第2章機電設備監(jiān)控系統(tǒng)

1、第第2 2章機電設備監(jiān)控系統(tǒng)章機電設備監(jiān)控系統(tǒng)第2章機電設備監(jiān)控系統(tǒng) 【問題導入問題導入】 城市軌道交通機電設備監(jiān)控系統(tǒng)，負責對全線各車站的通風空調設備、給排水設備、自動扶梯、車站照明設備、事故照明電源等車站設備進行全面、有效地自動監(jiān)控,確保設備可靠運行,從而充分發(fā)揮各種設備應有的作用,保證乘客的安全和設備的正常運行。 【學習目標學習目標】 1. 能掌握BAS系統(tǒng)的功能、系統(tǒng)架構、設備組成及控制流程。 2. 能說出機電設備監(jiān)控系統(tǒng)有效地監(jiān)控管理整條線路的運作情況。 【教學建議教學建議】 1 1教學場地：教學場地：在普通教室、能連接互聯(lián)網(wǎng)的多媒體教室及城市軌道交通系統(tǒng)的各種模型實訓室中進行，課后

2、可實地參觀。 2 2設備要求：設備要求：各種城市軌道交通車站的機電設備監(jiān)控系統(tǒng)仿真模型1套，或能播放視頻投影的設備及相關課件、視頻。 3 3課時要求：課時要求：共6課時，其中課堂講授4課時，模擬操作2課時。2.1 2.1 概述概述 【理論知識理論知識】 2.1 2.1 概述概述 機電設備控制系統(tǒng)是以計算機為基礎的自動化系統(tǒng)，通過計算機系統(tǒng)對所控設備的運行情況進行實時監(jiān)控與動態(tài)跟蹤分析，同時根據(jù)運營要求對這些設備的運行發(fā)出相應的指令進行動態(tài)調整。 系統(tǒng)主要由工作站、服務器、各種設備控制器、終端設備、交換機及網(wǎng)絡系統(tǒng)組成，對通風空調系統(tǒng)、消防報警系統(tǒng)、給排水設備、自動扶梯、照明設備、屏蔽門系統(tǒng)等的

3、運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控；對設備的運行進行遠程控制；對空調系統(tǒng)進行節(jié)能控制；在火災發(fā)生的情況下，可接收FAS系統(tǒng)的報警信號，自動控制所有設備轉入防災工作模式，控制排煙風機、通風機、氣體滅火裝置、消防水系統(tǒng)協(xié)調工作，以保證人員和設備的安全。 系統(tǒng)的設計原則：安全、可靠、節(jié)能。 系統(tǒng)的架構：BAS系統(tǒng)一般分為中央級、車站級和就地級三個層次。 2.1 2.1 概述概述圖2-1 BAS系統(tǒng)的網(wǎng)絡構成圖2.2 BAS2.2 BAS系統(tǒng)的組成及主要功能系統(tǒng)的組成及主要功能 2.2 BAS2.2 BAS系統(tǒng)的組成及主要功能系統(tǒng)的組成及主要功能 1.BAS 1.BAS系統(tǒng)系統(tǒng) 機電設備監(jiān)控系統(tǒng)(EMCS/BAS)

4、是從樓宇自控系統(tǒng)(B Building A Automatic S System)的概念引申而來，樓字自控主要是針對大樓的環(huán)控設備進行自動控制，城市軌道交通行業(yè)的BAS系統(tǒng)除了對環(huán)控設備進行監(jiān)控外，還增加了其他一些設備系統(tǒng)。 城市軌道交通BAS系統(tǒng)由設置在控制中心的中央級監(jiān)控系統(tǒng)、設置在各個車站車控室的車站級監(jiān)控系統(tǒng)及就地級監(jiān)控設備組成。 系統(tǒng)網(wǎng)絡結構分為車站監(jiān)控系統(tǒng)局域網(wǎng)，城市軌道交通骨干網(wǎng)和OCC控制中心局域網(wǎng)。車站局域網(wǎng)與OCC控制中心局域網(wǎng)均采用冗余的高速以太網(wǎng)，局域網(wǎng)之間通過骨干網(wǎng)進行數(shù)據(jù)和命令的傳輸。 由于地下車站的環(huán)控設備系統(tǒng)復雜、耗能多，而地面和高架車站的環(huán)控設備系統(tǒng)簡單、耗能

5、少，所以地下車站應設置BAS系統(tǒng)，地面和高架車站一般不設BAS系統(tǒng)。 2.2 BAS2.2 BAS系統(tǒng)的組成及主要功能系統(tǒng)的組成及主要功能圖2-2 BAS控制范圍示意圖2.2 BAS2.2 BAS系統(tǒng)的組成及主要功能系統(tǒng)的組成及主要功能 2.BAS2.BAS系統(tǒng)的組成系統(tǒng)的組成 （1）中央級監(jiān)控系統(tǒng) BAS中央級監(jiān)控系統(tǒng)由中央級局域網(wǎng)絡組成， 圖2-3 BAS系統(tǒng)結構示意圖2.2 BAS2.2 BAS系統(tǒng)的組成及主要功能系統(tǒng)的組成及主要功能 1）中央級局域網(wǎng)：采用高速工業(yè)以太網(wǎng)，網(wǎng)絡冗余配置，采用TCPIP協(xié)議，通信速率10(Mbit/s)100(Mbits)，通信介質為同軸電纜或五類雙絞線。

6、 2）中央級監(jiān)控工作站：在控制中心配置2臺監(jiān)控工作站，執(zhí)行BAS系統(tǒng)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集功能，主要用于環(huán)控調度員的日常環(huán)控設備操作、監(jiān)視和調度管理工作。 車站級BAS功能： 顯示本站的設備狀態(tài)，并可以發(fā)出控制指令； 接收并存儲本站設備狀態(tài)、環(huán)境狀態(tài)等信息數(shù)據(jù)； 對本站設備、環(huán)境狀態(tài)數(shù)據(jù)進行分析處理，得到當前的合理運行模式和相關參數(shù)，并向本站各PLC控制器發(fā)出模式指令和參數(shù)； 接受OCC控制指令，并指揮PLC控制器執(zhí)行； 接收車站FAS控制器的火災信號，根據(jù)預定方案向本站各PLC控制器發(fā)出相應的運行模式指令； 2.2 BAS2.2 BAS系統(tǒng)的組成及主要功能系統(tǒng)的組成及主要功能圖2-4 車站照明系統(tǒng)監(jiān)

7、控畫面2.2 BAS2.2 BAS系統(tǒng)的組成及主要功能系統(tǒng)的組成及主要功能 3）服務器：采用冗余的兩臺服務器，實現(xiàn)全線數(shù)據(jù)的管理。 4）維護工作站：主要供維護工程師在控制中心從事全線BAS系統(tǒng)軟件的維護、組態(tài)、運行參數(shù)的定義、系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的維護及用戶操作畫面的修改、增加，故障的檢查和資料查詢等。 5）打印機：實現(xiàn)事件打印、報表打印和日常維護管理打印功能。 6）大屏幕系統(tǒng)：可與其他系統(tǒng)共用，用于顯示全線各站被監(jiān)控設備的工作狀態(tài)，便于調度人員及時了解設備情況。 7）不間斷電源：在控制中心設置不間斷電源，保證BAS系統(tǒng)供電電源的穩(wěn)定可靠。 （2）車站級監(jiān)控系統(tǒng) 車站級監(jiān)控系統(tǒng)建立在開放的、高可靠性的冗

8、余交換以太網(wǎng)上，局域網(wǎng)上設有車站監(jiān)控工作站(車站服務器)、車站控制器(主控PLC)及綜合后備控制盤(IBP)。車站級監(jiān)控系統(tǒng)主要監(jiān)控隧道及車站的通風系統(tǒng)、空調大系統(tǒng)、空調小系統(tǒng)、冷水系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)等設備；監(jiān)測公共區(qū)、設備室等地點的溫濕度；并配置與屏蔽門、人防密閉隔斷門、自動扶梯、電梯、FAS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口，對上述設備進行監(jiān)控；同時在車站控制室設置綜合后備控制盤(IBP)，實現(xiàn)緊急狀態(tài)下對環(huán)控設備的手動模式控制。 2.2 BAS2.2 BAS系統(tǒng)的組成及主要功能系統(tǒng)的組成及主要功能 1）車站局域網(wǎng)：采用高速工業(yè)以太網(wǎng)，網(wǎng)絡冗余配置，采用TCPIP協(xié)議，通信速率10(Mbits)100

9、(Mbits)，傳輸介質為光纖、同軸電纜或五類雙紋線。車站局域網(wǎng)把車站的所有BAS設備連接起來，并通過城市軌道交通骨干網(wǎng)實現(xiàn)與中央級局域網(wǎng)的連接。 2）車站級監(jiān)控工作站：負責正常及事故情況下對車站各系統(tǒng)設備的監(jiān)視、管理、控制指令的發(fā)出。監(jiān)控工作站接入冗余車站局域網(wǎng)，并通過城市軌道交通骨干網(wǎng)與中央級BAS監(jiān)控工作站通信，接受并執(zhí)行中央級BAS監(jiān)控工作站發(fā)出的控制命令，并將設備運行狀態(tài)信息上傳到中央級監(jiān)控工作站。同時車站監(jiān)控工作站接收和處理由BAS控制器上傳的設備運行狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并向BAS控制器下達對設備的控制指令。 3）車站控制系統(tǒng)：采用硬件冗余的大型PLC產(chǎn)品，組成BAS系統(tǒng)控制網(wǎng)絡，對設備進

10、行監(jiān)視、控制和管理。車站控制系統(tǒng)的主控站PLC接受來自中央監(jiān)控站和車站監(jiān)控站的控制命令、控制模式、設定值的更改和其他關聯(lián)參數(shù)的修改信息，并通過連接在車站冗余控制網(wǎng)絡上的就地控制器，實現(xiàn)對車站所屬設備和區(qū)間隧道通風設備按照一定控制策略進行開?？刂?、聯(lián)鎖控制、模式控制、優(yōu)化控制等控制功能，以及設備運行狀態(tài)、數(shù)據(jù)采集和管理功能，并實時將這些狀態(tài)信息送到車站服務器中。 2.2 BAS2.2 BAS系統(tǒng)的組成及主要功能系統(tǒng)的組成及主要功能 4）綜合后備控制盤(IBP)：設置在車站控制室，作為車站監(jiān)控工作站的后備設備，可以對隧道通風系統(tǒng)、車站環(huán)控大系統(tǒng)和小系統(tǒng)設備進行監(jiān)控，是在緊急情況下使用的按鍵式模擬監(jiān)

11、控盤。當發(fā)生火災或列車阻塞，同時車站監(jiān)控站或通信網(wǎng)絡發(fā)生故障時，作為系統(tǒng)操作備用，由行車值班員按不同的事故區(qū)域和性質在IBP盤上啟動對應的運行模式，向BAS控制器(PLC)發(fā)出相應的控制模式命令。 5）車站控制網(wǎng)：車站PLC控制器與就地PLC控制器及變頻器之間采用開放式工業(yè)控制網(wǎng)絡Control Net，該網(wǎng)絡是一種高速確定性網(wǎng)絡，通信速率為10 Mbits，通信介質為特種電纜用于有苛刻要求應用場合的信息傳輸。為保證BAS系統(tǒng)數(shù)據(jù)和控制指令傳楊的可靠性。控制網(wǎng)絡宜采用雙冗余網(wǎng)絡配置。 6）打印機：實現(xiàn)本車站操作記錄、事故記錄、測量數(shù)據(jù)等事件打印和各類數(shù)據(jù)報表的定期打印和圖表的輸出打印。 7）不

12、間斷電源：在車控室設置不間斷電源，保證BAS系統(tǒng)供電電源的穩(wěn)定可靠。2.2 BAS2.2 BAS系統(tǒng)的組成及主要功能系統(tǒng)的組成及主要功能 （3）就地級設備 根據(jù)機電設備的設置情況，在被控設備附近設置就地級監(jiān)控設備和就地控制柜等。 1）冗余PLC控制器：在環(huán)控機房配置冗余PLC，每臺PLC配主備CPU模塊、電源模塊、通信模塊，確?？刂频目煽啃浴崿F(xiàn)對車站、隧道通風系統(tǒng)和空調大、小系統(tǒng)設備的監(jiān)視、控制及管理。 2）就地控制器：配置PLC控制器，通過冗余接口連接車站冗余控制網(wǎng)絡，并通過可編程通信接口與FAS控制器、屏蔽門主機、冷水機組控制器、電扶梯、照明控制系統(tǒng)通信，實現(xiàn)對各種設備的運行控制和監(jiān)視功

13、能。 3）傳感器及執(zhí)行機構：在城市軌道交通車站設置的傳感器類型有；室內(nèi)溫濕度傳感器、風管式溫濕度傳感器、水管溫度傳感器、壓差傳感器、流量傳感器、二通調節(jié)閥、旁通調節(jié)閥，用于采集環(huán)境控制所需的各類參數(shù)。2.2 BAS2.2 BAS系統(tǒng)的組成及主要功能系統(tǒng)的組成及主要功能圖2-5 車站空調大系統(tǒng)監(jiān)控畫面 2.2 BAS2.2 BAS系統(tǒng)的組成及主要功能系統(tǒng)的組成及主要功能圖2-6 水系統(tǒng)小系統(tǒng)監(jiān)控水系統(tǒng)2.2 BAS2.2 BAS系統(tǒng)的組成及主要功能系統(tǒng)的組成及主要功能圖2-7 車站水系統(tǒng)監(jiān)控畫面 2.2 BAS2.2 BAS系統(tǒng)的組成及主要功能系統(tǒng)的組成及主要功能 3. BAS3. BAS系統(tǒng)的

14、主要功能系統(tǒng)的主要功能 （1）系統(tǒng)功能 1）空調通風系統(tǒng)應具有以下監(jiān)控功能。 空調機組的啟停控制；風機狀態(tài)顯示；過載報警；過濾網(wǎng)狀態(tài)顯示及報警；就地遙控指示；新、送、混、回風溫度檢測；新、送、混、回風濕度檢測；空調機冷凍水流量調節(jié)；對變速風機進行變風量控制；接收FAS系統(tǒng)的指令，對風機聯(lián)動控制；風機、風閥、調節(jié)閥之間的連鎖控制及風閥的狀態(tài)顯示。 隧道風機的啟停控制；正反轉控制；風機狀態(tài)顯示；過載報警；就地遙控指示；接收FAS系統(tǒng)的指令，對隧道風機聯(lián)動控制。 送排風機的啟停控制；風機狀態(tài)顯示；過載報警；送風溫度、濕度檢測；排風溫度、濕度檢測；就地遙控指示；接收FAS系統(tǒng)的指令，對送排風機聯(lián)動控制

15、。 2）空調制冷冷水系統(tǒng)應具有以下監(jiān)控功能。 冷水機組的啟停控制；運行狀態(tài)顯示；過載報警；就地遙控指示；冷凍水進出口溫度、壓力檢測；冷卻水進出口溫度、壓力檢測；運行時間和啟停次數(shù)記錄。2.2 BAS2.2 BAS系統(tǒng)的組成及主要功能系統(tǒng)的組成及主要功能 冷卻水系統(tǒng)的冷卻水泵啟?？刂萍盃顟B(tài)顯示；冷卻塔風機啟?？刂萍盃顟B(tài)顯示；冷卻水泵、冷卻塔風機過載報警；水路電動閥開啟、關斷控制及狀態(tài)顯示；冷卻水泵、電動蝶閥就地遙控顯示。 制冷系統(tǒng)的控制系統(tǒng)應預留數(shù)據(jù)通信接口，以獲取冷水機組和水系統(tǒng)的有關參數(shù)。 3）對正常照明系統(tǒng)應能定時和實時控制其開、關狀態(tài)，并接收其運行的反饋信號。 4）對給排水系統(tǒng)應具有以下

16、監(jiān)控功能：水泵啟停控制；水泵運行狀態(tài)顯示；水泵故障報警；水位顯示及危險水位報警；水泵運行時間統(tǒng)計，主、備泵運行切換控制；車站用水量記錄。 5）防淹門系統(tǒng)和兼顧民防系統(tǒng)應具有以下監(jiān)控功能。顯示防淹門、防護隔斷門、防護密閉門、密閉門的開關狀態(tài)；接收防淹門、防護隔斷門、防護密閉門、密閉門的故障報警信號，并將報警信號送FAS系統(tǒng)。 6）對自動扶梯，BAS應對其進行控制，并具有運行狀態(tài)顯示和故障報警。 7）對屏蔽門系統(tǒng)，BAS應具有運行狀態(tài)顯示和故障報警，在火災等緊急情況下，應手動進行控制。2.2 BAS2.2 BAS系統(tǒng)的組成及主要功能系統(tǒng)的組成及主要功能 （2）分級功能 1）中央級功能。 中央級監(jiān)控

17、工作站具有良好和靈活的人機界面，使監(jiān)控人員可監(jiān)視全線各車站的通風、空調、給排水、電扶梯、照明、屏蔽門、人防門等系統(tǒng)的運行狀態(tài)及對相關設備進行控制。操作員站具備完善的報警功能，可將報警信息進行分類、篩選、重組織，建立一個報警系統(tǒng)。同時還具有FAS系統(tǒng)災害報警下各系統(tǒng)啟動火災模式，進行連鎖聯(lián)動，組成全系統(tǒng)的安全體系。中央級系統(tǒng)可對歷史數(shù)據(jù)記錄進行處理、裁剪、分析和統(tǒng)計，具有統(tǒng)計、文件處理、歸檔及報表功能。 2）車站級功能?？梢员O(jiān)視車站各系統(tǒng)設備運行狀態(tài)和參數(shù)，具有PID調節(jié)控制功能、邏輯控制和模式控制功能?？刂破鞲鶕?jù)環(huán)境參數(shù)對環(huán)控系統(tǒng)設備進行運行工況的轉換，并進行最優(yōu)化的控制，達到節(jié)能運行的目的。

18、 3）就地級功能。就地級控制器通過車站控制網(wǎng)與車站主控PLC通信，接受控制指令并對現(xiàn)場設備進行就地控制，同時將設備運行狀態(tài)和參數(shù)傳送到車站主控PLC上。2.3 BAS2.3 BAS系統(tǒng)的運行管理系統(tǒng)的運行管理 2.3 BAS 2.3 BAS系統(tǒng)的運行管理系統(tǒng)的運行管理 1.BAS 1.BAS系統(tǒng)操作系統(tǒng)操作 BAS系統(tǒng)屬于應用級操作系統(tǒng)，配置交互性操作界面，根據(jù)相應提示菜單即可完成操作。BAS系統(tǒng)必須由專業(yè)人員（OCC為環(huán)控調度員、車站控制室為行車值班員、維保人員）進行操作，操作時必須嚴格按相關規(guī)程執(zhí)行。操作人員必須使用專用鑰匙對設備進行操作，操作完畢后應將鑰匙交由行車值班員保管，不得留在開關

19、上，除指定操作、維修人員之外，不得借出。 操作人員接班時應了解上一班設備運行情況，每日必須填寫設備運行情況記錄。發(fā)現(xiàn)不安全因素時，應立即關停設備，并通知維修人員。設備故障或維修時必須在施工地點放置警示牌或護欄。愛護BAS設備，保持清潔，為設備正常運轉創(chuàng)造良好環(huán)境。 報警信息的處理： 以XX城市軌道交通1號線BAS操作系統(tǒng)為例，當站務人員發(fā)現(xiàn)有報警信息時，應及時處理，點擊相應菜單，確認是否需要報告環(huán)調。2.3 BAS2.3 BAS系統(tǒng)的運行管理系統(tǒng)的運行管理 一般的原則是：對于最低級報警，直接確認即可；對于設備故障報警，應報告環(huán)調，由環(huán)調根據(jù)實際情況處理；對于區(qū)間阻塞報警，主要依靠控制中心來處理

20、，在自動失去作用時，要根據(jù)環(huán)調人員的要求開啟相應的風機，并注意風機的轉向；當線路處于正常狀態(tài)時，上下行列車顯示為正常運行的動畫，當阻塞事故發(fā)生時，列車停在對應事故區(qū)間位置，并閃爍，同時阻塞隧道也出現(xiàn)紅色閃爍。對于區(qū)間火災報警，在確認火情后，OCC向車站發(fā)送相應的火災模式號，啟動排煙，在自動失去作用時，站務人員要手動按下對應IBP盤上的按紐。對于車站火災報警，通過FAS/BAS接口程序接收FAS發(fā)送的火災模式號，當接收到火災信號時，對應的模式窗口會跳出，并變?yōu)榧t色，同時啟動排煙，在自動失去作用時，站務人員要手動按下對應IBP盤上的按紐。上述各種報警狀況消除后，應全面檢查設備狀態(tài)，使其恢復到原來狀

21、態(tài)。2.3 BAS2.3 BAS系統(tǒng)的運行管理系統(tǒng)的運行管理 2. 2. 運行管理有關人員職責運行管理有關人員職責 （1） 環(huán)控調度對機電設備監(jiān)控系統(tǒng)的運營管理 環(huán)調負責對相關城市軌道交通線路轄下的車站及隧道環(huán)境的控制和調度，控制指揮環(huán)控設備按運營需要合理運作，以保證城市軌道交通環(huán)境的舒適性，環(huán)調還負責對城市軌道交通突發(fā)事件進行反應，調度城市軌道交通相關防災設備執(zhí)行災害模式。環(huán)調是機電設備監(jiān)控系統(tǒng)以及FAS系統(tǒng)中央級的使用者，通過機電設備監(jiān)控系統(tǒng)中央級工作站對全線車站及區(qū)間隧道內(nèi)設備的運行狀態(tài)、故障情況以及機電設備監(jiān)控系統(tǒng)自動運行情況進行監(jiān)視，控制全線環(huán)控設備動作 。圖2-8 運輸調度生產(chǎn)組織

22、系統(tǒng)2.3 BAS2.3 BAS系統(tǒng)的運行管理系統(tǒng)的運行管理 1）主要職責： 環(huán)調人員對全線環(huán)控系統(tǒng)進行調度控制，保證城市軌道交通環(huán)境的舒適性。 監(jiān)視并及時調整環(huán)控設備及其他車站設備的運行狀態(tài)，出現(xiàn)故障及時報告維修調度 通過FAS系統(tǒng)中央級發(fā)現(xiàn)火災報警、指揮執(zhí)行火警處理程序，通過機電設備監(jiān)控系統(tǒng)中央級工作站或下令車站人員執(zhí)行相應環(huán)控災害模式。 授權車站站務人員通過機電設備監(jiān)控系統(tǒng)對設備進行操控。 對機電設備監(jiān)控系統(tǒng)中央級設備進行設備表面清潔等日常保養(yǎng)工作。 2）基本要求 必須熟悉機電設備監(jiān)控系統(tǒng)操作方法，熟練掌握環(huán)控工藝模式。 理解機電設備監(jiān)控系統(tǒng)軟件控制原則，處理簡單操作上的問題。 熟練掌握火災處理程序，組織相應的火災模式。2.3 BAS2.3 BAS系統(tǒng)的運行管理系統(tǒng)的運行管理 （2）站務人員對機電設備監(jiān)控系統(tǒng)的運營管理 車站站務人員負責本站轄內(nèi)的車站設備的操作，車站站務人員是機電設備監(jiān)控系統(tǒng)車站級的使用者，通過機電設備監(jiān)