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1 深圳地鐵項目系統體系結構

1.1 系統特點

    深圳地鐵項目系統是一個地理分散和多專業集成的監控系統，集成了EMCS（環控系統）+FAS（防災報警系統）+SCADA（電力監控系統）三個專業。采用中心、車站、就地設備三層分布式體系結構，是一個開放的計算機系統。系統由工程師站、操作員站、打印站、中央服務器、商用數據庫服務器、車站監控站、系統局域網絡、骨干網絡等組成。
深圳地鐵項目具有如下特點：
    （1） 專業性更強，綜合了3個系統，包括EMCS、FAS和SCADA，其中EMCS是主系統，需要在車站以及中心集成其它兩個系統的信息；

    （2） 需要MACS-SCADA與其他軟件進行集成，本項目需要與FAS系統（FIX軟件）實現信息集成；

    （3） 各車站到中心為共線式10M以太網，網絡數據服務應以優化骨干網數據傳輸協議為目標，建立以網絡為中心的數據服務模式。

    （4） 人機界面體系設計專業化要求較高；

    在車站一級，EMCS、SCADA、FAS基本為獨立的子系統，EMCS子系統和SCADA子系統采用MACS-SCADA軟件，分別形成MACS-SCADA的一個車站域，FAS系統采用獨立的第三方軟件； EMCS車站子系統的監控主站將接收FAS子系統的主要數據但并不傳到監控中心，EMCS車站子系統的監控主站在人機界面層可以同時查看三個系統的關鍵數據。

    在監控中心，EMCS+SCADA+FAS構成一個綜合的計算機集成系統，采用MACS-SCADA軟件，其中FAS系統采用獨立的第三方軟件，工程配置以雙冗余硬件服務器方式運行所有上層后臺任務，不同專業系統的中央監控站運行人機界面軟件，通過工程配置組態的方式查看本專業關心的相關數據。EMCS的監控主站將接收FAS系統獨立傳輸到中心的主要數據。

    對于FAS采集到的數據，分別在中心和車站接入MACS-SCADA集成系統，從車站到中心的數據傳送由獨立的FAS系統通過其專用網絡進行。

1.2 系統硬件結構圖

1.3 系統軟件結構圖

1.4 車站系統

    10/100M EtherNet 作為車站內局域網，連接EMCS、FAS和SCADA系統，三個系統主要通過該網交換數據。EMCS監控主站作為整個車站的監控主站，監視三個系統的運行狀況。

（1） EMCS系統

    EMCS系統由多組PLC，一臺工控機和一臺EMCS監控主站組成。各組PLC通過Contral Net控制網絡掛接到一對冗余主控PLC上，主控PLC將數據傳送到EMCS監控主站的MACS-SCADA實時數據庫中。工控機負責監控照明、電梯扶梯、屏蔽門等系統，采集的數據傳送到EMCS監控主站。

    EMCS監控主站車站系統的主要監控計算機，可監視其它專業系統的數據，需根據需要配置MACS-SCADA服務任務軟件。
MCP PLC 外接MCP（手動操作盤），功能上作為EMCS監控主站和一對主控PLC的硬件后備。MCP和EMCS監控主站在操作上具有閉鎖關系，該功能在MCP PLC和主控PLC之間實現。

（2） FAS系統

    火災報警控制器通過車站局域網將采集數據送FAS監控主站，同時通過專門的光纖將數據送中心FAS監控主機。
FAS向EMCS提供報警和模式變換信息，通過RS232接口接入MCP PLC。EMCS還要通過車站局域網從FAS監控主機取得探頭數據，結果存入EMCS監控主站數據庫中，但EMCS監控主站并不將數據發送到監控中心。

（3） SCADA系統

    SCADA每個車站一臺工控機，做為I/O站，并可對車站SCADA系統進行維護管理。區間變電站也同樣存在一臺工控機，并掛接到臨近車站的局域網上，因此一個車站最多有兩個SCADA I/O站兼維護管理站。需根據需要配置MACS-SCADA服務任務軟件。
車站系統的軟件結構如下：

1.5 監控中心（OCC）集成系統

（1） 服務器
    雙中央服務器，三個專業共用，運行MACS-SCADA服務器軟件。一臺歷史服務器兼信息系統工作站，運行MACS-SCADA通用數據庫服務器軟件。
（2） SCADA
    兩臺監視工作站，運行MACS-SCADA操作員站軟件，只監控電力SCADA系統的數據。一臺文檔工作站，作為整個系統的工程師站，運行MACS-SCADA工程師站組態軟件，負責維護整個系統的工程組態數據。
（3） EMCS
    兩臺監視工作站，運行MACS-SCADA操作員站軟件，除全面負責監控EMCS系統的數據外，還負責監視整個集成系統的運行，可同時監控EMCS+SCADA+FAS的數據。
（4） FAS
    兩臺監視工作站，只監控FAS系統的數據。
（5） 打印機
    一臺網絡打印服務器，運行MACS-SCADA打印站軟件。
（6） 大屏幕
    大屏幕控制器上運行MACS-SCADA大屏幕接口軟件，通過組態的方式定義專用圖形，通過網絡向MACS-SCADA系統申請數據。可同時監控EMCS+SCADA+FAS的數據。
監控中心系統的軟件結構如下：

2 系統軟件功能設計

2.1 設備通信
    設備通信是系統軟件的最底層，負責系統的現場數據IO功能。由于集成系統連接的設備多，協議復雜，故設計了統一的開發模板指導所有通信驅動的開發，所有的通信驅動采用風格一致的模塊內部結構和外部接口。

2.2 實時數據庫
    以網絡為中心的實時數據庫，對實時數據的訪問不依賴于一臺或兩臺備份的服務器，數據申請直接指向IO站。實時數據庫提供各種訪問接口：ODBC、OPC、DDE、API函數。

2.3 網絡數據傳送
    所有的數據申請為訂閱方式，數據傳送為變化傳送。數據傳送設置優先級別，優先傳送一級數據。

2.4 系統診斷
    診斷程序向本地所有應用程序模塊發送診斷消息，收到返回消息后填寫診斷包。診斷包定時向域內主機發送，在線節點收到后應答，以此來判斷網絡狀態。判斷出來的應用程序和網絡狀態寫入實時數據庫以便應用。

2.5 報警服務
    報警的產生基于報警服務器。報警服務器根據組態信息周期判斷報警條件是否滿足，滿足后產生報警信息并支持操作員站的訪問。報警服務支持冗余。

2.6 趨勢服務
    趨勢（歷史庫）服務器上運行的趨勢服務程序按照組態信息從實時數據庫讀取信息并保存在本地硬盤，需要長期保存的數據轉存到商用數據庫服務器。數據的存儲時間可根據存儲介質的容量進行設置。趨勢服務支持冗余。

2.7 報表服務
    報表基于EXCEL，采用所見即所得的方式。報表的數據來源是趨勢服務器，報表服務支持定時打印和召喚打印。

2.8 算法服務
    實時控制算法功能由下層的PLC和上層軟件共同實現。上層應用軟件支持類C語言和BISCA語言的腳本語言編程。并為項目中的特殊應用算法編寫了封裝的應用算法模塊。

2.9 校時服務
    時間信息來自GPS和地鐵統一時鐘接口。校時服務模塊對系統中所有申請校時的節點進行校時，校時協議采用標準的網絡校時協議－NTP(NETWORK TIME PROTOCOL)。

2.10 WEB服務
    WEB服務模塊讀取實時數據生成HTML文件，，使用WINDOWS的IIS服務發布網站。WEB服務模塊定時更新網頁，客戶機只需瀏覽器即可監視現場數據和系統運行情況。

2.11 打印服務
    打印服務支支持多打印機冗余。并可根據打印機的狀態自動選擇備份打印機，支持行打印、頁打印、表格打印和圖形打印。

2.12 商用數據庫轉存模塊
    優選主流商用數據庫，數據庫的結構設計與操作系統和數據庫系統無關，以適應多種系統平臺需求。轉存的內容包括報警、日志、SOE記錄、有長期保存價值的歷史數據等。

2.13 人機界面（HMI）
    MACS-SCADA人機界面子系統（HMI）是運行在中文Windows NT或者Windows 2000平臺上的實時監控軟件，該軟件支持多屏幕顯示，每個屏幕的顯示和操作互不干擾。主要功能：

    （1） 圖形功能強大，可顯示立體圖形和動態對象。
    （2） 支持曲線、棒圖、數字多種顯示方式。
    （3） 支持多種條件查詢的報警列表。
    （4） 支持多種條件查詢的操作日志。
    （5） 支持多種順序的設備狀態查詢。
    （6） 事故追憶和SOE數據的在線查詢顯示和打印。
    （7） 系統管理功能用來監視整個系統應用程序模塊和網絡的運行狀況。
    （8） 權限管理，可設置多種操作級別，對登錄的操作員進行權限審核。

3 結束語

    深圳地鐵項目應用要求高，結構復雜，限于篇幅只能在這里對其系統軟件做一個輪廓性的描述，實現細節就不做具體論述了。