軌道交通機電設備監控系統結構優化
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摘要：地鐵線路建成之后，因為機電設備監控系統各功能結構比較復雜、測試實踐不足、各專業協調難，常常很難按時開通。即使線路已經開通運營，依然還有一些功能必須要持續進行測試、驗收。經研究表明，造成這一問題的原因是傳統機電設備監控系統結構使用了分層分布式總線網控制方式，可以通過對其結構的優化解決如上問題。
1傳統的機電設備監控系統結構
傳統的機電設備監控系統采用了分層分布式網絡結構，主要由PLC、傳感器、維護終端構成。監控的主要對象有車站隧道通風系統、車站設備管理系統、空調水系統等設備。在軌道交通兩端電控室各設置一套PLC設備，距車站控制室較近的PLC是主控制器，另一端則是從控制器。在車站應急操作盤處設一套PLC，應急操作終端和主控制與其連接，形成車站級機電監控系統。兩端PLC下接入智能通信、小型控制等各種設備，對車站兩端的各機電設備進行監控，比如空調、低壓照明等。車站監控系統主控制器、火災報警系統在協議轉化器下相接。在火災模式下，火災報警系統會向車站機電監控系統發出指令，這時，車站機電監控系統會按照預定模式啟動有關設備[2]。
2機電設備監控系統結構調整的可行性
2.1結構調整方案
軌道交通控制設備同工業系統控制方式相同，都是從集中向分散控制方向轉變，是底層設備從被控到智能化發展的過程。很多年前，AC400V開關柜等都是在變電所直接接入硬線，讓自動屏所需安裝的各種設備建立連鎖關系。現在每個開關都安裝了智能保護與監控裝置，各裝置都是通過邏輯電路控制的方式，讓連鎖關系保持安全狀態。將一臺前置處理單元安裝到自動化屏上，采用通信方式，使其與開關柜建立聯系，只要配置一臺64點的DI/O測控單元就可以實現與不能通過智能單元進行連接的設備進行連接。通過這樣的方式，可靠性更強，也降低了自動化系統的調試壓力，而軌道交通系統同變電所自動化系統結構一樣，都能夠將機電監控設備集中控制變成各系統分散控制，因此，完善結構調整后機電監控系統尤為重要[3]。不難從結構調整后的機電監控系統看出，每個與機電設備監控系統接口的智能控制器，都可以接收來自于機電監控中心發來的指令，并按照指令要求來執行，還可以采集設備自身工作狀態，并將其信息傳輸給機電監控中心控制器；智能控制器可以控制自身設備，并與其他設備配合，完成相應的連鎖動作，從而對本類設備進行集中控制等。機電設備監控系統借助可靠的現場總線、以太網等收集底層設備信息，并通過監控系統的FEP進行信息解碼、轉換，再經過監控系統協議將轉換后的信息傳輸到綜合監控系統。
2.2結構調整對系統功能的影響
2.2.1監控功能
監控系統對底層設備運行狀態進行監控。經過調整后的監控系統結構，只是對動作的執行方向進行了改變，也就是從監控系統內改成向外系統發送指令，具體來說，就是借助底層控制器完成指令，接口界面都在FEP外側，接口非常清晰，便于維護管理。
2.2.2調節功能
軌道監控系統可以依據所檢測出的車站環境參數來判斷車輛所處的空調季工況，并結合檢測參數，采取有效的控制措施，對空調冷水系統調節閥、風機轉速等信息進行有效調節。經過調整后的監控系統結構監控的對象發生了變化，從設備向系統轉變，其調節功能由設備級控制器來完成，多個系統相互配合才能實現調節功能。
2.2.3模式控制功能
模式控制是機電監控系統特有的一種控制模式，也就是將某系統若干個設備預先設置好的控制邏輯，集中進行控制，比如風系統新風、夏季模式、冬季模式等多個模式。而采用了新結構之后，機電監控系統只負責傳輸必須執行的模式信號，各設備的實際控制則由各專業控制器來完成。
2.2.4防災輔助功能
機電監控系統在地下站的一個比較重要的功能是，在車站處在火災狀況時輔助排煙。原先結構是在機電監控系統接收到火災報警信號時，啟動相應的防火、排煙風機，此種群控方式也屬于模式控制。經過調整之后，機電監控系統能夠通過FEP收到火災報警系統發出的信號，并執行防火、防煙模式。
3機電設備監控系統結構優化的建議與意義
雖然，傳統的機電監控系統已經廣泛運用于各大城市的軌道交通中，但是也存在一些不足。經過調整后的機電監控系統使用了單體成套設備集成控制系統分布結構，要達到這一結構要求，必須在招投標前制訂出相應的解決方案，讓節點設備投標人全面了解該種結構的意圖，并與控制設備集成商建立良好合作關系；而集成商也應該從機電監控系統全集成角度出發，實施統一接口、設計標準等，從而更好地完成這一結構的優化設想。分散控制最大的作用是能夠實現底層設備風機、水系統等的智能化。原有的機電監控系統接口的專業能夠獨立構成控制系統，各自進行調試。在現場正式實施時，機電監控系統與各接口的控制相互進行接口調試，相關動作、信息都能夠在控制器上模擬出來，對現場安全的設備依賴性不大，這樣能緩解機電監控系統的調試壓力。
4結束語
現如今，軌道交通機電監控系統使用的都是進口、高端的PLC控制器，成本高，且一直處在國外廠商壟斷之下。其根本原因是機電監控系統采用了集中控制模式，現場存在很多的I/O模塊，各模塊要實現有效通信，對現場總線的穩定性要求非常高。而現在運用最多的是西門子公司所生產的現場總線，而將許多國產設備抵制在門外。而經過機電監控系統機構調整后，現場總線使用物理通信成為了可能，從而能夠有效推動各類國產設備的使用，提高了軌道交通系統設備國產化水平，減少了設備購買成本。
參考文獻：
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［2］李廣弟，朱月秀，王秀山.建立與創新設備監理是促進質量發展的制度保障——城市軌道交通設備監理的探索實踐［J］.裝備制造術，2016，20（8）：321-326.
［3］徐惠民，安德寧.關于軌道交通機電設備監控系統結構優化問題的探討［J］.城市軌道交通研究，2017，10（25）：108-116.
［4］趙金華，朱瑞生.淺析可編程邏輯控制器在上海軌道交通6號線設備監控系統中的應用［J］.城市軌道交通研究，2016，13（2）：336-349.
作者：鄧嘉 單位：南京工業職業技術學院
