LK在地铁车辆段中的解决方案.doc

LK在车辆段设备管理系统中的解决方案（北京和利时自动化驱动技术有限公司 市场拓展部 100176） 吴云峰摘 要 和利时公司作为国内最大的自动化控制系统制造商，其LK大型PLC产品已在新能源、石油、化工、天然气、水行业、轨道交通等行业均有过成功的应用，产品的高性能、高稳定性、开放性及易用性完全满足地铁车辆段设备管理系统（DMS）的要求。本文对地铁DMS系统详细介绍了其系统结构、系统配置、监控管理模式以及系统的功能。给出了HOLLiAS LK大型PLC控制器在地铁DMS监控系统中的应用解决方案。关键词 城市轨道交通；车辆段机电设备管理系统；DMS系统；HOLLiAS LK系列PLC1引言车辆段机电设备管理系统（DMS）是一个独立于车站的监控系统，它针对分布在车辆段范围多个建筑和各区域，包括检修库、物资总库、办公楼、电机楼、单身公寓及餐厅、门卫及消防控制中心、基地维修区、牵引变电所、信号设备室、洗车库、主变电所及其它区域的重要机电设备如空调通风设备、给排水设备、电梯、室内照明、废水处理系统、洗车设备等系统进行全面、有效的监控和管理。2 系统构成车辆段机电设备监控系统DMS采用和利时公司HOLLiAS LK系列PLC对设备进行控制，系统结构采用分散控制、集中管理的方式。通过冗余工业级以太网交换机将各区域控制器及IBP盘控制器连接至车辆段控制中心内，构成车辆段机电设备监控系统DMS的监控层和控制层局域网络，车辆段控制中心作为车辆段机电设备监控和火灾报警指挥中心。车辆段机电设备监控系统DMS系统构成示意如下图所示。图1车辆段机电设备监控系统结构图 在车辆段门卫及消防控制室配置冗余的LK PLC控制器，配置DMS监控工作站，负责车辆段机电设备的监控，并在车辆段门卫及消防控制室内设置与电扶梯、智能照明等系统的通讯接口设备，实现与相关系统的数据通讯，同时在消防及设备控制室内设紧急控制盘（IBP），紧急控制盘内设有LK辅助 PLC控制器，用于接收盘面按钮的控制指令，通过指示灯实现模式运行状态在盘面上的状态显示，紧急后备控制盘作为DMS火灾工况下的紧急后备，在紧急控制盘的PLC中设有与FAS报警主机进行数据通讯的接口，实现火灾工况下FAS报警与DMS的联动控制功能。 在车辆段控制中心设置DMS维护工作站。 在设备室设置通讯控制器，用于实现与其他设备或控制系统的通信接口处理。 在消防及设备控制室设置UPS不间断电源，负责本区域内系统设备集中供电。 在被控设备集中处设置远程I/O控制柜，通过冗余现场总线与各自区域PLC控制器连接，监视并控制现场设备。3 系统配置 消防及设备控制室车辆段机电设备监控系统DMS在消防及设备控制室设置有车辆段机电设备监控系统DMS监控工作站、打印机、冗余工业以太网交换机、通信控制器、紧急监控盘、控制操作台、消防广播设备、电视监控终端设备、FAS系统设备以及电源设备（包括配电设备、UPS及电池）等。其中FAS 系统设备、消防广播设备、电视监控终端设备由相关投标方提供，其余设备由投标人提供。FAS、DMS合用消防及设备控制室控制台，控制台由车辆段机电设备监控系统DMS统一考虑设置，FAS系统提出工艺布置要求。 车辆段控制中心车辆段机电设备监控系统DMS在车辆段控制中心设置维护工作站。 现场设备现场监控设备根据机电设备的设置情况，在消防及设备控制室设置PLC控制器，在配线间、设备机房等被控设备集中地点设置就地远程I/O模块箱。在被控设备附近的远程I/O控制箱中配有各种接口设备、继电器等，用于实现对就地设备的监视和控制。 控制器及远程I/O在消防及设备控制室内设置DMS PLC控制器，控制器安装于控制柜中，控制器采用和利时公司的LK系列的冗余CPU模块LK210，通过设置在消防及设备控制室内的冗余交换机，实现与监控工作站的连接，接收监控工作站的操作指令，并将设备的状态信息上传给监控工作站，完成机电设备的监控。在消防及设备控制室内另设置IBP盘控制器，IBP盘控制器采用和利时公司的LK系列的冗余CPU模块LK210，当车辆段机电设备监控系统DMS控制器故障时，通过IBP盘手动操作，紧急后备控制器可完成车辆段机电设备监控系统DMS的必要功能。在IBP盘LK PLC控制器机架中设置与FAS进行数据通讯的接口模块，接收FAS系统在火灾状况下发出的模式指令，并根据接收到的FAS指令对通风、防排烟设备进行联动控制，并将执行后的火灾模式通过DO输出方式传至FAS消防报警系统的输入模块，反馈已执行的工况，各工况共用一个反馈点。除上述主要控制器外，在各配线间、设备机房地点设置远程I/O模块箱，I/O模块箱根据设备监控点数，配置相应的接口模块，LK远程I/O模块采用PROFIBUS-DP与冗余CPU模块LK210进行数据通信。 传感器车辆段机电设备监控系统DMS只对室内温湿度传感器进行设置。 通信接口车辆段机电设备监控系统与组合空调机组、冷水机组、电扶梯系统、水泵变频器、智能照明等采用通信接口方式进行连接，实现车辆段机电设备监控系统DMS对相关系统设备的监视与控制。DMS实现不同通信要求的数据转换。对于采用通信接口方式接入DMS的设备，接口形式及接口协议待设计联络时确定，和利时公司已考虑足够接口开发费用，并保证满足接口要求。 UPS不间断电源车辆段机电设备监控系统DMS设备及消防控制室设置UPS不间断电源设备（包括配电设备），UPS及供电设备设置于各区域控制器附近，用于对各区域内车辆段机电设备监控系统DMS设备的集中供电。 工业以太网交换机在消防及设备控制室内设置冗余以太网交换机，两台交换机互为备份，采用星型方式连接各区域控制器、后备控制器及监控工作站、维护工作站及DMS服务器。4 系统监控管理模式 正常运营模式正常运行工况，车辆段机电设备监控系统DMS监控各设备运行状态，接收报警信号，向消防及设备控制室传送设备的运行状态信息、检测环境信息，并接收消防及设备控制室的各种监控指令，转换设备的运行模式。 火灾运营模式在车辆段发生火灾情况下，DMS接收来自FAS系统的火灾报警信号，停止非消防设备的运行，控制相关风机进入防排烟状态，进行有效排烟。 模式控制 自动控制模式控制由系统监控工作站实施，在冗余PLC控制器I中存储环控系统模式控制表，冗余PLC控制器I按照模式表向各区域控制器发出控制指令，启动或停止有关设备的运行，并接收设备运行状态的反馈信息。IBP盘PLC接收FAS指令，向各区域控制器发出控制指令，启动或停止有关设备的运行，接收状态反馈信号向FAS反馈及执行结果。 手动控制手动模式控制由车辆段值班员通过设在消防及设备控制室的系统监控工作站实现。在冗余PLC控制器I中存储环控系统模式控制表，车辆段值班员可按照不同的运行模式在监控工作站启动相对应的工作模式，由冗余控制器I向各区域控制器发出控制指令，来启动或停止有关设备；监控工作站接收指令反馈及执行结果和设备运行状态反馈信息。 IBP盘控制IBP控制是车辆段机电设备监控系统DMS的紧急备用控制，通过IBP紧急控制盘进行模式控制。IBP盘上设有车辆段火灾模式控制按钮，车辆段值班员可按照不同的运行模式在IBP通过各按钮启动相对应的DMS火灾工况模式，IBP盘PLC接收到盘面的按钮操作指令后，将与按钮对应的模式控制信号发送给冗余控制器I，由冗余控制器根据接收到的模式控制指令向各区域控制器发出设备控制指令，来启动或停止有关设备；IBP盘接收指令反馈及执行结果和设备运行状态反馈信息，以灯显方式显示。5 系统功能 监视功能DMS能够监视和记录通风空调系统、给排水系统、电扶梯等所有被控设备的运行状态及参数。设备的状态信息和参数信息能够在DMS监控工作站的监视画面上进行状态显示，操作人员通过监控工作站的监控画面实现对所有机电设备的状态进行监视。 DMS能够监视和记录各类传感器数据，如：重要区域的温度等环境参数。 控制与调节功能DMS监控系统具有PID调节控制功能、逻辑控制和模式控制功能： 对站内通风空调系统、给排水系统、电扶梯系统等各种机电设备实现监视和控制，并对故障状态，进行报警。 能预置各类不同工况模式的运行程序，通过集中监控室的指令及与其他系统的接口（如消防报警系统），实现对相关设备的控制。对于被控设备可实现单独控制、联锁控制和各种模式手动与自动控制。 对于正常工况和火灾工况兼用的设备，正常工况由车辆段机电设备监控系统DMS监控管理，火灾时由FAS系统发出指令，将车辆段机电设备监控系统DMS转入灾害模式运行实施控制，火灾工况具有优先权。 可实施预定的能源管理方案，使得车辆段在满足舒适性条件下，降低能耗，从而进一步降低营运支出，提高经济效益。 能按管理者的需求，自动形成各种设备运行参数报表，或随时变更设备运行参数（如启停时间、控制参数等）。实现备用设备自动切换运行等，控制有关机电设备的平均使用时间，从而延长此类设备（如各种水泵等）的使用寿命。 报警处理功能DMS能够及时显示主要设备的故障状态并发出报警，实时报警显示高水位，过滤网阻塞报警等。接收FAS报警信号，控制与消防有关设备在火灾工况下的运行模式，并将执行完毕后的模式操作通过硬接点的方式反馈给FAS报警主机。DMS监控工作站具有声光报警、报警画面自动弹出、报警确认及处理功能。通过对紧急控制盘（IBP盘）的操作，作为DMS火灾工况控制的后备措施。 显示及打印记录功能车辆段机电设备监控系统DMS能够记录和显示各类传感器数据。具有彩色动态显示及多级显示功能,，及时显示设备的运行状态、设备故障状态，统计设备累计运行时间，为设备提供维修保养报告，并有声光报警。对各类信息能够进行实时记录查询，建立设备管理数据库，根据需要能够自动生成各类统计报表，定期打印输出数据报表（日报表、周报表、月报表等）。 保护措施及自诊断功能车辆段机电设备监控系统DMS具有保护措施，对不同级别的操作员可以开放不同的操作权限，并具有在线维护和自诊断功能。6 结束语车辆段机电设备管理系统（DMS）采用和利时公司LK系列PLC，双网冗余、控制器与工作站冗余热备、模块可热插拔、I/O通道隔离等措施，构建了一个高可靠性、高容错性的应用系统。LK具有很好的开放性，可实现BAS与各个子系统的接口。人机接口操作简单，功能强大，进