广州地铁三号线IBP盘与EMCS系统连接优化浅谈

许日进

[摘要]广州地铁机电系统设备中的综合后备盘IBP盘是地铁隧道通风系统、车站大系统、小系统在火灾模式或列车阻塞模式下设备运行控制的紧急后备操作盘。设备监控系统EMCS可以接受IBP盘手动按钮下达的模式控制指令,可以接受消防系统FAS下达的、经过确认的火灾模式控制指令。本文主要介绍IBP盘与EMCS系统之间的接口现状及存在的问题,并提出解决方案。

[关键词]综合后备盘IBP盘 设备监控系统EMCS 消防系统FAS系统连接

广州地铁机电系统设备中的综合后备盘IBP盘是地铁隧道通风系统、车站大系统、小系统在火灾模式或列车阻塞模式下设备运行控制的紧急后备操作盘。设备监控系统EMCS可以接受IBP盘手动按钮下达的模式控制指令,可以接受消防系统FAS下达的、经过确认的火灾模式控制指令。IBP盘手动按钮控制和FAS自动控制都是通过EMCS系统的IBP盘控制器、交换机下达到车站的控制器,完成相应的火灾运行模式。

1 三号线IBP盘控制器现状分析

广州地铁三号线IBP盘控制器由施耐德公司的140CPU11303模块和I/O模块组成。IBP盘紧急模式控制、显示按钮通过硬线连接到控制器的DI、DO模块,由140CPU11303进行数据处理,IBP盘控制器通过通讯模块140NOE77101经由交换机与设备监控室的EMCS主控制器进行数据交换,从而构成相应灾害模式的控制。

FAS系统的车站通讯单元MK7022通过无冗余点对点串行接口(RS485)的连接方式连接到BM85协议转换器,BM85协议转换器经由Modbus Plus通讯协议连接到IBP盘控制器的140CPU11303的Modbus Plus通讯接口,FAS系统自动触发的的模式代码通过这一通讯链路传送到IBP盘,IBP盘控制器进行数据处理后通过通讯模块140NOE77101经由交换机与设备监控室的EMCS主控制器进行数据交换,从而构成相应灾害模式的控制。

但是,无论是FAS系统的自动通道,还是IBP盘紧急模式控制按钮通道,最后都必须经过140CPU11303进行数据处理和经过140NOE77101通讯模块连接到站内光环网中。由于现在三号线车控室IBP盘控制柜内只有一套IBP盘控制器,这必然导致当IBP盘控制器出现故障时,FAS系统、IBP盘控制按钮均不能正常触发和传输灾害模式。

为了提高系统的可靠性,有必要对现有IBP盘控制器的通讯、连接方式进行优化。

2 解决方案

由第一部分的现状可知,FAS通道、IBP盘紧急按钮通道同时连接到一套IBP盘控制器是IBP盘系统可靠性低的根本原因,由此,可以引申出两大类解决方案:第一,将FAS通道、IBP盘紧急按钮通道分开两个不同的通讯链路与站内系统连接;第二,将单IBP盘控制器转换成双控制器系统的冗余连接。

2.1将FAS通道、IBP盘紧急按钮通道分开两个不同的通讯链路与站内系统连接

2.1.1方案一:BM85协议转换器直接连接到ECS控制器

将FAS系统自动通道从IBP盘控制器中分离出来,BM85协议转换器经由Modbus Plus通讯协议,通过增加Modbus Plus现场总线,直接连接到设备监控室EMCS主控制器接口,其余设备不变。

2.1.2方案二:BM85协议转换器通过174CEV20030转换成Modbus TCP/IP协议连接到光纤交换机

将FAS系统自动通道从IBP盘控制器中分离出来,BM85协议转换器经由174CEV20030网桥转换器转换成Modbus TCP/IP协议,通过以太网接口连接到IBP控制柜的光纤交换机连入车站系统,与设备监控室的EMCS主控制器相连。

2.2将单IBP盘控制器转换成双控制器系统的冗余连接

2.2.1方案三:增加一套IBP盘控制器

在现有IBP盘控制器的基础上增加一套IBP盘控制器,达到冗余的效果,提高系统可靠性能,设备接线方式基本不变,程序修改基本无变化。

2.2.2方案四:将IBP盘控制按钮直接连到ECS控制器

取消IBP盘控制器,在设备监控室ECS系统的两套冗余模块上增加I/O模块,将IBP盘控制按钮的硬线直接连接到ECS控制器;BM85协议转换器经由Modbus Plus通讯协议,通过增加Modbus Plus现场总线,直接连接到设备监控室EMCS系统的两个冗余控制器模块140CPU53414A。

2.2.3方案五:BM85、IBP盘控制按钮均通过Modbus Plus协议连接到ECS系统

取消IBP盘控制器的CPU和通讯模块,增加一个现场分布式I/O通讯电源模块140CRA21120,与BM85协议转换器分别经由Modbus Plus通讯协议,通过增加Modbus Plus现场总线,直接连接到设备监控室EMCS系统的两个冗余控制器模块140CPU53414A。

3 各方案比较

综合第三部分所列的五个方案,按照现有系统修改的工程量比较如下:

方案一:单线系统,可靠性较冗余系统低,软件、硬件修改简单,造价成本较低。

方案二:单线系统,可靠性较冗余系统低,软件修改量大,硬件工程量小,造价成本高。

方案三:冗余系统,可靠性能高,软件修改量小,硬件工程量大,造价成本较高。

方案四:冗余系统,可靠性能高,软件修改量大,硬件工程量大,造价成本较高。

方案五:冗余系统,可靠性能高,软件修改量大,硬件工程量小,造价成本较低。

4 结束语

综合后备盘IBP盘、消防系统FAS应为地铁车站灾害情况下两个独立的应急方式,但是按照现有的设计,这两个独立的应急方式根本地依靠了IBP盘的一个通道来实现,因此,有必要在未来车站的建设中更全面地去设计。