西门子自动化产品在北京地铁5#线BAS项目中的应用

摘要：
　　北京地铁五号线的环境与设备监控系统（简称BAS）包括16个地下车站的站级BAS、6个地面车站站级BAS、宋家庄停车场的站级BAS、太平庄车辆段的站级BAS。该系统对北京地铁五号线22个车站及停车场、车辆段的暖通空调系统、给排水、低压配电与动力照明系统、电梯系统、车站事故照明电源等车站设备进行全面、有效地进行自动化监控及管理，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。本文主要介绍西门子产品在北京地铁5#线BAS系统项目的提供的主要功能和解决方案。

关键词：
　　BAS －－- 环境与设备监控系统
　　FAS －－-火灾自动报警系统
　　HMI －－-人机界面
　　ISCS－－-综合监控系统
　　PLC －－-可编程序控制器
　　UPS －－-不间断电源
　　ZPLC－－- 专用PLC：特指各区间的水泵房、风机，
　　线路外侧的冷冻站内设置的PLC。
　　维修工作站 －－- 是指BAS 的车站级，作为BAS 的维修操作终端。
　　WINCC－－- 西门子监控系统软件
　　IBP －－- Integrated Backup Panel（综合后备盘）
Abstract：
　　This paper introduces applications of product of SIEMENS Automation in Beijing metro line 5 BAS. the Beijing metro line 5 BAS include BAS of down stations BAS, up stations BAS, park BAS on SONG JIA ZHUANG and depot BAS on TAI PING ZHUANG. The main supervisory control range include air conditioning, drainage, low voltage power and light system lift system station of Beijing line 5, park and depot and emergency lighting on 22 stations of the Beijing line 5,park and depot. the equipments is set availability health running status through the BAS and provide comfortable environment for passengers.
Key Words：
　　BAS －－- Building Automation System
　　 FAS －－- Fire Alarm System
　　HMI －－- HuMan Machine Interface
　　ISCS －－ Integrated Supervisory Control System
　　PLC －－- Programmable Logic Controller
　　UPS －－- Uninterrupted Power Supply
　　ZPLC －－- special PLC. example set up in cooling room
　　OPS －－- operate station
　　WINCC－－- monitor software of SIEMENS

一、项目简介
1. 概述
　　北京地铁5号线线路南起宋家庄，北至太平庄北站，线路全长约27.6km。全线设22座车站，其中16 座地下站，分别为宋家庄，刘家窑、蒲黄榆、天坛东门、磁器口、崇文门、东单、灯市口、东四、张自忠路、北新桥、雍和宫、和平里北街、和平西桥、北土城东路、干杨树，线路总长约16.9km。平均站间距为0.9km，其中两个区间长度超过1.5km，最长站间距离1.7km。6座地面站，分别为大屯、大羊坊、立水桥、立水桥北站、太平庄、太平庄北，线路总长约10.7km，在太平庄设置车辆段1座、在宋家庄设停车场1座、在小营设控制中心1 座。地铁5号线是北京奥运会的重要基础设施建设项目之一，计划2007 年6月30日建成并投入运营。规划年限初期为2009 年，近期为2016 年，远期为2031 年。
　　北京地铁五号线设有8 座换乘车站，分别为：宋家庄站与亦庄线、11号线、10 号线换乘；崇文门站与地铁2 号线换乘；东单站与地铁1号线换乘；东四站与地铁6号线换乘；张自忠路站与地铁3 号线换乘；雍和宫站与地铁2 号线换乘；北土城东路站与地铁10号线换乘；立水桥北站与地铁13 号线换乘。5 号线BAS与换乘站的接口通过综合监控系统实现。
　　此项目由北控电信通公司做为北京地铁5#线BAS 项目的总包商，西门子在此项目中负责5 个典型车站的软件功能设计、编程、组态和调试。包括2个地下站、1个地上站、1个停车场、1个车辆段。
　　北京地铁五号线机电系统包括：火灾自动报警系统（FAS）、环境与设备监控系统（BAS）、暖通空调系统、低压配电与动力照明系统、给排水、电梯系统。
2. BAS工艺概述
　　北京地铁五号线的环境与设备监控系统（简称BAS）包括16个地下车站的站级BAS、6个地面车站站级BAS、宋家庄停车场的站级BAS、太平庄车辆段的站级BAS。该系统对北京地铁五号线22 个车站及停车场、车辆段的暖通空调系统、给排水、低压配电与动力照明系统、电梯系统、车站事故照明电源等车站设备进行全面、有效地进行自动化监控及管理，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。
　　北京地铁五号线的综合监控系统 （ISCS）面向的对象是控制中心（OCC）的调度员（如行车调度员、电力调度员、环境调度员、维修调度员、总调度员等）和车站值班人员（包括车站值班站长、操作员）。综合监控系统可以根据不同运营人员的不同需求提供不同的信息。BAS系统设置2路独立IP 的100M 以太网接口与ISCS的通信前置机联接，实现BAS与ISCS 的数据交换。
　　车站BAS系统作为ISCS 的一个子系统，可以通过接口实现和综合监控系统集成，从而在综合监控系统的协调下完成车站BAS功能。同时车站BAS系统又可以形成一个以车站为单位的相对独立的系统，通过车站维修工作站、现场触摸屏、PLC 控制器等完成对车站环境与机电设备的监控，可以脱离ISCS 而独立工作。
　　通常情况下，ISCS 完成中央级及车站级的BAS功能的监控任务，包括设备的远程点控、组控及模式控制，并实时监视各车站BAS 被控设备的运行状态。BAS系统主要负责实现车站级的控制功能，通过PLC 控制器及接口设备将现场各被控设备的状态数据采集，整理，一方面用于ISCS 的监控，一方面用于BAS 维修工作站及现场操作平台的监控。同时接收来自上述的数据及命令，经优先级判断、冲突判断后执行对被控设备的控制功能。
3. 车站BAS功能
　　1) . 车站综合监控系统在调控地铁舒适度的同时，根据空调环境温、湿度计算焓值，控制空调系统冷冻水阀门。充分利用自然有利条件，实施节能控制。在车站级控制方式下，车站综合监控系统可进行环控工艺模式选择（允许多组模式选择）、修改和添加通过执行不同的环控模式和照明控制方案，实现节能控制。
　　2) . 接收本站火灾自动报警系统发送的报警指令，本站综合监控系统停止命令发送，火灾自动报警具有控制优先权，并返回指令的执行信号。
　　3) . 模式执行。所监视的模式分类如下：
　　o 正常模式
　　o 阻塞模式
　　o 夜间模式
　　o 时间表
　　4) . 单动控制功能：在车站综控室，通过操作员工作站，可实现对现场机电设备的远程单动控制。
4. BAS中西门子产品配置
　　1) PLC 及IO 的型号
　　16 个地下站分别选用S7 414-2H 型PLC 做为主控制器，每个地下站采用两套S7414-2H 型PLC 控制器，分别设置在车站的南北端。在停车场、车辆段以及6个地面站选用S7 414-3型PLC 做为主控制器。每个地下站中选用的专用PLC 均选用S7 300 系列PLC。以下配置以一个典型地下站为例

　　2) 车站的远程IO 模块采用：ET200M 系列模块。

 

　　3) 地下站设置双冗余以太网环网配置如下：

 

 

　　4) 现场总线：采用冗余Profibus 现场总线，主要用来完成远程IO 与PLC 主站的通信。

 

 

　　5) 监控计算机

 

　　6) 软件

 

二、 控制系统构成
1. 整个项目中的硬件配置、系统结构；各组成部分选择的依据。
　　车站BAS设备由车站BAS局域网、车站BAS控制器（PLC）、远程I/O、现场总线、网络设备、BAS维修工作站、传感器、接口转换设备等构成。主要设置在环控电控室、照明配电室、暖通空调机房、电梯系统的控制箱等位置。
　　具体描述如下：
　　对于16 个地下站BAS系统，每