南京地铁BAS系统设计与应用

南京地铁BAS系统设计与应用楼宇智能化系统所涉及的内容众多。采用智能化系统分散管理。BAS系统利用计算机编程及网络通信技术，对这些设备的测量控制点进行集中管理和自动监测，对减少运行、操作、维护人力，保持设备的正常运转。南京地铁BAS（BuildingAutomationSystem）本着“安全、可靠、节能”的原则进行设计，将现代科技的计算机及网络技术结合机电设备自动化控制原理，以专门的地铁环境通风空调及防灾处理等理论为基础的自动化控制系统，利用分布式微机监控系统对地铁车站及区间隧道内的空调通风、给排水、照明、电梯、自动扶梯、导向标识等机电设备进行全面的运行管理与控制，在发生火灾或列车阻塞等事故情况时，能够及时迅速地进入防灾运行模式，根据火灾报警系统发送的着火点信息或列车自动控制系统发送的阻塞点信息自动调度送风和排风，进行通风排烟，引导人员疏散，极大地提高地铁运营的智能化和安全性。BAS可通过采用前反馈、后反馈众多调控形式进行实时在线运行与自动控制，并将在保证地铁热环境控制要求前提下，实现设备自动、稳定、安全、节能的运行。关键词PLC楼宇自动化通风空调系统目次1概述12南京地铁1号线BAS系统监控对象及功能32.1设计原则32.2南京地铁1号线环境与设备监控对象42.3BAS系统主要功能42.4BAS系统的接口63南京地铁1号线BAS系统的软件体系73.1BAS系统软件的组成73.2南京地铁BAS系统采用的第三方软件83.2.1环境优化控制软件93.2.2BAS与FAS通讯软件93.2.3故障管理软件94南京地铁BAS系统构成及网络结构94.1BAS系统的构成94.1.1车站级BAS系统的构成94.1.2中央级BAS系统的构成94.2BAS系统构成的主要部件104.2.1PLC的应用领域104.2.2FLEXI/O154.2.3变频器154.3BAS系统的网络结构165南京地铁环控工艺与BAS系统设计195.1通风系统的构成215.1.1大通风系统215.1.2小通风系统215.1.3隧道通风系统兼事故排风系统235.2通风系统265.2.1大系统的通风模式265.2.2小系统系统的通风模式275.2.3隧道的通风模式275.2.4灾害模式下的通风模式285.3冷水系统28结论30参考文献31致谢321概述BAS英文名称BuildingAutomationSystem，也就我们经常提到的楼宇智能化系统。楼宇智能化系统所涉及的内容众多。目前一座现代化建筑基本都涉及到:楼宇智能化系统。随着现代化建筑物高度的提高、规模的增大，智能化设备的种类、数量不断增加，要监测控制点位类型可多达几百甚至几万点。设备的测量控制点非常分散，涉及到建筑物的每层和各个角落，所以我们采用智能化系统分散管理。BAS系统利用计算机编程及网络通信技术，对这些设备的测量控制点进行集中管理和自动监测，对减少运行、操作、维护人力，保持设备的正常运转，具有很大的意义。同时BAS系统通过计算机系统程序及时开启和和停止各类有关设备，不仅避免了机电设备不必要的运转，又可以降低系统运行所产生的能耗。综上所述，BAS系统发展的主要目的是：提高机电系统管理水平；减少维护管理人员工作量，减少人员成本；降低设备运行能耗.为了满足轨道交通的运营要求，在所有地铁车站设置了保障正常运营的照明、空调通风、给排水、自动扶梯等各类机电设备；于此:同时，为满足火灾等灾害紧急状态的报警、乘客疏散、防排烟等要求，在地铁车站里还设置了火灾报警系统和水消防系统、气体灭火系统、防排烟系统、等各类机电设备和控制系统。为了让这些设备和系统之间能够有序联动形成控制和监视，在城市轨道交通车站内设置了BAS——“环境与设备监控系统”的自动控制系统，与各类系统组成了一个完善的城市轨道交通车站运营保障系统。BAS将现代科技的计算机及网络技术结合机电设备自动化控制原理，以专门的地铁环境通风空调及防灾处理等理论为基础的自动化控制系统，利用分布式微机监控系统对地铁车站及区间隧道内的空调通风、给排水、照明、电梯、自动扶梯、导向标识等机电设备进行全面的运行管理与控制，在发生火灾或列车阻塞等事故情况时，能够及时迅速地进入防灾运行模式，根据火灾报警系统发送的着火点信息或列车自动控制系统发送的阻塞点信息自动调度送风和排风，进行通风排烟，引导人员疏散，极大地提高地铁运营的智能化和安全性。系统以节能为特色，综合考虑列车、客流、车站设备、通风等影响空调通风系统负荷的各种因素，根据地铁热环境变化的规律，对空调通风系统的全年运行方式自动进行调整，不仅可以保障地铁车站机电系统设备的安全可靠运行，创造安全、舒适、高效的乘车环境，而且能降低空调通风系统的运行能耗，减少地铁运营成本。南京地铁一号线PLC（ProgrammableLogicController）监控软件采用AB的RSVIEW32，安装在车站综合控制室的监控工作台上，OCC服务器的OCC调度员工作站，通过I/ODriver将相关数据采集至RSVIEW32的实时数据库中，并将数据按要求显示在画面上。根据设定生产和记录报警，实现对车站级所有设备进行监控，并通过网络将车站数据上传至行车调度指挥中心控制室。另外，BAS系统还提供电动碟阀+执行器、电动二通调节阀+执行器、风阀驱动器、室内温湿度传感器、风管式温湿度传感器、压力传感器、电磁流量计及变频器等，其中变频器采用美国AB公司的PowerFlex700系列，用以实现空调机组与回排风机自动节能运行，降低能源消耗。2南京地铁一号线BAS系统监控对象及功能2.1设计原则按照“安全、可靠、节能”的目标进行作业。凭借现代化电子技术、针对车站内的所有系统实行监控和管理，从而提高整个系统的运作效率及劳动成本。2.2南京地铁一号线环境与设备监控对象图2.1南京地铁一号线BAS系统控制区域南京地铁一号线共有11个地下车站、5个地面车站和一座地铁控制中心OCC（OperatedControlCenter）大楼（图2.1）。图2.2南京地铁一号线南京站BAS系统控制对象以南京地铁一号线南京站BAS系统为例（图2.2）所示，监控对象包括：通风空调系统、给排水系统、电扶梯系统、照明系统以及导向照明系统。空调通风系统包括车站公共区的空调、通风及防排烟系统（车站大系统），车站设备及附属管理用房的空调、通风、防排烟系统（车站小系统），区间隧道通风系统、事故通风系统，冷冻、冷却水系统（空调水系统）。车站给排水系统主要是监视车站污水泵、废水泵、车站排水泵、区间排水泵的运行状态以及污/废水池的水位，在出现异常情况时发出报警。2.3BAS系统的主要功能（1）满足车站机电设备智能运行管理需要；车站、中央级控制网络采用工业10/100M以太网、采用光交换式组网结构，星形拓扑。（足够冗余）加强车站机电设备管理，提高其安全可靠性，降低事故风险；采用先进的控制技术实现节能运行，降低地铁运营成本；实现管理信息化，提高地铁整体管理水平。（2）BAS系统设中央和车站两级管理，构成中央、车站和就地三级控制。并具有手动/自动(M/A)操作方式的切换能力。（3）BAS系统的某些设备在运行时是相互关联的，需要连锁控制或时序控制等，这些控制功能往往是为一组设备在不同运行模式和不同运行状态下设置的，称之为“群控功能”。（4）BAS系统根据控制类型及信号源的不同，按照命令发出的先后，控制优先权、设备的当前运行状态、设备的状况，自动地对运行模式和命令的冲突进行检测，并确认一种执行方式，以便禁止非法操作，保证系统的安全运行。（5）BAS系统自动检测系统的当前运行模式及各台设备的当前运行状态，并在车站控制工作站上显示出来。（6）BAS系统车站级配备设备管理系统，能显示设备的“在修”、“故障”状态，能建立车站各类系统设备及备件规格型号、性能参数、安装位置等数据的详细档案，供机电设备维护与管理人员使用。（7）车站BAS系统设置故障检测与诊断专家系统，及时发现机电设备，传感器及仪表和控制系统的隐患与故障，及时报警并指导检修人员进行维修作业。（8）BAS系统设置实时数据库和Web浏览器功能，并定期生成各类图表。（9）BAS系统的运行分为正常运行和事故运行：BAS在正常运行情况下应有完善的节能方案，能根据历史数据建立并修正空调通风系统控制模型，并以该控制模型为基础，通过优化分析，确定能效比最高的总体运行方案，并将总体运行方案下达给车站分控级，协调车站空调系统各类设备的运行。BAS系统正确监控所有在线设备的性能，通过监测运行参数，保证系统的监控功能得到正确地发挥，并能根据授权，及时评价和修改设备状态。操作员能及时掌握设备运行状态的变化，必要时，操作员能在授权范围内干预和改变控制，包括修改运行模式，修改设定值等。操作员可通过操作员工作站人机界面监视设备性能和运行时间。事故情况下，BAS系统能根据来自FAS、信号系统的报警指令，自动地、安全地按预先设定的程序进入灾害运行模式。2.4BAS系统的接口BAS与FAS的接口:BAS系统与FAS系统在各车站的车控室中的BAS系统车站计算机与FAS系统的车站通讯单元MK7002之间采用无冗余点对点串行接口（RS232）的连接方式实现连接。在控制中心OCC中有BAS系统与FAS系统之间的接口，同时，在每个车站BAS系统为FAS系统提供一个DO口。RS-232无冗余点对点连接当本车站有火灾发生时，FAS系统通过其通讯单元MK7002发给BAS系统防灾模式。防灾模式表是FAS系统和设计院共同提供给BAS系统的车站活在通风系统的运行模式。每个车站防灾模式的种类不多于20种。在每种防灾模式中详细的给出本防灾模式对应的防火区域以及对应此防灾模式时通风设备应该运行的状态。按地铁防灾设计原则：全线同一时间只考虑一次火灾。对于车站火灾，FAS系统将防灾模式指令发给BAS系统，如果有两种以上的防灾模式发送给BAS系统时，BAS系统将以最先收到的防灾模式为准，动作相关的通风设备。所谓统一时间是指火灾报警发生起至FAS系统复位为止的这段时间，BAS系统除通讯时的应答信息发送给FAS系统外，没有其他的信息通过RS232发送给FAS系统。当BAS系统执行完相应的防灾模式后，输出一个DO信号给FAS系统（每个车站一个）。BAS与扶梯的接口：BAS系统与每台扶梯是通过各车站的环控电控室中的BAS系统的PLC与扶梯的控制器之间采用无冗余点对点串行接口（RS-485）的连接方式实现连接，扶梯厂家负责在扶梯控制箱内完成RS-232至RA-485的转换。RS-485无冗余点对点连接BAS系统按照扶梯通讯协议中规定的时间像扶梯发送数据索要信息帧，扶梯控制器在收到索要信息帧后，按照协议中规定的格式向BAS系统发送扶梯的状态信息帧，BAS系统完成对状态信息帧的解析工作。BAS系统只对扶梯的状态进行监视，不对扶梯进行任何控制。BAS与冷水机组的接口：冷水系统给BAS系统传送其相关信息；BAS系统给冷水机组传送冷冻水出水温度的的设定值和冷水机组的启停命令，冷水机组根据接收到的控制命令完成相应的设备工作，实现冷水机组与BAS系统的集成。BAS系统与冷水机组在BAS系统与PLC与冷水机组之间采用无冗余点对点的连接方式实现连接。BAS系统在冷水机组控制器中读取冷冻站中的工艺参数，BAS系统完成上述参数在BAS系统内部的传送和显示。同时，BAS系统根据地铁的环控工艺，对相关数据进行处理后，向冷水机组控制器发送冷冻水出水温度的设定值和冷水机组的启停命令，冷水机组的控制器完成对相关设备控制。BAS与风机的接口：BAS系统与风机在BAS系统的PLC与风机的电器柜之间采用无冗余电气干接点接口方式实现连接。BAS系统从风机电气柜中获得风机设备的状态，BAS系统完成上述设备状态在BAS系统内部的传送和显示。同时，在风机的设备控制方式为BAS系统控制模式时，BAS系统根据地铁的环控工艺，向风机电气柜发送风机的启停或高低速，正反转选择命令，完成对相关设备的控制；当风机的设备控制方式不是BAS系统控制模式时，BAS系统只检测和显示设备的状态，风机电气柜不执行B