地鐵BAS系統(tǒng)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的說明V1

1、關(guān)于地鐵系統(tǒng)現(xiàn)場級網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的說明1、概述地鐵BAS系統(tǒng)作為綜合監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分承擔(dān)著地下車站機電設(shè)備監(jiān)控以及緊急情況下防災(zāi)救災(zāi)的重責(zé)。由于地下車站機電設(shè)備分布廣泛，因此BAS系統(tǒng)核心控制器及遠(yuǎn)程10之間一般通過網(wǎng)絡(luò)通信的形式連接。隨著城市軌道交通技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)外地鐵環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)走過了各站分離的階段，進(jìn)入了全線組網(wǎng)的新階段，設(shè)備監(jiān)控多采用分散控制、集中管理的系統(tǒng)模式。目前BAS系統(tǒng)現(xiàn)場級網(wǎng)絡(luò)主要有全總線和工業(yè)以太網(wǎng)兩種實現(xiàn)形式。由于現(xiàn)場總線技術(shù)的各種標(biāo)準(zhǔn)之間轉(zhuǎn)換困難、系統(tǒng)集成存在各種壁壘等種種制約性，而相對的工業(yè)以太網(wǎng)的種種優(yōu)勢，隨著全球工業(yè)自動化技術(shù)的不斷進(jìn)步，造成了BAS系

2、統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)正在從現(xiàn)場總線向工業(yè)以太網(wǎng)方向發(fā)展的趨勢。2、工業(yè)以太網(wǎng)與現(xiàn)場總線比較目前國內(nèi)城市軌道交通BAS系統(tǒng)普遍采用PLC設(shè)備，是一個基于網(wǎng)絡(luò)的自動化系統(tǒng)，涉及多種通信及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，如用于裝置控制層的現(xiàn)場總線技術(shù)。而由于現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)存在12種之多，如何統(tǒng)一現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過了16年的標(biāo)準(zhǔn)大戰(zhàn)，最終沒有形成一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，多標(biāo)準(zhǔn)等于無標(biāo)準(zhǔn)，因此無論是最終用戶還是制造商，普遍都在關(guān)注現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展動態(tài)，尋求高性能低成本的方案。以太網(wǎng)技術(shù)由于其開放性、穩(wěn)定性和可靠性，在全球范圍取得了巨大成功，因此如何對以太網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，使其適合應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域的數(shù)字通信，已成為業(yè)內(nèi)近些年內(nèi)的熱門研究方向，很多人都

3、寄希望于現(xiàn)場總線技術(shù)在以太網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上達(dá)成統(tǒng)一，改變目前多標(biāo)準(zhǔn)并存的現(xiàn)狀，同時用以太網(wǎng)統(tǒng)一工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的各個層次，實現(xiàn)真正的無縫信息集成。BAS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)也隨著工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展,逐漸實現(xiàn)裝置控制層設(shè)備由采用現(xiàn)場總線改變?yōu)楣I(yè)以太網(wǎng)技術(shù)。1)BAS系統(tǒng)采用工業(yè)以太網(wǎng)方案對比傳統(tǒng)的總線方案具有以下優(yōu)點：傳統(tǒng)雙現(xiàn)場總線方案中，車站兩端冗余PLC各自負(fù)責(zé)一端的BAS系統(tǒng)設(shè)備。對于車站內(nèi)需要聯(lián)動運行的部分設(shè)備，如正常模式下分布在車站不同端的風(fēng)機、風(fēng)閥聯(lián)動、火災(zāi)模式下的兩端空調(diào)系統(tǒng)聯(lián)動等均需要兩端的冗余PLC之間首先相互聯(lián)動和確認(rèn)設(shè)備狀態(tài)到位后才能執(zhí)行下一步動作。在常規(guī)地鐵設(shè)計中，車站兩端的冗余PLC雖然

4、采用了熱備方式，配置了兩塊背板、兩塊CPU、兩塊電源等，但所有的模塊均放置在同一房間甚至同一面控制柜內(nèi)，當(dāng)房間內(nèi)發(fā)生火災(zāi)或電源故障，容易引起冗余PLC整體故障。而一端的冗余PLC一旦退出服務(wù)，則另一端的冗余PLC則可能因為聯(lián)鎖動作失敗而導(dǎo)致系統(tǒng)整體癱瘓。若采用光纖環(huán)網(wǎng)方式連接兩端冗余PLC，若一端冗余PLC發(fā)生整體性故障退出服務(wù)，系統(tǒng)將立即切換到另一端的一套冗余PLC上繼續(xù)工作，保證系統(tǒng)在極端惡劣的情況下能正常運行，中央和車站下達(dá)的指令能迅速傳達(dá)到現(xiàn)場設(shè)備。傳統(tǒng)雙現(xiàn)場總線方案中，雙總線均采用平行布線方式，兩條總線緊靠著分布到就地控制箱。發(fā)生火災(zāi)或其他特殊情況時，極易引起兩條總線同時中斷，從而造

5、成系統(tǒng)與RI/O之間失去聯(lián)系。而光纖環(huán)網(wǎng)采用分布式布線方式，一條光纖在車站內(nèi)分布成環(huán)狀，一旦發(fā)生火災(zāi)或其他特殊情況，總線將立即切換傳輸路徑，不會造成PLC與RIO之間的通信中斷。傳統(tǒng)雙現(xiàn)場總線方案中，主要傳輸介質(zhì)是通訊電纜。在復(fù)雜環(huán)境下，通訊電纜容易受到地鐵內(nèi)各種電磁干擾源的干擾。而采用光纖介質(zhì)則可從根源上避免電磁干擾對系統(tǒng)的影響。傳統(tǒng)雙現(xiàn)場總線方案中，各廠家的控制器均采用專用的協(xié)議進(jìn)行通信，現(xiàn)場調(diào)試或診斷時需要專用工具或特殊軟件才可進(jìn)行。而光纖環(huán)網(wǎng)采用標(biāo)準(zhǔn)開放的ModbusTCP/IP協(xié)議，通過手提電腦上的RJ45接口即可進(jìn)行調(diào)試和診斷，現(xiàn)場調(diào)試和維護(hù)將十分便利。2）相對現(xiàn)場總線而言，現(xiàn)場級

6、裝置采用工業(yè)以太網(wǎng)也存在一些不足：現(xiàn)場級裝置采用工業(yè)以太網(wǎng)組網(wǎng)將增加前期投資費用，由于地鐵車站內(nèi)通訊距離較長，故采用工業(yè)以太網(wǎng)需增加環(huán)網(wǎng)光纖設(shè)備及光纖熔接費用。大量采用光纖熔接會造成施工控制難度較大。綜上所述，采用環(huán)線環(huán)網(wǎng)的BAS系統(tǒng)方案具有系統(tǒng)可靠性高，抗干擾能力強以及調(diào)試、維護(hù)方便等特點，但同樣也存在相應(yīng)的不足性，但整體對比傳統(tǒng)現(xiàn)場總線方案具有更大的實用優(yōu)勢。3、國內(nèi)軌道交通BAS現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用狀況從國內(nèi)軌道交通歷史和現(xiàn)狀看，在BAS系統(tǒng)出現(xiàn)的早期，由于條件的限制，其現(xiàn)場級網(wǎng)絡(luò)主要以全總線網(wǎng)絡(luò)為主。具有地鐵BAS系統(tǒng)應(yīng)用業(yè)績的四大品牌：羅克韋爾（A-B）、施耐德、西門子、GE均選擇了各自的總

7、線網(wǎng)絡(luò)。2005年起，隨著工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的不斷成熟，越來越多的城市開始選擇工業(yè)以太網(wǎng)作為BAS系統(tǒng)現(xiàn)場級網(wǎng)絡(luò)。目前，BAS系統(tǒng)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用情況如下表所示（以城市為例）：線路名稱系統(tǒng)品牌網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)控制器形式北京北京地鐵號線一期施耐德總線北京地鐵機場線總線北京地鐵號線西門子總線北京地鐵號線改造西門子總線北京地鐵號線改造總線北京地鐵號線羅克韋爾（）總線北京地鐵號線延長西門子總線北京地鐵昌平線施耐德總線北京地鐵房山線施耐德總線北京地鐵號線一期施耐德總線北京地鐵西郊線西門子總線北京地鐵號線西門子總線北京地鐵號線二期西門子總線北京地鐵號線施耐德總線北京地鐵號線二期施耐德總線北京地鐵亦莊線延長羅克韋爾（）總線

8、北京地鐵大興線延長施耐德總線北京地鐵號線施耐德以太網(wǎng)北京地鐵號線和利時以太網(wǎng)上海上海地鐵號線施耐德以太網(wǎng)上海地鐵號線（楊浦線）施耐德以太網(wǎng)上海地鐵號線西門子總線上海地鐵號線北延伸施耐德以太網(wǎng)上海地鐵號線北北延伸施耐德以太網(wǎng)上海地鐵號線東延伸施耐德以太網(wǎng)上海地鐵號線施耐德總線上海地鐵號線西延伸施耐德以太網(wǎng)上海地鐵號線總線上海地鐵號線北延伸霍尼韋爾總線上海地鐵號線總線上海地鐵號線三期以太網(wǎng)成都號線羅克韋爾（）總線上海地鐵號線施耐德總線上海地鐵號線施耐德以太網(wǎng)上海地鐵號線施耐德以太網(wǎng)上海地鐵號線施耐德以太網(wǎng)上海地鐵號線西門子總線上海地鐵號線西門子以太網(wǎng)廣州廣州地鐵號線施耐德總線廣州地鐵號線北延線羅克

9、韋爾（）總線廣州地鐵號線改造施耐德總線廣州地鐵號線總線廣州地鐵號線羅克韋爾（）總線廣州地鐵號線延長線羅克韋爾（）總線廣州地鐵號線羅克韋爾（）總線廣州地鐵號線總線廣州地鐵廣佛線總線廣州珠江新城集運線羅克韋爾（）總線廣州地鐵號線施耐德以太網(wǎng)南京南京地鐵號線羅克韋爾（）總線南京地鐵號線施耐德總線南京地鐵號線施耐德以太網(wǎng)南京地鐵號線羅克韋爾（）總線南京地鐵號線施耐德以太網(wǎng)南京地鐵機場線西門子總線無錫無錫地鐵1號線羅克韋爾（）總線蘇州蘇州地鐵號線羅克韋爾（）總線蘇州地鐵號線施耐德總線深圳深圳地鐵號線羅克韋爾（）總線深圳地鐵號線西門子總線深圳地鐵號線西門子總線深圳地鐵號線羅克韋爾（）總線天津天津地鐵二，三

10、號線羅克韋爾（）總線天津津濱輕軌二期施耐德總線天津地鐵一號線羅克韋爾（）總線武漢武漢地鐵號線羅克韋爾（）總線武漢地鐵號線羅克韋爾（）總線成都成都號線羅克韋爾（）總線成都號線羅克韋爾（）總線重慶重慶地鐵號線羅克韋爾（）總線重慶地鐵號線羅克韋爾（）總線重慶地鐵號線西門子總線沈陽沈陽地鐵號線施耐德總線沈陽地鐵號線施耐德以太網(wǎng)西安西安地鐵號線羅克韋爾（）總線西安地鐵號線羅克韋爾（）總線杭州杭州地鐵號線羅克韋爾（）總線杭州地鐵號線羅克韋爾（）總線大連大連地鐵1號線羅克韋爾（）總線青島青島地鐵一期工程施耐德以太網(wǎng)長春長春輕軌一期工程施耐德以太網(wǎng)哈爾濱哈爾濱地鐵號線施耐德以太網(wǎng)從表中可以看到，前期地鐵線路B

11、AS系統(tǒng)以總線方案居多，而新線以太網(wǎng)越方案來越多。據(jù)悉，施耐德、西門子、GE三大PLC供貨商均為地鐵BAS系統(tǒng)提供過基于現(xiàn)場總線和工業(yè)以太網(wǎng)的PLC產(chǎn)品（西門子是上海16號線；GE是上海地鐵9號線3期），羅克韋爾（A-B）也有以太網(wǎng)方案，但在地鐵BAS系統(tǒng)中主要推廣總線方案。綜上所述：1.在地鐵BAS應(yīng)用中，總線方案占比大約60%，工業(yè)以太網(wǎng)占比大約40%；2總線方案中，A-B，施耐德，GE，西門子都有應(yīng)用業(yè)績；3.工業(yè)以太網(wǎng)方案中，施耐德，GE,西門子有業(yè)績，A-B沒有工業(yè)以太網(wǎng)業(yè)績；上海地鐵號線施耐德總線工業(yè)總線出現(xiàn)得早，一直伴隨著工業(yè)自動化的發(fā)展，所以，以上4大品牌都是工業(yè)總線的支持者，應(yīng)用廣泛，基礎(chǔ)好，但是其最大的不足就是通用性差，每家都有自己的標(biāo)準(zhǔn)，網(wǎng)絡(luò)上的器件不互通，備品備件價格高。工業(yè)以太網(wǎng)出現(xiàn)得較晚，但由于其高速，大容量，兼容性好，互通性高，穩(wěn)定抗干擾等諸多優(yōu)勢，在BAS系統(tǒng)中發(fā)展迅速，目前已經(jīng)占比接近一半。同時，工業(yè)以太網(wǎng)方案是A-B，GE,西門子，施耐德在工業(yè)自動化領(lǐng)域大力推廣的方案，是與工業(yè)總線并行發(fā)展的，目前已經(jīng)成為工業(yè)自動化領(lǐng)域的發(fā)展方向，在技術(shù)上是先進(jìn)的，可行的。6目前，國內(nèi)如北京、上海、廣州、武漢，南京、長春、哈爾濱、沈陽、鄭州、青島等一大批新建地鐵BA