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1 深圳地鐵項目系統(tǒng)體系結構

1.1 系統(tǒng)特點

    深圳地鐵項目系統(tǒng)是一個地理分散和多專業(yè)集成的監(jiān)控系統(tǒng)，集成了EMCS（環(huán)控系統(tǒng)）+FAS（防災報警系統(tǒng)）+SCADA（電力監(jiān)控系統(tǒng)）三個專業(yè)。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(tǒng)。系統(tǒng)由工程師站、操作員站、打印站、中央服務器、商用數(shù)據(jù)庫服務器、車站監(jiān)控站、系統(tǒng)局域網(wǎng)絡、骨干網(wǎng)絡等組成。
深圳地鐵項目具有如下特點：
    （1） 專業(yè)性更強，綜合了3個系統(tǒng)，包括EMCS、FAS和SCADA，其中EMCS是主系統(tǒng)，需要在車站以及中心集成其它兩個系統(tǒng)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(tǒng)（FIX軟件）實現(xiàn)信息集成；

    （3） 各車站到中心為共線式10M以太網(wǎng)，網(wǎng)絡數(shù)據(jù)服務應以優(yōu)化骨干網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議為目標，建立以網(wǎng)絡為中心的數(shù)據(jù)服務模式。

    （4） 人機界面體系設計專業(yè)化要求較高；

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

    在監(jiān)控中心，EMCS+SCADA+FAS構成一個綜合的計算機集成系統(tǒng)，采用MACS-SCADA軟件，其中FAS系統(tǒng)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(yè)系統(tǒng)的中央監(jiān)控站運行人機界面軟件，通過工程配置組態(tài)的方式查看本專業(yè)關心的相關數(shù)據(jù)。EMCS的監(jiān)控主站將接收FAS系統(tǒng)獨立傳輸?shù)街行牡闹饕獢?shù)據(jù)。

    對于FAS采集到的數(shù)據(jù)，分別在中心和車站接入MACS-SCADA集成系統(tǒng)，從車站到中心的數(shù)據(jù)傳送由獨立的FAS系統(tǒng)通過其專用網(wǎng)絡進行。

1.2 系統(tǒng)硬件結構圖

1.3 系統(tǒng)軟件結構圖

1.4 車站系統(tǒng)

    10/100M EtherNet 作為車站內(nèi)局域網(wǎng)，連接EMCS、FAS和SCADA系統(tǒng)，三個系統(tǒng)主要通過該網(wǎng)交換數(shù)據(jù)。EMCS監(jiān)控主站作為整個車站的監(jiān)控主站，監(jiān)視三個系統(tǒng)的運行狀況。

（1） EMCS系統(tǒng)

    EMCS系統(tǒng)由多組PLC，一臺工控機和一臺EMCS監(jiān)控主站組成。各組PLC通過Contral Net控制網(wǎng)絡掛接到一對冗余主控PLC上，主控PLC將數(shù)據(jù)傳送到EMCS監(jiān)控主站的MACS-SCADA實時數(shù)據(jù)庫中。工控機負責監(jiān)控照明、電梯扶梯、屏蔽門等系統(tǒng)，采集的數(shù)據(jù)傳送到EMCS監(jiān)控主站。

    EMCS監(jiān)控主站車站系統(tǒng)的主要監(jiān)控計算機，可監(jiān)視其它專業(yè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，需根據(jù)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(jiān)控主站和一對主控PLC的硬件后備。MCP和EMCS監(jiān)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(xiàn)。

（2） FAS系統(tǒng)

    火災報警控制器通過車站局域網(wǎng)將采集數(shù)據(jù)送FAS監(jiān)控主站，同時通過專門的光纖將數(shù)據(jù)送中心FAS監(jiān)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(wǎng)從FAS監(jiān)控主機取得探頭數(shù)據(jù)，結果存入EMCS監(jiān)控主站數(shù)據(jù)庫中，但EMCS監(jiān)控主站并不將數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)控中心。

（3） SCADA系統(tǒng)

    SCADA每個車站一臺工控機，做為I/O站，并可對車站SCADA系統(tǒng)進行維護管理。區(qū)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(wǎng)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(jù)需要配置MACS-SCADA服務任務軟件。
車站系統(tǒng)的軟件結構如下：

1.5 監(jiān)控中心（OCC）集成系統(tǒng)

（1） 服務器
    雙中央服務器，三個專業(yè)共用，運行MACS-SCADA服務器軟件。一臺歷史服務器兼信息系統(tǒng)工作站，運行MACS-SCADA通用數(shù)據(jù)庫服務器軟件。
（2） SCADA
    兩臺監(jiān)視工作站，運行MACS-SCADA操作員站軟件，只監(jiān)控電力SCADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。一臺文檔工作站，作為整個系統(tǒng)的工程師站，運行MACS-SCADA工程師站組態(tài)軟件，負責維護整個系統(tǒng)的工程組態(tài)數(shù)據(jù)。
（3） EMCS
    兩臺監(jiān)視工作站，運行MACS-SCADA操作員站軟件，除全面負責監(jiān)控EMCS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)外，還負責監(jiān)視整個集成系統(tǒng)的運行，可同時監(jiān)控EMCS+SCADA+FAS的數(shù)據(jù)。
（4） FAS
    兩臺監(jiān)視工作站，只監(jiān)控FAS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。
（5） 打印機
    一臺網(wǎng)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(tài)的方式定義專用圖形，通過網(wǎng)絡向MACS-SCADA系統(tǒng)申請數(shù)據(jù)。可同時監(jiān)控EMCS+SCADA+FAS的數(shù)據(jù)。
監(jiān)控中心系統(tǒng)的軟件結構如下：

2 系統(tǒng)軟件功能設計

2.1 設備通信
    設備通信是系統(tǒng)軟件的最底層，負責系統(tǒng)的現(xiàn)場數(shù)據(jù)IO功能。由于集成系統(tǒng)連接的設備多，協(xié)議復雜，故設計了統(tǒng)一的開發(fā)模板指導所有通信驅動的開發(fā)，所有的通信驅動采用風格一致的模塊內(nèi)部結構和外部接口。

2.2 實時數(shù)據(jù)庫
    以網(wǎng)絡為中心的實時數(shù)據(jù)庫，對實時數(shù)據(jù)的訪問不依賴于一臺或兩臺備份的服務器，數(shù)據(jù)申請直接指向IO站。實時數(shù)據(jù)庫提供各種訪問接口：ODBC、OPC、DDE、API函數(shù)。

2.3 網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳送
    所有的數(shù)據(jù)申請為訂閱方式，數(shù)據(jù)傳送為變化傳送。數(shù)據(jù)傳送設置優(yōu)先級別，優(yōu)先傳送一級數(shù)據(jù)。

2.4 系統(tǒng)診斷
    診斷程序向本地所有應用程序模塊發(fā)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(nèi)主機發(fā)送，在線節(jié)點收到后應答，以此來判斷網(wǎng)絡狀態(tài)。判斷出來的應用程序和網(wǎng)絡狀態(tài)寫入實時數(shù)據(jù)庫以便應用。

2.5 報警服務
    報警的產(chǎn)生基于報警服務器。報警服務器根據(jù)組態(tài)信息周期判斷報警條件是否滿足，滿足后產(chǎn)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(tài)信息從實時數(shù)據(jù)庫讀取信息并保存在本地硬盤，需要長期保存的數(shù)據(jù)轉存到商用數(shù)據(jù)庫服務器。數(shù)據(jù)的存儲時間可根據(jù)存儲介質(zhì)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(shù)據(jù)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(xiàn)。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(tǒng)一時鐘接口。校時服務模塊對系統(tǒng)中所有申請校時的節(jié)點進行校時，校時協(xié)議采用標準的網(wǎng)絡校時協(xié)議－NTP(NETWORK TIME PROTOCOL)。

2.10 WEB服務
    WEB服務模塊讀取實時數(shù)據(jù)生成HTML文件，，使用WINDOWS的IIS服務發(fā)布網(wǎng)站。WEB服務模塊定時更新網(wǎng)頁，客戶機只需瀏覽器即可監(jiān)視現(xiàn)場數(shù)據(jù)和系統(tǒng)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(jù)打印機的狀態(tài)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(shù)據(jù)庫轉存模塊
    優(yōu)選主流商用數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫的結構設計與操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)無關，以適應多種系統(tǒng)平臺需求。轉存的內(nèi)容包括報警、日志、SOE記錄、有長期保存價值的歷史數(shù)據(jù)等。

2.13 人機界面（HMI）
    MACS-SCADA人機界面子系統(tǒng)（HMI）是運行在中文Windows NT或者Windows 2000平臺上的實時監(jiān)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(tài)對象。
    （2） 支持曲線、棒圖、數(shù)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(tài)查詢。
    （6） 事故追憶和SOE數(shù)據(jù)的在線查詢顯示和打印。
    （7） 系統(tǒng)管理功能用來監(jiān)視整個系統(tǒng)應用程序模塊和網(wǎng)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(tǒng)軟件做一個輪廓性的描述，實現(xiàn)細節(jié)就不做具體論述了。