任务二车站级监控系统功能

任务二车站级监控系统功能北京华鑫北京交通运输职业学院01车站BAS系统可以是一个以车站为单位的相对独立的系统，从而完成车站BAS功能。车站BAS系统功能的主要目的是：•正常工况下，提供灵活多样的、全面的监控方式与手段实现对车站环控系统及其他机电设备的监控操作、实时控制，并通过先进的、实用的控制算法和策略达到节能与优化控制的目的。•非正常情况下，提供方便的协调和调度监控手段来满足和应对特殊的工况需求，并根据调度及触发命令完成模式控制。011．实时监控与联动控制实时数据处理和控制主要由各PLC控制器完成，PLC是车站BAS系统的控制核心。BAS系统接收来自各种监控及接口设备的操作指令来控制各个被控设备运行，并且保障设备运行的安全。同时，BAS系统采集并判断各个被控设备、模式、系统的运行状态，经过整理传送至各级监控系统。对于车站空调系统，BAS系统能够以焓值计算的方式自动控制各被控制设备状态，调节空间的温度和湿度。BAS系统能够对控制系统本身进行监视和故障诊断，并在出现故障时对被控设备进行保护。01012．车站环境参数监控正常工况下，车站通风空调系统承担着营造车站良好的候车与乘车环境的任务。根据工艺设计，车站大系统用来维持车站公共区的温湿度(主要是温度调节，无直接调湿手段)，小系统则用来维持车站重要设备与管理用房的温湿度。车站级BAS系统应实时监控设置在车站各处的温湿度传感器值，从而作为控制与调节的依据并在HMI上实时显示其数据值。这些传感器包括：室外温湿度(一般位于车站新风井)、大系统回风温湿度、大系统送风温湿度、大系统出风温湿度、站厅站台温湿度(一般每层设置4个，实际控制时取其算术平均值或加权平均值作为站厅或站台的实际平均温度)，信号机械室温湿度、通信机械室温湿度等。01013．车站空调系统控制通过与冷机控制器通信，采集空调水系统的相关参数值，如供回水压力、温度、流量、制冷量、机组运行状态、连锁设备运行状态等参数。另外还可以通过硬线方式直接读取冷水末端(包括冷站水系统末端)相关传感器参数值，如流量、压力、压差、温度及二通阀开度等参数值，并可以根据工艺要求，通过优化算法实现对大系统水系统的控制，包括：风量控制(如果采用变风量系统)；二通阀开度控制：冷机台数控制；集中供冷冷冻水回路压差控制等。014．大系统设备的优化与智能控制正常工况下，BAS系统将通过室内外温湿度值实时计算空气焓值，并自动确定空调工况，控制空调系统的运行工况转换，如盛夏季节，控制空调运行于最小新风工况，最大程度防止冷量的散失，同时维持车站内的最小新风需求，从而达到节能的目的。当计算出当前季节为过渡季时，则控制空调系统进入全新风工况，尽量利用室外低含湿量空气，同样达到节能的目的。当空调系统送风温度不小于室外温度时，BAS系统则控制空调系统进入通风工况，此时将停止冷机的运行。为防止一天之内空调工况的频繁转换，减少设备损耗，BAS系统将对空气参数的运算采用定时处理方式，时间用户可设定，设定时间应不小于0．5h。另外系统将对一段时间内(2～5h，可调整)计算的空气焓值进行算术平均计算，作为空调工况控制依据。015．设备控制BAS系统的被控对象是车站的各种机电设备，BAS系统支持下述设备控制功能。•焓值自动控制；•时间表控制。BAS系统支持三类时间表(当前时间表、预定时间表、特殊日时间表，当前和预定时间表包括工作口、周末、夜间三套)的运行，同时在车站监控工作站上可以监控任何一个时间表。•单体设备控制：•设备组控制；•模式控制。01模式的定义根据工艺设计要求而形成，其触发可有两种方式：人为触发(HMI，IBP)和自动触发(车站FAS系统)。BAS系统在车站的模式控制与操作包括两方面：(1)作为OCC的辅助实现对隧道环控系统的非常模式和早晚换气模式的控制及模式编辑；(2)执行OCC下发的车站系统的模式表，并可手动控制车站系统模式。根据需求，可提供模式编辑功能。016．防灾联动控制车站BAS系统须完成部分消防联动控制功能，即在车站发生火灾的情况下，须完成对车站防排烟系统的火灾模式控制功能。根据设计规范的要求，在车站FAS火灾报警信息通过串口接入BAS系统。BAS系统根据报警信息进行解析，得到发生火灾的具体位置，并且得出相应的火灾模式号。BAS系统将解析的结果以报警的形式在车站监控工作站和IBP盘面进行显示，并根据模式号进行模式优先级和冲突判断，如果模式能够执行，则转变为具体设备控制指令，由车站主控PLC分解指令到相关ECS控制器中实现设备级的控制。0101车站BAS可有效应对和处理各种紧急情况，例如，车站火灾、隧道火灾、隧道阻塞、车站突发事件等特殊情况。系统具有和FAS系统的接口，可实时接收FAS系统发出的车站火灾信息。车站BAS可接收来自OCC的模式命令，同时通过车站监控工作站和IBP均可对车站BAS系统发出紧急模式指令。车站BAS系统在接收到上述任何一个信息时，应能够在第一时间进入防灾模式，实时控制与调度防灾设备按既定方式运行。01BAS系统主控PLC将行使操作优先级和模式冲突判断。主控PLC分别接收来自OCC、车站和IBP盘(含FAS自动触发的)的模式触发命令，主控PLC首先判断触发优先级(建议触发优先级由高到低定义为：IBP，PgMT，MCS，分别用不同的数字表示)，后判断模式代表的工况(其紧迫程度由高到低为：火灾、阻塞、正常，同样用不同的数字表示)，通过两者数字的结合便产生了包含触发点与工况信息的最终模式号，将此模式号和当前运行的模式号比较，如果不冲突，则执行；冲突则执行模式号大(人为定义)的模式，模式号小的模式自然退出；同时反馈判断的结果，从而完成模式优先级及冲突判断的工作。017．紧急后备操作通过IBP(IntegratedBackPlant)综合后备盘可以实现紧急模式控制功能。IBP盘的功能定义为：在监控系统失去作用或通信发生故障时，IBP盘作为紧急工况下的后备模式控制人机接口装备。模式控制由BAS系统实现。BAS系统应完全满足上述需求。01018．子系统独立性提供的BAS系统中环控(ECS)和其他机电设备控制系统(BS)可相对独立工作，具体措施是：•ECS和BS子系统的被控对象之间无工艺连锁关系；•ECS和BS子系统分别由各自的控制器完成，具有各自独立的现场级设备级网络(I／O总线及模块)，控制任务之间没有直接的协调关系。01正常情况下，两个子系统控制器通过车站监控局域网向监控设备反馈各种状态信息，接收各种操作指令。当监控网络发生故障时，上述两个系统可完全保持独立的运行，此时的运行方式将保持在最后通信正常时的状态。同时，为提高系统的通信自诊断和报警能力，BAS系统应采取必要措施，如设置看门狗等监视网络及网络上各控制器的运行状态。019．智能、优化与调节控制提供的BAS系统将满足下述智能与优化控制功能。(1)设备运行均衡控制BAS系统能够对车站的一些大型设备进行运行均衡控制。例如，冷水机组，运行前期大多数时间可能只需一台即可满足要求。BAS系统能够对各个冷水机的运行时间进行累计，并在达到一定累计值时自动切换至另外一台机组，使各个机组的累计运行时间基本相同。01(2)互为备用的设备自动切换控制设备的自动切换控制主要有两种方式：互为备用的设备定时自动切换，设备故障时自动切换至备用设备运行。互为备用的设备定时自动切换的目的是进行设备运行均衡控制，控制方式已经在上文中说明。设备故障时自动切换至备用设备运行，目的是保障BAS系统运行状态不受故障设备的影响。BAS系统监测被控设备的状态，当被控设备故障时，BAS系统将故障信息传送至操作员站，向被控设备发出停止指令，同时自动启动备用设备。01(3)设备顺控功能这里所谓“顺控”并非PSCADA概念，而是系统解决众多大功率设备由于同时启动而冲击电网的问题。这种情况常发生在每天运营开始及模式运行时。BAS系统将随时检测这种情况的发生，并设置顺序启动间隔计时器，每当时间一到则启动l台预启动的大功率设备，从而实现一种顺控的功能。01(4)PID调节控制BAS系统能够通过PID优化算法进行冷水系统供回水压力控制，末端冷量控制(二通调节阀开度控制)等。(5)时钟同步车站BAS系统可以接收来自中心的对时信息，同步于对时系统中的所有控制器，使其时钟达到与车站时钟信息一致。各个PLC控制器均具有内部时钟，可精确至秒。将编制专门的对时程序，用于系统时钟的同步，一般至少l天对时一次。0110．用户友好的监控功能BAS系统的软件平台应提供功能强大的、用户友好的人机界面体系，结合BAS系统的实际应用，面向操作与维护人员而设计，如功能键的定义、图标的使用、菜单条的形式等，要符合人们的日常操作习惯。同时在图形显示窗口内，将结合具体工艺情况，提供彩色动态的监控画面，用以表达工艺系统状况、设备运行情况及状态反馈等信息。BAS系统将具备但不限于下述界面。01•车站地图，以车站平面结构为地图，综合显示各个房间内设备分布情况、运行情况、工况(火灾)等内容，并且支持操作员单击查看任何一个系统范围内的设备详细情况并可以对其实施操作控制。•BAS系统结构画面，用来显示每个车站BAS系统的实际构成情况，控制箱柜的相对位置，可监控各个控制器的运行状态、网络运行状态等。•工艺系统画面，包括隧道风系统、车站大系统、车站各个小系统、车站空调水系统、给排水设备、电扶梯设备、照明、导向等，同样，系统支持对界面内任何一个设备的操作控制。01•模式监控画面，用来集中进行模式触发操作和运行反馈信息监视，并且可以监控模式的具体运行情况，对模式内各设备的实际运行状态和模式要求状态做动态比较，对模式运行的细节情况可一目了然。•事件监控画面，用来进行事件列表、事件分析。事件记录将详细展示事件发生的时间、具体事件描述、当时的用户等情况，并提供模糊查询功能，用于检索。•报警监控画面，用来集中监控各类各个级别和各种报警处理情况，通过不同底色表示不同的报警级别，无底色用来表示确认的报警等，并提供模糊查询手段用于用户检索，并提供在线存储和打印功能，用来记录和打印查询结果。•设备列表，用来集中监控各个被控对象的情况，包括设备标记、所在位置、当前运行状态、统计信息(累计运行时间、故障次数及检修次数等)等，同样提供查询手段，用来快速检索某个设备或某类设备，用户可不必翻阅图纸，通过监控工作站即可检索和BAS相关的任何设备信息，为维护提供大大的便利。0111．系统安全措施BAS系统设置全线统一的用户与权限管理功能，并在车辆段实现集中管理。权限与用户数据存放于服务器中，可查询、可更改。并设置身份识别系统，运用双因子加密技术实现系统登录及操作的保护。通过系统权限及身份识别可有效区分不同级别人员对系统的监控操作范围，为运营管理提供基本的管理工具；通过用户管理可有效地屏蔽非授权人员的操作，以避免系统的意外人为事故的发生。授权用户需利用电子身份证(利用USB口和监控工作站连接，内部存有个人身份信息，相当于电子钥匙)和密码才能登录进入系统，另外系统设置操作定时器，即在规定时间内如检测无操作，则自动注销用户。授权用户可以在线修改自己的密码。0112．报警监控与管理功能车站BAS的报警监控和管理功能与中心BAS系统的相关功能相同。13．消防联动车站BAS系统除了要具备火灾工况下的防灾联动控制功能外，同时要具备对控制范围内的其他设备的联动控制，如电源控制、导向控制和屏蔽门的控制等。其中对于电源的控制是应消防规范的要求，此项功能由BS系统来实现。当IBP盘PLC接收到火灾命令时，或接收到人为车站火灾模式触发命令时，BAS的BS子系统应根据工艺设计要求，联动切除非消防电源及车站三类负荷，待事件处理完毕后，手动解除。0114．系统恢复与保持功能车站BAS属于供电一类负荷，通过车站两端UPS受电，车站BAS系统提供智能接口实现同UPS连接，通过该接口，BAS可实时间接监控供电情况，当发现供电中断时，BAS系统应在短时间(秒级)内根据情况，根据事先的工艺设计要求，屏蔽所有设备的控制输出(PLC的DO输出，AO保持当前值)，同时触发报警和记录事件，并在HMI屏蔽相关设备的监控操作。当检测供电恢复后，系统按照顺控规则，依次恢复断电前的设备运行状态，使系统快速地恢复正常。0115．系统自诊断功能BAS系统具备较完善的自诊断和故障处理功能。(1)PLC系统的自检测与诊断：系统应利用产品的自身功能或通过编程等必要手段用来甄别系统自身的各种故障，如各种模板／块故障，并且这些信息均应实时反馈给HMI并可以根据情况触发报警。(2)UPS的监控：系统应选用质量好的UPS产品，该产品应提供智能接口用于接入控制系统。BAS系统通过该接口可实时监控UPS的工作状态、各种电量参数及电池状态等。采集到数据可实时反馈到HMI供维护人员监控及管理，并可根据需求触发报警，如电池的应用情况等。另外，通过监视UPS的供电情况，BAS可以适时采取措施，保护系统的运行环境。01(3)网络状态的监控：BAS系统可以通过多种措施监控系统的网络运行状态，包括局域网和控制网。BAS能够对控制系统中的上述各种状态进行监视，并对故障点进行诊断。当出现故障时，BAS系统向监控工作站触发报警使相关控制程序立即转入紧急处理程序，从而保障被控设备的安全。0116．系统状态监控对于车站设备的监控，由MCS系统(包括OS和IBP)、车站BAS系统及就地控制设备在逻辑上构成了一个多级控制系统，即MCS，BAS及就地控制设备均可以对控制范围内的某个工艺设备进行控制，因此存在多处操作监控的情况。这些监控操作点包括CMCS监控工作站、SMCS监控工作站、BAS系统PgMT、IBP、SMCC等。0117．参数化系统BAS系统是一个面向运营维护的、可参数化的系统，或称之为用户可组态的系统。BAS系统集成商应将BAS系统进行封装，并通过人机界面向用户提供系统运行参数整定界面，用户可对系统运行或控制方式进行在线动态调整，以