jiān)控系統(tǒng)（聯(lián)動控制主機(jī)系統(tǒng)）由控制中心局域網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)包括互為備用冗余服務(wù)器、冗余工作站維護(hù)計算機(jī)、通信轉(zhuǎn)換接口、打印機(jī)、模擬屏、UPS等設(shè)備。中央級監(jiān)控系統(tǒng)局域網(wǎng)絡(luò)通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)與各車站、OCC大樓及車輛段聯(lián)動控制分機(jī)連接，接收各聯(lián)動分機(jī)設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)及發(fā)出指令。

    在控制中心大樓內(nèi)設(shè)置聯(lián)動控制分機(jī)，負(fù)責(zé)整個建筑物內(nèi)的聯(lián)動控制功能的實(shí)現(xiàn)。控制中心大樓內(nèi)防災(zāi)報警分機(jī)通過RS-232 與聯(lián)動控制分機(jī)連接；該聯(lián)動控制分機(jī)與中央控制室防災(zāi)指揮中心聯(lián)動控制主機(jī)相連。

    在沿線各車站設(shè)置一套聯(lián)動控制分機(jī)。負(fù)責(zé)所管轄范圍內(nèi)的聯(lián)動控制功能的實(shí)現(xiàn)。沿線各車站內(nèi)的防災(zāi)報警分機(jī)通過RS-232與聯(lián)動控制分機(jī)連接；聯(lián)動控制分機(jī)通過2Mbps信道與中央控制室防災(zāi)指揮中心聯(lián)動控制主機(jī)相連。

    兩主變電所內(nèi)分別設(shè)遠(yuǎn)程RI/O， 負(fù)責(zé)主變電所聯(lián)動控制功能的實(shí)現(xiàn)。RI/O與相近的車站聯(lián)動控制分機(jī)相連。

    岔道井內(nèi)分別設(shè)聯(lián)動控制器， 負(fù)責(zé)岔道井內(nèi)聯(lián)動控制功能。岔道井內(nèi)的聯(lián)動控制器通過相鄰車站聯(lián)動控制分機(jī)傳送及接收有關(guān)設(shè)備狀態(tài)及控制指定數(shù)據(jù)。

    在車輛段設(shè)置聯(lián)動控制分機(jī)，負(fù)責(zé)整個車輛段內(nèi)所有建筑物的聯(lián)動控制功能的實(shí)現(xiàn)。車輛段內(nèi)的防災(zāi)報警分機(jī)通過RS-232與聯(lián)動控制分機(jī)連接；聯(lián)動控制分機(jī)通過2Mbps信道與中央控制室防災(zāi)指揮中心聯(lián)動控制主機(jī)相連。

    當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，F(xiàn)AS聯(lián)動控制部分接受防災(zāi)報警分機(jī)的模式指令啟動預(yù)定的工況模式，進(jìn)行相應(yīng)的消防聯(lián)動工作。

　　2.系統(tǒng)構(gòu)成

    2.1.控制中心設(shè)備聯(lián)動系統(tǒng)構(gòu)成

    中央級監(jiān)控系統(tǒng)由控制中心局域網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)包括互為備用冗余服務(wù)器、冗余工作站維護(hù)計算機(jī)、通信轉(zhuǎn)換接口、打印機(jī)、模擬屏、UPS等設(shè)備。

    兩套性能相同的專業(yè)服務(wù)器對整個整個網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并作為網(wǎng)絡(luò)內(nèi)其它計算機(jī)的共享資源。系統(tǒng)正常工作時，主、備服務(wù)器中，一臺主用，另一臺備用。控制命令僅通過主服務(wù)器發(fā)出。主、備服務(wù)器均能接收來自車站的各種上行數(shù)據(jù)。

    下圖簡要說明系統(tǒng)的冗余功能：

數(shù)據(jù)點(diǎn)、報警、用戶登錄數(shù)據(jù)

    2.2.車站設(shè)備聯(lián)動系統(tǒng)的構(gòu)成

    在車控室內(nèi)設(shè)置一套工控機(jī)級別的圖形工作站，作為畫面顯示和人機(jī)對話設(shè)備。車站圖形工作站是車站級的主要監(jiān)控設(shè)備，它負(fù)責(zé)一切正常及事故情況下，對車站各系統(tǒng)設(shè)備的監(jiān)視、管理、控制指令的發(fā)出。圖形工作站通過車站光端交換機(jī)電口與聯(lián)動控制部份的局域網(wǎng)連接起來，構(gòu)成站內(nèi)級以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，同時接收或處理由現(xiàn)場控制器上傳的設(shè)備狀態(tài)或資料。

    在車控室內(nèi)設(shè)置IBP控制盤，IBP盤利用硬線直接控制消防專用設(shè)備。

    在車控室內(nèi)設(shè)置1套GE 系列90-30 PLC構(gòu)成的冗余聯(lián)動控制分機(jī)，接受火災(zāi)報警系統(tǒng)的實(shí)時信息和采集現(xiàn)場防災(zāi)相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。同時接受圖形工作站和中央控制室防災(zāi)指揮中心的控制命令。該聯(lián)動控制分機(jī)通過RS-232與火災(zāi)報警分機(jī)連接。在火災(zāi)情況下，接受到火災(zāi)報警分機(jī)的火災(zāi)報警信息后，實(shí)施火災(zāi)狀態(tài)下的火災(zāi)搶險模式控制；并通過2Mbps信道向中央控制室防災(zāi)指揮中心傳送聯(lián)動設(shè)備的運(yùn)行信息。該聯(lián)動控制分機(jī)可通過MODBUS標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議與BAS系統(tǒng)控制主機(jī)相連，接受BAS系統(tǒng)指令，實(shí)現(xiàn)正常工況下BAS系統(tǒng)對環(huán)控與消防兼用設(shè)備的控制， 并向BAS系統(tǒng)傳回環(huán)控與消防兼用設(shè)備的狀態(tài)。

    在左右環(huán)控室內(nèi)分別設(shè)置2套GE 系列 90-30 PLC構(gòu)成的冗余聯(lián)動控制器，監(jiān)控車站內(nèi)隧道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備、車站公共區(qū)通風(fēng)空調(diào)設(shè)備，車站設(shè)備用房通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備、車站導(dǎo)向設(shè)備、防火閥等設(shè)備。同時將數(shù)據(jù)上傳至車控室內(nèi)聯(lián)動控制分機(jī)。如圖：

    2.3.系統(tǒng)運(yùn)作模式

    1）監(jiān)視模式

    在正常情況下，聯(lián)動控制分機(jī)/控制器均處于監(jiān)視狀態(tài)，GCC顯示相關(guān)工點(diǎn)(控制中心大樓、車站、車輛段、主變電所等地方)各聯(lián)動控制對象狀態(tài)。

    2）報警模式

    a.自動確認(rèn)模式

    聯(lián)動控制分機(jī)監(jiān)視防火閥動作狀態(tài)，并在線監(jiān)視防災(zāi)報警主機(jī)發(fā)出的火災(zāi)報警和模式指令，一旦監(jiān)測到火災(zāi)報警和模式指令，聯(lián)動控制系統(tǒng)立即轉(zhuǎn)入滅火抗災(zāi)工況，同時將信息上傳至防災(zāi)指揮中心。

    b.人工確認(rèn)模式

    聯(lián)動控制分機(jī)也可接受經(jīng)過密碼確認(rèn)的人工火災(zāi)報警模式控制，一旦監(jiān)測到人工確認(rèn)的火災(zāi)報警和模式指令，聯(lián)動控制系統(tǒng)立即轉(zhuǎn)入滅火抗災(zāi)工況，并將信息上傳至防災(zāi)指揮中心。

    c.消防聯(lián)動模式

    FAS系統(tǒng)防災(zāi)報警部分實(shí)現(xiàn)火災(zāi)探測及報警功能，并將信息上傳至防災(zāi)指揮中心。防災(zāi)報警分機(jī)按探測的火災(zāi)情況決定火災(zāi)模式及通知聯(lián)動控制部份。FAS系統(tǒng)聯(lián)動控制部分系統(tǒng)按火災(zāi)模式實(shí)現(xiàn)控制及監(jiān)視著火區(qū)域防火閥動作狀態(tài)，控制防排煙風(fēng)機(jī)等消防設(shè)備的聯(lián)動控制的功能并接收其反饋信號。

    d.控制僅先權(quán)

    如同一控制指命因不同控制級而有沖突不能妥協(xié)時， 控制優(yōu)先權(quán)順序?yàn)椋壕偷乜刂?最高)、IBP控制、車控室控制、中央控制室防災(zāi)指揮中心；隧權(quán)道通風(fēng)系統(tǒng)控制優(yōu)先權(quán)順序：就地控制(最高)、IBP控制、中央控制室防災(zāi)指揮中心、車控室控制。如較低控制指令因較高控制級而不能實(shí)現(xiàn)或中斷時，須向較低控制級報告反映。另外，車控室控制中， 手動控制比模式控制優(yōu)先。

    實(shí)施結(jié)果

   系統(tǒng)從2008投運(yùn)以來，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，各項(xiàng)指標(biāo)優(yōu)于設(shè)計要求。很好的滿足了地鐵運(yùn)營公司的運(yùn)營要求。

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　　GE智能平臺是一個提供高新技術(shù)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(lǐng)域的軟硬件產(chǎn)品、服務(wù)以及專業(yè)技術(shù)。我們?yōu)橛脩籼峁┮粋�獨(dú)特的、靈活的、超可靠的技術(shù)基礎(chǔ)，使得他們在包括能源、水處理、消費(fèi)品、國防以及通訊等領(lǐng)域，獲得持續(xù)的競爭優(yōu)勢。GE智能平臺總部設(shè)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(wù)集團(tuán)的一員。需獲取更多詳情，請?jiān)L問www.ge-ip.com。

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