基于施耐德PLC的軌道交通環(huán)境控制解決方案

圖2 軌道交通車站環(huán)控bas系統(tǒng)設備的典型網(wǎng)絡結構圖

　　bas車站局域網(wǎng)采用冗余工業(yè)以太網(wǎng)，通信速率為100m的物理接口。車站級局域網(wǎng)通過光口連接到通信系統(tǒng)所提供的接口上，實現(xiàn)車站級局域網(wǎng)與bas廣域網(wǎng)的連接。

　　對于車站的服務器、工作站及其網(wǎng)絡交換機不是本文探討的重點，其具體需求和選型在這里就不加多以詳述，下面，我們來分析車站級的冗余plc、ibp盤的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環(huán)控系統(tǒng)中，在車站兩端環(huán)控電控室內(nèi)分別設冗余plc控制器及帶控制器的i/o，集中監(jiān)控車站被控機電系統(tǒng)各設備(包括區(qū)間射流風機、區(qū)間隧道風機、排熱風機、回/排風機、空調新風機、組合式空調機組及相關風閥等)的運行狀態(tài)和故障信號，接收車站的操作命令，并上傳數(shù)據(jù)。兩端的冗余處理器分別放置在車站兩端的環(huán)控電控室內(nèi)的plc機柜中。處理器帶i/o模塊，與環(huán)控電控室內(nèi)被監(jiān)控設備的硬線接口，在每端的plc柜中設置modbus通訊端口，完成與環(huán)控電控室內(nèi)的被監(jiān)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，向上接入車站級100m以太網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可靠上傳與下發(fā)。主控冗余plc之間通過光纖進行通信，以實現(xiàn)主控冗余plc之間的冗余切換功能。

3.4 ibp盤的plc需求

　　在南京軌道交通二號線環(huán)控系統(tǒng)中，在車站控制室各設置一個ibp緊急后備盤，對于應急、備份和直接的操作要求，設置在ibp盤上，由相關人員根據(jù)具體情況及相應的操作規(guī)程進行處置。當車站各專業(yè)系統(tǒng)的設備發(fā)生故障時或緊急情況下，可通過ibp實現(xiàn)車站的關鍵控制功能。ibp在每個車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、隧道通風系統(tǒng)、車站大系統(tǒng)、小系統(tǒng)在火災模式或列車阻塞模式等的運行控制的緊急后備操作盤。當車控室工作站(由主控系統(tǒng)配置)出現(xiàn)故障時，可以通過綜合后備盤ibp，手動緊急控制通風排煙設備按災害模式運行。此外,ibp還根據(jù)ats、pa、pscada、afc、psd、fas等專業(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盤的plc要求必需完成上述所提到的功能，并可以實現(xiàn)與車站的冗余網(wǎng)絡進行互聯(lián)。

　　3.5 就地級i/o的需求

　　在南京軌道交通二號線環(huán)控系統(tǒng)中，就地級設備控制由就地級控制箱、ri/o模塊等設備組成，通過現(xiàn)場總線與車站的plc連接，實現(xiàn)對現(xiàn)場信號的采集、信號的轉換和控制信號的輸出。通過plc專用通訊模件，與具有智能通信接口的各個現(xiàn)場設備通過現(xiàn)場總線，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的通訊。通訊協(xié)議為modbus或profibus現(xiàn)場總線。通過plc專用通訊模件，實現(xiàn)不同通信要求的轉換，保證通信數(shù)據(jù)的實時采集和安全傳輸。

　　實現(xiàn)單臺機電設備的就地控制，滿足設備的現(xiàn)場調試和現(xiàn)場控制的要求?？蓪ΜF(xiàn)場設備的狀態(tài)進行數(shù)據(jù)采集、并將信號轉換輸送到上位控制系統(tǒng)，同時，執(zhí)行控制器的控制命令，完成現(xiàn)場設備與控制系統(tǒng)的連接。

　　具有智能通信接口的各個現(xiàn)場設備通過現(xiàn)場總線和控制器相連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的通訊與數(shù)據(jù)交換。采用各個通信接口模塊，用以實現(xiàn)不同通信信號的數(shù)據(jù)交換要求，保證現(xiàn)場數(shù)據(jù)的實時采集和安全傳輸。實現(xiàn)對遠離主控制系統(tǒng)的末端設備的信息采集和監(jiān)督控制。

4 modicon plc的具體解決方案

　　4.1 施耐德plc簡介

　　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，同時也是plc熱備系統(tǒng)技術發(fā)明的擁有者。quantum通用自動化系統(tǒng)是專門面向過程控制而設計的通用的自動化系統(tǒng)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)控制和自動化領域中。quantum繼承和發(fā)展了施耐德自動化modicon產(chǎn)品一貫的特點和優(yōu)點，并且融入了當今最新的it技術和網(wǎng)絡技術，具有結構靈活、功能強勁、使用簡便、性價比高、集成度高、兼容性好,廣泛的開放性等眾多特點。

　　quantum系統(tǒng)已在國內(nèi)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(xiàn)場經(jīng)過了長期、穩(wěn)定運行，受到了廣大用戶的信任和稱贊。quantum系統(tǒng)具有配置簡單、接線方便、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，并且平均無故障時間均大于200000小時。

　　quantum 自動化平臺提供多種形式的解決方案。單機架控制系統(tǒng)最大448個i/o點，多站點控制系統(tǒng)可配置網(wǎng)絡服務功能，最大64000個i/o點。在通訊選件的支持下具有至工廠級和現(xiàn)場總線網(wǎng)絡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(tǒng)能夠實現(xiàn)主備機之間平穩(wěn)、無縫的切換。切換對于過程而言是透明的，系統(tǒng)對過程的監(jiān)控不會中斷，并且不會因為發(fā)生硬件故障而受到不利影響。quantum 模塊的i/o站點在unity pro 軟件編程環(huán)境中進行配置，使用unity pro 的雙機熱備系統(tǒng)因此能夠減少停機時間，從而提高生產(chǎn)效率。