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1 概述

    隨著我國城市軌道交通行業的大力發展，對綜合監控系統的實時性、穩定性、擴展性提出了更高的要求。在這些系統中，通信擔負著承上啟下的重要作用：一方面車站內多種專業的自動化設備要進行實時數據的采集與監控；另一方面車站與監控中心通過骨干網絡要進行大量的數據通信；此外各車站、監控中心局域網內部的各計算機之間也要進行頻繁的信息交換。通信應用軟件的穩定性、實時性和擴展性直接關系到系統的性能。因此，具有先進實用的通信功能至關重要。

    和利時公司自主開發的軌道交通綜合監控MACS-SCADA軟件系統采用了分布式和開放式體系結構，其分布式體現于跨網絡配制、分層和模塊化設計上，而開放性則體現在設備通信接口標準化、通用通信服務和可擴充的專業接口上。

2 MACS-SCADA軟件系統通信應用模塊

    MACS-SCADA軟件系統的通信任務總體上分為現場設備數據采集通信任務和計算機應用通信任務，計算機應用通信任務包含一系列功能互補的應用通信模塊，其構成如圖1所示。各通信任務可以根據配制運行在任意一臺主機上。

1、 設備通信

    設備通信完成對現場數據的采集，由數十個驅動程序組成。各設備通信驅動按照相應的通信協議與現場設備進行數據交互，維護系統平臺的實時數據庫。設備通信驅動統一采用前后端隔離結構，屏蔽不良設備對系統平臺的干擾，由設備驅動所產生的事件準確反映了設備的各種運行狀態。對許多支持標準通信協議的設備可以不經過開發而直接接入，如Modbus、ProfiBus、IEC60870-5系列、部頒CDT等。

2、 專用平臺通信

    平臺通信完成MACS-SCADA平臺上各主機之間的核心通信，支持所有與NetBios兼容的協議，如NetBEUI、IPX/SPX、TCP/IP等。平臺通信無需專門配制，擴充網絡上的主機結點后系統會自動識別。平臺通信可自動協調各主機之間的通信，可自動在雙網環境中進行網路選擇，基于數據訂閱和平衡傳輸的通信機制極大地降低了網絡通信數據量。

3、 通用DDE/OPC通信

    MACS-SCADA系統平臺支持通用通信方式DDE（Dynamic Data Exchange）和OPC（OLE for Process Control），這兩者，特別是OPC，在工業領域建立了高效的數據傳輸規范。MACS-SCADA同時支持OPC服務端和OPC客戶端，可以輕易實現與別的支持OPC特性的設備或監控系統之間的互聯。

4、 域間數據通信

    域間數據通信用來實現特殊環境下車站與監控中心之間的數據通信，如串行窄帶寬，或根據通用、專用通信規約與其它相關專業進行信息共享等應用。在支持TCP/IP的網絡環境中，域間數據通信實現中采用統一的編程接口，封裝數據傳輸和網絡診斷、網路選擇功能，可以快速開發出滿足所有用戶需求的新通信功能。域間數據通信的內容包括實時數據、事件信息、校時信息等。

5、 域內數據通信

    域內數據通信主要用來支持歷史數據的轉存、WEB服務等工作：通過ODBC/ADO方式實現了異構數據庫的互聯，通過FTP實現了文檔備份，通過IIS發布和HTTP實現了瀏覽器方式的數據監視。此外，域內數據通信還包括通過UDP方式實現的網絡狀態監視等應用。

6、 事件通信

    事件通信的內容是變位、報警、日志、參數串等信息，信息類型用業務號來區分，采用消息驅動和多點對多點TCP連接方式實現，用簡潔的形式分優先級傳輸事件信息，并通知相關應用任務。事件通信也采用統一的編程接口，具有網絡診斷和根據網絡負荷自動選擇網路的能力。

３ MACS-SCADA設備數據采集通信任務在工程項目中的應用

    軌道交通綜合監控系統中現場設備通信接入非常重要，利用MACS-SCADA提供的設備通信應用任務，可以方便快捷地接入各種不同類型的設備。表1列出了部分工程項目中設備通信的應用：

                               表1  設備通信應用示例

4 MACS-SCADA計算機應用通信任務在工程項目中的應用

    應用通信任務包括平臺通信、通用DDE/OPC通信、域間數據通信、域內數據通信、事件通信等多方面。這些通信任務各司其職，使整個監控系統形成以網絡為核心的全分布、實時高效、高度可靠的整體。下文簡要介紹天津快軌中車站與監控中心通信的一個應用實例。

    天津快軌項目中，車站與監控中心之間采用雙冗余的RS422通道進行通信，最大速率64Kbps。監控中心設置主從互備的雙前置機和一組切換裝置，通過對切換裝置的操作實現主從通道和主從前置機的切換，硬件結構如圖2所示：

    在有限的網絡帶寬限制下保證傳輸的實時性和數據一致性，首要的問題是設計高效、周密的傳輸協議。和利時公司自行研發的遠程通信專用通信規約綜合利用了數據訂閱、變化通知、分組校驗等多種數據傳輸機制，確保通信穩定可靠。該通信規約可應用于多種網絡形式。軟件實現大致結構如圖3所示：

5 結束語

    現場總線、高速以太網等技術的飛速發展，推動著綜合監控概念的不斷延伸。大型監控系統由于地理分布特性，以及人們不斷追求更高的自動化水平，使網絡超越了計算機本體成為軟件設計的核心，軌道交通綜合監控MACS-SCADA軟件系統就是一個基于該理念設計的成功典范。