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作者簡介：郭劍鋒，男（1979-），湖北監(jiān)利人，工程師，碩士，主要研究方向為現(xiàn)場總線、嵌入式系統(tǒng)、工業(yè)以太網(wǎng)。
摘 要：在軌道交通的項目設計和實施過程中，遇到的兩個問題，一是多種總線協(xié)議標準共存，需要各種總線協(xié)議設備互連；二是供應商設備通信接口五花八門，需要統(tǒng)一連接到一種選定的工業(yè)通信網(wǎng)絡及現(xiàn)場總線系統(tǒng)中。通過使用PROFIBUS總線橋可以方便的將多家第三方設備集成到PROFIBUS現(xiàn)場總線網(wǎng)絡中，保證設備的實時監(jiān)控和系統(tǒng)的可靠運行。本文將以北京地鐵5號線為例進行介紹。
關鍵詞：現(xiàn)場總線；PROFIBUS；多協(xié)議總線橋
Abstract：In the rail traffic project design and implementation process，the two problems are often encountered.First，different bus protocol standards coexist in a same system，and thus various bus interface equipments are required to be interconnected；Second，the interface of many devices are different，the communication interfaces from different vendors are different and needed to be integrated in a designated industrial communication network and fieldbus system.By using the PROFIBUS highway bridge，various third-part equipments can be integrated into the PROFIBUS system conveniently，which ensures the real-time and reliability of the control system.The Beijing metro line 5 will be introduced as an example in this paper.
Key words：Fieldbus；PROFIBUS；Various protocol bridge
在軌道交通的項目設計和實施過程中，遇到的兩個問題，一是多種總線協(xié)議標準共存，需要各種總線協(xié)議設備互連；二是供應商設備通信接口五花八門，需要統(tǒng)一連接到一種選定的工業(yè)通信網(wǎng)絡及現(xiàn)場總線系統(tǒng)中。通過使用PROFIBUS總線橋可以方便的將多家第三方設備集成到PROFIBUS現(xiàn)場總線網(wǎng)絡中，保證設備的實時監(jiān)控和系統(tǒng)的可靠運行。本文將以北京地鐵5號線為例進行介紹。
1 項目綜述
北京地鐵5號線的“環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)（簡稱BAS）”由25個站級子系統(tǒng)組成，包括：
·16個地下車站站級子系統(tǒng)
·7個地面車站站級子系統(tǒng)
·宋家莊停車場的站級子系統(tǒng)
·太平莊車輛段的站級子系統(tǒng)
站級子系統(tǒng)的主要功能是要完成車站、停車場及車輛段主要設備的全面、有效地自動化監(jiān)控及管理；及時、準確的將監(jiān)視數(shù)據(jù)上傳給綜合監(jiān)控系統(tǒng)（簡稱ISCS）；同時能夠接收ISCS所下達的模式控制、單點控制等控制指令；確保設備處于安全、可靠、高效、節(jié)能的最佳運行狀態(tài)；從而提供一個舒適的乘車環(huán)境。并能在火災或阻塞等災害狀態(tài)下，更好地協(xié)調(diào)車站設備的運行，充分發(fā)揮各種設備應有的作用，保證乘客的安全和設備的正常運行。
2 BAS系統(tǒng)及網(wǎng)絡結構
站級BAS子系統(tǒng)通信網(wǎng)絡規(guī)范全部采用國際IEC61158-3（即中國國家標準GB/T20540-2006）PROFIBUS標準。這是目前國際國內(nèi)普遍采用的一種現(xiàn)場總線標準。具有高速、可靠、應用范圍廣的優(yōu)點。目前在歐洲及我國已有許多地鐵BAS系統(tǒng)采用PROFIBUS通信網(wǎng)絡成功的案例。北京地鐵5號線站級BAS通信網(wǎng)絡結構圖如圖1所示。
圖1 北京地鐵5號線站級BAS通信網(wǎng)絡結構圖
BAS子系統(tǒng)PROFIBUS網(wǎng)絡結構采用冗余雙環(huán)網(wǎng)，即使雙環(huán)網(wǎng)上出現(xiàn)兩處故障點，系統(tǒng)仍然能夠正常工作。系統(tǒng)利用Y-LINK設備將雙總線結構轉(zhuǎn)換為單總線以實現(xiàn)對單總線接口設備聯(lián)接。
3 總線橋?qū)崿F(xiàn)多種協(xié)議設備與PROFIBUS總線的連接
站級BAS子系統(tǒng)監(jiān)控設備種類很多，供貨廠家不一，且涉及多個行業(yè)。這些設備包括：暖通空調(diào)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、低壓配電與動力照明系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)、安全門系統(tǒng)、車站事故照明電源系統(tǒng)等。要求上述設備全部具備PROFIBUS通信標準接口，對上述設備供應商來說難度較大，并不現(xiàn)實。采用PROFIBUS總線橋?qū)崿F(xiàn)多種協(xié)議設備連接到PROFIBUS總線是一種常用的方法。在北京地鐵5號線項目之前，南京地鐵1號線項目就使用鼎實科技的總線橋連接顯示設備到PROFIBUS系統(tǒng)，收到很好效果。
4 PROFIBUS總線橋技術與產(chǎn)品
“總線橋”就是現(xiàn)場總線協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關。PROFIBUS總線橋就是將具有RS-232/485、CAN及MODBUS等通信協(xié)議接口設備連接到PROFIBUS總線上，使該設備成為PROFIBUS總線上的一個從站。目前北京鼎實創(chuàng)新科技有限公司可提供的PROFIBUS總線橋產(chǎn)品包括：
·PROFIBUS<=>MODBUS；
·PROFIBUS<=>RS232/485（自由協(xié)議）；
·PROFIBUS<=>CAN（自由協(xié)議）；
·PROFIBUS<=>CANOpen；
·PROFIBUS<=>DeviceNet；
·PROFIBUS<=>Ethernet（TCP/IP）。
北京鼎實科技還為該項目中使用“企業(yè)自由協(xié)議”的設備提供“總線橋定制”服務。定制協(xié)議轉(zhuǎn)換總線橋可以將各種企業(yè)自由協(xié)議設備更方便、快捷地連接到PROFIBUS總線上。在該項目中，應急電源EPS、振動監(jiān)控系統(tǒng)、西門子CS11消防系統(tǒng)（FAS）就使用了鼎實科技定制的PROFIBUS總線橋產(chǎn)品。
5 PROFIBUS總線橋產(chǎn)品在5號線BAS上的應用
5.1 實現(xiàn)功能
BAS系統(tǒng)通過使用北京鼎實科技的多協(xié)議轉(zhuǎn)換總線橋?qū)⒕哂胁煌瑓f(xié)議、不同廠家的第三方設備連接到PROFIBUS現(xiàn)場總線系統(tǒng)中。主要協(xié)議設備有：
·MODBUS協(xié)議設備，包括：HMI、冷卻水機組、電梯系統(tǒng)。
·RS/232/485企業(yè)自由協(xié)議設備，包括：應急電源EPS、振動檢測儀、FAS消防系統(tǒng)。
5.2 應用總線橋設備的優(yōu)點
①應用簡單：用戶不用了解PROFIBUS和第三方設備技術細節(jié)，用戶只需參考總線橋手冊及提供的應用實例，根據(jù)要求完成配置，不需要復雜編程，即可在短時間內(nèi)實現(xiàn)連接通信。
②透明通信：用戶可以依照PROFIBUS通信數(shù)據(jù)區(qū)和第三方設備通信數(shù)據(jù)區(qū)的映射關系，實現(xiàn)PROFIBUS到第三方設備之間的數(shù)據(jù)透明通信。
③數(shù)據(jù)完整，實時傳輸：對到第三方設備上傳的參數(shù)無丟失，并實時傳輸給PROFBUS-DP，保證數(shù)據(jù)的完整性。
6 結束語
多種總線協(xié)議標準共存、各種企業(yè)自由協(xié)議設備長期存在，這兩個問題不只是北京地鐵5號線BAS系統(tǒng)遇到的特例，而是整個工業(yè)控制網(wǎng)絡領域?qū)㈤L期面臨的現(xiàn)實。北京地鐵5號線BAS系統(tǒng)使用總線橋?qū)ODBUS協(xié)議及基于RS-232/485的企業(yè)自由協(xié)議設備連接到PROFIBUS總線系統(tǒng)，取得很好效果，值得在地鐵環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)推廣應用。
——轉(zhuǎn)自《自動化博覽》
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號