第2章 机电设备监控系统..

第2章机电设备监控系统第2章机电设备监控系统【问题导入】城市轨道交通机电设备监控系统，负责对全线各车站的通风空调设备、给排水设备、自动扶梯、车站照明设备、事故照明电源等车站设备进行全面、有效地自动监控,确保设备可靠运行,从而充分发挥各种设备应有的作用,保证乘客的安全和设备的正常运行。【学习目标】1.能掌握BAS系统的功能、系统架构、设备组成及控制流程。2.能说出机电设备监控系统有效地监控管理整条线路的运作情况。【教学建议】1．教学场地：在普通教室、能连接互联网的多媒体教室及城市轨道交通系统的各种模型实训室中进行，课后可实地参观。2．设备要求：各种城市轨道交通车站的机电设备监控系统仿真模型1套，或能播放视频投影的设备及相关课件、视频。3．课时要求：共6课时，其中课堂讲授4课时，模拟操作2课时。2.1概述【理论知识】2.1概述机电设备控制系统是以计算机为基础的自动化系统，通过计算机系统对所控设备的运行情况进行实时监控与动态跟踪分析，同时根据运营要求对这些设备的运行发出相应的指令进行动态调整。系统主要由工作站、服务器、各种设备控制器、终端设备、交换机及网络系统组成，对通风空调系统、消防报警系统、给排水设备、自动扶梯、照明设备、屏蔽门系统等的运行状态进行实时监控；对设备的运行进行远程控制；对空调系统进行节能控制；在火灾发生的情况下，可接收FAS系统的报警信号，自动控制所有设备转入防灾工作模式，控制排烟风机、通风机、气体灭火装置、消防水系统协调工作，以保证人员和设备的安全。系统的设计原则：安全、可靠、节能。系统的架构：BAS系统一般分为中央级、车站级和就地级三个层次。2.1概述图2-1BAS系统的网络构成图2.2BAS系统的组成及主要功能2.2BAS系统的组成及主要功能1.BAS系统机电设备监控系统(EMCS/BAS)是从楼宇自控系统(BuildingAutomaticSystem)的概念引申而来，楼字自控主要是针对大楼的环控设备进行自动控制，城市轨道交通行业的BAS系统除了对环控设备进行监控外，还增加了其他一些设备系统。城市轨道交通BAS系统由设置在控制中心的中央级监控系统、设置在各个车站车控室的车站级监控系统及就地级监控设备组成。系统网络结构分为车站监控系统局域网，城市轨道交通骨干网和OCC控制中心局域网。车站局域网与OCC控制中心局域网均采用冗余的高速以太网，局域网之间通过骨干网进行数据和命令的传输。由于地下车站的环控设备系统复杂、耗能多，而地面和高架车站的环控设备系统简单、耗能少，所以地下车站应设置BAS系统，地面和高架车站一般不设BAS系统。2.2BAS系统的组成及主要功能图2-2BAS控制范围示意图2.2BAS系统的组成及主要功能2.BAS系统的组成（1）中央级监控系统BAS中央级监控系统由中央级局域网络组成，OTNRJ45(直连接线)RJ45(直连接线)LAN事件打印机交换机交换机GPS(RS422两线)ATC(RS422四线)声光报警系统声光报警系统CONTROLNET光纤环网RJ45(直连接线)网关PLC1#PLCCONTROLNET4#PLC3#PLC2#PLCCONTROLNETCONTROLNETFAS接口(RS232)打印机车站BAS工作站1#OCC工作站2#OCC工作站1#OCC服务器2#OCC服务器图2-3BAS系统结构示意图2.2BAS系统的组成及主要功能1）中央级局域网：采用高速工业以太网，网络冗余配置，采用TCP／IP协议，通信速率10(Mbit/s)／100(Mbit／s)，通信介质为同轴电缆或五类双绞线。2）中央级监控工作站：在控制中心配置2台监控工作站，执行BAS系统监控和数据采集功能，主要用于环控调度员的日常环控设备操作、监视和调度管理工作。车站级BAS功能：①显示本站的设备状态，并可以发出控制指令；②接收并存储本站设备状态、环境状态等信息数据；③对本站设备、环境状态数据进行分析处理，得到当前的合理运行模式和相关参数，并向本站各PLC控制器发出模式指令和参数；④接受OCC控制指令，并指挥PLC控制器执行；⑤接收车站FAS控制器的火灾信号，根据预定方案向本站各PLC控制器发出相应的运行模式指令；2.2BAS系统的组成及主要功能图2-4车站照明系统监控画面2.2BAS系统的组成及主要功能3）服务器：采用冗余的两台服务器，实现全线数据的管理。4）维护工作站：主要供维护工程师在控制中心从事全线BAS系统软件的维护、组态、运行参数的定义、系统数据库的维护及用户操作画面的修改、增加，故障的检查和资料查询等。5）打印机：实现事件打印、报表打印和日常维护管理打印功能。6）大屏幕系统：可与其他系统共用，用于显示全线各站被监控设备的工作状态，便于调度人员及时了解设备情况。7）不间断电源：在控制中心设置不间断电源，保证BAS系统供电电源的稳定可靠。（2）车站级监控系统车站级监控系统建立在开放的、高可靠性的冗余交换以太网上，局域网上设有车站监控工作站(车站服务器)、车站控制器(主控PLC)及综合后备控制盘(IBP)。车站级监控系统主要监控隧道及车站的通风系统、空调大系统、空调小系统、冷水系统、照明系统、给排水系统等设备；监测公共区、设备室等地点的温湿度；并配置与屏蔽门、人防密闭隔断门、自动扶梯、电梯、FAS系统的数据接口，对上述设备进行监控；同时在车站控制室设置综合后备控制盘(IBP)，实现紧急状态下对环控设备的手动模式控制。2.2BAS系统的组成及主要功能1）车站局域网：采用高速工业以太网，网络冗余配置，采用TCP／IP协议，通信速率10(Mbit／s)／100(Mbit／s)，传输介质为光纤、同轴电缆或五类双纹线。车站局域网把车站的所有BAS设备连接起来，并通过城市轨道交通骨干网实现与中央级局域网的连接。2）车站级监控工作站：负责正常及事故情况下对车站各系统设备的监视、管理、控制指令的发出。监控工作站接入冗余车站局域网，并通过城市轨道交通骨干网与中央级BAS监控工作站通信，接受并执行中央级BAS监控工作站发出的控制命令，并将设备运行状态信息上传到中央级监控工作站。同时车站监控工作站接收和处理由BAS控制器上传的设备运行状态和数据，并向BAS控制器下达对设备的控制指令。3）车站控制系统：采用硬件冗余的大型PLC产品，组成BAS系统控制网络，对设备进行监视、控制和管理。车站控制系统的主控站PLC接受来自中央监控站和车站监控站的控制命令、控制模式、设定值的更改和其他关联参数的修改信息，并通过连接在车站冗余控制网络上的就地控制器，实现对车站所属设备和区间隧道通风设备按照一定控制策略进行开停控制、联锁控制、模式控制、优化控制等控制功能，以及设备运行状态、数据采集和管理功能，并实时将这些状态信息送到车站服务器中。2.2BAS系统的组成及主要功能4）综合后备控制盘(IBP)：设置在车站控制室，作为车站监控工作站的后备设备，可以对隧道通风系统、车站环控大系统和小系统设备进行监控，是在紧急情况下使用的按键式模拟监控盘。当发生火灾或列车阻塞，同时车站监控站或通信网络发生故障时，作为系统操作备用，由行车值班员按不同的事故区域和性质在IBP盘上启动对应的运行模式，向BAS控制器(PLC)发出相应的控制模式命令。5）车站控制网：车站PLC控制器与就地PLC控制器及变频器之间采用开放式工业控制网络ControlNet，该网络是一种高速确定性网络，通信速率为10Mbit／s，通信介质为特种电缆用于有苛刻要求应用场合的信息传输。为保证BAS系统数据和控制指令传杨的可靠性。控制网络宜采用双冗余网络配置。6）打印机：实现本车站操作记录、事故记录、测量数据等事件打印和各类数据报表的定期打印和图表的输出打印。7）不间断电源：在车控室设置不间断电源，保证BAS系统供电电源的稳定可靠。2.2BAS系统的组成及主要功能（3）就地级设备根据机电设备的设置情况，在被控设备附近设置就地级监控设备和就地控制柜等。1）冗余PLC控制器：在环控机房配置冗余PLC，每台PLC配主备CPU模块、电源模块、通信模块，确保控制的可靠性。实现对车站、隧道通风系统和空调大、小系统设备的监视、控制及管理。2）就地控制器：配置PLC控制器，通过冗余接口连接车站冗余控制网络，并通过可编程通信接口与FAS控制器、屏蔽门主机、冷水机组控制器、电扶梯、照明控制系统通信，实现对各种设备的运行控制和监视功能。3）传感器及执行机构：在城市轨道交通车站设置的传感器类型有；室内温湿度传感器、风管式温湿度传感器、水管温度传感器、压差传感器、流量传感器、二通调节阀、旁通调节阀，用于采集环境控制所需的各类参数。2.2BAS系统的组成及主要功能图2-5车站空调大系统监控画面2.2BAS系统的组成及主要功能图2-6水系统小系统监控水系统2.2BAS系统的组成及主要功能图2-7车站水系统监控画面2.2BAS系统的组成及主要功能3.BAS系统的主要功能（1）系统功能1）空调通风系统应具有以下监控功能。①空调机组的启停控制；风机状态显示；过载报警；过滤网状态显示及报警；就地／遥控指示；新、送、混、回风温度检测；新、送、混、回风湿度检测；空调机冷冻水流量调节；对变速风机进行变风量控制；接收FAS系统的指令，对风机联动控制；风机、风阀、调节阀之间的连锁控制及风阀的状态显示。②隧道风机的启停控制；正反转控制；风机状态显示；过载报警；就地／遥控指示；接收FAS系统的指令，对隧道风机联动控制。③送排风机的启停控制；风机状态显示；过载报警；送风温度、湿度检测；排风温度、湿度检测；就地／遥控指示；接收FAS系统的指令，对送排风机联动控制。2）空调制冷冷水系统应具有以下监控功能。①冷水机组的启停控制；运行状态显示；过载报警；就地／遥控指示；冷冻水进出口温度、压力检测；冷却水进出口温度、压力检测；运行时间和启停次数记录。2.2BAS系统的组成及主要功能③冷却水系统的冷却水泵启停控制及状态显示；冷却塔风机启停控制及状态显示；冷却水泵、冷却塔风机过载报警；水路电动阀开启、关断控制及状态显示；冷却水泵、电动蝶阀就地／遥控显示。④制冷系统的控制系统应预留数据通信接口，以获取冷水机组和水系统的有关参数。3）对正常照明系统应能定时和实时控制其开、关状态，并接收其运行的反馈信号。4）对给排水系统应具有以下监控功能：水泵启停控制；水泵运行状态显示；水泵故障报警；水位显示及危险水位报警；水泵运行时间统计，主、备泵运行切换控制；车站用水量记录。5）防淹门系统和兼顾民防系统应具有以下监控功能。显示防淹门、防护隔断门、防护密闭门、密闭门的开／关状态；接收防淹门、防护隔断门、防护密闭门、密闭门的故障报警信号，并将报警信号送FAS系统。6）对自动扶梯，BAS应对其进行控制，并具有运行状态显示和故障报警。7）对屏蔽门系统，BAS应具有运行状态显示和故障报警，在火灾等紧急情况下，应手动进行控制。2.2BAS系统的组成及主要功能（2）分级功能1）中央级功能。中央级监控工作站具有良好和灵活的人机界面，使监控人员可监视全线各车站的通风、空调、给排水、电扶梯、照明、屏蔽门、人防门等系统的运行状态及对相关设备进行控制。操作员站具备完善的报警功能，可将报警信息进行分类、筛选、重组织，建立一个报警系统。同时还具有FAS系统灾害报警下各系统启动火灾模式，进行连锁联动，组成全系统的安全体系。中央级系统可对历史数据记录进行处理、裁剪、分析和统计，具有统计、文件处理、归档及报表功能。2）车站级功能。可以监视车站各系统设备运行状态和参数，具有PID调节控制功能、逻辑控制和模式控制功能。控制器根据环境参数对环控系统设备进行运行工况的转换，并进行最优化的控制，达到节能运行的目的。3）就地级功能。就地级控制器通过车站控制网与车站主控PLC通信，接受控制指令并对现场设备进行就地控制，同时将设备运行状态和参数传送到车站主控PLC上。2.3BAS系统的运行管理2.3BAS系统的运行管理1.BAS系统操作BAS系统属于应用级操作系统，配置交互性操作界面，根据相应提示菜单即可完成操作。BA