基于PLC 技術的環(huán)控系統(tǒng)應用研究

楊少玉 常州市軌道交通發(fā)展有限公司運營分公司

一、引言

我國經(jīng)濟水平不斷的增長，國內(nèi)也在大力發(fā)展交通技術。由于路面交通的擁擠，修建地鐵是必經(jīng)途徑之一。其中不少已投入使用，有效緩解了交通擁堵。地鐵以其快捷、安全、舒適、交通量大等優(yōu)點成為最受歡迎的交通方式。此外，地鐵的修建充分利用起了城市地下的空間，這樣可以在保障地上環(huán)境建筑不變的前提下有效的改善交通狀況，所以地鐵的修建是非常有必要。在地鐵控制系統(tǒng)中，通常都會使用到PLC 技術，這項技術可以自動控制鐵路的運輸。PLC 主要是控制地鐵運行過程中除了各種閥門的遙控還有地鐵的配電以及緊急事故的處理。例如系統(tǒng)的開關閥門，列車的風機以及冷水機組的遙控。我國地鐵系統(tǒng)中使用的工控信號控制設備，如機組、水泵、冷卻塔等，一般都是繼電器。能控制這些裝置的系統(tǒng)是非常復雜的，所以也體現(xiàn)了技術的先進程度和維修的難度之大，繼電器不穩(wěn)定。在地鐵運營過程中，由于這一環(huán)節(jié)的故障引發(fā)的列車事故屢見不鮮。地鐵的運行以及地鐵的車站都是在地下，是與外界充分隔離的狀態(tài)，內(nèi)部除濕和凈化內(nèi)部環(huán)境全部依靠系統(tǒng)的氣流的流動。所以，在保障地鐵安全運營的前提下，系統(tǒng)會為地鐵創(chuàng)造良好的地鐵環(huán)境。地鐵環(huán)境控制系統(tǒng)是地鐵設備監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分。本系統(tǒng)采用自動控制技術對系統(tǒng)設備進行監(jiān)控，才能夠充分的利用到系統(tǒng)的優(yōu)越性。

二、環(huán)控系統(tǒng)中的PLC 自動化控制系統(tǒng)

（一）PLC 自控系統(tǒng)在軌道交通電控系統(tǒng)中的優(yōu)越性

軌道交通電子控制系統(tǒng)是指對車站機械配電、車站事故風機及閥門、公共區(qū)域通風設施及閥門、設備用房排風機及閥門等電氣設備的實時控制的一種控制系統(tǒng)。中間繼電器是我國軌道交通建設初期應用最廣泛的信號邏輯控制裝置。它的明顯缺點是電路比較復雜，維護困難。同時，繼電器易老化，使得自動控制系統(tǒng)的一系列工作缺乏必要的可靠性和可維護性。老舊的系統(tǒng)對突發(fā)情況無法進行及時的處理，當反饋到的數(shù)據(jù)發(fā)生偏差時，系統(tǒng)也容易做出錯誤的工作。

PLC 自動控制系統(tǒng)是一種新型的工業(yè)自動控制裝置。它不僅取代了傳統(tǒng)的普通控制系統(tǒng)，而且在抗干擾性能上有了顯著的提高。機電一體化水平的提高促進了通信網(wǎng)絡功能的不斷增強，也促進了其在特殊地理環(huán)境中的正常應用。在軌道交通電氣控制系統(tǒng)中，PLC 系統(tǒng)可在各環(huán)控室獨立顯示和控制，也可在站控室與PLC 進行顯示和控制。該系統(tǒng)主要基于現(xiàn)場總線和以太網(wǎng)技術。

（二）PLC 系統(tǒng)的功能陳述

軌道交通環(huán)控室的PLC 系統(tǒng)可以用來接收Fas、BAS 系統(tǒng)直接發(fā)送的軌道交通車站現(xiàn)場情況，并且可以用來控制設備的集中運行狀態(tài)、設備狀態(tài)和通信方式。設備以開關量狀態(tài)傳輸至電氣控制室PLC 自動控制系統(tǒng)，并在軌道交通車站車輛控制室PLC 人機界面上顯示，使軌道交通控制室的PLC 系統(tǒng)和人機界面同時控制環(huán)控室的設備啟動。

BAS 系統(tǒng)中風機和風閥的PLC 自動控制系統(tǒng)有自動和手動兩種。自動是指BAS系統(tǒng)的風機、風閥發(fā)出的開、關指令，一旦PLC 自動控制系統(tǒng)接收到，PLC 系統(tǒng)將根據(jù)指令信息執(zhí)行相關的設備操作流程。手動是指在PLC 自動控制系統(tǒng)中，對風機、風閥設備的開閉進行手動控制，對回風閥、排氣閥設備的開閉進行手動控制。

PLC 采用FAS 控制形式。Fas 系統(tǒng)要求PLC 自動控制系統(tǒng)接收并執(zhí)行Fas 系統(tǒng)的開、關指令，并將其工作狀態(tài)及時、準確地反饋給Fas 系統(tǒng)。Fas 系統(tǒng)中涉及的PLC 系統(tǒng)設備稱為事故風機和組合風閥。風機和風閥設備的所有狀態(tài)都可以通過信息網(wǎng)絡傳輸?shù)絙as 監(jiān)控系統(tǒng)，但值得注意的是bas 系統(tǒng)只顯示信息數(shù)據(jù)。

軌道交通空調(diào)箱及風閥的控制。一般來說，電流、溫度、濕度、風壓等模擬信號都可能會影響到PLC 自動控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)。PLC 自動控制系統(tǒng)將根據(jù)上述信息實時設置風閥的開度和調(diào)整風閥的大小，從而PLC 自動控制系統(tǒng)可以根據(jù)現(xiàn)場工況或BAS系統(tǒng)發(fā)出的報警信號來選擇開、關風閥，以適應當前工況。

三、地鐵環(huán)控制系統(tǒng)優(yōu)化設計要求

（一）PLC 自動控制系統(tǒng)的優(yōu)化設計

正常軌道運行的過程中，系統(tǒng)是在自動控制模式下，PLC 控制系統(tǒng)會自動收到BAS中相應設備的開、關控制命令后，風機及相應閥門的狀態(tài)將根據(jù)程序設置的調(diào)用進行改變，風機及相應閥門的狀態(tài)信息可自動傳送到PLC 顯示器上設備，然后再通過總線把相關的信息傳輸?shù)紹AS 系統(tǒng)上，這樣系統(tǒng)的控制就更加的合理化，能夠處理絕大部分的應急情況。

（二）空調(diào)機組優(yōu)化設計要求

對于空調(diào)機組來說，軌道內(nèi)的溫度信息通過溫度傳感器提交到BAS 系統(tǒng)中，當BAS 控制系統(tǒng)收到車組的溫濕度信息之后，會進行溫濕度的分析，然后將相應的控制命令發(fā)送給回路控制系統(tǒng)的核心PLC 自動控制系統(tǒng)。回路控制系統(tǒng)可通過相應的通信接口和總線與相應的變頻設備連接。根據(jù)逆變器的輸出頻率值，向相應的交流電機供電，改變電機的運行狀態(tài)。

（三）火災工況PLC 優(yōu)化設計要求

在火災情況下，系統(tǒng)會自動進入應急狀態(tài)，F(xiàn)AS 系統(tǒng)可以監(jiān)測到火災信息，并發(fā)出提示。然后火災信號將相應的狀態(tài)信息發(fā)送給PLC 回路控制系統(tǒng)。PLC 接收到相應的火災信號后，相應的信號會顯示在相應的設備上。

四、結語

軌道交通環(huán)境的控制系統(tǒng)通常都是使用PLC 自動控制系統(tǒng)的，PLC 系統(tǒng)隨著科技的發(fā)展，也在不斷的更新?lián)Q代，隨著軌道交通越來越多，很大程度上改善了軌道運行的效率和延長，而且取得了很高的社會效益和經(jīng)濟效益。為了充分發(fā)揮系統(tǒng)的優(yōu)勢，研究人員應該根據(jù)具體的工程項目，相應的改善自動控制系統(tǒng)的設置。