GE：上海地鐵9號線1期FAS設備聯動系統方案

　　GE智能設備（上海）有限公司 陳新宇

地鐵具有高速、安全、準時、載客量大的特點，是現代城市解決交通阻塞最有效的手段。上海軌道交通9號線一期工程途經松江、閔行和徐匯三個區，是一條市域快速鐵路，工程自松江新城站至宜山路站，全程約31km。到2008年，上海軌道交通9號線一期工程建成后，將為上海西南松江、閔行和徐匯地區的市民提供快速、便捷的出行條件，也將為上海整個軌道交通系統延伸做出貢獻。

應用背景

FAS設備聯動系統是對地鐵車站、區間隧道、主變電所、車輛段、控制中心等與地鐵運營有關建筑和設施的火災、行車及人為事故等災害進行可靠監視及報警并可靠地控制所有防災設備，以使地鐵能正常有序的運營，避免或降低災害情況下造成的人員和財物損失。

客戶需求

FAS設備聯動系統實現中央控制室防災指揮中心對地鐵全線設備聯動部分的集中監控管理。防災指揮中心是全線消防指揮中心，火災時作為車站運營管理的車站綜合控制室和控制中心大樓的大樓綜合控制室兼作消防控制室。

FAS設備聯動系統的主要監控對象有：隧道風機、排熱風機、排煙風機、電動防火閥、自動扶梯、應急照明等。

　　解決方案

上海軌道交通9號線一期工程FAS聯動控制系統，對全線車站及區間隧道的通風風機、風閥、自動扶梯、垂直電梯、車站事故照明電源等機電設備進行自動化監控和管理，此外，還與BAS系統、信號ATS系統、通信傳輸系統、中央母鐘系統等系統間設有數據接口，傳輸信息。因此甲方要求采用可靠性高、技術先進、網絡組成生命力強、擴展方便、智能化程度高、便于調試、維護和管理、布線簡便的設備。

根據上海軌道交通9號線一期工程FAS聯動控制系統的技術特點，選用GE公司的90-30系列PLC產品作為本方案的聯動控制設備，GE公司的VersaMax系列作為RI/O和I/O模塊。

產品的優點是：

　　·已在美國、韓國、香港、上海、廣州等多個輕軌/地鐵項目中應用，并經受了多年以上實際運行的考驗。

　　·已有一批在輕軌/地鐵中經過實際運行考驗的軟件模式，這些軟件模式可略做修改后用于本項目，眾所周知軟件的成熟程度是保證系統運行的一個非常關鍵的因素。

　　·硬件系統經過了多年實際運行，是一個非常成熟可靠的系統。

監控軟件在系統中起著極為重要的作用，考慮軟件的各項功能和使用方便，同時考慮其開放性和對Internet應用的支持（這是未來發展的方向，相信整個地鐵系統也會很快實現信息化的）。選擇GE 的Proficy HMI/SCADA–CIMPLICITY作為車站及控制中心的工業級監控軟件。歷史數據庫選擇流行的商用數據庫軟件SQL Server軟件。

通訊網絡是整個FAS聯動系統的動脈，控制中心采用冗余標準工業以太網（TCP/IP協議），把控制中心的所有FAS系統設備連接起來，通過通信轉換接口連接到通信系統所提供的接口，實現控制中心局域網與FAS系統廣域網的連接，通信速率不小于10Mps，采用10/100M自適應方式。

在控制中心構成CAT 5+冗余10/100M以太網，在各車站組成10/100M光纖冗余以太環網，局域網為交換以太網拓樸。由于交換以太網可以實現動態路由，極大限度地解決了局域網絡中的通信沖突問題，提高了網絡利用率。交換方式將網絡的不同部分隔離成為子網，各子網只需支持連到子網上的各工作站之間的通信，這樣通過交換可以極大地減輕廣域網上的通信量，把珍貴的廣域網帶寬解放出來。通過交換機和網管軟件，整個FAS聯動部分可以設置成一個相對獨立的虛擬專網（VPN），這樣在通信中可以減少約30%的路由節點，降低了網絡延遲和提高了帶寬利用率。

　　1.系統基本功能

上海軌道交通9號線一期工程FAS系統設置防災報警及聯動控制兩個部份，其任務是建立一個智能的防災及自動化監控體系，系統以計算機控制及信息傳輸網絡為基礎，進行信息的采集、存儲、傳遞、處理，實現先進的自動化管理。

FAS聯動控制實行兩級管理、三級控制的方式。在控制中心大樓設聯動控制系統防災指揮中心（為主控制級），在車站、車輛段、控制中心大樓等處設防災控制室（為分控制級），均能對其所管轄范圍獨立地進行監控管理。

中央級監控系統（聯動控制主機系統）由控制中心局域網絡構成，網絡內包括互為備用冗余服務器、冗余工作站維護計算機、通信轉換接口、打印機、模擬屏、UPS等設備。中央級監控系統局域網絡通過網絡交換機與各車站、OCC大樓及車輛段聯動控制分機連接，接收各聯動分機設備狀態數據及發出指令。

在控制中心大樓內設置聯動控制分機，負責整個建筑物內的聯動控制功能的實現。控制中心大樓內防災報警分機通過RS-232 與聯動控制分機連接；該聯動控制分機與中央控制室防災指揮中心聯動控制主機相連。

在沿線各車站設置一套聯動控制分機。負責所管轄范圍內的聯動控制功能的實現。沿線各車站內的防災報警分機通過RS-232與聯動控制分機連接；聯動控制分機通過2Mbps信道與中央控制室防災指揮中心聯動控制主機相連。

兩主變電所內分別設遠程RI/O， 負責主變電所聯動控制功能的實現。RI/O與相近的車站聯動控制分機相連。

岔道井內分別設聯動控制器， 負責岔道井內聯動控制功能。岔道井內的聯動控制器通過相鄰車站聯動控制分機傳送及接收有關設備狀態及控制指定數據。

在車輛段設置聯動控制分機，負責整個車輛段內所有建筑物的聯動控制功能的實現。車輛段內的防災報警分機通過RS-232與聯動控制分機連接；聯動控制分機通過2Mbps信道與中央控制室防災指揮中心聯動控制主機相連。

當發生火災時，FAS聯動控制部分接受防災報警分機的模式指令啟動預定的工況模式，進行相應的消防聯動工作。

　　2.系統構成

2.1.控制中心設備聯動系統構成

中央級監控系統由控制中心局域網絡構成，網絡內包括互為備用冗余服務器、冗余工作站維護計算機、通信轉換接口、打印機、模擬屏、UPS等設備。

兩套性能相同的專業服務器對整個整個網絡的數據進行處理，并作為網絡內其它計算機的共享資源。系統正常工作時，主、備服務器中，一臺主用，另一臺備用。控制命令僅通過主服務器發出。主、備服務器均能接收來自車站的各種上行數據。

下圖簡要說明系統的冗余功能：

數據點、報警、用戶登錄數據

2.2.車站設備聯動系統的構成

在車控室內設置一套工控機級別的圖形工作站，作為畫面顯示和人機對話設備。車站圖形工作站是車站級的主要監控設備，它負責一切正常及事故情況下，對車站各系統設備的監視、管理、控制指令的發出。圖形工作站通過車站光端交換機電口與聯動控制部份的局域網連接起來，構成站內級以太網網絡，同時接收或處理由現場控制器上傳的設備狀態或資料。

在車控室內設置IBP控制盤，IBP盤利用硬線直接控制消防專用設備。

在車控室內設置1套GE 系列90-30 PLC構成的冗余聯動控制分機，接受火災報警系統的實時信息和采集現場防災相關設備的運行狀態。同時接受圖形工作站和中央控制室防災指揮中心的控制命令。該聯動控制分機通過RS-232與火災報警分機連接。在火災情況下，接受到火災報警分機的火災報警信息后，實施火災狀態下的火災搶險模式控制；并通過2Mbps信道向中央控制室防災指揮中心傳送聯動設備的運行信息。該聯動控制分機可通過MODBUS標準通訊協議與BAS系統控制主機相連，接受BAS系統指令，實現正常工況下BAS系統對環控與消防兼用設備的控制， 并向BAS系統傳回環控與消防兼用設備的狀態。

在左右環控室內分別設置2套GE 系列 90-30 PLC構成的冗余聯動控制器，監控車站內隧道通風系統設備、車站公共區通風空調設備，車站設備用房通風空調系統設備、車站導向設備、防火閥等設備。同時將數據上傳至車控室內聯動控制分機。如圖：

2.3.系統運作模式

1）監視模式

在正常情況下，聯動控制分機/控制器均處于監視狀態，GCC顯示相關工點(控制中心大樓、車站、車輛段、主變電所等地方)各聯動控制對象狀態。

2）報警模式

a.自動確認模式

聯動控制分機監視防火閥動作狀態，并在線監視防災報警主機發出的火災報警和模式指令，一旦監測到火災報警和模式指令，聯動控制系統立即轉入滅火抗災工況，同時將信息上傳至防災指揮中心。

b.人工確認模式

聯動控制分機也可接受經過密碼確認的人工火災報警模式控制，一旦監測到人工確認的火災報警和模式指令，聯動控制系統立即轉入滅火抗災工況，并將信息上傳至防災指揮中心。

c.消防聯動模式

FAS系統防災報警部分實現火災探測及報警功能，并將信息上傳至防災指揮中心。防災報警分機按探測的火災情況決定火災模式及通知聯動控制部份。FAS系統聯動控制部分系統按火災模式實現控制及監視著火區域防火閥動作狀態，控制防排煙風機等消防設備的聯動控制的功能并接收其反饋信號。

d.控制僅先權

如同一控制指命因不同控制級而有沖突不能妥協時， 控制優先權順序為：就地控制(最高)、IBP控制、車控室控制、中央控制室防災指揮中心；隧權道通風系統控制優先權順序：就地控制(最高)、IBP控制、中央控制室防災指揮中心、車控室控制。如較低控制指令因較高控制級而不能實現或中斷時，須向較低控制級報告反映。另外，車控室控制中， 手動控制比模式控制優先。

實施結果

系統從2008投運以來，系統穩定可靠，各項指標優于設計要求。很好的滿足了地鐵運營公司的運營要求。

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