地鐵BAS系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的說(shuō)明V1

1、關(guān)于地鐵系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的說(shuō)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(chē)站機(jī)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(chē)站機(jī)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(guò)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(guó)內(nèi)外地鐵環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)走過(guò)了各站分離的階段，進(jìn)入了全線(xiàn)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(chǎng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)主要有全總線(xiàn)和工業(yè)以太網(wǎng)兩種實(shí)現(xiàn)形式。由于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)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(duì)的工業(yè)以太網(wǎng)的種種優(yōu)勢(shì)，隨著全球工業(yè)自動(dòng)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(chǎng)總線(xiàn)向工業(yè)以太網(wǎng)方向發(fā)展的趨勢(shì)。2、工業(yè)以太網(wǎng)與現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)比較目前國(guó)內(nèi)城市軌道交通BAS系統(tǒng)普遍采用PLC設(shè)備，是一個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)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(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)。而由于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)存在12種之多，如何統(tǒng)一現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過(guò)了16年的標(biāo)準(zhǔn)大戰(zhàn)，最終沒(méi)有形成一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，多標(biāo)準(zhǔn)等于無(wú)標(biāo)準(zhǔn)，因此無(wú)論是最終用戶(hù)還是制造商，普遍都在關(guān)注現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)，尋求高性能低成本的方案。以太網(wǎng)技術(shù)由于其開(kāi)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(duì)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(mén)研究方向，很多人都

3、寄希望于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)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(shí)用以太網(wǎng)統(tǒng)一工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)層次，實(shí)現(xiàn)真正的無(wú)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(shí)現(xiàn)裝置控制層設(shè)備由采用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)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(duì)比傳統(tǒng)的總線(xiàn)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：傳統(tǒng)雙現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)方案中，車(chē)站兩端冗余PLC各自負(fù)責(zé)一端的BAS系統(tǒng)設(shè)備。對(duì)于車(chē)站內(nèi)需要聯(lián)動(dòng)運(yùn)行的部分設(shè)備，如正常模式下分布在車(chē)站不同端的風(fēng)機(jī)、風(fēng)閥聯(lián)動(dòng)、火災(zāi)模式下的兩端空調(diào)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)等均需要兩端的冗余PLC之間首先相互聯(lián)動(dòng)和確認(rèn)設(shè)備狀態(tài)到位后才能執(zhí)行下一步動(dòng)作。在常規(guī)地鐵設(shè)計(jì)中，車(chē)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?yàn)槁?lián)鎖動(dòng)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(yùn)行，中央和車(chē)站下達(dá)的指令能迅速傳達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。傳統(tǒng)雙現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)方案中，雙總線(xiàn)均采用平行布線(xiàn)方式，兩條總線(xiàn)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(shí)，極易引起兩條總線(xiàn)同時(shí)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(xiàn)方式，一條光纖在車(chē)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(xiàn)將立即切換傳輸路徑，不會(huì)造成PLC與RIO之間的通信中斷。傳統(tǒng)雙現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)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(duì)系統(tǒng)的影響。傳統(tǒng)雙現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)方案中，各廠(chǎng)家的控制器均采用專(zhuān)用的協(xié)議進(jìn)行通信，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試或診斷時(shí)需要專(zhuān)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(kāi)放的ModbusTCP/IP協(xié)議，通過(guò)手提電腦上的RJ45接口即可進(jìn)行調(diào)試和診斷，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和維護(hù)將十分便利。2）相對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)而言，現(xiàn)場(chǎng)級(jí)

6、裝置采用工業(yè)以太網(wǎng)也存在一些不足：現(xiàn)場(chǎng)級(jí)裝置采用工業(yè)以太網(wǎng)組網(wǎng)將增加前期投資費(fèi)用，由于地鐵車(chē)站內(nèi)通訊距離較長(zhǎng)，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(fèi)用。大量采用光纖熔接會(huì)造成施工控制難度較大。綜上所述，采用環(huán)線(xiàn)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(qiáng)以及調(diào)試、維護(hù)方便等特點(diǎn)，但同樣也存在相應(yīng)的不足性，但整體對(duì)比傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)方案具有更大的實(shí)用優(yōu)勢(shì)。3、國(guó)內(nèi)軌道交通BAS現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用狀況從國(guó)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(chǎng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)主要以全總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)為主。具有地鐵BAS系統(tǒng)應(yīng)用業(yè)績(jī)的四大品牌：羅克韋爾（A-B）、施耐德、西門(mén)子、GE均選擇了各自的總

7、線(xiàn)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(lái)越多的城市開(kāi)始選擇工業(yè)以太網(wǎng)作為BAS系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)。目前，BAS系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用情況如下表所示（以城市為例）：線(xiàn)路名稱(chēng)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(hào)線(xiàn)一期施耐德總線(xiàn)北京地鐵機(jī)場(chǎng)線(xiàn)總線(xiàn)北京地鐵號(hào)線(xiàn)西門(mén)子總線(xiàn)北京地鐵號(hào)線(xiàn)改造西門(mén)子總線(xiàn)北京地鐵號(hào)線(xiàn)改造總線(xiàn)北京地鐵號(hào)線(xiàn)羅克韋爾（）總線(xiàn)北京地鐵號(hào)線(xiàn)延長(zhǎng)西門(mén)子總線(xiàn)北京地鐵昌平線(xiàn)施耐德總線(xiàn)北京地鐵房山線(xiàn)施耐德總線(xiàn)北京地鐵號(hào)線(xiàn)一期施耐德總線(xiàn)北京地鐵西郊線(xiàn)西門(mén)子總線(xiàn)北京地鐵號(hào)線(xiàn)西門(mén)子總線(xiàn)北京地鐵號(hào)線(xiàn)二期西門(mén)子總線(xiàn)北京地鐵號(hào)線(xiàn)施耐德總線(xiàn)北京地鐵號(hào)線(xiàn)二期施耐德總線(xiàn)北京地鐵亦莊線(xiàn)延長(zhǎng)羅克韋爾（）總線(xiàn)

8、北京地鐵大興線(xiàn)延長(zhǎng)施耐德總線(xiàn)北京地鐵號(hào)線(xiàn)施耐德以太網(wǎng)北京地鐵號(hào)線(xiàn)和利時(shí)以太網(wǎng)上海上海地鐵號(hào)線(xiàn)施耐德以太網(wǎng)上海地鐵號(hào)線(xiàn)（楊浦線(xiàn)）施耐德以太網(wǎng)上海地鐵號(hào)線(xiàn)西門(mén)子總線(xiàn)上海地鐵號(hào)線(xiàn)北延伸施耐德以太網(wǎng)上海地鐵號(hào)線(xiàn)北北延伸施耐德以太網(wǎng)上海地鐵號(hào)線(xiàn)東延伸施耐德以太網(wǎng)上海地鐵號(hào)線(xiàn)施耐德總線(xiàn)上海地鐵號(hào)線(xiàn)西延伸施耐德以太網(wǎng)上海地鐵號(hào)線(xiàn)總線(xiàn)上海地鐵號(hào)線(xiàn)北延伸霍尼韋爾總線(xiàn)上海地鐵號(hào)線(xiàn)總線(xiàn)上海地鐵號(hào)線(xiàn)三期以太網(wǎng)成都號(hào)線(xiàn)羅克韋爾（）總線(xiàn)上海地鐵號(hào)線(xiàn)施耐德總線(xiàn)上海地鐵號(hào)線(xiàn)施耐德以太網(wǎng)上海地鐵號(hào)線(xiàn)施耐德以太網(wǎng)上海地鐵號(hào)線(xiàn)施耐德以太網(wǎng)上海地鐵號(hào)線(xiàn)西門(mén)子總線(xiàn)上海地鐵號(hào)線(xiàn)西門(mén)子以太網(wǎng)廣州廣州地鐵號(hào)線(xiàn)施耐德總線(xiàn)廣州地鐵號(hào)線(xiàn)北延線(xiàn)羅克

9、韋爾（）總線(xiàn)廣州地鐵號(hào)線(xiàn)改造施耐德總線(xiàn)廣州地鐵號(hào)線(xiàn)總線(xiàn)廣州地鐵號(hào)線(xiàn)羅克韋爾（）總線(xiàn)廣州地鐵號(hào)線(xiàn)延長(zhǎng)線(xiàn)羅克韋爾（）總線(xiàn)廣州地鐵號(hào)線(xiàn)羅克韋爾（）總線(xiàn)廣州地鐵號(hào)線(xiàn)總線(xiàn)廣州地鐵廣佛線(xiàn)總線(xiàn)廣州珠江新城集運(yùn)線(xiàn)羅克韋爾（）總線(xiàn)廣州地鐵號(hào)線(xiàn)施耐德以太網(wǎng)南京南京地鐵號(hào)線(xiàn)羅克韋爾（）總線(xiàn)南京地鐵號(hào)線(xiàn)施耐德總線(xiàn)南京地鐵號(hào)線(xiàn)施耐德以太網(wǎng)南京地鐵號(hào)線(xiàn)羅克韋爾（）總線(xiàn)南京地鐵號(hào)線(xiàn)施耐德以太網(wǎng)南京地鐵機(jī)場(chǎng)線(xiàn)西門(mén)子總線(xiàn)無(wú)錫無(wú)錫地鐵1號(hào)線(xiàn)羅克韋爾（）總線(xiàn)蘇州蘇州地鐵號(hào)線(xiàn)羅克韋爾（）總線(xiàn)蘇州地鐵號(hào)線(xiàn)施耐德總線(xiàn)深圳深圳地鐵號(hào)線(xiàn)羅克韋爾（）總線(xiàn)深圳地鐵號(hào)線(xiàn)西門(mén)子總線(xiàn)深圳地鐵號(hào)線(xiàn)西門(mén)子總線(xiàn)深圳地鐵號(hào)線(xiàn)羅克韋爾（）總線(xiàn)天津天津地鐵二，三

10、號(hào)線(xiàn)羅克韋爾（）總線(xiàn)天津津?yàn)I輕軌二期施耐德總線(xiàn)天津地鐵一號(hào)線(xiàn)羅克韋爾（）總線(xiàn)武漢武漢地鐵號(hào)線(xiàn)羅克韋爾（）總線(xiàn)武漢地鐵號(hào)線(xiàn)羅克韋爾（）總線(xiàn)成都成都號(hào)線(xiàn)羅克韋爾（）總線(xiàn)成都號(hào)線(xiàn)羅克韋爾（）總線(xiàn)重慶重慶地鐵號(hào)線(xiàn)羅克韋爾（）總線(xiàn)重慶地鐵號(hào)線(xiàn)羅克韋爾（）總線(xiàn)重慶地鐵號(hào)線(xiàn)西門(mén)子總線(xiàn)沈陽(yáng)沈陽(yáng)地鐵號(hào)線(xiàn)施耐德總線(xiàn)沈陽(yáng)地鐵號(hào)線(xiàn)施耐德以太網(wǎng)西安西安地鐵號(hào)線(xiàn)羅克韋爾（）總線(xiàn)西安地鐵號(hào)線(xiàn)羅克韋爾（）總線(xiàn)杭州杭州地鐵號(hào)線(xiàn)羅克韋爾（）總線(xiàn)杭州地鐵號(hào)線(xiàn)羅克韋爾（）總線(xiàn)大連大連地鐵1號(hào)線(xiàn)羅克韋爾（）總線(xiàn)青島青島地鐵一期工程施耐德以太網(wǎng)長(zhǎng)春長(zhǎng)春輕軌一期工程施耐德以太網(wǎng)哈爾濱哈爾濱地鐵號(hào)線(xiàn)施耐德以太網(wǎng)從表中可以看到，前期地鐵線(xiàn)路B

11、AS系統(tǒng)以總線(xiàn)方案居多，而新線(xiàn)以太網(wǎng)越方案來(lái)越多。據(jù)悉，施耐德、西門(mén)子、GE三大PLC供貨商均為地鐵BAS系統(tǒng)提供過(guò)基于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)和工業(yè)以太網(wǎng)的PLC產(chǎn)品（西門(mén)子是上海16號(hào)線(xiàn)；GE是上海地鐵9號(hào)線(xiàn)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(xiàn)方案。綜上所述：1.在地鐵BAS應(yīng)用中，總線(xiàn)方案占比大約60%，工業(yè)以太網(wǎng)占比大約40%；2總線(xiàn)方案中，A-B，施耐德，GE，西門(mén)子都有應(yīng)用業(yè)績(jī)；3.工業(yè)以太網(wǎng)方案中，施耐德，GE,西門(mén)子有業(yè)績(jī)，A-B沒(méi)有工業(yè)以太網(wǎng)業(yè)績(jī)；上海地鐵號(hào)線(xiàn)施耐德總線(xiàn)工業(yè)總線(xiàn)出現(xiàn)得早，一直伴隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，所以，以上4大品牌都是工業(yè)總線(xiàn)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(jià)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(shì)，在BAS系統(tǒng)中發(fā)展迅速，目前已經(jīng)占比接近一半。同時(shí)，工業(yè)以太網(wǎng)方案是A-B，GE,西門(mén)子，施耐德在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域大力推廣的方案，是與工業(yè)總線(xiàn)并行發(fā)展的，目前已經(jīng)成為工業(yè)自動(dòng)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(guó)內(nèi)如北京、上海、廣州、武漢，南京、長(zhǎng)春、哈爾濱、沈陽(yáng)、鄭州、青島等一大批新建地鐵BA