淺析地鐵環(huán)境中環(huán)控火災(zāi)模式聯(lián)動(dòng)失敗原因

奚達(dá)彬

摘要：環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（Electrical Monitoring and Control System）簡(jiǎn)稱EMCS，是為地鐵車站、區(qū)間設(shè)備監(jiān)控而設(shè)的自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)對(duì)全線車站、停車場(chǎng)、隧道區(qū)間設(shè)備進(jìn)行全面、有效的自動(dòng)化監(jiān)控及管理，并能在火災(zāi)等災(zāi)害或阻塞狀態(tài)下，更好地協(xié)調(diào)系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行，充分發(fā)揮各種設(shè)備應(yīng)有的作用，保證乘客的安全和設(shè)備的正常運(yùn)行。該系統(tǒng)運(yùn)行的環(huán)控模式分為正常模式和災(zāi)害模式。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生火情時(shí)，由火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)向EMCS發(fā)火災(zāi)模式指令，EMCS則通過(guò)可編程控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備的控制。文章基于當(dāng)前廣州地鐵四號(hào)線環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的火災(zāi)模式聯(lián)動(dòng)方式，對(duì)四號(hào)線環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)火災(zāi)模式聯(lián)動(dòng)失敗原因進(jìn)行總結(jié)歸納。

關(guān)鍵詞：環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控;火災(zāi)模式;聯(lián)動(dòng)

1、引言

廣州地鐵四號(hào)線EMCS系統(tǒng)，是為地鐵車站、區(qū)間設(shè)備監(jiān)控而設(shè)的自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)設(shè)備供應(yīng)商為國(guó)電南瑞科技股份有限公司，實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備、車站通風(fēng)空調(diào)大系統(tǒng)、通風(fēng)空調(diào)小系統(tǒng)、空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)備、給排水設(shè)備、自動(dòng)扶梯、電梯、乘客導(dǎo)向系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、事故電源、區(qū)間給排水等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和系統(tǒng)參數(shù)以及車站公共區(qū)和設(shè)備房環(huán)境溫濕度參數(shù)的監(jiān)控功能。

在發(fā)生火災(zāi)的正常聯(lián)動(dòng)過(guò)程中，環(huán)控火災(zāi)模式聯(lián)動(dòng)執(zhí)行失敗是常見(jiàn)且影響較大的故障，只有對(duì)設(shè)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(shí)際意義。

2、EMCS系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)

如下圖1所示，車站級(jí)EMCS主要由EMCS局域網(wǎng)、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(diào)節(jié)器及其附件、不間斷電源（UPS）等設(shè)備組成。

3、模式聯(lián)動(dòng)失敗原因分析

四號(hào)線環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的環(huán)控火災(zāi)模式聯(lián)動(dòng)鏈路為：FAS控制器→RS485接口網(wǎng)關(guān)→EMCS系統(tǒng)冗余PLC控制器→同軸電纜控制網(wǎng)→智能低壓PLC控制器→智能低壓小PLC→抽屜開(kāi)關(guān)→現(xiàn)場(chǎng)環(huán)控設(shè)備。

為了能對(duì)環(huán)控火災(zāi)模式聯(lián)動(dòng)失敗問(wèn)題進(jìn)行更深入的分析，文章根據(jù)日常的故障維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，把故障原因按照發(fā)生的因果層次關(guān)系梳理后，利用魚(yú)骨分析方法（也叫5M因素分析法）分析事件原因，詳見(jiàn)下圖2。

3.1 FAS系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)問(wèn)題

四號(hào)線FAS系統(tǒng)采用的是上海能美公司的設(shè)備，主要由柜式控制器、探測(cè)器、手動(dòng)報(bào)警器、輸入輸出模塊、警鈴等設(shè)備組成。

當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，F(xiàn)AS系統(tǒng)的火災(zāi)報(bào)警控制器收到現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)器、手動(dòng)報(bào)警器等設(shè)備火警信號(hào)后，聯(lián)動(dòng)相應(yīng)的火災(zāi)模式，并將火災(zāi)模式號(hào)通過(guò)RS485接口網(wǎng)關(guān)傳遞給車站控制室EMCS系統(tǒng)IBP盤控制器，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)模式的聯(lián)動(dòng)。

FAS系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)問(wèn)題主要分3個(gè)部分：

（1）FAS控制器故障：控制器硬件故障，無(wú)法將火災(zāi)模式號(hào)發(fā)送給EMCS系統(tǒng)PLC設(shè)備。

（2）FAS控制器程序編程錯(cuò)誤：FAS控制器程序編程錯(cuò)誤，導(dǎo)致錯(cuò)發(fā)或未發(fā)相應(yīng)的火災(zāi)模式號(hào)給EMCS系統(tǒng)PLC設(shè)備，將影響火災(zāi)模式的正常聯(lián)動(dòng)。

（3）FAS-EMCS接口網(wǎng)關(guān)故障：FAS系統(tǒng)與EMCS系統(tǒng)的接口RS485網(wǎng)關(guān)故障，F(xiàn)AS控制器無(wú)法將火災(zāi)模式號(hào)通過(guò)接口網(wǎng)關(guān)發(fā)送給EMCS系統(tǒng)PLC設(shè)備。

3.2 EMCS系統(tǒng)PLC設(shè)備問(wèn)題

主要分3個(gè)部分：

（1）冗余PLC控制器硬件故障：PLC控制器故障，將導(dǎo)致EMCS系統(tǒng)無(wú)法下發(fā)模式控制指令，使得火災(zāi)模式聯(lián)動(dòng)失敗。

（2）冗余PLC控制器程序編程錯(cuò)誤：PLC控制器通過(guò)CPU Logix模塊的梯形圖程序?qū)崿F(xiàn)火災(zāi)模式控制，若程序編程錯(cuò)誤，則可能出現(xiàn)錯(cuò)發(fā)、未發(fā)火災(zāi)模式的情況。

（3）與智能低壓接口設(shè)備故障：PLC控制器通過(guò)同軸電纜控制網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與智能低壓的通訊，使用的是CNBR控制網(wǎng)模塊，若該模塊發(fā)生故障，則與智能低壓的通訊中斷，無(wú)法下發(fā)控制命令到現(xiàn)場(chǎng)的風(fēng)機(jī)、風(fēng)閥等設(shè)備。

3.3 智能低壓設(shè)備問(wèn)題

車站環(huán)控電控室內(nèi)的低壓通訊柜上設(shè)有與EMCS 通訊的冗余控制器，EMCS 與智能低壓的通訊網(wǎng)絡(luò)如下圖6所示。

在風(fēng)機(jī)、風(fēng)閥等設(shè)備的低壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)設(shè)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(guò)Modbus Plus 總線進(jìn)行傳輸，采用MB +協(xié)議通訊，EMCS 負(fù)責(zé)向低壓發(fā)送指令，控制下層設(shè)備，并讀取智能低壓的狀態(tài)。EMCS 發(fā)給智能低壓的控制信號(hào)為一個(gè)不定長(zhǎng)的短脈沖信號(hào)實(shí)現(xiàn)設(shè)備控制，并通過(guò)讀智能低壓PLC 寄存器的方式，在EMCS 的PLC 上更新風(fēng)閥等設(shè)備的狀態(tài)或報(bào)警信息。

智能低壓設(shè)備問(wèn)題主要分3個(gè)部分：

（1）設(shè)備在“環(huán)控”操作位：若低壓抽屜開(kāi)關(guān)上，相應(yīng)的風(fēng)機(jī)、風(fēng)閥設(shè)備的操作位置處于“環(huán)控位”。設(shè)備操作只能通過(guò)環(huán)控柜或就地完成，EMCS系統(tǒng)無(wú)法根據(jù)工藝圖要求進(jìn)行該設(shè)備的模式控制，導(dǎo)致模式執(zhí)行失敗。

（2）低壓小PLC、抽屜開(kāi)關(guān)等故障：低壓小PLC、抽屜開(kāi)關(guān)等設(shè)備若發(fā)生故障，則EMCS系統(tǒng)PLC設(shè)備無(wú)法通過(guò)低壓控制網(wǎng)完成風(fēng)機(jī)、風(fēng)閥等設(shè)備的控制操作，導(dǎo)致火災(zāi)模式聯(lián)動(dòng)失敗。

（3）智能低壓PLC程序編程錯(cuò)誤：智能低壓PLC控制器通過(guò)CPU Logix模塊的梯形圖程序?qū)崿F(xiàn)低壓設(shè)備的控制，若程序編程錯(cuò)誤，則可能出現(xiàn)錯(cuò)發(fā)、未發(fā)設(shè)備控制命令的情況。

3.4現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械設(shè)備問(wèn)題

通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)設(shè)備是火災(zāi)模式執(zhí)行時(shí)的終端動(dòng)作設(shè)備，若終端設(shè)備出現(xiàn)操作位置有誤、機(jī)械結(jié)構(gòu)故障等問(wèn)題，必定也會(huì)引起火災(zāi)模式動(dòng)作失敗，機(jī)械設(shè)備問(wèn)題主要可分2個(gè)方面內(nèi)容：

（1）設(shè)備在“就地”操作位：若現(xiàn)場(chǎng)就地控制柜上，相應(yīng)的風(fēng)機(jī)設(shè)備的操作位置處于“就地位”，設(shè)備操作只能通過(guò)就地級(jí)控制柜完成，EMCS系統(tǒng)無(wú)法根據(jù)工藝圖要求進(jìn)行該設(shè)備的模式控制，導(dǎo)致模式執(zhí)行失敗。

（2）機(jī)械結(jié)構(gòu)故障：模式控制命令能正常下發(fā)，但設(shè)備無(wú)法開(kāi)到位、無(wú)法關(guān)到位、設(shè)備故障，導(dǎo)致模式執(zhí)行失敗。

4、結(jié)束語(yǔ)

廣州地鐵四號(hào)線環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)是為本線路全線車站、區(qū)間設(shè)備監(jiān)控而設(shè)的自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)本文的研究與分析，利用魚(yú)骨分析法（也叫5M因素分析法）將火災(zāi)模式聯(lián)動(dòng)失敗原因分為FAS系統(tǒng)設(shè)備問(wèn)題、EMCS系統(tǒng)PLC設(shè)備問(wèn)題、智能低壓設(shè)備問(wèn)題、現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械設(shè)備問(wèn)題共四類，詳細(xì)地剖析了軟、硬件設(shè)備問(wèn)題，為現(xiàn)場(chǎng)維修人員提供故障處理與日常維保的思路。

火災(zāi)模式聯(lián)動(dòng)是災(zāi)害狀況下保護(hù)地鐵乘客生命財(cái)產(chǎn)的重要系統(tǒng)功能，作為地鐵維修人員，必須要進(jìn)行完善的系統(tǒng)維護(hù)，應(yīng)針對(duì)本文列出的原因制定針對(duì)性整改措施，提高設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性，為地鐵安全運(yùn)營(yíng)保駕護(hù)航。

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