地铁BAS（精选6篇）
地铁BAS 篇1
地铁BAS系统能够实现对于地铁内环境参数的检测, 同时通过使用地铁BAS系统还能对于环境、空气相关的设备进行集中监视与管理。同时, 地铁BAS系统还能够对发生于地铁系统中的突发状况 (如火灾、堵塞等) 进行相应的反应, 从而实现对地铁系统的实时监控与管理, 确保地铁系统的安全、高效的运行。
1.地铁BAS系统功能简述
地铁BAS系统根据其逻辑的不同可以分为中央、车站以及就地级3个层级, 其中各层级的控制系统都有着不同的作用。首先, 中央级的地铁BAS系统能够对地铁系统中所运行的各项环境与空气设备的运转情况进行监控, 并确保各设备都按照预设模式进行工作, 还会对轨行区隧道的通风系统设备进行灾害及正常模式的控制。同时, 中央级的BAS系统还会对地铁系统运行过程中的通风空调、电扶梯、安全门以及自动售检票等设备进行监视与控制, 保障地铁系统的安全运行。车站级的监控系统则主要用于对本车站及车站上、下行区段内的隧道通风系统、空气设备等进行监视与控制, 当发现设备故障时将故障信息、数据等上传至中央级监控系统以便实现对地铁系统的调度, 当车站级的环境监控系统监测到站内发生有火灾或是烟雾等突发状况时, 则转换到相应的灾害模式切断站内的非消防电源, 同时将空气环境检测的重点放置在对二氧化碳浓度以及温度等环境参数的检测上, 当自动环境控制无法启动时, 则可以采用手动控制, 按下车控室IBP盘上的紧急按钮来启动防排烟设备, 将车站内因火灾等灾害所产生的烟气排出, 确保车站内的人员生命财产安全。就地级BAS系统则主要用于就地对环境与空气设备的运行状况进行检测, 并根据检测到的数据来对设备进行就地操作, 确保设备的安全可靠运行。
2.地铁BAS系统机电设备管理要点
地铁系统所拥有的机电设备众多, 做好各类机电设备的管理与维护工作, 对于确保地铁的正常运行有着十分重要的意义。由于地铁总里程较长、设备众多, 依靠传统的人工定期巡逻检修的方式无法满足现今越来越高的设备检修要求。通过使用地铁BAS系统可以有效防止设备故障的产生, 在设备的使用过程中其使用性能会随着时间的增长而逐渐下降。因此, 通过使用传感器等对设备的状态参数进行采样监测, 通过对采样获得的测量值进行分析对地铁系统的弱点以及机电设备进行趋势管理, 通过对测量得出的状态参数进行建模外推从而实现对于设备运行时间的预测, 并在预定的时间范围内提前对机电设备进行维修养护, 提高地铁机电设备运行时的可靠性与稳定性。同时, 通过使用地铁BAS系统来对地铁通风及环境设备进行管理可以根据地铁机电设备的实时状态进行故障诊断, 并依此提出相应的维修策略, 并对地铁设备的备品备件库进行及时地采购补充, 通过使用地铁BAS系统来对地铁机电设备的状态信息进行量化, 根据使用量化的数据来对地铁机电设备的维修进行安排, 通过使用地铁BAS系统来对机电设备进行管理可以对机电设备的故障状态进行预知以便科学、合理地对机电设备的状态进行维系管理, 提高地铁机电设备的使用效率, 确保地铁机电设备的安全、可靠地运行。地铁机电设备在长期的使用中会遵循“浴盆曲线”的故障规律曲线, 根据故障发生的类型与时间可以将故障分为早期故障期、偶发故障期以及损耗故障期等几个阶段, 通过使用地铁BAS系统可以对设备运行的状态信息进行实时收集及处理, 通过监测信息的积累和对地铁机电设备的故障特征的分析以便及时地对地铁机电设备的“健康”状况进行了解, 确保地铁机电设备的正常运行, 从而大大地延长了地铁机电设备的使用寿命和使用周期。地铁BAS系统中所分布的各种传感器实现对于地铁状态信息的采集, 通过对采集到的信息进行分析来实现对于地铁机电设备的故障诊断: (1) 通过使用地铁BA系统对地铁机电设备运行过程中的振动状态进行分析可以在地铁机电设备正常运行的状态下来对地铁机电设备的运行状态及异常状态等进行诊断判断。 (2) 在地铁机电设备的运行过程中, 对地铁机电设备中异常发热区域进行分析, 以便对地铁机电设备运行中的异常磨损状态进行把控, 根据设备的磨损情况及时地采取相应的措施来予以解决。
结语
地铁BAS系统是地铁安全运行中的重要一环, 本文在分析地铁BAS系统特点的基础上对地铁BAS系统在地铁机电设备管理中的应用要点进行了分析。
摘要：随着我国经济的快速发展及城市化进程的不断加快, 为解决城市拥堵及为民众提供更为方便、快捷的公共交通服务, 各大城市都将地铁作为提高城市公共交通能力的重要举措。地铁环境与设备监控系统 (BAS) 主要用于对地铁系统内的重要区域的环境进行实时监测, 并对地铁建筑物内的环境与空气条件、弱电设备以及机电设备等进行集中管控, 以确保地铁系统能够安全、可靠地运行, 是地铁系统中的重要一环。做好地铁环境与设备监控系统的管理与维护工作, 需要投入大量的人力、物力, 尤其通过使用地铁环境与设备监控系统来做好地铁各类设备的监管与维护工作, 对设备的使用以及运行情况有着实时的了解, 并根据设备检测情况来对设备进行管理维护和指导。通过使用地铁环境与设备监控系统 (BAS) 并结合其中的诊断功能可以对设备的运行情况进行诊断。本文将在分析地铁BAS系统特点的基础上对地铁BAS系统在地铁设备管理中的应用进行分析阐述。
关键词：地铁BAS,系统,设备,管理
参考文献
[1]牛卫星, 刘宏灿.Wonderware IAS平台在地铁BAS系统中的应用[J].可编程控制器与工厂自动化, 2012 (9) :77-78.
[2]隋海美, 孙舒淼.基于AB DF1串品协议的无线控制方案在南京地铁BAS系统远程监控中的应用[J].中国科技信息, 2009 (18) :81-81.
[3]张劭, 陈晓东.BAS系统在地铁环境控制中的应用及实现[J].都市快轨交通, 2003 (5) :30-37.
地铁BAS系统机电设备管理策略 篇2
地铁环境与设备监控系统 (BAS) 是对地铁设备监控系统实施综合管理的系统, 主要监测地铁内重要区域的环境参数, 并对地铁建筑物内的环境与空气条件等建筑设备和系统进行集中监视和管理。保证整个地铁设备系统正常、高效、合理的运转, 为地铁车站及区间的乘车工作提供一个更加良好舒适的环境, 为生产提供最佳的节能效果, 并在出现突发状况 (如火灾、堵塞) 时控制环控设备转向对应的工作模式, 从而实现地铁交通防灾自动化, 继而为整个系统营造一个安全、可靠的运行环境, 保证地铁设备和乘客及工作人员的安全, 并且通过集中智能控制提高管理水平, 达到高效节能的目的。
1 BAS系统主要功能
BAS系统在逻辑上分为中央级、车站级、就地级三个级层, 不同级层的控制系统有各自的作用。中央级监控系统能够使地铁各设备按预定的模式运行, 对区间隧道通风系统设备进行灾害及正常模式控制, 对全线各站的空调系统、上下扶梯、垂梯、自动门、出入检票口等设备进行控制。车站级监控系统用来监控本车站及对应区间隧道的通风系统、站内空调系统、自动扶梯等设备, 对意外事件进行报警, 其方式主要是族群控制。站内和对应区间发生火灾时, 按预先设置的要求切断对应区域的非消防电源, 建设和记录站内重点区域测试点的二氧化碳浓度、温度等环境参数, 接收车站FAS控制盘的事故模式控制命令, 控制站内相关设备自动或手动转入事故灾害模式运行, 紧急情况下通过车控室IBP盘上的紧急按钮控制防排烟设备按灾害模式运行。就地设备自动化系统主要用于实现监控就地点设备的运行状态, 采集就地点数据, 执行就地操作等功能。
各级控制系统各司其职, 相互合作, 共同完成BAS系统整体的调制监控功能, 为地铁系统安全、高效运行提供有力保障。
2 设备管理的方法
2.1 可行性分析
地铁机电设备多且分散, 各设备的维护及保养是地铁持续正常运营的有力保障。传统的设备维护主要依靠人员进行定时或不定时的检修或维护, 依靠工作经验虽可以得出一些设备运转出现故障的规律, 但依赖单一手工登记、个人记忆等记录方式进行的简单设备资产信息管理存在着诸多缺陷与不足[1], 已不能够适应实际生产管理的需要。对于一个复杂的系统来说不够灵活智能, 无法满足庞大的地铁运行系统, 这必然会造成资源的浪费及经济的损失。随着时代的发展与人们生活水平的不断提高, 人们对于交通设施与交通环境的要求也越来越高, 而设备维护也以追求设备寿命周期费用最佳为目标。
应对之前手工积累的数据信息进行统计、分析、汇总, 资产管理需要向电子化转变, 形成规范、高效、动态、共享的设备资产管理信息平台。需要为地铁设计一个智能化的EAM (企业资产管理) 系统以跟上时代向前发展的步伐, 通过建设一套完善的管理系统 (包括软件和配套硬件设施) , 实现地铁生命周期的全过程的管理。提高维护、维修管理状态, 保证设施、设备始终处于良好的状态, 降低总体维护成本, 提高整个设备资产利用率, 从而提高设备管理、资产管理的整体水平, 为地铁运行提供坚实的保障, 为国家节约资源创造效益。
2.2 BAS系统预期效果
(1) 防止设备突发事故的发生
设备故障的发生发展过程有其客观的规律, 一般来说, 设备在使用过程中, 其性能或状态随着时间的推移而逐步下降。设备性能的变化曲线大体如图1所示。对设备的状态参数进行监测, 用测量值与允许的极限值进行比较, 并进行趋势管理, 即对测出的数据进行外推, 以便预测其可能超出允许值的时间, 提前安排维修, 避免突发事故的发生。
(2) 减少维修投入
通过对设备状态监测和分析做出故障诊断, 提出维修策略、备品备件库存策略及其采购计划。对监测设备的状态信息进行量化, 只有量化的数据表明必须进行维修时才安排维修。而且, 由于故障状态是可以预知的, 可以经济合理地计划和组织维修, 有效减少停机时间、减少维修费用和提高维修质量。
(3) 延长设备服役期
据统计, 大部分机械设备的故障率都符合一种被称作“浴盆曲线”的规律, 该曲线图如图2所示。按照这种故障曲线, 设备故障率随时间的变化大致分为早期故障期、偶发故障期和耗损故障期[2]。通过状态监测和故障诊断可以将设备运行的动态信息及时、准确、完整地进行数据收集、整理和存储。通过监测信息的积累和对故障特征的识别, 确保运行精度, 使设备长期运行在良好的工作状态下, 大大延长了设备的寿命, 实现寿命周期价值的增值。通过状态监测获得的信息, 优化维修的任务和频率, 能够修改“浴盆曲线”的走势, 延长设备的平稳工作阶段, 延缓设备故障发生时间。
2.3 设备诊断技术
设备诊断技术是在不停机或基本不拆卸设备的情况下, 能定量地掌控设备状态, 预知设备异常或故障的原因, 并能预测其未来的技术。也就是说, 在不停机的情况下, 通过各种检测分析来判断设备现状是否正常, 异常或故障的原因、部位、程度以及寿命的预测。设备诊断技术的主要作用是获得设备的结果状态信息, 即根据设备在各种工况下表现出来的各种状态信息的整合分析来识别设备的状态、异常类型和异常的严重程度, 其本质是一个包含信号采集、信息提取、信息综合、故障识别和信息利用的过程。其主要诊断技术手段如下。
(1) 震动诊断
可在不停机的情况下, 掌握和分析旋转设备的运行状态及异常部位、异常原因及异常程度。但对于低转速、变速变载设备监测效果不佳。
(2) 磨损分析
分析设备摩擦副磨损状态, 把握设备早期故障的发生程度。根据设备的磨损情况, 及早采取防范措施, 避免状态继续恶化。
(3) 红外热像诊断
能实现非接触及较远距离测温, 迅速监测设备表面的温度场分布, 分析设备内部的结构和特征有无异常变化, 可用于管道内部耐热材料的检查, 电气节点接触检查等。但测试条件要求仪器能够监测被测物体表面, 中间没有阻隔层。
3 结论
随着人们生活水平的提高以及科学技术的发展, 地铁在未来交通运输方式中将会占有越来越大的比重, 而对地铁车站设备的智能化控制已是减少人员工作量、提高设备管理监测运行维护效率的必然要求。地铁BAS系统设备的可靠运行为地铁的可持续运转提供了可靠保证, 通过优化设备的运行, 在提供舒适乘车环境的同时, 可节约能源的消耗。在地铁工程中应用BAS系统设备综合管理, 不断持续改进, 优化协调各设备的使用功能, 做到整个地铁系统设备的可靠、安全、合理的运行, 提高了地铁系统的自动化管理水平。
参考文献
[1]方小菊, 黄永杰, 覃秀凤.机电设备的发展及维护维修[J].广西轻工业, 2011 (07) :7-152.
地铁BAS 篇3
成都地铁1号线一期工程北起于大沙河南侧的红花堰站, 南止于会展中心站, 线路全长约18.517 km。运用综合监控系统对相关系统进行集成和互联, 实现了各系统间的资源共享与信息互通。通过综合监控系统建立的高度共享的信息平台, 环境与设备监控系统即BAS系统, 作为子系统深度集成融入综合监控系统, 负责对地铁车站内的一般机电设备 (如:照明、通风空调、给排水、自动扶梯等) 进行集中自动化监控管理, 以使车站具有最佳工作与换乘环境, 设备安全高效运行。
车站级BAS系统包括ECS (环境控制子系统) 和BS (楼宇自动化) 2部分。如图1所示, 通过工业以太网, BAS系统深度集成融入综合监控系统。为满足集中管理、分布式监控要求, 现场总线、网络技术在车站级BAS系统中得到广泛的应用。
1 车站BAS系统
BAS系统选用2套完全相同的罗克韦尔Control Logix1756系列PLC (可编程逻辑控制器) 构成冗余热备系统。冗余PLC分别置于车站A (北) 、B (南) 两端环控电控室PLC控制柜内, 通过ControlNet双总线及工业以太网, 对车站各被控设备的各种状态、数据进行采集、分析、处理。BAS系统维护工作站以i FIX为平台, 通过OPC访问BAS PLC, 对车站机电设备进行集中自动化管理。
每个车站控制室内都安装了1套IBP综合后备盘 (简称IBP盘) 。IBP盘屏面上安装有各子系统紧急控制按钮和关键设备的状态指示灯及报警器, 作为紧急情况下车站监控系统的后备操作手段。在紧急情况下由车站值班员操作指令按钮, 实现对各子系统的紧急控制。IBP盘选用罗克韦尔Compact Logix PLC作为控制器, 对相关系统紧急控制按钮、状态指示灯及报警器进行管理。IBP盘自动状态下, IBP PLC接收FAS (火灾自动报警系统) 的火灾报警信息, 联动BAS系统执行相应火灾通风模式。
BAS系统采用6台赫斯曼管理型工业以太网交换机组成双光纤环网, 构成车站BAS系统局域网。通过环网将A/B端冗余PLC、IBP PLC互连, 并接入综合监控系统。BAS环网采用高速交换工业以太网, 网络冗余配置, 采用TCP/IP协议, 通信速率为100/1 000 Mbps, 传输介质为光纤。由于采用冗余的高速交换网络技术, 极大地提高了ISCS对车站BAS子系统的控制可靠性和及时性。
2 BS———楼宇自动化
BS监控对象包括给排水系统、电梯、自动扶梯、空调水系统、照明系统、导向系统、应急电源 (EPS) 、在线式UPS、温湿度传感器、人防门等。
采用通信接口的被控设备如表1所示。由于BAS系统冗余PLC采用基于以太网的EtherNet/IP协议, 故使用RS485网关进行相应的协议转换。BAS冗余PLC通过以太网采集各系统、设备的运行状态、数据及故障报警信息。
电梯、自动扶梯、照明系统、导向系统、人防门、温湿度传感器等设备采用硬接线方式接入BAS系统远程控制箱。南、北两端的BAS冗余PLC采用ControlNet双总线分别与南、北两端远程控制箱内的智能I/O进行通讯, 通讯速率:5 Mbps, 通讯介质为同轴电缆。通过ControlNet双总线采集各监控设备的运行状态及故障报警信息, 同时对现场各设备进行高效控制。
3 ECS———环境控制子系统
ECS主要负责监控车站隧道通风系统、公共区通风空调系统 (简称“大系统”) 、设备管理用房通风空调系统 (简称“小系统”) ;监控对象包括风机、风阀、传感器及执行机构等设备。通过以太网, ECS作为子系统与车站BAS系统主控PLC互连, 全面、有效地自动化监控及管理, 进行自动、实时、定时、现场就地监视设备运行状态, 控制设备开/关和启/停, 检测环境参数, 调控环境舒适度及节能管理, 实现最优控制, 从而为车站提供一个舒适的工作和换乘环境, 典型车站ECS系统网络结构图如图2所示。
ECS系统选用施耐德电气公司的Unity Premium系列工业PLC, 作为核心控制单元。PLC通过CAN总线, 对各被控设备的各种状态、数据进行采集。
ECS与BAS系统的信息交互:在车站南端、北端环控电控室内分别设置一面ECS PLC控制柜, ECS PLC通过2个10/100 M Ethernet网络接口模块 (带Webserver、8 MB内存用于用户Web网页) 与车站BAS系统网络交换机连接, 通讯协议为Modbus TCP/IP, 通讯介质为超五类屏蔽双绞线;ECS通过以太网将被控设备运行状态、数据和报警信息上传BAS系统主控PLC, 同时接受BAS系统的各种控制命令。
ECS PLC与MCC (马达控制中心) 的通信:PLC采用CAN总线CANopen协议与南端、北端环控电控室MCC柜内的智能I/O、智能马达控制器、变频器等设备进行通讯, 通讯速率:1 Mbps, 通讯介质为双绞线。通过CAN总线采集各监控设备的运行状态、数据及故障报警信息, 同时对现场各设备进行有效控制。
彩色液晶显示器:南端、北端PLC控制柜内各配置1个10.4寸彩色液晶触摸屏, 2个触摸屏互联以实现相互间的信息交互, 即南/北端触摸屏除了对本端的设备进行控制外, 还能对另一端设备进行控制。
4 车站BAS系统特点
(1) 集中管理、分布式监控。
(2) 安全性:PLC冗余、总线冗余、双光纤环网等先进技术保障系统的安全性, 有效减小单点故障给系统带来的故障波及面。
(3) 可靠性:采用的工业级系统和设备, 具有高可靠性。
(4) 先进性:1) 对设备实现以最优控制为中心的过程控制自动化;2) 以运行状态监视和数据采集、归档管理为中心的设备管理自动化;3) 以安全状态监视和灾害控制为中心的防灾自动化;4) 以节能为中心的能量管理自动化。
(5) 开放性:通讯采用开放的TCP/IP工业以太网络, 应用层采用开放的标准协议, 支持第三方协议。
(6) 可维护性:采用分布式I/O系统, I/O模块均支持带电热插拔, 即插即用。运用现场总线技术, 实现远程设备的监视、控制, 从而大大减少了电缆敷设, 降低工程和运行维护成本。系统支持在线及离线编程, 远程编程维护, 并能够实现远程诊断和监测, 降低维护成本。
(7) 可扩展性:硬件采用模块化结构, 可按需灵活部署, 能适应未来系统扩展的需要。
5 结语
成都地铁1号线一期工程车站BAS系统设计充分考虑系统的安全性、可靠性、开放性、可维护性和先进性。系统采用目前国内外流行的分层分布、开放式的设计;运用先进的现场总线技术, 大量节省电缆;模块化设计, 便于维护、安装及扩展;采用先进的工业交换式以太网技术将BAS系统融入到综合监控系统中, 提高了系统集成度, 实现了各系统间的资源共享与信息互通, 提高了自动化水平。
参考文献
[1]罗克韦尔自动化公司.ControlNet系统概述.2003
[2]甘永梅, 等编著.现场总线技术及其应用.第2版.北京:机械工业出版社, 2008
地铁BAS 篇4
关键词：BAS,PLC,冗余,主/备切换,通信驱动
2013年8月15日, 五路口站ISC S显示断网 (车站、中央全部蓝屏) , 故障发生后, 工作人员第一时间赶到现场, 经查看故障原因:上机架EN B T (193网) 网络模块损坏;下机架 (192网) 从PLC到交换机的网线过长, 互相冗余的2套PLC停止运行。临时处理方法:关闭下机架PLC, 上机架PLC (192网) 投入工作。
1 系统冗余双总线控制组成
地铁车站B A S系统分为大端与小端, 两端都采用冗余双总线模式, 由两套配置完全相同的PLC系统组成, 大端为主控端采用以太网协议与车站交换机相连, 构成车站B A S信息和控制中心B A S信息控制命令上传和下达的通道。小端为从控制端, 也由两套配置完全相同的PLC系统组成, 通过C ontrol N et总线与大端PLC系统相连, 作为大端PLC的一个节点完成相关信息交换。
1.1 网络架构
车站B A S系统采用两级网络:监控层网络和控制层网络。
1) 监控层网络基于以太网 (10/100M, TC P/IP) 实现, 由两块以太网模板1756-EN B T (冗余配置) 和西安地铁骨干网 (分为A、B网) 相连。此种技术应用, 实际应用需要面临2个主要问题:a.2个以太网通讯链路 (192网段和193网段) 之间的无缝切换;b.2个PLC之间的无缝切换 (主、备PLC) 。
2) 控制层网络基于C ontrol N et现场总线实现, 由3块控制网模板 (1756-C N B R) 连接小端PLC控制器及各种远程IO、西门子PLC, 作为大端PLC的一个现场节点实时数据的传输。
1.2 硬件架构
B A S系统负责站内所有机电设备如:环控设备、照明设备、通风设备等设备监视与控制, 系统PLC选用R ockw ell公司C ontrollogix L62, 通过SR M模块实现硬件冗余, 大小端PLC主要配置为:电源模板 (1756-PA 72) ;C PU模板 (1756-L62) ;控制网模板 (1756-C N-B R) ;以太网模板 (1756-EN B T) ;同步模板 (1757-SR M) 。
每个机架都配备一个1757-SR M冗余管理模块使主、备C PU之间的程序和数据及时同步。这样, 对于外部设备来说冗余系统是完全透明的, 发生C PU切换时外部设备不会察觉到, 设备运行状态不会因为切换而发生不稳定, 是无扰动的冗余切换机制。
1.3 主/从切换
当主机架任一组件发生故障, 控制权切换到从控制器, 下列原因会引起切换:1) 主机架发生掉电、控制器故障、模块拔出或故障、断开网络;2) 主控制器发出切换命令。
2 故障原因分析及改进方案
2.1 故障原因分析
上机架为主PLC, 当上机架EN B T (193网) 网络模块发生故障时, 遵从主/从切换条件, 切换到下机架PLC, 下机架 (192网) 从PLC到交换机的网线过长, 影响通信质量, 可视为网络断开故障, 互相冗余的上下机架PLC不停的在检测故障点情况, 主/从切换无所适从, 不再切换, 视为双以太网均不可用。
此时, 以太网冗余并未发挥冗余作用, 只是在关闭下机架PLC, 上机架PLC (192网) 才投入工作, 深入研究发现本系统以太网冗余和PLC冗余是两个互不联系、相对独立的冗余系统, 通过停止上下机架中某个PLC以终止PLC冗余功能, 从而激活以太网冗余功能。
2.2 改进方案
通过以上故障原因分析可以发现, 原有以太网冗余配置在此情况显得无能为力, 而且增加了故障点与工程成本, 据此提出以下方案 (见下图2) 实现以太网冗余。此方案中互相冗余的PLC各减少一个以太网模块, 分别通过单网与交换机各自上层相连, 但在网址设定时可分别设为 (192网) 与 (193网) 以实现以太网冗余。
3 结束语
通过对一号线B A S系统网络中断故障的研究, 分析了B A S系统PLC及网络冗余技术, 提出新的网络冗余方案, 以加深对冗余技术的理解, 为故障处理提供思路与方法。
参考文献
[1]GB/15969.1.2.3-1995可编程序控制器[S].北京:中国标准出版社, 1995.
地铁BAS 篇5
关键词：BAS系统,软件架构,设备控制,权限设计
1、BAS系统主要功能
1.BAS系统在逻辑上分为中央级、车站级、就地级三个级层, 不同级层的控制系统有各自的作用。中央级监控系统能够使地铁各设备按预定的模式运行, 对区间隧道通风系统设备进行灾害及正常模式控制, 对全线各站的空调系统、上下扶梯、垂梯、自动门、出入检票口等设备进行控制。车站级监控系统用来监控本车站及对应区间隧道的通风系统、站内空调系统、自动扶梯等设备, 对意外事件进行报警, 其方式主要是族群控制。
2. BAS软件架构
对于地下车站, BAS系统有两对控制器, 设置在地下车站两端的环控电控室PLC控制柜内, 分别用于控制车站两端的机电设备。以车站大端的控制器为主, 小端的控制器为辅。
对于高架车站, BAS系统只有一对控制器, 设置在高架车站大端的综合监控设备室PLC控制柜内, 整个车站内的所有机电设备监控、环境参数监视等均由这一对控制器实现。与地下车站相比, 兼具大端和小端所有的功能。
3. 权限流程设计思路
通过BAS系统进行监控的现场设备的控制指令来源有OCC ISCS、车站ISCS、IBP盘、FAS火灾报警、模式指令解析 (含时间表指令) , 以上这些来源可以分为中央级和车站级指令, 对于大多数设备来说都还具有现场控制箱, 实现最低层的就地控制功能, 所以对于一个设备来说其控制层面可以分为中央级、车站级和就地级三级。其中就地级控制为最低层, 优先级别最高且每个设备具有1个;车站级控制的优先级别次之每个车站1个;中央级控制的优先级别最低也是每个车站1个;每个层面之间的控制权限切换只能是从优先级高的向优先级低的切换而不能由优先级低的来夺取优先级高的权限。
综合以上, 在南京三号线BAS系统的设备控制权限可以按以下区分结合以上思路:
(1) 就地/远控; (2) IBP盘有效/无效; (3) FAS指令; (4) 车站ISCS允许/禁止;
(5) OCC ISCS允许。
其中 (1) 为设备级别的权限, 每个受控设备一个;由设置在就地控制箱上的旋钮或开关实现权限的获取, 具有最高优先级。权限表示为远程/就地中的就地。
其中 (2) 、 (3) 、 (4) 为车站级别的权限, 每个车站一个; (5) 为中央级别的权限, 全线只有一个。FAS指令是指车站BAS系统运行在非火灾工况条件下时, FAS系统确认后发给BAS的第一个火灾报警指令。当就地设备控制权限在远程的时候, 由BAS系统对设备进行控制。对于BAS的设备控制操作又细分为:BAS模式控制设备、BAS点动 (车站工作站点动或OCC工作站点动) 控制设备。设备是参加模式控制还是本身点动控制是由BAS软件中的标志位来控制, 此标志位在上位机画面上体现为“手动/自动”状态。
4. 设备控制及其方式
设备控制方式分为:点动、手动模式、自由模式、时间表。点动方式针对单个设备而言, 手动模式、自由模式针对一组设备而言, 时间表针对多组设备而言。
点动:单个设备的启停、开关控制。
手动模式:运营人员可以在ISCS HMI上对单个模式进行控制。
自由模式:根据设置在车站公共区、回风管路上等处的温湿度传感器或者计算出焓值后 (焓值计算公式由环控工艺提出) , 同设计依据比较得出的目前环境条件下应该切换到执行哪种模式, 如小新风、全新风或通风模式。
时间表:根据预先定义好的时间序列自动执行该时刻的系统模式。
4.1 点动控制方式
点动控制方式是针对单个设备而言的。对于参加模式的可控设备, 主要是通风空调系统设备和照明设备, 每个设备都设置了一个“手动/自动”切换按钮, 运营人员可在ISCS HMI上点击此按钮以改变设备所处控制方式。当设备在“手动”位置时, HMI设备开关控制指令亮显, 表示该设备能接受单体设备控制指令;当设备在“自动”位置时, HMI设备开关控制指定变灰, 表示不能接受单个控制指令, 该设备只接受群组即模式控制指令。设备在工作站上点动控制只受此“手动”位置影响, 不受其他限制 (例如不受IBP盘“有效/无效”转换开关的限制) 。但是对于在ISCS工作站上被挂牌的设备, 无论火灾还是正常工况下模式解析指令、单体设备点动控制指令都不能被执行。
同时在ISCS HMI上设置三个按钮 (非保持型) , “所有设备全自动方式”、“所有设备全手动方式”、“解除所有设备挂牌”。点击“所有设备全自动方式”按钮时, 将使所有有“手动/自动”位的设备全部转到自动位置只接受模式解析控制指令;点击“所有设备全手动方式”按钮时, 将使所有有“手动/自动”位的设备全部转到手动位置只接受HMI上单个设备控制指令;点击“解除所有设备挂牌”按钮时, 将解除所有设备的挂牌, 从而使设备可以接受开关控制命令。
4.2 手动模式控制方式
模式根据工况不同, 可以分为正常模式、火灾模式、阻塞模式。
手动模式控制方式时对这三种模式都可以单个进行操作。
正常工况时, 正常模式指令下发, 解析出设备动作指令后, 将指令发送给设备。当ISCS上设备的控制方式在“手动”位置时, 设备不接受此指令, 此指令无效;只有当设备控制方式在“自动”位置时, 此指令才有效。
火灾或阻塞工况时, 无论ISCS上设备在“手动”或“自动”位置时, 灾害模式下发来的模式指令解析出的设备动作指令均有效。即灾害模式不受“手动/自动”位置的限制。
当系统执行某一模式时, 将其中某一设备由“自动”位变为“手动”位时, 设备退出模式执行方式进行检修或其他操作;当检修或操作完成后, 再将该设备从“手动”位变为“自动”位时, 设备重新投入模式执行方式, 则此时设备重新再执行前一时刻模式解析的动作指令。即模式控制指令一直保持。
正常模式、火灾模式、阻塞模式的执行, 不受IBP“有效/无效”转换开关的限制。即IBP“有效/无效”转换开关仅限制IBP盘按钮是否有效, 不对ISCS工作站上下发的模式、FAS联动BAS下发的模式等进行限制。
4.3 自由模式控制方式
自由模式控制仅限于正常工况时的通风空调模式的切换, 仅对于空调大系统、空调小系统、冷水系统 (统称为空调系统) 而言。
自由模式是指BAS根据环境传感器的测量值同设计依据比较得出的现在应该执行哪一种模式。当系统运行方式处于自由模式下, 当前系统处于正常模式1, 但是根据焓值计算或条件判断此时系统应该执行正常模式2, 则系统将由正常模式1切换到正常模式2, 其中风机、风阀等的控制将随着正常模式2的模式解析指令而改变。
在自由模式的情况下, BAS系统根据当前的环境参数, 并以一定的时间间隔, 根据湿球温度或计算焓值选择需要执行的模式, 以实现最大限度的节能。
结语
地铁BAS 篇6
在地铁工程环境与设备监控系统(BAS)中,通风空调系统设备是其最重要、最主要的监控对象。首先,从通风空调系统的功能来看,其肩负着双重重任:第一,正常情况下,对车站及区间的空气环境的温、湿度及二氧化碳浓度进行调控,使其尽量维持在设计需求值的水平上,以给乘客创造安全可靠和舒适的候、乘车环境;第二,火灾的情况下,迅速转入设计预制的相关救灾工况运行,及时排除灾害区域内的烟雾及其它有毒气体,为乘客和工作人员的及时疏散和撤离争取有利的环境,从而最大限度地保障人身安全。其次,从通风空调系统的监控规模来看,通常,对于一个典型的地下车站来说,其机电设备监控点数(I/O点)约为2000点左右,而通风空调系统的点数约占到1500点左右,即占整个车站监控点数的75%。再次,从通风空调系统的能耗指标来看,通风与空调系统设备是地铁机电设备中的“能耗大户”,其能耗约占地铁线路运行总能耗的30%。因此,做好对通风空调系统的监控管理,是地铁BAS系统的首要任务,可以提高系统的防救灾能力,改善地铁车站及区间内的候、乘车环境,同时还可以充分地发挥BAS的节能控制功能,实现通风空调设备的优化运行,从而降低运营成本,保护环境,在一定程度上达到构建绿色轨道交通的目标[1]。
2 BAS的组成
目前,地铁工程BAS一般由控制器、RI/O、现场变送器、调节阀、通信网络及UPS电源、监控管理工作站等设备组成[2]。系统网络构成结构如图1所示。
3 通风空调系统组成
地铁工程中,通风空调系统一般由以下几部分组成:
(1)隧道通风系统,包括区间隧道通风系统和车站隧道通风系统;
(2)车站通风空调系统,包括车站公共区通风空调系统(车站大系统)、车站设备管理用房通风空调系统(车站小系统)和空调水系统。
4 BAS对通风空调系统的控制要求
4.1 对隧道通风系统的控制要求
(1)BAS对区间隧道通风系统要求进行中央级和车站级两级控制。中央级下达运行模式指令到车站级,由车站级实现对区间隧道通风系统设备的模式控制,同时,根据运营需求,对于部分重要的设备要求在中央级具备单台设备直接点动控制的功能。对区间隧道通风系统设备的控制操作以中央级为主。
(2)区间和车站隧道通风系统运行可分为正常运行、阻塞运行和火灾事故运行。
4.2 对车站大、小系统的控制要求
(1)控制车站通风空调、防排烟大、小系统按空调季节小新风、空调季节全新风、非空调季节、夜间运行、火灾事故运行等不同工况模式运行;
(2)对于大系统,通过测量车站公共区的温度、湿度和其它相关的参数,使用适宜的控制策略和算法,调节大系统水系统二通调节阀的开度来满足车站站台和站厅的温度和湿度的要求;
(3)对于小系统,通过测量各类相关房间的温度、湿度和其它相关的参数,用适宜的控制策略和算法,调节小系统水系统二通调节阀的开度来满足系统各类相关房间温度和湿度的要求。
4.3 对车站水系统的控制要求
(1)控制车站水系统按空调季节、非空调季节、夜间运行、火灾事故运行等不同工况模式运行;
(2)根据设在分、集水器的供回水管路上的温度、压力变送器所采集的参数信号,以及参考实际冷负荷和监测二通调节阀的开度来确定冷水机组的开启台数,完成冷机的投切控制;
(3)调节末端空调器二通阀开度,控制相关环境温度尽量维持在设计值水平。
5 BAS对通风空调系统的控制模式
BAS对通风空调系统的控制模式由通风空调专业设计制定相关的控制模式表并提供给BAS专业,由BAS专业负责实现相关的模式控制功能。
一般来说,通风空调系统的运行模式包括以下五个部分:
(1)车站隧道通风模式(包括正常和火灾);
(2)区间隧道通风模式(包括阻塞和火灾);
(3)车站大系统通风空调模式(包括正常和火灾);
(4)车站小系统通风空调模式(包括正常和火灾);
(5)车站水系统运行模式(包括正常和火灾)。
6 BAS对通风空调系统的控制策略及控制流程
6.1 对隧道通风系统的控制策略及控制流程
(1)正常情况下,可根据全年运行工况模式短时间控制开启通风井内设置的机械风机,采用隔站送/排风方式,对区间隧道进行纵向机械通风,以达到通风换气和蓄冷降温的目的,并利用列车运行活塞风带来的车站气流冷却区间隧道;
(2)列车阻塞于区间情况下,按与行车方向一致的气流组织方向控制开启通风井内设置的机械风机,对阻塞区间进行机械通风,保证列车空调冷凝器正常运行;
(3)列车发生火灾而停在区间时,按预定的运行模式,控制开启通风井内设置的机械风机按与多数乘客撤离相反方向送风和排除烟气。
地铁BAS对隧道通风系统的控制流程如图2所示。
6.2 对车站大系统的控制策略及控制流程
(1)正常情况下,大系统采用焓值控制,根据季节变化设有空调工况小新风、空调工况全新风和非空调工况全通风三种基本运行模式;夜间列车停止运营后,停止大系统及其水系统的运行。对车站的同一个空调空间,作为一个监控对象进行环境温湿度的控制,即对车站大系统按照同时控制车站两端的空调系统处理,作为一个控制对象。控制回路基本按串级控制方式对车站站厅和站台的室温进行PID调节,使室温稳定在舒适水平上。BAS对车站大系统正常运行控制流程如图3所示。
(2)车站乘客过度拥挤情况下,当发生突发性客流、区间堵塞、线路故障及其它原因引起车站乘客过度拥挤时,大系统的组合式空调器、制冷机、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔等空调设备均根据相关环境参数的判断按小新风空调、全新风空调、全新风非空调三种基本运行模式运行。
(3)火灾情况下,控制车站空调系统关闭,并停止车站空调水系统,控制相关通风设备转入排烟模式运行。当站厅发生火灾时,控制开启大系统排烟风机及站厅送风管、站厅排风管上相关电动风阀;控制关闭组合式空调器及车站小系统、站台排烟管上相关电动风阀,对站厅层进行排烟。当站台发生火灾时,控制关闭组合式空调器及大系统排烟风机,同时开启四台隧道风机系统协助站台排烟。BAS对车站大系统火灾运行控制流程如图4所示。
6.3 对车站小系统的控制策略及控制流程
(1)正常情况下,对于一个柜式空调器及其风路作为一个控制回路。对其所供冷的各类房间,根据设计和调试运行的实际情况,同时结合房间工作性质及重要程度,确定温、湿度控制方案。不能确定时按本风路的最不利点,即末端房间参数进行控制。控制回路基本按串级控制方式对车站设备区房间的室温进行PID调节,使室温稳定在舒适及满足相关设备运行环境要求的水平上。BAS对车站小系统正常运行控制流程如图5所示。
(2)火灾情况下,控制小系统立即转入预定的火灾模式运行,排除烟气或隔断火源、烟气,同时控制设有机械排烟的内走道排烟风机开启实施排烟、控制设有加压送风的楼梯加压送风机开启实施加压送风并对排烟区进行补风。BAS对车站小系统火灾运行控制流程如图6所示。
6.4 对车站水系统的控制策略
(1)BAS对冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔不做单独控制,而是由相应的冷水机组联动联锁控制,此部分功能由冷水机组自带的控制设备根据开/关指令顺序完成,BAS仅与其保持通讯及监视[3];
(2)冷水机组的投切根据冷负荷需求进行群控,由BAS完成开/停指令的发出,并监视冷机开/停任务实施完成的情况;
(3)在车站站厅、站台各设置两组温湿度探头,其采样参数和其它相关参数(新风室、回风室、送风室温湿度)经BAS的控制器计算来控制空调器冷冻水管上的二通调节阀的阀门开度,以此控制通过空调表冷器的冷冻水量。水系统在进行输水分配过程中,由压差旁通控制器(自力式)根据压差变化进行水量控制,BAS不需要对其进行监控;
(4)火灾情况下,控制水系统相关设备转入相应的火灾全停模式。
BAS对车站水系统运行控制示意图如图7所示。
7 结语
地铁通风空调系统结构组成复杂,功能划分较细,因此,对控制系统提出的控制要求相应较高,不仅要满足常规性的设备启停、环境参数调节的功能,还要实现系统的节能优化运行,降低运营成本。目前,大多数地铁工程BAS对通风空调系统控制的做法是由设备专业设计人员提出工艺参数要求,而由控制专业设计人员设计控制系统。不可否认,这样的做法可以满足一般性的控制要求,但由于控制与设备专业之间较少进行深层次的交流,造成系统投运后,相关设备难以实现真正的优化运行,结果系统的节能效果并不理想[4]。此外,双方专业各司其职,相互间的接口处理也较粗糙,从而影响系统的整体先进性。因此,建议在今后的设计过程中,控制专业设计人员与设备专业设计人员共同努力,加强沟通与交流。一方面,设备专业设计人员也要学习有关仪表、电气、计算机、控制及通讯等方面的知识,了解BAS的设计要点;另一方面,控制专业的设计人员也应学习设备专业的设备选型、参数计算、控制工艺、控制流程、系统运行模式要求等方面的知识,尽可能挖掘BAS对通风空调系统的节能控制潜力,优化设备的运行、减少空调耗能,从而更好地达到BAS节能控制的目的。
摘要：介绍了地铁工程中BAS对通风空调系统中的隧道通风系统、车站通风空调大系统、小系统、水系统分别在正常工况下、阻塞工况下、火灾工况下不同的控制策略和控制流程等工艺要求,并对今后BAS与通风空调系统的设计提出了相关建议。
关键词：地铁,通风空调系统,工况
参考文献
[1]北京城建设计研究总院.地铁设计规范GB50157-2003.北京:中国计划出版社,2003:160-162.
[2]曲立东.地铁车站BAS的结构设计[J].都市快轨交通,2007,20(1):83-86.
[3]广州市地下铁道总公司,广州市地下铁道设计研究院.广州地铁二号线设计总结[M].北京:科学出版社,2005.