淺析地鐵環境中環控火災模式聯動失敗原因

奚達彬

摘要：環境與設備監控系統（Electrical Monitoring and Control System）簡稱EMCS，是為地鐵車站、區間設備監控而設的自動監控系統。該系統對全線車站、停車場、隧道區間設備進行全面、有效的自動化監控及管理，并能在火災等災害或阻塞狀態下，更好地協調系統設備的運行，充分發揮各種設備應有的作用，保證乘客的安全和設備的正常運行。該系統運行的環控模式分為正常模式和災害模式。當現場發生火情時，由火災報警系統向EMCS發火災模式指令，EMCS則通過可編程控制器實現對通風空調系統設備的控制。文章基于當前廣州地鐵四號線環境與設備監控系統的火災模式聯動方式，對四號線環境與設備監控系統火災模式聯動失敗原因進行總結歸納。

關鍵詞：環境與設備監控;火災模式;聯動

1、引言

廣州地鐵四號線EMCS系統，是為地鐵車站、區間設備監控而設的自動監控系統。該系統設備供應商為國電南瑞科技股份有限公司，實現對隧道通風系統設備、車站通風空調大系統、通風空調小系統、空調水系統設備、給排水設備、自動扶梯、電梯、乘客導向系統、照明系統、事故電源、區間給排水等設備的運行狀態和系統參數以及車站公共區和設備房環境溫濕度參數的監控功能。

在發生火災的正常聯動過程中，環控火災模式聯動執行失敗是常見且影響較大的故障，只有對設備原理、故障分類、故障處理流程有深入的了解，才能形成完善的故障處理、分析的方法，深入研究分析這類故障的處理方法具有實際意義。

2、EMCS系統設備結構

如下圖1所示，車站級EMCS主要由EMCS局域網、EMCS維修工作站、A/B端冗余PLC控制器、IBP盤PLC控制器、車站控制箱、傳感器、冷凍水流量調節器及其附件、不間斷電源（UPS）等設備組成。

3、模式聯動失敗原因分析

四號線環境與設備監控系統的環控火災模式聯動鏈路為：FAS控制器→RS485接口網關→EMCS系統冗余PLC控制器→同軸電纜控制網→智能低壓PLC控制器→智能低壓小PLC→抽屜開關→現場環控設備。

為了能對環控火災模式聯動失敗問題進行更深入的分析，文章根據日常的故障維護經驗，把故障原因按照發生的因果層次關系梳理后，利用魚骨分析方法（也叫5M因素分析法）分析事件原因，詳見下圖2。

3.1 FAS系統聯動問題

四號線FAS系統采用的是上海能美公司的設備，主要由柜式控制器、探測器、手動報警器、輸入輸出模塊、警鈴等設備組成。

當發生火災時，FAS系統的火災報警控制器收到現場探測器、手動報警器等設備火警信號后，聯動相應的火災模式，并將火災模式號通過RS485接口網關傳遞給車站控制室EMCS系統IBP盤控制器，實現火災模式的聯動。

FAS系統聯動問題主要分3個部分：

（1）FAS控制器故障：控制器硬件故障，無法將火災模式號發送給EMCS系統PLC設備。

（2）FAS控制器程序編程錯誤：FAS控制器程序編程錯誤，導致錯發或未發相應的火災模式號給EMCS系統PLC設備，將影響火災模式的正常聯動。

（3）FAS-EMCS接口網關故障：FAS系統與EMCS系統的接口RS485網關故障，FAS控制器無法將火災模式號通過接口網關發送給EMCS系統PLC設備。

3.2 EMCS系統PLC設備問題

主要分3個部分：

（1）冗余PLC控制器硬件故障：PLC控制器故障，將導致EMCS系統無法下發模式控制指令，使得火災模式聯動失敗。

（2）冗余PLC控制器程序編程錯誤：PLC控制器通過CPU Logix模塊的梯形圖程序實現火災模式控制，若程序編程錯誤，則可能出現錯發、未發火災模式的情況。

（3）與智能低壓接口設備故障：PLC控制器通過同軸電纜控制網實現與智能低壓的通訊，使用的是CNBR控制網模塊，若該模塊發生故障，則與智能低壓的通訊中斷，無法下發控制命令到現場的風機、風閥等設備。

3.3 智能低壓設備問題

車站環控電控室內的低壓通訊柜上設有與EMCS 通訊的冗余控制器，EMCS 與智能低壓的通訊網絡如下圖6所示。

在風機、風閥等設備的低壓開關柜內設有小PLC（可編程邏輯控制器），EMCS 控制器與智能低壓冗余控制器通過Modbus Plus 總線進行傳輸，采用MB +協議通訊，EMCS 負責向低壓發送指令，控制下層設備，并讀取智能低壓的狀態。EMCS 發給智能低壓的控制信號為一個不定長的短脈沖信號實現設備控制，并通過讀智能低壓PLC 寄存器的方式，在EMCS 的PLC 上更新風閥等設備的狀態或報警信息。

智能低壓設備問題主要分3個部分：

（1）設備在“環控”操作位：若低壓抽屜開關上，相應的風機、風閥設備的操作位置處于“環控位”。設備操作只能通過環控柜或就地完成，EMCS系統無法根據工藝圖要求進行該設備的模式控制，導致模式執行失敗。

（2）低壓小PLC、抽屜開關等故障：低壓小PLC、抽屜開關等設備若發生故障，則EMCS系統PLC設備無法通過低壓控制網完成風機、風閥等設備的控制操作，導致火災模式聯動失敗。

（3）智能低壓PLC程序編程錯誤：智能低壓PLC控制器通過CPU Logix模塊的梯形圖程序實現低壓設備的控制，若程序編程錯誤，則可能出現錯發、未發設備控制命令的情況。

3.4現場機械設備問題

通風空調系統風機設備是火災模式執行時的終端動作設備，若終端設備出現操作位置有誤、機械結構故障等問題，必定也會引起火災模式動作失敗，機械設備問題主要可分2個方面內容：

（1）設備在“就地”操作位：若現場就地控制柜上，相應的風機設備的操作位置處于“就地位”，設備操作只能通過就地級控制柜完成，EMCS系統無法根據工藝圖要求進行該設備的模式控制，導致模式執行失敗。

（2）機械結構故障：模式控制命令能正常下發，但設備無法開到位、無法關到位、設備故障，導致模式執行失敗。

4、結束語

廣州地鐵四號線環境與設備監控系統是為本線路全線車站、區間設備監控而設的自動監控系統，通過本文的研究與分析，利用魚骨分析法（也叫5M因素分析法）將火災模式聯動失敗原因分為FAS系統設備問題、EMCS系統PLC設備問題、智能低壓設備問題、現場機械設備問題共四類，詳細地剖析了軟、硬件設備問題，為現場維修人員提供故障處理與日常維保的思路。

火災模式聯動是災害狀況下保護地鐵乘客生命財產的重要系統功能，作為地鐵維修人員，必須要進行完善的系統維護，應針對本文列出的原因制定針對性整改措施，提高設備運行穩定性，為地鐵安全運營保駕護航。

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