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1 方案背景與目標

城市軌道交通的建設及運營能有效促進多個行業高質量發展，也能極大促進城市現代化發展、提升沿途土地價值、拓展城市發展空間、提升人民交通便利性和幸福感。在經濟“內循環”和“新基建”要求下，城際高速鐵路、城市軌道交通也屬于“新基建”的重要組成部分，城際+城市軌道交通網絡的形成，可以進一步增強城市的集聚和輻射效應，使軌道交通網內的客流、物流、資金流、信息流等資源和服務在城市各區域乃至城市群之間形成快速流通，大大改變了人民的生活、消費習慣，對城市（群）的發展產生深遠的影響。然而軌道交通的核心監控系統（BAS系統），長期被國外廠家壟斷，存在嚴重的“卡脖子”問題和網絡安全風險，因此市政大型基建項目核心控制系統國產化，勢在必行。

近年來，BAS系統的國產化趨勢愈發明顯，在多個城市的軌道交通BAS招標中已明確要求，國產化率要求達到如下指標：綜合監控系統70%，火災自動報警系統80%，環境與設備監控系統70%，門禁系統70%，氣體滅火系統達到78%。同時發改委也先后發布了《關于城市軌道交通設備國產化實施意見》、《城市軌道交通設備國產化實施方案》、《關于加快城市軌道交通設備制造業發展的若干意見》等指導性文件為軌道交通國產化建設指明了方向。

2 方案詳細介紹

BAS采用兩級管理、三級控制的總體架構，即控制中心、車站（車輛段、停車場）兩級管理，控制中心、車站（車輛段、停車場）、現場三級控制模式。

BAS在車站級集成于綜合監控系統，中央級、車站級的功能由綜合監控系統實現。

BAS具體由設置在車站環控電控室、綜合監控設備室和車站控制室的BAS設備，車輛段的BAS設備，停車場的BAS設備以及其它現場的BAS設備等組成。

中控地鐵BAS系統整體網絡架構如下圖所示：

中控地鐵BAS系統整體網絡架構

車站設置兩組冗余的G5Pro PLC，分別設置在車站兩端的環控電控室內，以靠近車站控制室端(A端)的PLC為主控制器，另外一端（B端）的PLC為從控制器，兩端PLC通過以太網環網相連，將各類RI/O、具有智能通信口的現場設備等設備統一接入，分別對車站兩端的機電設備（車站和區間的通風空調、照明、導向標識、自動扶梯、電梯、人防門（防淹門）及給排水等各類系統）進行監控管理。車站BAS配置專用的COM5004RTU通訊模塊與車站FAS連接實現與FAS通訊，火災模式下，FAS向BAS下發火災模式指令，BAS控制器將按預定工況轉入災害模式下并啟動相關設備。在車站控制室設有由綜合
監控系統統一設置的綜合后備盤（IBP），作為災害模式下緊急后備控制，BAS系統在IBP盤內設置冗余G5Pro PLC一套。

BAS現場級監控系統主要包括冗余配置的GCU5001-S控制器作為BAS冗余控制器，現場級監控設備根據機電設備的設置情況配置，一般在通風空調電控室、照明配電室、通風空調機房、冷水機房、水泵房、自動扶梯等附近設就地控制柜（箱），配置G5Pro系列遠程智能輸入輸出模塊（RI/O）等通過網絡與冗余GCU5001-S控制器通訊。

地下車站主PLC控制器設置兩個冗余的EtherNet/IP以太網通信接口（冗余的COM5002TCP模塊），與綜合監控系統冗余交換機實施通信；車站兩端GCU5001-S PLC控制器采用以太網環網進行通信（采用光纖介質）；GCU5001-S PLC控制器與G5Pro系列遠程I/O、變頻器、智能低壓等采用環網連接，GCU5001-S PLC控制器及G5Pro遠程I/O與具備通信接口的現場設備用RS485單總線或點對點實施監控，GCU5001-S PLC控制器及G5Pro遠程I/O與采用硬線接口的DI，DO，AI，AO設備用點對點的方式；BAS冗余GCU5001-S PLC控制器通過RS485總線與FAS相連；IBP盤GCU5001-S PLC通過以太網環網與主從GCU5001-S PLC控制器相連。 

3 代表性及推廣價值

本解決方案通過整體的技術提升，逐步改變細分行業典型用戶對自主可控PLC的固有觀念和應用習慣，破解自主可控PLC推廣應用難題，在軌道交通等重點領域及國家關鍵基礎設施打破國外產品壟斷，形成規模化應用，解決工業控制領域關鍵卡脖子技術，形成自主可控的PLC產品譜系和防御體系，為國家高端制造業提供完備的自主工控產品，全面保障關系國計民生的關鍵行業和基礎設施正常、穩定運行。同時，形成上下游產業鏈聯動，建立中國自主智能控制生態圈，帶動芯片、操作系統等產業鏈協同發展，為國內制造業轉型升級和高質量發展提供技術保障。

此解決方案標志著自主品牌控制系統在軌道交通行業可全面替代進口產品，在功能上和性能上均滿足軌交BAS系統行業應用需求，同時具有以下推廣價值：

降低投資成本：相比既有線路進口品牌PLC，在自主化國產PLC的應用替代后，單站BAS系統的投資成本可降低至原來的70%；

提升國產化率：BAS系統作為軌道交通行業中重要的關鍵系統，其國產化需求越來越強烈，目前發改委已相繼出臺了多份對于軌道交通國產化需求的文件，通過BAS系統的國產化落地應用，大大的提升了關鍵設備核心系統的國產化率，對項目整體的國產化率提升具有重要意義。

解決卡脖子問題：在國外疫情嚴重、芯片短缺等多種不確定因素下，國產控制系統能夠按照預期時間節點要求供貨并投入調試，確保線路順利開通。同時，中控PLC也已實現器件全國產化的研發并已投入市場，有效的解決了器件斷供和卡脖子問題。

降低信息安全風險：自主控制系統已實現了通訊接口協議私有化，底層控制內核和網絡內核物理隔離，同時具備了內建信息安全的功能，并且已通過了國家權威機構的信息安全鑒定，在BAS系統整個龐大的網絡架構下，具有非常出色的抗信息安全風險的能力。