GE Proficy iFIX和PACSystems RX3i PROFINET在沈阳北站交通枢纽工程综合监控系统中的应用

　　概述
　　火车站综合交通枢纽工程汇集了高铁、城际铁路、地铁、公交等多种交通方式，是城市客流和信息流的集散地。交通枢纽的客流量非常大，环境十分特殊，对通风、消防、空气调节等监控系统的要求很高。为了给过往乘客提供一个舒适、安全的侯车、乘车环境，交通枢纽一般会组建综合监控系统，以实现交通枢纽工程各专业之间的信息互通，资源共享，提高各系统的协调配合能力以及整体的自动化水平。本文根据沈阳北站综合交通枢纽改扩建工程的ISCS系统实际工程经验，介绍GE Intelligent Platforms 的Proficy iFIX HMI/SCADA、PACSystems RX3i PROFINET、VersaMax R I/O等产品在沈阳北站交通枢纽工程监控系统中的应用方案。
　　沈阳北站交通枢纽工程综合监控系统（ISCS）及环境与设备监控系统(BAS)是对与沈阳北站运营有关建筑内通风空调系统、给排水系统、电扶梯等机电设备进行全面有效的监控和管理，确保设备处于高效、可靠、节能的运行状态，创造一个舒适的乘车环境；并能在火灾等灾害事故状态下，接受FAS系统的火灾模式指令，对防排烟系统及通风系统进行合理控制，充分发挥各子系统设备应有的作用，保证人员安全和设备的正常运行。
　　系统方案
沈阳北站交通枢纽工程ISCS系统采用GE Proficy iFIX HMI/SCADA软件平台，BAS系统采用PACSystems RX3i冗余控制器，现场总线采用确定、实时的PROFINET工业以太环网。GE智能平台Proficy HMI/SCADA软件拥有非常高的市场占有率和极佳的用户口碑，在国内外地铁例如成都地铁、杭州地铁、广州地铁等有许多成功运行案例；PACSystems RX3i在国内外地铁BAS系统包括北京、广州、上海、长沙等有大量的成功运行案例；PROFINET是继长沙地铁应用之后，第一个应用在高铁交通枢纽领域的案例。
　　ISCS系统
　　沈阳北站交通枢纽工程ISCS系统可分为中心管理层、二级节点实时控制层和现场设备层：
　　中心管理层由Proficy iFIX冗余服务器、Historian实时历史服务器、iClient调度员站等组成；
　　二级节点实时控制层由Proficy iFIX服务器、iClient调度员站等组成；
　　现场设备层由PACSystems RX3i冗余控制器、PROFINET环网、VersaMax R I/O及就地设备组成。
　　Proficy iFIX冗余服务器、iClient调度操作员工作站、就地冗余PLC、IBP盘PLC和消防及设备控制室通讯控制器间通过冗余的工业以太网进行连接。冗余的工业以太网络由GE智能平台Smart Link系列的三层核心交换机以及管理型交换机组成，通讯协议为TCP/IP。

系统结构图如下：

　　BAS系统
　　整个系统根据建筑结构的形式和设备的分布位置，分为4个控制区域，每个控制区域设置一套冗余PLC控制器，实现控制区域内的设备状态信息进行采集和对设备进行控制。在中央控制室内设置一紧急控制盘（IBP），作为ISCS在火灾工况的紧急后备，在IBP盘内设置一套非冗余IBP盘PLC控制器，用于IBP盘面按钮和指示灯的控制和显示，在IBP盘中配有数据通讯接口，用于与FAS主机进行通讯连接，接收FAS主机发送的火灾报警模式号，触发相应的火灾模式。
　　地下二层设备室(暖通专业用)冗余PLC控制器II除具有对本控制区域内的就地设备进行监控功能外，还具有主控PLC的功能。主控PLC相当于BAS的前端处理器，ISCS操作员工作站和服务器通过主控PLC与各就地PLC进行数据交互。主控PLC根据接收到的控制指令和系统参数设置信息，经优先级和逻辑冲突判断，将最终生成的有效控制信息经通讯网络下发给就地冗余PLC控制器，由就地冗余的PLC控制器根据控制区域内所连接的R I/O对设备进行控制。就地设备的状态信息通过就地R I/O控制箱中的I/O模块对设备的状态信息进行检测，R I/O模块将检测到的就地设备的状态信息通过PROFINET现场总线传送给控制区域内的就地冗余PLC控制器，就地冗余PLC控制器将R I/O模块传送来的设备状态信息进行整理上传给冗余主控PLC，主控PLC将就地冗余PLC上传的各区域内设备的状态信息进行整理上传给位于中央控制室内的ISCS服务器和操作员工作站，在操作员工作站的HMI画面上实现对就地设备运行状态的监视。
　　IBP盘PLC控制器用于IBP盘面按钮和指示灯的控制及显示，接受IBP盘面按钮触发的模式控制指令，并将模式的执行状态通过盘面的指示灯进行显示，在IBP盘内同时还设有与FAS主机进行数据通讯的接口，接收FAS主机发送的火灾报警模式号，实现火灾状况下BAS对设备的联动控制。
　　现场总线

PLC与现场分布式I/O通过PROFINET工业光纤以太环网连接，其特点是，满足MRP协议（介质冗余环协议），任何一个单一节点宕机，不影响系统其它节点的正常运行，与冗余总线相比，除了满足工业现场总线标准对数据通信要求以外，还具有安装简单，方便维护，施工成本低廉等优点。基于GE PROFINET以太网技术和高性能RX3i冗余热备控制器的BAS（环境与设备监控）系统，无需交换机以及光电转换器，可以快速可靠地在现场层和管理层构建一个高速、实时、确定性的10/100/1000M PROFINET电口或光纤以太网络，通过高性能的RX3i冗余控制器平台和灵活丰富的智能通讯系统，稳定、可靠、准确的实现各类现场设备的实时数据采集和控制。PROFINET作为开放的工业以太网，满足国际工业现场总线标准IEC61158 Type 10的要求。截至2009年，全球有210万个PROFINET站点安装，平均年增长率37%。可以预见，随着支持PROFINET设备节点数量的不断增加，PROFINET将获得越来越多的第三方设备的支持，其竞争力和市场份额将不断提升。

　　系统功能
　　控制中心计算机和二级节点计算机对所有地面及地下的设备进行监控，根据不同的操作权限和口令，实现中央级、二级节点级的分级控制，自动和手动操作完成通风、空调、消防、突发事故、以及照明、疏散等运行模式。在维修工作站和指挥中心工程师站，维护工程师能够通过网络对所有PLC和计算机进行远程监控和调试，将大大减少用户的维修维护工作量。
　　中央级综合监控系统主要功能
　　1，与各二级节点综合监控系统进行通信联络；
　　2，接收各子项火灾灾情信息、机电设备运行信息、电力设备运行信息，对各子系统进行监控管理；
　　3，发布火灾涉及有关子项消防设备、机电设备、电力设备的控制命令；
　　4，进行档案管理，定期输出各类数据、报告；
　　5，枢纽消防设施、机电设备、电力设备的日常监管；
　　6，完成子项间的火灾信息相互通信，并根据火灾具体位置，启动相应的火灾联动模式；
　　7，对设备运行状况进行统计，实施设备维护管理趋势报告，提高设备管理效率；
　　8，具备注册和权限管理功能。
 二级节点综合监控系统主要功能
　　1，与中央管理级进行通信联络；
　　2，监视子项内的火灾灾情、机电设备运行信息、电力设备运行信息；
　　3，采集记录火灾信息机电设备运行信息、电力设备运行信息，并报送中央监控管理级；
　　4，控制子项内消防救灾设备、机电设备、电力设备的启、停，显示运行状态；
　　5，当启动各种防烟、排烟模式时，应联动停止通风、空调系统的运行，切断非消防电源；
　　6，独立或接受综合监控总控制室指令，发布火灾联动控制指令；
　　7，通过对环境参数的检测，对能耗进行统计分析，控制通风、空调设备优化运行，提高枢纽环境的舒适度，降低能源消耗；
　　8，对设备运行状况进行统计，实施设备维护管理趋势报告，提高设备管理效率；
　　9，具备注册和权限管理功能；
　　10，联动功能，发生火灾事故情况下，触发PA广播，电视监视系统监视画面自动切换到火灾现场，门禁系统按火灾模式释放电磁锁，等等。
　　结束语
　　综合监控系统是交通枢纽工程中一个重要的组成系统，其完善程度和稳定运行，不仅直接关系到整个枢纽内部机电设备正常运转，也关系到发生灾害事故时，枢纽管理运营指挥中心能否对整个系统快速有效地采取措施，从而保证整个枢纽设备系统的正常工作和乘客的安全撤离。