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摘要：地铁工程规模大，结构复杂。除主要工程外，还包括照明设备、给排水设备、通风空调设备等，为确保地铁安全、节能、高效运行，必须进行实时数据采集和计算机监控，以协调地铁设备运行的工作。基于此，本文分析了PLC控制器在地铁机电设备监控系统中的主要应用。
关键词：PLC；地铁机电设备监控系统；应用
前言
通过计算机实时监控系统,地铁运行和维护管理人员可以掌握现场设备的实时数据。因此,安全可靠的监控系统不仅保证稳定的生产过程,提高企业的效率,也保护生产人员的人身安全,并最终给企业带来巨大的经济效益。
1地铁机电设备的总体控制方案
PLC技术的中文全称为可编程逻辑控制器，是一种采用一类可编程并主要应用于工业控制的计算机，其结构同微型计算机十分相似，主要包括电源、中央处理器、存储器、i/o设备、功能模块、通信模块等。目前，PLC技术在地铁机电设备监控系统的设计中得到广泛应用，大大提高了地铁运行的便捷性、安全性和稳定性，国内地铁内常用的PLC种类主要有西门子、罗克韦尔、施耐德、GE等。一般来讲，地铁车站机电设备监控系统（BAS系统）的主要监控范围涵盖通风系统、给排水系统、电、扶梯监控系统、导向照明系统等。以通风系统为例，BAS系统需要对组成该系统的各种类型的风机、阀门、传感器等进行监控，确保各项设备处于正常运行状态，避免通风不畅给地铁运行以及乘客健康造成损害,并能够通过环控模式控制达到方便运营人员操作，以及火灾等灾害模式下的系统快速联动，辅助消防排烟通风。以给排水系统为例，机电监控系统主要对废水泵、雨水泵、区间排水泵的工作情况进行监控，避免地铁车站内部留存有较多的积水，以及区间积水过多影响行车安全。
2系统结构
BAS由中央监控级、车站监控级和现场设备级构成分层、分布式的控制系统，常见系统结构如下图：
2.1中央监控级
中央监控级由ISCS实现，负责对分布在不同位置的地铁车站、区间、车辆基地和主变电站等区域的环境与设备进行集中监控管理和日常管理。通过与各车站级PLC通信，来监控系统设备运行状态和模式；监测、存储、统计各监测点的环境参数；统计能耗和故障诊断，优化设备运行；发生火灾或阻塞时，切换到相应控制模式。利用时间表来控制各系统模式的执行，减少值班人员的工作内容，以免设备误动作，影响车站正常运营。
2.2车站监控级
在地铁车站、车辆基地和主变电站等地设置车站级BAS，监控机电系统设备的运行状态；车站级PLC一般采用双端双冗余配置，也有采用双端单机冗余（即车站两端各有一套PLC，二者构成冗余系统）。PLC实时采集温湿度等环境参数，通过自动调节设备运行状态、电动阀门和开关等，来调节现场环境；上传监控数据并执行中央级的监控命令；与FAS通信，发生火灾时，切换到消防控制模式，对于火灾专用的消防设备由FAS监控，对于正常工况及火灾工况兼用的设备由BAS负责监控，火灾时由FAS发出指令，由BAS联动相关机电设备进入火灾工况；对监测数据处理、存储、统计及查询等。PLC作为车站级控制器，对现场数据采集、处理和控制。操作工作站由ISCS实现，选用工业计算机，通过可视化组态监控。车站级通过冗余交换机接入骨干网与中央级通信。
2.2.1车站级控制器PLC对采集的设备状态和环境参数等信息进行信号转换、运算和存储，通过通信模块采集现场数据，控制设备运行。通过远程I/O通信模块，实时采集各类现场设备的运行状态和参数，对现场电动阀门进行调节控制；通过以太网通信模块，将现场数据传递到操作工作站，接收ISCS的监控指令；通过串行通信接口，接收FAS发布的火灾模式指令。PLC通过PID控制算法，根据监测点的采集值和设定值，远程调节阀门等执行器，从而自动调节温度。以地下车站为例，车站级BAS设置两套冗余的PLC对本站和相邻区间隧道一半范围内的机电设备和环境参数进行监控调节。当区间阻塞时，相邻的车站BAS切换到阻塞模式；BAS与车站控制室IBP通信，当控制器与中央级通信发生故障或车站级操作站故障，无法自动控制时，车站操作人员按下IBP按钮手动控制，由IBP内设置的PLC下发控制命令。
2.2.2操作工作站设置在车站控制室，与PLC通信，获取现场数据，统计、存储，生成相关报表；通过图形用户界面，实时展示现场设备的运行状态、报警信息、各监测点环境参数和流程图等；设置各类设备的运行参数和环境参数，对现场远程设备发送控制命令等。
2.3现场设备级
现场级主要采集现场各监测点环境参数，监测各机电设备运行状态进行和就地操作。现场监控设备包括远程通讯适配器、I/O模块、协议转换模块、以及温湿度、二氧化碳浓度等智能传感器等，直接获取现场各类风机、阀门、水泵、照明设备、UPS、电扶梯设备、空调机组、冷水机组、变频器等机电设备的状态、故障报警等信息；采集各环境监测点数据等；通过现场总线如Frofibus、Controlnet、Devicenet等与车站PLC通信，执行PLC的控制命令。
3BAS设备监控系统的调试内容及方法
3.1调试的内容
BAS设备监控系统的调试分为两种：单体调试以及系统调试，其中单体调试主要有BAS系统控制界面的调试、本地控制装置的调试、现场设备的调试、温度变送器的调试、湿度变送器的调试、流量计的调试、压力变送器的调试等；而系统调试主要有系统设备调试、站级调试、相关设备、系统联调等。
3.2主要设备调试方法
空调系统调试。通过调试，获取到地铁车站空调系统的运行质量及能量消耗情况，然后对空调系统的冷水机组、风机盘管、送风机、回风机、管路设计等方面的合理性作出评价。由于地铁车站内部结构比较复杂，所以综合效能测定与调整的过程需要经过较长一段时间，一般需要2个供冷期。
给排水系统的调试。检测消防水泵电控柜的接触点；防止220V电源传入电控柜中，对电控柜造成损伤；检测消防水泵的硬线设置优先级，使得硬线控制的优先级高于软件控制，只有当硬线控制出现故障时，才能使用软件辅助控制消防水泵的启停。
照明导向设备的调试。调节动力照明部分的接电感应电压，保证系统的稳定性；当出现紧急事故时，将照明供电集中在事故处理部分，其余部分暂时切断。
结束语
总的来讲，基于PLC控制器技术设计的地铁BAS系统目前依然处于控制领域的先进水平，并已经在相当数量的地铁线路和车站规划中得到应用，取得了良好的应用效果，相信未来随着相关技术的进一步发展，PLC控制器技术的性能和适用范围还将进一步扩大。
参考文献：
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