和利時LK系列大型PLC在北京地鐵14號線中的應(yīng)用

本文主要介紹了北京地鐵14號線BAS系統(tǒng)的總體設(shè)計、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)層次、功能實現(xiàn)，結(jié)合控制要求，分析了和利時LK系列PLC在地鐵BAS系統(tǒng)中的應(yīng)用。實踐證明，該系統(tǒng)設(shè)計合理，LK在大型控制系統(tǒng)中運行穩(wěn)定、可靠。

北京地鐵14號線；BAS；LK系列PLC；冗余；模式控制

          引言

北京地鐵14號線全長47.7公里，起于豐臺區(qū)永定河以西的張郭莊站，向東經(jīng)過豐臺北路、南二環(huán)和南三環(huán)之間，至西大望路一線向北，迄于朝陽區(qū)來廣營以北的善各莊站，呈L狀。全線經(jīng)過豐臺、東城、朝陽3區(qū)，共設(shè)車站37座，除張郭莊站及園博園站是高架站外，其余均為地下車站。全線監(jiān)控點數(shù)大約在15萬點左右。

為了配合第九屆中國（北京）國際園林博覽會的舉辦，項目于2013年05月05日開通張郭莊站至西局站段（全長12.4千米，共有7座車站），有利地保障了園博會在北京的順利舉辦。

          項目概況

北京地鐵十四號線的環(huán)境和設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（以下簡稱BAS系統(tǒng)）對全線所有地下車站、高架車站、車輛段、區(qū)間隧道內(nèi)設(shè)置的各種正常運營保障設(shè)施(包括通風空調(diào)設(shè)備、給排水設(shè)備、動力照明設(shè)備、自動電/扶梯、電保溫設(shè)備、EPS等)和事故緊急防救災(zāi)設(shè)施(防排煙系統(tǒng)、應(yīng)急照明系統(tǒng)等)進行全面、有效地自動化監(jiān)控及管理，確保設(shè)備處于安全、可靠、高效、節(jié)能的較佳運行狀態(tài)，從而提供一個舒適的乘車環(huán)境，特別是在地下車站發(fā)生火災(zāi)事故的情況下，使有關(guān)救災(zāi)設(shè)施按照設(shè)計工況及時有效地運行，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)備的正常運行。

37座車站的BAS均采用的是和利時LK系列大型PLC產(chǎn)品。通過冗余以太網(wǎng)通信接口與綜合監(jiān)控系統(tǒng)連接，將信息集中上傳至綜合監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)BAS在綜合監(jiān)控系統(tǒng)中的深度集成。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

BAS系統(tǒng)是基于分層分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：

  中央級：BAS的中央級主要是調(diào)度控制中心（OCC）的調(diào)度工作站，由綜合監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)；

   車站級：包括車站級綜合監(jiān)控功能和車站BAS監(jiān)控功能，正常情況下，車站級監(jiān)控功能由綜合監(jiān)控系統(tǒng)完成。車站BAS監(jiān)控功能以車站BAS應(yīng)急操作終端、BAS維護工作站、32位LK控制器為平臺實現(xiàn)；

   現(xiàn)場級：通過LK 系列遠程I/O模塊實現(xiàn)車站各就地信號的采集與控制，具體包括各類傳感器、執(zhí)行器、或裝置等。

中央級系統(tǒng)

綜合監(jiān)控系統(tǒng)軟件由和利時開發(fā)，通過冗余光纖環(huán)網(wǎng)與各個車站BAS系統(tǒng)通訊，進行數(shù)據(jù)采集與控制，整個監(jiān)控點數(shù)大約在150000點左右。

車站級BAS系統(tǒng)

車站級包括地下車站和高架站兩類，每個車站監(jiān)控點數(shù)大約在4000點左右， 由PLC控制器、現(xiàn)場傳感器、維護終端等組成。

3.2.1 地下車站BAS系統(tǒng)

由車站維護工作站、應(yīng)急操作終端、PLC、RI/O、現(xiàn)場總線、IBP（綜合后備盤）PLC等組成。

車站控制室設(shè)IBP，IBP處設(shè)置PLC和應(yīng)急操作終端，IBP盤處PLC選用和利時的LK210 冗余CPU，應(yīng)急操作終端選用工業(yè)級產(chǎn)品觸摸屏式一體化工控機，實現(xiàn)IBP盤面監(jiān)視和控制。

車站兩端各設(shè)置一套冗余控制器PLC_A和PLC_B，選用冗余CPU模塊 LK210， LK210較大可擴展數(shù)字量57344點,模擬量3584點，集成了4路以太網(wǎng)接口，支持以太網(wǎng)冗余環(huán)，支持CPU之間數(shù)據(jù)共享，通過冗余光纖環(huán)網(wǎng)（TCP/IP協(xié)議）進行連接實現(xiàn)大數(shù)據(jù)信息上傳和PLC_A與PLC_B之間關(guān)鍵數(shù)據(jù)交互，對本車站所轄區(qū)間隧道及車站的通風空調(diào)大系統(tǒng)、小系統(tǒng)及其水系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、自動扶梯、電梯、給排水系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備進行監(jiān)控及管理，同時對相關(guān)設(shè)備用房和公共區(qū)的環(huán)境溫濕度等參數(shù)進行監(jiān)測。

FAS接口通信是自定義的特殊協(xié)議，采用LK239串口通訊模塊接收FAS主機傳送的火災(zāi)報警模式號，實現(xiàn)車站BAS在火災(zāi)工況下對設(shè)備的聯(lián)動控制。

區(qū)間設(shè)備房設(shè)備距離控制室非常遠，通過LK233光纖通信模塊進行遠程I/O擴展，較遠可以擴展20KM。

地下車站系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖如圖 3‑1所示：

網(wǎng)絡(luò)層次

BAS 系統(tǒng)在車站內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)可分為三級，分別為：車站級、子系統(tǒng)級（即BAS級）、現(xiàn)場級。

   車站級：車站 A、B 端的冗余LK 集成冗余以太網(wǎng)接口接入車站級環(huán)網(wǎng)，無須額外配以太網(wǎng)通信模塊。為保證系統(tǒng)安全，不同專業(yè)數(shù)據(jù)有效傳輸，PLC網(wǎng)絡(luò)均分配特定的IP段，在進入綜合監(jiān)控系統(tǒng)時需要做地址映射，LK自身集成的以太網(wǎng)接口支持跨VLAN功能，可靈活應(yīng)用于復雜網(wǎng)絡(luò)配置中，通過三層交換機與綜合監(jiān)控通信；

   子系統(tǒng)：A端與B端通過冗余光纖環(huán)網(wǎng)通信，同時LK支持多機互聯(lián)，方便實現(xiàn)A、B端數(shù)據(jù)共享，進行有效的聯(lián)鎖控制；

   現(xiàn)場級：由BAS 系統(tǒng)負責配置。距離小于1000m采用LK232 PRIFIBUS-DP總線擴展模塊擴展遠程 I/O；距離超過1km，使用LK233 光纖通信模塊，較遠可以擴展4級，每級5km，總計20km。

網(wǎng)絡(luò)層次如圖 4‑1所示：

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