地鐵車站環(huán)控系統(tǒng)的權(quán)限分析和控制邏輯

引言：本文介紹了地鐵車站中的環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)過程中的權(quán)限、控制邏輯方面的做法和思路。權(quán)限分析是從權(quán)限的數(shù)量、位置以及它們之間的關(guān)系方面進(jìn)行闡述的；控制邏輯設(shè)計(jì)分模式控制和設(shè)備單操兩個部分，分別進(jìn)行論述。

在地鐵運(yùn)營過程中，環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（Building Automation System，簡稱BAS）控制全線車站及區(qū)間的環(huán)控及其它機(jī)電設(shè)備安全、高效、協(xié)調(diào)的運(yùn)行，對地鐵車站及區(qū)間隧道內(nèi)的空調(diào)通風(fēng)、給排水、照明、電梯、自動扶梯、導(dǎo)向標(biāo)識等機(jī)電設(shè)備進(jìn)行全面的運(yùn)行管理與控制，在發(fā)生火災(zāi)或列車阻塞等事故情況時，能夠及時迅速地進(jìn)入防災(zāi)運(yùn)行模式，極大地提高地鐵運(yùn)營的智能化和安全性。

作為地鐵車站中的自動控制系統(tǒng)，理清車站其系統(tǒng)的動作執(zhí)行的權(quán)限分析和控制邏輯的實(shí)現(xiàn)在整個系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。

1.控制權(quán)限概念和設(shè)計(jì)思路

BAS是環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，它的控制指令來源包括控制中心工作站HMI、車站工作站HMI、車站IBP、FAS火災(zāi)報警等，接收指令后對指令來源和設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行邏輯判斷后進(jìn)行相應(yīng)的狀態(tài)控制。

1.1控制權(quán)限設(shè)計(jì)思路

車站的機(jī)電設(shè)備的狀態(tài)控制由中央、車站和就地三級組成。在自控系統(tǒng)中，按以下思路來實(shí)現(xiàn)：

（1）中央控制：OCC監(jiān)控工作站。（2）車站控制：車站控制級的控制權(quán)限有三個，即：FAS、IBP盤、車站監(jiān)控工作站。其中FAS控制權(quán)限屬于隱性的權(quán)限，F(xiàn)AS不發(fā)指令時，其權(quán)限狀態(tài)不被監(jiān)控工作站顯示。（3）就地控制：屬設(shè)備級權(quán)限，每個設(shè)備具有一個就地控制狀態(tài)。

因此，從設(shè)備到OCC的控制權(quán)限可以分為以下五個：

（1）就地/遠(yuǎn)控；（2）IBP盤允許/禁止；（3）FAS指令；（4）車站監(jiān)控工作站允許/禁止；（5）OCC監(jiān)控工作站允許。

其中（1）為設(shè)備級別的權(quán)限，每個受控設(shè)備一個；（2）、（3）、（4）、（5）為車站級別的權(quán)限，每個車站一個。

1.2車站設(shè)備控制權(quán)限邏輯

說明：

A.豎線左側(cè)為設(shè)備級權(quán)限，每個受控設(shè)備一個；豎線右側(cè)為車站級權(quán)限，一個車站只有一個。

B.自左向右，優(yōu)先級別越來越小。當(dāng)權(quán)限開關(guān)向上開的時候，系統(tǒng)將屏蔽掉其右側(cè)發(fā)過來的控制指令；當(dāng)權(quán)限開關(guān)向下開的時候表示系統(tǒng)接受其右側(cè)發(fā)來的控制指令。

C.當(dāng)前車站在正常工況下運(yùn)行時，無論車站級權(quán)限在哪個級別上系統(tǒng)都將執(zhí)行收到FAS發(fā)來的第一個火災(zāi)報警。

D.FAS發(fā)來第一個有效報警后，系統(tǒng)在復(fù)位前將不再受FAS系統(tǒng)的報警控制，任何模式指令都不再被執(zhí)行，設(shè)備控制按上圖所示的權(quán)限級別序列。

E.一個火災(zāi)執(zhí)行周期是指系統(tǒng)從正常工況轉(zhuǎn)火災(zāi)工況時開始，到火災(zāi)救災(zāi)結(jié)束系統(tǒng)復(fù)位后結(jié)束。

F.在一個火災(zāi)周期內(nèi)，系統(tǒng)在符合以上規(guī)則的前提下，只執(zhí)行FAS發(fā)來的第一個火災(zāi)報警，收到的其他報警只記錄不執(zhí)行。

G.在一個火災(zāi)周期內(nèi)，系統(tǒng)在符合以上規(guī)則的前提下，只執(zhí)行從IBP盤按鈕指令發(fā)出第一個的火災(zāi)模式，進(jìn)入火災(zāi)周期后其他IBP盤權(quán)限下發(fā)出的指令將被屏蔽。

H.在消防控制室的IBP盤上有對消防泵、相關(guān)水閥等設(shè)備及模式的控制按鈕。消防泵、相關(guān)水閥等設(shè)備的控制按鈕通過硬接線接入設(shè)備的控制回路。在消防控制室的IBP盤上設(shè)有模式控制按鈕，但不設(shè)置權(quán)限切換開關(guān)，通過按鍵開板方式防止誤操。

I.在IBP盤上的模式操作按鈕為帶燈按鈕，在有權(quán)限的時候接下模式啟動，通過燈的不同狀態(tài)表示模式的執(zhí)行狀態(tài)，如以下方案：

（1）模式停止：燈熄 （2）模式執(zhí)行：燈以1HZ頻率閃爍

（3）模式成功：燈常亮（4）模式失敗：燈以2HZ頻率閃爍

1.3 權(quán)限狀態(tài)的數(shù)據(jù)流

設(shè)備級權(quán)限通過R I/O或通訊接口獲得，R I/O的取得設(shè)備權(quán)限狀態(tài)后進(jìn)行數(shù)據(jù)打包以通訊方式傳遞給車站主PLC；IBP盤信息通過硬線接口與機(jī)電系統(tǒng)的IBP PLC相連，IBP PLC將IBP盤上的權(quán)限信息打包后通過通訊傳遞給車站主PLC；車站和OCC的監(jiān)控工作站的控制指令先傳遞到車站實(shí)時服務(wù)器，車站實(shí)時服務(wù)器直接和車站主PLC通過以太網(wǎng)相連。

2.模式執(zhí)行和設(shè)備控制邏輯

地鐵車站中被BAS監(jiān)控的機(jī)電設(shè)備按功能可以分為：環(huán)控設(shè)備、照明設(shè)備、導(dǎo)向設(shè)備、電梯/扶梯設(shè)備、給排水設(shè)備等等。為了提高自動化控制的效率，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時就把地鐵在各種工況下每個設(shè)備的狀態(tài)做了定義，每種工況下各個設(shè)備的狀態(tài)組合就叫做模式，環(huán)控設(shè)備的模式叫做環(huán)控模式、照明設(shè)備的模式叫做照明模式，不同類別設(shè)備的模式之間有設(shè)定的邏輯關(guān)系，需要聯(lián)動，共同完成整個車站的設(shè)備控制，為正常運(yùn)營提供適合的環(huán)境。

2.1模式和設(shè)備控制

2.1.1 模式執(zhí)行控制邏輯

從模式指令來源發(fā)來的模式控制指令先會被送到主PLC中，PLC經(jīng)過邏輯計(jì)算，判斷此指令是否為權(quán)限允許的指令。主PLC將設(shè)備的動作指令發(fā)出的同時，啟動定時器對模式執(zhí)行時間進(jìn)行計(jì)時并輪詢低壓設(shè)備智能控制系統(tǒng)等相關(guān)接口方的設(shè)備狀態(tài)。

設(shè)備的動作操作的指令來源可以分為兩種形式，一是由模式操作指令解析得出的設(shè)備動作指令；另一個是由HMI進(jìn)行設(shè)備點(diǎn)動而發(fā)出的設(shè)備動作指令。無論以上哪種設(shè)備操作形式，在主PLC將設(shè)備的動作指令發(fā)出的同時，啟動定時器對設(shè)備動作的執(zhí)行時間進(jìn)行計(jì)時并輪詢低壓設(shè)備智能控制系統(tǒng)等相關(guān)接口方的設(shè)備狀態(tài)。

2.2 正常模式的執(zhí)行

正常模式的指令來源有：車站監(jiān)控工作站點(diǎn)動、OCC監(jiān)控工作站點(diǎn)動、時間表形式發(fā)出的模式指令。

災(zāi)害模式包括火災(zāi)模式和阻塞模式。

正常模式的狀態(tài)分為：未啟動、執(zhí)行中、執(zhí)行成功和執(zhí)行失敗。未啟動表示該模式未被觸發(fā)執(zhí)行；執(zhí)行中表示該模式已開始啟動，但其執(zhí)行時間還未結(jié)束（設(shè)備按模式要求動作中）；模式執(zhí)行時間結(jié)束后，根據(jù)該模式中設(shè)備狀態(tài)是否符合模式要求，判斷模式的執(zhí)行結(jié)果為成功或失敗。

（1）火災(zāi)模式的執(zhí)行

火災(zāi)模式的指令來源分為：FAS報警指令、IBP盤按鈕指令（含消防控制室IBP盤）、車站監(jiān)控工作站點(diǎn)操指令、OCC監(jiān)控工作站點(diǎn)操指令

（2）阻塞模式的執(zhí)行

阻塞模式的指令來源為：OCC監(jiān)控工作站指令，在任何狀態(tài)下阻塞模式的啟動和解除都需有OCC運(yùn)營人員參與。阻塞模式解除后區(qū)間隧道模式進(jìn)入正常工況模式。

結(jié)語

首先對BAS的介紹了控制權(quán)限分類，并將每一類權(quán)限的制約關(guān)系清楚無誤地表達(dá)；其次對設(shè)備和各種模式的操作功能進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，對設(shè)備和模式的控制邏輯進(jìn)行了深化設(shè)計(jì)。

BAS的權(quán)限分析和控制邏輯是BAS軟件的基本功能，該功能的實(shí)現(xiàn)必須符合總體設(shè)計(jì)的要求。

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（作者單位：國電南瑞科技股份有限公司）