基于施耐德PLC的轨道交通环境控制解决方案

图2 轨道交通车站环控bas系统设备的典型网络结构图

　　bas车站局域网采用冗余工业以太网，通信速率为100m的物理接口。车站级局域网通过光口连接到通信系统所提供的接口上，实现车站级局域网与bas广域网的连接。

　　对于车站的服务器、工作站及其网络交换机不是本文探讨的重点，其具体需求和选型在这里就不加多以详述，下面，我们来分析车站级的冗余plc、ibp盘的plc及其远程i/o的具体需求描述。但总的要求就是所有的硬件设备要求具有防尘、防腐蚀、防潮、防霉、防震、抗电磁干扰和静电干扰的能力，保证在轨道交通环境中安全、可靠地运行。

　　3.3 主控plc需求

　　在南京轨道交通二号线环控系统中，在车站两端环控电控室内分别设冗余plc控制器及带控制器的i/o，集中监控车站被控机电系统各设备(包括区间射流风机、区间隧道风机、排热风机、回/排风机、空调新风机、组合式空调机组及相关风阀等)的运行状态和故障信号，接收车站的操作命令，并上传数据。两端的冗余处理器分别放置在车站两端的环控电控室内的plc机柜中。处理器带i/o模块，与环控电控室内被监控设备的硬线接口，在每端的plc柜中设置modbus通讯端口，完成与环控电控室内的被监控设备的通讯接口。每端的主控制器上设置两块块以太网卡，向上接入车站级100m以太网，实现数据的可靠上传与下发。主控冗余plc之间通过光纤进行通信，以实现主控冗余plc之间的冗余切换功能。

3.4 ibp盘的plc需求

　　在南京轨道交通二号线环控系统中，在车站控制室各设置一个ibp紧急后备盘，对于应急、备份和直接的操作要求，设置在ibp盘上，由相关人员根据具体情况及相应的操作规程进行处置。当车站各专业系统的设备发生故障时或紧急情况下，可通过ibp实现车站的关键控制功能。ibp在每个车站控制室为以下控制操作提供紧急操作功能。ibp为操作值班员提供常用设备的备用操作手段，保障设备的正常运转。

　　ibp作为排水泵、隧道通风系统、车站大系统、小系统在火灾模式或列车阻塞模式等的运行控制的紧急后备操作盘。当车控室工作站(由主控系统配置)出现故障时，可以通过综合后备盘ibp，手动紧急控制通风排烟设备按灾害模式运行。此外,ibp还根据ats、pa、pscada、afc、psd、fas等专业的要求提供的报警音响器件、控制按钮以及指示灯等元器件。

　　ibp盘的plc要求必需完成上述所提到的功能，并可以实现与车站的冗余网络进行互联。

　　3.5 就地级i/o的需求

　　在南京轨道交通二号线环控系统中，就地级设备控制由就地级控制箱、ri/o模块等设备组成，通过现场总线与车站的plc连接，实现对现场信号的采集、信号的转换和控制信号的输出。通过plc专用通讯模件，与具有智能通信接口的各个现场设备通过现场总线，实现数据的通讯。通讯协议为modbus或profibus现场总线。通过plc专用通讯模件，实现不同通信要求的转换，保证通信数据的实时采集和安全传输。

　　实现单台机电设备的就地控制，满足设备的现场调试和现场控制的要求。可对现场设备的状态进行数据采集、并将信号转换输送到上位控制系统，同时，执行控制器的控制命令，完成现场设备与控制系统的连接。

　　具有智能通信接口的各个现场设备通过现场总线和控制器相连接，实现数据的通讯与数据交换。采用各个通信接口模块，用以实现不同通信信号的数据交换要求，保证现场数据的实时采集和安全传输。实现对远离主控制系统的末端设备的信息采集和监督控制。

4 modicon plc的具体解决方案

　　4.1 施耐德plc简介

　　施耐德电气公司不仅是公认得可编程逻辑控制器plc的发明者，同时也是plc热备系统技术发明的拥有者。quantum通用自动化系统是专门面向过程控制而设计的通用的自动化系统平台,适用于轨道交通，电力，化工，建材等各行各业的工业控制和自动化领域中。quantum继承和发展了施耐德自动化modicon产品一贯的特点和优点，并且融入了当今最新的it技术和网络技术，具有结构灵活、功能强劲、使用简便、性价比高、集成度高、兼容性好,广泛的开放性等众多特点。

　　quantum系统已在国内外诸多行业中得到了非常广泛和成熟的应用，并在工业现场经过了长期、稳定运行，受到了广大用户的信任和称赞。quantum系统具有配置简单、接线方便、易于维护、隔离性好，结构坚固，抗腐蚀强，适应极其恶劣的工业环境。并且quantum所有部件均可带电热插拔，并且平均无故障时间均大于200000小时。

　　quantum 自动化平台提供多种形式的解决方案。单机架控制系统最大448个i/o点，多站点控制系统可配置网络服务功能，最大64000个i/o点。在通讯选件的支持下具有至工厂级和现场总线网络ethernet、modbus plus，profibus-dp，interbus等的连接性能。

　　使用unity pro软件的双机热备系统能够实现主备机之间平稳、无缝的切换。切换对于过程而言是透明的，系统对过程的监控不会中断，并且不会因为发生硬件故障而受到不利影响。quantum 模块的i/o站点在unity pro 软件编程环境中进行配置，使用unity pro 的双机热备系统因此能够减少停机时间，从而提高生产效率。