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地鐵行業

一、BAS系統

      BAS作為綜合監控系統中一個重要的子系統,主要通過智能配電系統(即MCC)或直接監控的方式,對隧道通風系統、車站通風空調系統、車站冷凍水系統、給排水系統、自動扶梯、電梯、照明系統、人防門/防淹門等機電系統設備按設置功能、系統運行工況和地鐵環境標準等要求進行監測、控制和科學管理,并能配合綜合監控系統下的FAS子系統、PSCADA 子系統等為地鐵線路創造舒適、安全可靠的乘車環境。

      低壓配電系統在環控電控室設置了智能配電系統(MCC),負責對環控通風、空調系統各種風機(含聯鎖風閥)、變頻器、馬達?;て韉缺患囁厴璞傅腦誦兇刺?、手/自動控制、故障告警等運營維護統計信息的集中采集,同時接受BAS系統的控制命令實現對被控設備的開關控制。除冷水機組自帶機載控制箱以及部分設備變頻控制柜外,其它所有環控設備配置現場手操箱,MCC系統可完成對環控設備的單控、組控、序列控制、邏輯控制,當綜合監控系統尚未調通時,可以通過MCC系統完成單控、組控、序列控制、邏輯控制。

      根據地下車站的BAS的功能需求,以在地下車站兩端各設置一套冗余的羅克韋爾自動化的高端產品ControlLogix PLC,IBP作為遠程I/O站點的構架組成車站BAS。IBP盤選用的I/O和遠程I/O均為羅克韋爾自動化公司的高端Flex I/O系列輸入輸出???,同時在車站控制室內設置BAS維護工作站對BAS系統進行日常監控與維護。

      為保證馬達控制中心MCC系統與綜合監控系統BAS子系統的兼容性,在MCC系統中亦采用了羅克韋爾自動化公司的電機?;た刂頗??、網關PLC ControlLogix系統、PLC系統CompactLogix、150-F系列SMC Flex軟啟動器、變頻器PowerFlex755、人機界面PanelView Plus等產品,確保了整個系統的可靠性、完整性和兼容性。

二、系統特點
     車站BAS系統采用羅克韋爾自動化的Logix平臺產品,網絡選用的是ControlNet總線技術。Logix控制平臺是羅克韋爾自動化公司設計理念最先進、功能最強大的控制平臺,它吸收了許多最新的技術和概念,代表了未來控制系統的發展方向。通信采用的Ethernet/IP、ControlNet協議是完全開放的協議,完全滿足IEC61158國際標準,是國際公認的網絡標準協議。ControlNet所采用的RG6同軸電纜具有較強的抗電磁干擾能力,可以確保不受軌道交通強電磁干擾環境的影響。在距離較遠的區域,或者在區間,達實公司選用光纖作為通信介質的方案,可以徹底擺脫電磁干擾。設備完全可在地鐵電磁環境內正常工作,滿足國家相關的標準和規范要求。
     BAS系統與其他子系統的集成采用的通信轉接??櫓饕∮霉手娜鸕銱MS公司ANYBUS???,它能很好的支持羅克韋爾自動化公司的總線傳輸,對標準協議以及非標協議接口和設備都能實現很好的實現無縫連接。
     BAS系統的硬件、軟件采用工業級產品,PLC采用冗余配置,網絡采用光纖以太網和冗余ControlNet總線等措施充分保證了系統的可靠性。所有冗余PLC均采用ControlLogix搭配Flex I/O??椋ǜ髦諭/O??槔嘈捅3滯騁唬?,所有IBP均配置Flex I/O???,發揮了極大的統一性、良好的可維護性、通用性,系統結構也支持靈活的擴展。
系統的硬件、軟件具備故障診斷、在線修改、離線編輯功能。ControlLogix處理器具有很強的可執行性和兼容性,對于系統有著非常強大的診斷、處理和恢復功能。并且可以細致到I/O和現場儀表級的診斷,可以監視到每一個??櫚腦誦兇刺?,Logix平臺是真正的全透明結構。
通過羅克韋爾自動化獨有的Produce/Consumer方式,使用ControlNet冗余現場控制總線。由于系統在PLC主機、現場總線等方面全部采用冗余配置,在這些部分任何地方出現單點故障,系統仍然可以完全正常運轉而不會影響系統的任何數據采集和控制輸出,但是系統會報警提示對有故障的部分進行維修。
     所有車站級BAS系統發出的模式控制要求,能依靠程序的連鎖?;?,具備沖突檢測功能,不會將此控制要求與其他操作產生沖突??刂菩藕拍茉諦∮?秒內反饋到發出控制要求的設備上,同時控制模式能在1秒內啟動。對于沒有進行冗余配備的部分(如IO板卡),單點設備故障僅對與該設備有關的數據采集或控制輸出產生影響,系統中其他部分仍保持正常運行,同時系統也會報警提示進行維修。
BAS系統對輸出控制回路采用單獨的中間繼電器進行信號隔離和功率放大,其中所有輸入均具有獨立光電隔離功能,具有防塵、防腐蝕、防潮、防霉、防震、抗電磁干擾和靜電干擾的能力,保證在地鐵環境中安全、可靠地運行。

ROCKWELL在BAS系統典型車站 - 全冗余雙網絡

三、環控中的應用
1、系統介紹
     車站環控系統,即通風空調及防排煙系統,主要具備兩個方面的功能:一是日常運營給乘客和設備提供舒適及適宜的環境;二是事故及災害情況下進行通風、排煙、排毒、排熱,起到生命保障及輔助滅火的作用。系統構成由隧道通風系統(包括區間隧道和車站隧道)、車站公共區通風空調和防排煙系統(簡稱車站大系統)、車站管理及設備用房通風空調和防排煙(簡稱車站小系統)及制冷(水系統)系統組成?;房厴璞鋼饕ɡ淥?、冷卻水泵、冷凍水泵、冷卻塔、空調風柜、TVF風機、U/O風機、射流風機、車站各類送/排風機、風閥、防火閥等。
     電機控制中心(Motor Control Center,MCC)統一管理配電和儀器設備,將各種電機控制單元、饋電線接頭單元、配電變壓器、照明配電盤、聯鎖繼電器以及計量設備裝入一個整體安裝的機殼內并且由一個公共的封閉母線供電。在自動化系統控制鏈中,MCC起著重要的承接作用,向下可為各種用電設備提供動力和控制,向上可與自動化系統信息互通。
     地鐵的環控方案是一種基于羅克韋爾自動化先進產品DeviceNet 網絡的智能控制系統,通過一根電纜將控制環控設備的MCC開關柜與自動化系統連接構成智能的網絡控制系統。此智能型MCC系統成功避免了通過點對點的硬接線方式容易造成接線復雜、故障點多、可靠性低的缺點,將硬件、軟件和網絡有機結合,容易而又安全的實現了與自動化系統的信息交互傳遞。圖1給出了長龍站的智能MCC系統的結構圖。在每個MCC柜內,對環控設備的控制都通過掛在三條DeviceNet總線上的智能小PLC或者智能馬達?;ど璞咐詞迪?。
     (1)對于風閥,風閥的輸入狀態都接到MicroLogix 800系列小PLC的輸入??檣?同時小PLC的輸出??椴刂剖涑鮒練綬?。
     (2)對于小系統馬達,采用E3 Plus接收馬達的輸入狀態量,并產生控制輸出至馬達控制馬達啟停。E3 Plus本身帶有現場總線接口,可以直接接入現場總線。
     (3)對于功率大于75KW的隧道風機,采用SMC Flex系列的軟啟動器來控制馬達啟停. 軟啟動器通過20-COMM-D直接接入DeviceNet總線。
     (4)對于空調風柜、回排風機、冷卻冷凍水泵等等,采用PowerFlex755系列的變頻器來控制馬達啟停與調速。變頻器通過20-COMM-D直接接入DeviceNet總線。
     (5)在每個車站兩端環控室各配置一臺帶觸摸功能的工控機(嵌入控制柜),可以通過HMI監控整個MCC系統的系統活動。
     (6)與BAS系統通信通過在每個車站兩端環控室各配置一臺帶觸摸功能的工控機(嵌入控制柜),可以通過HMI監控整個MCC系統的系統活動
2、系統特點
      (1) 環控系統本身配置一套獨立的控制器,可完成對設備的單控、組控、序列控制、邏輯控制,當BAS尚未調通或BAS故障時,可以通過工控機完成防排煙控制、緊急通風模式控制、單控、組控、序列控制、邏輯控制等功能,系統可靠性得到提高。
      (2) 環控系統采用DeviceNet現場總線技術,減少了控制電纜和投資成本,并由三條現場總線分別連接不同設備,這樣的架構降低了由于總線故障造成的風險。
      (3) 羅克韋爾自動化先進智能控制元件的應用,使得MCC系統具有先進的控制功能。E3 Plus高度集成了CPU、I/O???、中間繼電器、電機?;つ?櫚墓δ?。SMC Flex系列軟啟動器具有7種啟動方式,軟起動器既能保證隧道風機在14s內從啟動達到額定轉速,而且從正轉到反轉、從反轉到正轉的切換時間均小于60秒,滿足了地鐵車站消防的特殊要求。PowerFlex70/700系列變頻器支持矢量控制方式,不但具有自動適配電機、自動調節載波頻率、自動調節壓頻比、自動調節加減速時間等功能,更有節能和降噪的明顯效果。
      (4) 環控系統具備完善的設備級診斷功能,智能元件能夠監控每臺電動機的實時運行狀態,并且有預報警機制。如果電機脫扣,智能MCC可指示脫扣的原因:缺相、失速、過載或接地故障。DeviceNet網絡又能夠很方便與ControlNet和EtherNet/IP網絡實現無縫連接,將故障信息準確速遞至BAS系統,系統具備很高的擴展性。
      (5) 環控系統維護非常簡單高效?;贒eviceNet現場總線的羅克韋爾自動化的馬達?;て?、軟啟動器、變頻器支持設備自動更換(Auto Device Replacement ,ADR)功能,設備更換可以即插即用,維護成本大大降低。
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