廣州地鐵三號線IBP盤與EMCS系統(tǒng)連接優(yōu)化淺談

許日進(jìn)

[摘要]廣州地鐵機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備中的綜合后備盤IBP盤是地鐵隧道通風(fēng)系統(tǒng)、車站大系統(tǒng)、小系統(tǒng)在火災(zāi)模式或列車阻塞模式下設(shè)備運(yùn)行控制的緊急后備操作盤。設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)EMCS可以接受IBP盤手動按鈕下達(dá)的模式控制指令,可以接受消防系統(tǒng)FAS下達(dá)的、經(jīng)過確認(rèn)的火災(zāi)模式控制指令。本文主要介紹IBP盤與EMCS系統(tǒng)之間的接口現(xiàn)狀及存在的問題,并提出解決方案。

[關(guān)鍵詞]綜合后備盤IBP盤 設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)EMCS 消防系統(tǒng)FAS系統(tǒng)連接

廣州地鐵機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備中的綜合后備盤IBP盤是地鐵隧道通風(fēng)系統(tǒng)、車站大系統(tǒng)、小系統(tǒng)在火災(zāi)模式或列車阻塞模式下設(shè)備運(yùn)行控制的緊急后備操作盤。設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)EMCS可以接受IBP盤手動按鈕下達(dá)的模式控制指令,可以接受消防系統(tǒng)FAS下達(dá)的、經(jīng)過確認(rèn)的火災(zāi)模式控制指令。IBP盤手動按鈕控制和FAS自動控制都是通過EMCS系統(tǒng)的IBP盤控制器、交換機(jī)下達(dá)到車站的控制器,完成相應(yīng)的火災(zāi)運(yùn)行模式。

1 三號線IBP盤控制器現(xiàn)狀分析

廣州地鐵三號線IBP盤控制器由施耐德公司的140CPU11303模塊和I/O模塊組成。IBP盤緊急模式控制、顯示按鈕通過硬線連接到控制器的DI、DO模塊,由140CPU11303進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,IBP盤控制器通過通訊模塊140NOE77101經(jīng)由交換機(jī)與設(shè)備監(jiān)控室的EMCS主控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,從而構(gòu)成相應(yīng)災(zāi)害模式的控制。

FAS系統(tǒng)的車站通訊單元MK7022通過無冗余點對點串行接口(RS485)的連接方式連接到BM85協(xié)議轉(zhuǎn)換器,BM85協(xié)議轉(zhuǎn)換器經(jīng)由Modbus Plus通訊協(xié)議連接到IBP盤控制器的140CPU11303的Modbus Plus通訊接口,FAS系統(tǒng)自動觸發(fā)的的模式代碼通過這一通訊鏈路傳送到IBP盤,IBP盤控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后通過通訊模塊140NOE77101經(jīng)由交換機(jī)與設(shè)備監(jiān)控室的EMCS主控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,從而構(gòu)成相應(yīng)災(zāi)害模式的控制。

但是,無論是FAS系統(tǒng)的自動通道,還是IBP盤緊急模式控制按鈕通道,最后都必須經(jīng)過140CPU11303進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和經(jīng)過140NOE77101通訊模塊連接到站內(nèi)光環(huán)網(wǎng)中。由于現(xiàn)在三號線車控室IBP盤控制柜內(nèi)只有一套IBP盤控制器,這必然導(dǎo)致當(dāng)IBP盤控制器出現(xiàn)故障時,FAS系統(tǒng)、IBP盤控制按鈕均不能正常觸發(fā)和傳輸災(zāi)害模式。

為了提高系統(tǒng)的可靠性,有必要對現(xiàn)有IBP盤控制器的通訊、連接方式進(jìn)行優(yōu)化。

2 解決方案

由第一部分的現(xiàn)狀可知,FAS通道、IBP盤緊急按鈕通道同時連接到一套IBP盤控制器是IBP盤系統(tǒng)可靠性低的根本原因,由此,可以引申出兩大類解決方案:第一,將FAS通道、IBP盤緊急按鈕通道分開兩個不同的通訊鏈路與站內(nèi)系統(tǒng)連接;第二,將單IBP盤控制器轉(zhuǎn)換成雙控制器系統(tǒng)的冗余連接。

2.1將FAS通道、IBP盤緊急按鈕通道分開兩個不同的通訊鏈路與站內(nèi)系統(tǒng)連接

2.1.1方案一:BM85協(xié)議轉(zhuǎn)換器直接連接到ECS控制器

將FAS系統(tǒng)自動通道從IBP盤控制器中分離出來,BM85協(xié)議轉(zhuǎn)換器經(jīng)由Modbus Plus通訊協(xié)議,通過增加Modbus Plus現(xiàn)場總線,直接連接到設(shè)備監(jiān)控室EMCS主控制器接口,其余設(shè)備不變。

2.1.2方案二:BM85協(xié)議轉(zhuǎn)換器通過174CEV20030轉(zhuǎn)換成Modbus TCP/IP協(xié)議連接到光纖交換機(jī)

將FAS系統(tǒng)自動通道從IBP盤控制器中分離出來,BM85協(xié)議轉(zhuǎn)換器經(jīng)由174CEV20030網(wǎng)橋轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成Modbus TCP/IP協(xié)議,通過以太網(wǎng)接口連接到IBP控制柜的光纖交換機(jī)連入車站系統(tǒng),與設(shè)備監(jiān)控室的EMCS主控制器相連。

2.2將單IBP盤控制器轉(zhuǎn)換成雙控制器系統(tǒng)的冗余連接

2.2.1方案三:增加一套IBP盤控制器

在現(xiàn)有IBP盤控制器的基礎(chǔ)上增加一套IBP盤控制器,達(dá)到冗余的效果,提高系統(tǒng)可靠性能,設(shè)備接線方式基本不變,程序修改基本無變化。

2.2.2方案四:將IBP盤控制按鈕直接連到ECS控制器

取消IBP盤控制器,在設(shè)備監(jiān)控室ECS系統(tǒng)的兩套冗余模塊上增加I/O模塊,將IBP盤控制按鈕的硬線直接連接到ECS控制器;BM85協(xié)議轉(zhuǎn)換器經(jīng)由Modbus Plus通訊協(xié)議,通過增加Modbus Plus現(xiàn)場總線,直接連接到設(shè)備監(jiān)控室EMCS系統(tǒng)的兩個冗余控制器模塊140CPU53414A。

2.2.3方案五:BM85、IBP盤控制按鈕均通過Modbus Plus協(xié)議連接到ECS系統(tǒng)

取消IBP盤控制器的CPU和通訊模塊,增加一個現(xiàn)場分布式I/O通訊電源模塊140CRA21120,與BM85協(xié)議轉(zhuǎn)換器分別經(jīng)由Modbus Plus通訊協(xié)議,通過增加Modbus Plus現(xiàn)場總線,直接連接到設(shè)備監(jiān)控室EMCS系統(tǒng)的兩個冗余控制器模塊140CPU53414A。

3 各方案比較

綜合第三部分所列的五個方案,按照現(xiàn)有系統(tǒng)修改的工程量比較如下:

方案一:單線系統(tǒng),可靠性較冗余系統(tǒng)低,軟件、硬件修改簡單,造價成本較低。

方案二:單線系統(tǒng),可靠性較冗余系統(tǒng)低,軟件修改量大,硬件工程量小,造價成本高。

方案三:冗余系統(tǒng),可靠性能高,軟件修改量小,硬件工程量大,造價成本較高。

方案四:冗余系統(tǒng),可靠性能高,軟件修改量大,硬件工程量大,造價成本較高。

方案五:冗余系統(tǒng),可靠性能高,軟件修改量大,硬件工程量小,造價成本較低。

4 結(jié)束語

綜合后備盤IBP盤、消防系統(tǒng)FAS應(yīng)為地鐵車站災(zāi)害情況下兩個獨立的應(yīng)急方式,但是按照現(xiàn)有的設(shè)計,這兩個獨立的應(yīng)急方式根本地依靠了IBP盤的一個通道來實現(xiàn),因此,有必要在未來車站的建設(shè)中更全面地去設(shè)計。