通信协议设备集成解决方案

北京地铁五号线多通信协议设备集成解决方案摘要在北京地铁五号线项目设计和实施过程中，遇到的两个问题，一是多种总线协议标准共存，需要各种总线协议设备互连；二是供应商设备通信接口五花八门，需要统一连接到一种选定的工业通信网络及现场总线系统中。通过使用PROFIBUS总线桥可以方便的将多家第三方设备集成到PROFIBUS现场总线网络中，保证设备的实时监控和系统的可靠运行。1．项目综述北京地铁五号线的“环境与设备监控系统（简称BAS）”由25个站级子系统组成，包括：Ø16个地下车站站级子系统Ø7个地面车站站级子系统Ø宋家庄停车场的站级子系统Ø太平庄车辆段的站级子系统。站级子系统的主要功能是要完成车站、停车场、及车辆段主要设备的全面、有效地自动化监控及管理；及时、准确的将监视数据上传给综合监控系统（简称ISCS）；同时能够接收ISCS所下达的模式控制、单点控制等控制指令；确保设备处于安全、可靠、高效、节能的最佳运行状态；从而提供一个舒适的乘车环境。并能在火灾或阻塞等灾害状态下，更好地协调车站设备的运行，充分发挥各种设备应有的作用，保证乘客的安全和设备的正常运行。2．BAS系统及网络结构站级BAS子系统通信网络规范全部采用国际IEC61158-3（即：中国国家标准GB/T20540-2006）PROFIBUS标准。这是目前国际国内普遍采用的一种现场总线标准。具有高速、可靠、应用范围广的优点。目前在欧洲、及我国已有许多地铁BAS系统采用PROFIBUS通信网络成功的案例。见下图：北京地铁五号线站级BAS通信网络结构图。BAS子系统PROFIBUS网络结构采用冗余双环网，即使双环网上出现两处故障点，系统仍然能够正常工作。系统利用Y-LINK设备将双总线结构转换为单总线以实现对单总线接口设备联接的。3．总线桥实现多种协议设备与PROFIBUS总线的连接站级BAS子系统监控设备种类很多，供货厂家不一、涉及多个行业。这些设备包括：暖通空调系统、给排水系统、低压配电与动力照明系统、电梯系统、安全门系统、车站事故北京地铁五号线站级BAS通信网络结构图照明电源系统等。要求上述设备全部具备PROFIBUS通信标准接口，对上述设备供应商来说难度较大，并不现实。采用PROFIBUS总线桥实现多种协议设备连接到PROFIBUS总线是一种常用的方法。在北京地铁5#线项目之前，南京地铁1#线项目就使用鼎实科技的总线桥连接显示设备到PROFIBUS系统，收到很好效果。4．PROFIBUS总线桥技术与产品北京鼎实创新科技有限公司为此提出并开发了总线桥系列产品。“总线桥”就是现场总线协议转换网关。PROFIBUS总线桥就是将具有RS-232/485、CAN及MODBUS等通信协议接口设备连接到PROFIBUS总线上，使该设备成为PROFIBUS总线上的一个从站。目前可提供的PROFIBUS总线桥产品包括：ØPROFIBUS=MODBUS；ØPROFIBUS=RS232/485(自由协议)；ØPROFIBUS=CAN(自由协议)；ØPROFIBUS=CANOpen；ØPROFIBUS=DeviceNet；ØPROFIBUS=Ethernet(TCP/IP)；北京鼎实科技还为该项目中使用“企业自由协议”的设备提供“总线桥定制”服务。定制协议转换总线桥可以将各种企业自由协议设备更方便、快捷地连接到PROFIBUS总线上。在该项目中，应急电源EPS、振动监控系统、西门子CS11消防系统(FAS)就使用了鼎实科技定制的PROFIBUS总线桥产品。5．PROFIBUS总线桥产品在5#BAS上的应用5.1实现功能BAS系统通过使用北京鼎实科技的多协议转换总线桥将具有不同协议、不同厂家的第三方设备连接到PROFIBUS现场总线系统中。主要协议设备有：ØMODBUS协议设备，包括：HMI、冷却水机组、电梯系统。ØRS/232/485企业自由协议设备，包括：应急电源EPS、振动检测仪、FAS消防系统。5.2应用总线桥设备的优点①应用简单：用户不用了解PROFIBUS和第三方设备技术细节，用户只需参考总线桥手册及提供的应用实例，根据要求完成配置，不需要复杂编程，即可在短时间内实现连接通信。②透明通信：用户可以依照PROFIBUS通信数据区和第三方设备通信数据区的映射关系，实现PROFIBUS到第三方设备之间的数据透明通信。③数据完整，实时传输：对到第三方设备上传的参数无丢失，并实时传输给PROFBUS-DP。保证数据的完整性。6．结束语多种总线协议标准共存、各种企业自由协议设备长期存在，这两个问题不只是北京地铁5#线BAS系统遇到的特例，而是整个工业控制网络领域将长期面临的现实。北京地铁5#线BAS系统使用总线桥将各种MODBUS协议、及基于RS-232/485的企业自由协议设备连接到PROFIBUS总线系统，取得很好效果，值得在地铁环境与设备监控系统推广应用。