基于施耐德PLC的軌道交通環(huán)境控制解決方案

圖2 軌道交通車(chē)站環(huán)控bas系統設備的典型網(wǎng)絡(luò )結構圖

　　bas車(chē)站局域網(wǎng)采用冗余工業(yè)以太網(wǎng)，通信速率為100m的物理接口。車(chē)站級局域網(wǎng)通過(guò)光口連接到通信系統所提供的接口上，實(shí)現車(chē)站級局域網(wǎng)與bas廣域網(wǎng)的連接。

　　對于車(chē)站的服務(wù)器、工作站及其網(wǎng)絡(luò )交換機不是本文探討的重點(diǎn)，其具體需求和選型在這里就不加多以詳述，下面，我們來(lái)分析車(chē)站級的冗余plc、ibp盤(pán)的plc及其遠程i/o的具體需求描述。但總的要求就是所有的硬件設備要求具有防塵、防腐蝕、防潮、防霉、防震、抗電磁干擾和靜電干擾的能力，保證在軌道交通環(huán)境中安全、可靠地運行。

　　3.3 主控plc需求

　　在南京軌道交通二號線(xiàn)環(huán)控系統中，在車(chē)站兩端環(huán)控電控室內分別設冗余plc控制器及帶控制器的i/o，集中監控車(chē)站被控機電系統各設備(包括區間射流風(fēng)機、區間隧道風(fēng)機、排熱風(fēng)機、回/排風(fēng)機、空調新風(fēng)機、組合式空調機組及相關(guān)風(fēng)閥等)的運行狀態(tài)和故障信號，接收車(chē)站的操作命令，并上傳數據。兩端的冗余處理器分別放置在車(chē)站兩端的環(huán)控電控室內的plc機柜中。處理器帶i/o模塊，與環(huán)控電控室內被監控設備的硬線(xiàn)接口，在每端的plc柜中設置modbus通訊端口，完成與環(huán)控電控室內的被監控設備的通訊接口。每端的主控制器上設置兩塊塊以太網(wǎng)卡，向上接入車(chē)站級100m以太網(wǎng)，實(shí)現數據的可靠上傳與下發(fā)。主控冗余plc之間通過(guò)光纖進(jìn)行通信，以實(shí)現主控冗余plc之間的冗余切換功能。

3.4 ibp盤(pán)的plc需求

　　在南京軌道交通二號線(xiàn)環(huán)控系統中，在車(chē)站控制室各設置一個(gè)ibp緊急后備盤(pán)，對于應急、備份和直接的操作要求，設置在ibp盤(pán)上，由相關(guān)人員根據具體情況及相應的操作規程進(jìn)行處置。當車(chē)站各專(zhuān)業(yè)系統的設備發(fā)生故障時(shí)或緊急情況下，可通過(guò)ibp實(shí)現車(chē)站的關(guān)鍵控制功能。ibp在每個(gè)車(chē)站控制室為以下控制操作提供緊急操作功能。ibp為操作值班員提供常用設備的備用操作手段，保障設備的正常運轉。

　　ibp作為排水泵、隧道通風(fēng)系統、車(chē)站大系統、小系統在火災模式或列車(chē)阻塞模式等的運行控制的緊急后備操作盤(pán)。當車(chē)控室工作站(由主控系統配置)出現故障時(shí)，可以通過(guò)綜合后備盤(pán)ibp，手動(dòng)緊急控制通風(fēng)排煙設備按災害模式運行。此外,ibp還根據ats、pa、pscada、afc、psd、fas等專(zhuān)業(yè)的要求提供的報警音響器件、控制按鈕以及指示燈等元器件。

　　ibp盤(pán)的plc要求必需完成上述所提到的功能，并可以實(shí)現與車(chē)站的冗余網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行互聯(lián)。

　　3.5 就地級i/o的需求

　　在南京軌道交通二號線(xiàn)環(huán)控系統中，就地級設備控制由就地級控制箱、ri/o模塊等設備組成，通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)與車(chē)站的plc連接，實(shí)現對現場(chǎng)信號的采集、信號的轉換和控制信號的輸出。通過(guò)plc專(zhuān)用通訊模件，與具有智能通信接口的各個(gè)現場(chǎng)設備通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)，實(shí)現數據的通訊。通訊協(xié)議為modbus或profibus現場(chǎng)總線(xiàn)。通過(guò)plc專(zhuān)用通訊模件，實(shí)現不同通信要求的轉換，保證通信數據的實(shí)時(shí)采集和安全傳輸。

　　實(shí)現單臺機電設備的就地控制，滿(mǎn)足設備的現場(chǎng)調試和現場(chǎng)控制的要求?？蓪ΜF場(chǎng)設備的狀態(tài)進(jìn)行數據采集、并將信號轉換輸送到上位控制系統，同時(shí)，執行控制器的控制命令，完成現場(chǎng)設備與控制系統的連接。

　　具有智能通信接口的各個(gè)現場(chǎng)設備通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)和控制器相連接，實(shí)現數據的通訊與數據交換。采用各個(gè)通信接口模塊，用以實(shí)現不同通信信號的數據交換要求，保證現場(chǎng)數據的實(shí)時(shí)采集和安全傳輸。實(shí)現對遠離主控制系統的末端設備的信息采集和監督控制。

4 modicon plc的具體解決方案

　　4.1 施耐德plc簡(jiǎn)介

　　施耐德電氣公司不僅是公認得可編程邏輯控制器plc的發(fā)明者，同時(shí)也是plc熱備系統技術(shù)發(fā)明的擁有者。quantum通用自動(dòng)化系統是專(zhuān)門(mén)面向過(guò)程控制而設計的通用的自動(dòng)化系統平臺,適用于軌道交通，電力，化工，建材等各行各業(yè)的工業(yè)控制和自動(dòng)化領(lǐng)域中。quantum繼承和發(fā)展了施耐德自動(dòng)化modicon產(chǎn)品一貫的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，并且融入了當今最新的it技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，具有結構靈活、功能強勁、使用簡(jiǎn)便、性?xún)r(jià)比高、集成度高、兼容性好,廣泛的開(kāi)放性等眾多特點(diǎn)。

　　quantum系統已在國內外諸多行業(yè)中得到了非常廣泛和成熟的應用，并在工業(yè)現場(chǎng)經(jīng)過(guò)了長(cháng)期、穩定運行，受到了廣大用戶(hù)的信任和稱(chēng)贊。quantum系統具有配置簡(jiǎn)單、接線(xiàn)方便、易于維護、隔離性好，結構堅固，抗腐蝕強，適應極其惡劣的工業(yè)環(huán)境。并且quantum所有部件均可帶電熱插拔，并且平均無(wú)故障時(shí)間均大于200000小時(shí)。

　　quantum 自動(dòng)化平臺提供多種形式的解決方案。單機架控制系統最大448個(gè)i/o點(diǎn)，多站點(diǎn)控制系統可配置網(wǎng)絡(luò )服務(wù)功能，最大64000個(gè)i/o點(diǎn)。在通訊選件的支持下具有至工廠(chǎng)級和現場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )ethernet、modbus plus，profibus-dp，interbus等的連接性能。

　　使用unity pro軟件的雙機熱備系統能夠實(shí)現主備機之間平穩、無(wú)縫的切換。切換對于過(guò)程而言是透明的，系統對過(guò)程的監控不會(huì )中斷，并且不會(huì )因為發(fā)生硬件故障而受到不利影響。quantum 模塊的i/o站點(diǎn)在unity pro 軟件編程環(huán)境中進(jìn)行配置，使用unity pro 的雙機熱備系統因此能夠減少停機時(shí)間，從而提高生產(chǎn)效率。