地铁BAS系统现场网络结构的说明V1

1、关于地铁系统现场级网络应用的说明1、概述地铁BAS系统作为综合监控系统的重要组成部分承担着地下车站机电设备监控以及紧急情况下防灾救灾的重责。由于地下车站机电设备分布广泛，因此BAS系统核心控制器及远程10之间一般通过网络通信的形式连接。随着城市轨道交通技术的发展，国内外地铁环境与设备监控系统已经走过了各站分离的阶段，进入了全线组网的新阶段，设备监控多采用分散控制、集中管理的系统模式。目前BAS系统现场级网络主要有全总线和工业以太网两种实现形式。由于现场总线技术的各种标准之间转换困难、系统集成存在各种壁垒等种种制约性，而相对的工业以太网的种种优势，随着全球工业自动化技术的不断进步，造成了BAS系

2、统网络正在从现场总线向工业以太网方向发展的趋势。2、工业以太网与现场总线比较目前国内城市轨道交通BAS系统普遍采用PLC设备，是一个基于网络的自动化系统，涉及多种通信及网络技术，如用于装置控制层的现场总线技术。而由于现场总线标准存在12种之多，如何统一现场总线标准经过了16年的标准大战，最终没有形成一个统一的标准，多标准等于无标准，因此无论是最终用户还是制造商，普遍都在关注现场总线技术的发展动态，寻求高性能低成本的方案。以太网技术由于其开放性、稳定性和可靠性，在全球范围取得了巨大成功，因此如何对以太网技术进行改进，使其适合应用于工业控制领域的数字通信，已成为业内近些年内的热门研究方向，很多人都

3、寄希望于现场总线技术在以太网技术的基础上达成统一，改变目前多标准并存的现状，同时用以太网统一工业控制网络的各个层次，实现真正的无缝信息集成。BAS系统网络也随着工业以太网的发展,逐渐实现装置控制层设备由采用现场总线改变为工业以太网技术。1)BAS系统采用工业以太网方案对比传统的总线方案具有以下优点：传统双现场总线方案中，车站两端冗余PLC各自负责一端的BAS系统设备。对于车站内需要联动运行的部分设备，如正常模式下分布在车站不同端的风机、风阀联动、火灾模式下的两端空调系统联动等均需要两端的冗余PLC之间首先相互联动和确认设备状态到位后才能执行下一步动作。在常规地铁设计中，车站两端的冗余PLC虽然

4、采用了热备方式，配置了两块背板、两块CPU、两块电源等，但所有的模块均放置在同一房间甚至同一面控制柜内，当房间内发生火灾或电源故障，容易引起冗余PLC整体故障。而一端的冗余PLC一旦退出服务，则另一端的冗余PLC则可能因为联锁动作失败而导致系统整体瘫痪。若采用光纤环网方式连接两端冗余PLC，若一端冗余PLC发生整体性故障退出服务，系统将立即切换到另一端的一套冗余PLC上继续工作，保证系统在极端恶劣的情况下能正常运行，中央和车站下达的指令能迅速传达到现场设备。传统双现场总线方案中，双总线均采用平行布线方式，两条总线紧靠着分布到就地控制箱。发生火灾或其他特殊情况时，极易引起两条总线同时中断，从而造

5、成系统与RI/O之间失去联系。而光纤环网采用分布式布线方式，一条光纤在车站内分布成环状，一旦发生火灾或其他特殊情况，总线将立即切换传输路径，不会造成PLC与RIO之间的通信中断。传统双现场总线方案中，主要传输介质是通讯电缆。在复杂环境下，通讯电缆容易受到地铁内各种电磁干扰源的干扰。而采用光纤介质则可从根源上避免电磁干扰对系统的影响。传统双现场总线方案中，各厂家的控制器均采用专用的协议进行通信，现场调试或诊断时需要专用工具或特殊软件才可进行。而光纤环网采用标准开放的ModbusTCP/IP协议，通过手提电脑上的RJ45接口即可进行调试和诊断，现场调试和维护将十分便利。2）相对现场总线而言，现场级

6、装置采用工业以太网也存在一些不足：现场级装置采用工业以太网组网将增加前期投资费用，由于地铁车站内通讯距离较长，故采用工业以太网需增加环网光纤设备及光纤熔接费用。大量采用光纤熔接会造成施工控制难度较大。综上所述，采用环线环网的BAS系统方案具有系统可靠性高，抗干扰能力强以及调试、维护方便等特点，但同样也存在相应的不足性，但整体对比传统现场总线方案具有更大的实用优势。3、国内轨道交通BAS现场网络应用状况从国内轨道交通历史和现状看，在BAS系统出现的早期，由于条件的限制，其现场级网络主要以全总线网络为主。具有地铁BAS系统应用业绩的四大品牌：罗克韦尔（A-B）、施耐德、西门子、GE均选择了各自的总

7、线网络。2005年起，随着工业以太网技术的不断成熟，越来越多的城市开始选择工业以太网作为BAS系统现场级网络。目前，BAS系统现场网络应用情况如下表所示（以城市为例）：线路名称系统品牌网络结构控制器形式北京北京地铁号线一期施耐德总线北京地铁机场线总线北京地铁号线西门子总线北京地铁号线改造西门子总线北京地铁号线改造总线北京地铁号线罗克韦尔（）总线北京地铁号线延长西门子总线北京地铁昌平线施耐德总线北京地铁房山线施耐德总线北京地铁号线一期施耐德总线北京地铁西郊线西门子总线北京地铁号线西门子总线北京地铁号线二期西门子总线北京地铁号线施耐德总线北京地铁号线二期施耐德总线北京地铁亦庄线延长罗克韦尔（）总线

8、北京地铁大兴线延长施耐德总线北京地铁号线施耐德以太网北京地铁号线和利时以太网上海上海地铁号线施耐德以太网上海地铁号线（杨浦线）施耐德以太网上海地铁号线西门子总线上海地铁号线北延伸施耐德以太网上海地铁号线北北延伸施耐德以太网上海地铁号线东延伸施耐德以太网上海地铁号线施耐德总线上海地铁号线西延伸施耐德以太网上海地铁号线总线上海地铁号线北延伸霍尼韦尔总线上海地铁号线总线上海地铁号线三期以太网成都号线罗克韦尔（）总线上海地铁号线施耐德总线上海地铁号线施耐德以太网上海地铁号线施耐德以太网上海地铁号线施耐德以太网上海地铁号线西门子总线上海地铁号线西门子以太网广州广州地铁号线施耐德总线广州地铁号线北延线罗克

9、韦尔（）总线广州地铁号线改造施耐德总线广州地铁号线总线广州地铁号线罗克韦尔（）总线广州地铁号线延长线罗克韦尔（）总线广州地铁号线罗克韦尔（）总线广州地铁号线总线广州地铁广佛线总线广州珠江新城集运线罗克韦尔（）总线广州地铁号线施耐德以太网南京南京地铁号线罗克韦尔（）总线南京地铁号线施耐德总线南京地铁号线施耐德以太网南京地铁号线罗克韦尔（）总线南京地铁号线施耐德以太网南京地铁机场线西门子总线无锡无锡地铁1号线罗克韦尔（）总线苏州苏州地铁号线罗克韦尔（）总线苏州地铁号线施耐德总线深圳深圳地铁号线罗克韦尔（）总线深圳地铁号线西门子总线深圳地铁号线西门子总线深圳地铁号线罗克韦尔（）总线天津天津地铁二，三

10、号线罗克韦尔（）总线天津津滨轻轨二期施耐德总线天津地铁一号线罗克韦尔（）总线武汉武汉地铁号线罗克韦尔（）总线武汉地铁号线罗克韦尔（）总线成都成都号线罗克韦尔（）总线成都号线罗克韦尔（）总线重庆重庆地铁号线罗克韦尔（）总线重庆地铁号线罗克韦尔（）总线重庆地铁号线西门子总线沈阳沈阳地铁号线施耐德总线沈阳地铁号线施耐德以太网西安西安地铁号线罗克韦尔（）总线西安地铁号线罗克韦尔（）总线杭州杭州地铁号线罗克韦尔（）总线杭州地铁号线罗克韦尔（）总线大连大连地铁1号线罗克韦尔（）总线青岛青岛地铁一期工程施耐德以太网长春长春轻轨一期工程施耐德以太网哈尔滨哈尔滨地铁号线施耐德以太网从表中可以看到，前期地铁线路B

11、AS系统以总线方案居多，而新线以太网越方案来越多。据悉，施耐德、西门子、GE三大PLC供货商均为地铁BAS系统提供过基于现场总线和工业以太网的PLC产品（西门子是上海16号线；GE是上海地铁9号线3期），罗克韦尔（A-B）也有以太网方案，但在地铁BAS系统中主要推广总线方案。综上所述：1.在地铁BAS应用中，总线方案占比大约60%，工业以太网占比大约40%；2总线方案中，A-B，施耐德，GE，西门子都有应用业绩；3.工业以太网方案中，施耐德，GE,西门子有业绩，A-B没有工业以太网业绩；上海地铁号线施耐德总线工业总线出现得早，一直伴随着工业自动化的发展，所以，以上4大品牌都是工业总线的支持者，应用广泛，基础好，但是其最大的不足就是通用性差，每家都有自己的标准，网络上的器件不互通，备品备件价格高。工业以太网出现得较晚，但由于其高速，大容量，兼容性好，互通性高，稳定抗干扰等诸多优势，在BAS系统中发展迅速，目前已经占比接近一半。同时，工业以太网方案是A-B，GE,西门子，施耐德在工业自动化领域大力推广的方案，是与工业总线并行发展的，目前已经成为工业自动化领域的发展方向，在技术上是先进的，可行的。6目前，国内如北京、上海、广州、武汉，南京、长春、哈尔滨、沈阳、郑州、青岛等一大批新建地铁BA