地鐵環境與設備監控系統、綜合監控系統PLC升級工作的要點分析

劉鵬展

沈陽地鐵集團有限公司運營分公司 遼寧 沈陽 110141

正文：

PLC在地鐵行業中應用廣泛，小到車站風機、隧道風機、智能低壓等設備的控制箱，大到環境與設備監控系統（BAS）以及集成了其功能的綜合監控系統（ISCS）均有應用。

PLC在車站級BAS/ISCS上的典型應用

雖然作為工業級產品，PLC其耐用性、穩定性較高，但由于7×24小時工作，電子元器件不可避免的老化、發生故障，同時由于接口設備故障連帶導致PLC損壞的情況也時有發生。PLC作為成熟的工業產品，其壽命周期相對較長，但是同樣會因更新換代而停產，而且PLC的停產多在市場穩定多年的情況下突然發生，往往讓用戶有些措手不及。

一旦PLC停產，市場上的庫存逐漸變少，必然導致產品的價格上漲，造成維護成本上升。有鑒于此，一旦PLC廠商發出停產通告，用戶針對PLC的升級工作就顯得迫在眉睫，比如施耐德在2016年正式推出ePAC系列PLC后就在2018年停產了Quantum和Premium系列PLC，而Quantum PLC在地鐵行業應用廣泛。

BAS/ISCS的PLC在每座車站均有使用，且數量較大。而且，損壞的PLC維修費用過高，加上PLC停產后備件采購價格上漲的因素，PLC升級改造工作已成為BAS/ISCS穩定運行的必要工作。根據BAS/ISCS的PLC使用特點，PLC升級改造工作中如下要點須注意：

1 PLC升級改造的范圍

由于PLC使用壽命相對較長，且PLC使用量較大，綜合考慮維護成本，根據當前PLC故障率確定“部分車站升級改造與必要備件采購”相結合的方案比較合適，即升級改造后置換下來的PLC與采購的PLC共同作為未升級改造車站PLC的備件。

此方案的優勢在于經濟性較高： BAS/ISCS的系統壽命預計在20年左右，但PLC的使用壽命也相對較長，如果PLC全部置換不僅費用過高，且BAS/ISCS壽命周期極有可能在新PLC壽命周期之前到來，容易造成資源浪費。

2 升級改造PLC品牌、型號的選擇

在BAS/ISCS中，PLC一般分為上下兩層結構，上層PLC作為系統控制核心并直接與監控軟件通信，冗余配置且每套費用較高，比如施耐德Quantum系列PLC、西門子S7-400系列PLC；下層PLC實現對接口設備的控制及狀態采集，每套費用相對較低，但是數量較大，比如施耐德Momentum系列PLC、西門子S7-200系列PLC。所以為了保證上層PLC與監控軟件的兼容性，以及上層PLC與下層PLC之間的兼容性，升級改造所選擇PLC的品牌、型號的至關重要：

3 PLC與監控軟件之間的兼容性

BAS/ISCS的PLC的使用并不是孤立的，而是與運行在計算機上的監控軟件協同使用，實現調度、站務人員對通風、給排水、低壓電等設備的監控，所以升級改造后的PLC必須與監控軟件兼容，否則PLC的升級改造將失去意義。因為既有的監控軟件與在用的PLC是同一時代的產品，其對升級改造后的PLC兼容性不一定能保證，比如監控軟件Citect 7.0支持施耐德Quantum系列PLC但卻不支持施耐德ePAC系列PLC。

如果升級改造后PLC與既有監控無法兼容，此時監控軟件也須同步進行升級改造，由于監控軟件分為中央級和車站級，此時涉及如下兩方面問題：

（1）車站級監控軟件的升級改造

車站級監控軟件如須升級改造，其升級改造對象可能不僅限于本站的PLC，還有可能涉及到車站BAS/ISCS的其他系統接口，因為BAS/ISCS有些接口功能是通過車站監控軟件實現的而非PLC實現。

（2）中央級監控軟件的升級改造

一般來說，中央級監控功能軟件為所有車站監控軟件功能的集成，如果中央級監控軟件須升級改造，其升級改造的前提也必須是建立在滿足未升級改造車站PLC兼容性之上，而且其升級改造對象可能不僅限于進行升級改造車站的PLC，還有可能涉及到既有中央級BAS/ISCS的其他系統接口。

4 PLC間的兼容性

雖然一般來說，地鐵建設時上下層PLC多采用同品牌PLC，但也有可能采用不同品牌的PLC，當然其兼容性能夠保證。可是，地鐵運營后，PLC停產范圍有可能僅是上層、僅是下層或上下層都停產，此時上下層PLC兼容性必須考慮。此外，如果當前只是上層PLC或下層PLC單獨停產，則應該深入考慮對應的下層PLC或上層PLC的產品壽命周期，以確定是否上層PLC與下層PLC一并進行升級改造，以免日后再次引起升級改造。

5 BAS/ISCS控制柜/箱的選擇及走線的方案

因為BAS/ISCS聯動風機、風閥等消防設備，故PLC升級改造施工時間要求盡可能短。由于PLC均安裝在BAS/ISCS控制柜/箱內，故全新制作裝有PLC及相應部件的BAS/ISCS控制柜/箱，再將制作好的BAS/ISCS控制柜/箱替換既有的BAS/ISCS控制柜/箱可極大程度上節省BAS/ISCS功能恢復時間。

由于地鐵的建設涉及眾多系統，且各個系統控制柜/箱的安放空間有限，所以PLC升級改造后的控制柜/箱絕大多數情況下都需要在原位安放。

考慮到BAS/ISCS監控末端設備的線纜往往走向分散、距離較長且有些為隱蔽工程，從施工難度及工期考慮，繼續使用既有線槽、線管及線纜是最為合理的選擇。PLC的升級可能導致新增線纜，比如施耐德已停產的Momentum系列PLC之間通信采用MB+總線，可替換成采用Modbus TCP/IP通信的M340系列PLC，這種情況下就增加了傳輸用的光纖，雖然線槽內部在建設期有預留空間，但是有些區域線槽因為多個專業間線槽間相互遮擋或為隱蔽工程而不利于線纜重新敷設，可以考慮在適當的區域新增線管滿足新增線纜敷設的要求。

結束語：

綜上所述，由于BAS/ISCS自身涉及的接口眾多，監控設備的類型、數量繁雜，所以作為BAS/ISCS核心的PLC升級改造對車站接口設備運行造成了較大的影響，故其升級改造工作的立項、施工、驗收等階段應充分考慮成本、工期及對接口設備運行的影響等因素，保證PLC升級改造工作順利進行。