軌道交通機電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題的探討

鄧 嘉

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軌道交通機電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題的探討

鄧 嘉

（南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 南京 210000）

地鐵線路建成之后，因為機電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)各功能結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、測試實踐不足、各專業(yè)協(xié)調(diào)難，常常很難按時開通。即使線路已經(jīng)開通運營，依然還有一些功能必須要持續(xù)進行測試、驗收。經(jīng)研究表明，造成這一問題的原因是傳統(tǒng)機電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)使用了分層分布式總線網(wǎng)控制方式，可以通過對其結(jié)構(gòu)的優(yōu)化解決如上問題。

軌道交通；機電設(shè)備；監(jiān)控系統(tǒng)；結(jié)構(gòu)優(yōu)化

機電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)是軌道交通的重要組成部分，其是以計算機技術(shù)為核心，對地鐵全線車站、隧道等所運用到的各種機電設(shè)備進行監(jiān)控、管理，一旦發(fā)現(xiàn)問題，可以采取有效措施解決，保證廣大乘客的乘坐安全，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保、優(yōu)化配置資源、提高設(shè)備管理水平的目的[1]。

1 傳統(tǒng)的機電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的機電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)采用了分層分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，主要由PLC、傳感器、維護終端構(gòu)成。監(jiān)控的主要對象有車站隧道通風(fēng)系統(tǒng)、車站設(shè)備管理系統(tǒng)、空調(diào)水系統(tǒng)等設(shè)備。在軌道交通兩端電控室各設(shè)置一套PLC設(shè)備，距車站控制室較近的PLC是主控制器，另一端則是從控制器。在車站應(yīng)急操作盤處設(shè)一套PLC，應(yīng)急操作終端和主控制與其連接，形成車站級機電監(jiān)控系統(tǒng)。兩端PLC下接入智能通信、小型控制等各種設(shè)備，對車站兩端的各機電設(shè)備進行監(jiān)控，比如空調(diào)、低壓照明等。車站監(jiān)控系統(tǒng)主控制器、火災(zāi)報警系統(tǒng)在協(xié)議轉(zhuǎn)化器下相接。在火災(zāi)模式下，火災(zāi)報警系統(tǒng)會向車站機電監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出指令，這時，車站機電監(jiān)控系統(tǒng)會按照預(yù)定模式啟動有關(guān)設(shè)備[2]。

2 機電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)調(diào)整的可行性

2.1 結(jié)構(gòu)調(diào)整方案

軌道交通控制設(shè)備同工業(yè)系統(tǒng)控制方式相同，都是從集中向分散控制方向轉(zhuǎn)變，是底層設(shè)備從被控到智能化發(fā)展的過程。很多年前，AC400 V開關(guān)柜等都是在變電所直接接入硬線，讓自動屏所需安裝的各種設(shè)備建立連鎖關(guān)系?，F(xiàn)在每個開關(guān)都安裝了智能保護與監(jiān)控裝置，各裝置都是通過邏輯電路控制的方式，讓連鎖關(guān)系保持安全狀態(tài)。將一臺前置處理單元安裝到自動化屏上，采用通信方式，使其與開關(guān)柜建立聯(lián)系，只要配置一臺64點的DI/O測控單元就可以實現(xiàn)與不能通過智能單元進行連接的設(shè)備進行連接。通過這樣的方式，可靠性更強，也降低了自動化系統(tǒng)的調(diào)試壓力，而軌道交通系統(tǒng)同變電所自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一樣，都能夠?qū)C電監(jiān)控設(shè)備集中控制變成各系統(tǒng)分散控制，因此，完善結(jié)構(gòu)調(diào)整后機電監(jiān)控系統(tǒng)尤為重要[3]。

不難從結(jié)構(gòu)調(diào)整后的機電監(jiān)控系統(tǒng)看出，每個與機電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)接口的智能控制器，都可以接收來自于機電監(jiān)控中心發(fā)來的指令，并按照指令要求來執(zhí)行，還可以采集設(shè)備自身工作狀態(tài)，并將其信息傳輸給機電監(jiān)控中心控制器；智能控制器可以控制自身設(shè)備，并與其他設(shè)備配合，完成相應(yīng)的連鎖動作，從而對本類設(shè)備進行集中控制等。機電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)借助可靠的現(xiàn)場總線、以太網(wǎng)等收集底層設(shè)備信息，并通過監(jiān)控系統(tǒng)的FEP進行信息解碼、轉(zhuǎn)換，再經(jīng)過監(jiān)控系統(tǒng)協(xié)議將轉(zhuǎn)換后的信息傳輸?shù)骄C合監(jiān)控系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)調(diào)整后的機電監(jiān)控系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 結(jié)構(gòu)調(diào)整后的機電監(jiān)控系統(tǒng)示意圖

2.2 結(jié)構(gòu)調(diào)整對系統(tǒng)功能的影響

2.2.1 監(jiān)控功能

監(jiān)控系統(tǒng)對底層設(shè)備運行狀態(tài)進行監(jiān)控。經(jīng)過調(diào)整后的監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，只是對動作的執(zhí)行方向進行了改變，也就是從監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)改成向外系統(tǒng)發(fā)送指令，具體來說，就是借助底層控制器完成指令，接口界面都在FEP外側(cè)，接口非常清晰，便于維護管理。

2.2.2 調(diào)節(jié)功能

軌道監(jiān)控系統(tǒng)可以依據(jù)所檢測出的車站環(huán)境參數(shù)來判斷車輛所處的空調(diào)季工況，并結(jié)合檢測參數(shù)，采取有效的控制措施，對空調(diào)冷水系統(tǒng)調(diào)節(jié)閥、風(fēng)機轉(zhuǎn)速等信息進行有效調(diào)節(jié)。經(jīng)過調(diào)整后的監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)監(jiān)控的對象發(fā)生了變化，從設(shè)備向系統(tǒng)轉(zhuǎn)變，其調(diào)節(jié)功能由設(shè)備級控制器來完成，多個系統(tǒng)相互配合才能實現(xiàn)調(diào)節(jié)功能。

2.2.3 模式控制功能

模式控制是機電監(jiān)控系統(tǒng)特有的一種控制模式，也就是將某系統(tǒng)若干個設(shè)備預(yù)先設(shè)置好的控制邏輯，集中進行控制，比如風(fēng)系統(tǒng)新風(fēng)、夏季模式、冬季模式等多個模式。而采用了新結(jié)構(gòu)之后，機電監(jiān)控系統(tǒng)只負(fù)責(zé)傳輸必須執(zhí)行的模式信號，各設(shè)備的實際控制則由各專業(yè)控制器來完成。

2.2.4 防災(zāi)輔助功能

機電監(jiān)控系統(tǒng)在地下站的一個比較重要的功能是，在車站處在火災(zāi)狀況時輔助排煙。原先結(jié)構(gòu)是在機電監(jiān)控系統(tǒng)接收到火災(zāi)報警信號時，啟動相應(yīng)的防火、排煙風(fēng)機，此種群控方式也屬于模式控制。經(jīng)過調(diào)整之后，機電監(jiān)控系統(tǒng)能夠通過FEP收到火災(zāi)報警系統(tǒng)發(fā)出的信號，并執(zhí)行防火、防煙模式。

3 機電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的建議與意義

雖然，傳統(tǒng)的機電監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)廣泛運用于各大城市的軌道交通中，但是也存在一些不足。經(jīng)過調(diào)整后的機電監(jiān)控系統(tǒng)使用了單體成套設(shè)備集成控制系統(tǒng)分布結(jié)構(gòu)，要達到這一結(jié)構(gòu)要求，必須在招投標(biāo)前制訂出相應(yīng)的解決方案，讓節(jié)點設(shè)備投標(biāo)人全面了解該種結(jié)構(gòu)的意圖，并與控制設(shè)備集成商建立良好合作關(guān)系；而集成商也應(yīng)該從機電監(jiān)控系統(tǒng)全集成角度出發(fā)，實施統(tǒng)一接口、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)等，從而更好地完成這一結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)想。

分散控制最大的作用是能夠?qū)崿F(xiàn)底層設(shè)備風(fēng)機、水系統(tǒng)等的智能化。原有的機電監(jiān)控系統(tǒng)接口的專業(yè)能夠獨立構(gòu)成控制系統(tǒng)，各自進行調(diào)試。在現(xiàn)場正式實施時，機電監(jiān)控系統(tǒng)與各接口的控制相互進行接口調(diào)試，相關(guān)動作、信息都能夠在控制器上模擬出來，對現(xiàn)場安全的設(shè)備依賴性不大，這樣能緩解機電監(jiān)控系統(tǒng)的調(diào)試壓力。

4 結(jié)束語

現(xiàn)如今，軌道交通機電監(jiān)控系統(tǒng)使用的都是進口、高端的PLC控制器，成本高，且一直處在國外廠商壟斷之下。其根本原因是機電監(jiān)控系統(tǒng)采用了集中控制模式，現(xiàn)場存在很多的I/O模塊，各模塊要實現(xiàn)有效通信，對現(xiàn)場總線的穩(wěn)定性要求非常高。而現(xiàn)在運用最多的是西門子公司所生產(chǎn)的現(xiàn)場總線，而將許多國產(chǎn)設(shè)備抵制在門外。而經(jīng)過機電監(jiān)控系統(tǒng)機構(gòu)調(diào)整后，現(xiàn)場總線使用物理通信成為了可能，從而能夠有效推動各類國產(chǎn)設(shè)備的使用，提高了軌道交通系統(tǒng)設(shè)備國產(chǎn)化水平，減少了設(shè)備購買成本。

［1］靳孝峰，王艷.關(guān)于軌道交通機電設(shè)備工程中監(jiān)理工作的分析研究［J］.中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2015，2（16）：129-135.

［2］李廣弟，朱月秀，王秀山.建立與創(chuàng)新設(shè)備監(jiān)理是促進質(zhì)量發(fā)展的制度保障——城市軌道交通設(shè)備監(jiān)理的探索實踐［J］.裝備制造術(shù)，2016，20（8）：321-326.

［3］徐惠民，安德寧.關(guān)于軌道交通機電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題的探討［J］.城市軌道交通研究，2017，10（25）：108-116.

［4］趙金華，朱瑞生.淺析可編程邏輯控制器在上海軌道交通６號線設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.城市軌道交通研究，2016，13（2）：336-349.

U231

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.22.086

2095－6835（2018）22－0086－02

〔編輯：嚴(yán)麗琴〕