厦门西门子中国一级代理商电源供应商

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  地铁具有高速、、准时、载客量大的特点，是现代城市解决交通阻塞有效的手段。上海轨道交通9号线一期工程途经松江、闵行和徐汇三个区，是一条市域快速铁路，工程自松江新城站至宜山路站，全程约31km。到2008年，上海轨道交通9号线一期工程建成后，将为上海西南松江、闵行和徐汇地区的市民提供快速、的出行条件，也将为上海整个轨道交通系统延伸做出贡献。
应用背景
      FAS设备联动系统是对地铁车站、区间隧道、主变电所、车辆段、控制等与地铁运营有关建筑和设施的火灾、行车及人为事故等灾害进行监视及报警并地控制所有防灾设备，以使地铁能正常有序的运营，避免或降低灾害情况下造成的人员和财物损失。
     

客户需求
      FAS设备联动系统实现控制室防灾指挥对地铁全线设备联动部分的集中监控管理。防灾指挥是全线消防指挥，火灾时作为车站运营管理的车站综合控制室和控制大楼的大楼综合控制室兼作消防控制室。
      FAS设备联动系统的主要监控对象有：隧道风机、排热风机、排烟风机、电动防火阀、自动扶梯、应急照明等。
     

解决方案
    上海轨道交通9号线一期工程FAS联动控制系统，对全线车站及区间隧道的通风风机、风阀、自动扶梯、垂直电梯、车站事故照明电源等机电设备进行自动化监控和管理，此外，还与BAS系统、信号ATS系统、通信传输系统、母钟系统等系统间设有数据接口，传输信息。因此甲方要求采用性高、技术、网络组成生命力强、扩展方便、智能化程度高、便于调试、维护和管理、布线简便的设备。
     根据上海轨道交通9号线一期工程FAS联动控制系统的技术特点，选用GE公司的90-30系列PLC产品作为本方案的联动控制设备，GE公司的VersaMax系列作为RI/O和I/O模块。
     

产品的优点是： 
    · 已在美国、韩国、中国香港、上海、广州等多个轻轨/地铁项目中应用，并经受了多年以上实际运行的考验。
    · 已有一批在轻轨/地铁中经过实际运行考验的软件模式，这些软件模式可略做修改后用于本项目，众所周知软件的成熟程度是保证系统运行的一个非常关键的因素。
    · 硬件系统经过了多年实际运行，是一个非常成熟的系统。
        软件在系统中起着为重要的作用，考虑软件的各项功能和使用方便，同时考虑其开放性和对Internet应用的支持（这是未来发展的方向，相信整个地铁系统也会很快实现信息化的）。选择GE 的Proficy HMI/SA–CIMPLICITY作为车站及控制的工业级软件。历史数据库选择流行的商用数据库软件SQL Server软件。
      通讯网络是整个FAS联动系统的动脉，控制采用冗余标准工业以太网（TCP/IP协议），把控制的所有FAS系统设备连接起来，通过通信转换接口连接到通信系统所提供的接口，实现控制局域网与FAS系统广域网的连接，通信速率不小于10Mps，采用10/100M自适应方式。
     在控制构成CAT 5+冗余10/100M以太网，在各车站组成10/100M光纤冗余以太环网，局域网为交换以太网拓朴。由于交换以太网可以实现路由，大限度地解决了局域网络中的通信冲突问题，提高了网络利用率。交换方式将网络的不同部分隔离成为子网，各子网只需支持连到子网上的各工作站之间的通信，这样通过交换可以大地减轻广域网上的通信量，把珍贵的广域网带宽解放出来。通过交换机和网管软件，整个FAS联动部分可以设置成一个相对立的虚拟专网（），这样在通信中可以减少约30%的路由节点，降低了网络延迟和提高了带宽利用率。
   

1.系统基本功能
     上海轨道交通9号线一期工程FAS系统设置防灾报警及联动控制两个部份，其任务是建立一个智能的防灾及自动化监控体系，系统以计算机控制及信息传输网络为基础，进行信息的、存储、传递、处理，实现的自动化管理。
        FAS联动控制实行两级管理、三级控制的方式。在控制大楼设联动控制系统防灾指挥（为主控制级），在车站、车辆段、控制大楼等处设防灾控制室（为分控制级），均能对其所管辖范围立地进行监控管理。
     级监控系统（联动控制主机系统）由控制局域网络构成，网络括互为备用冗余服务器、冗余工作站维护计算机、通信转换接口、打印机、模拟屏、UPS等设备。级监控系统局域网络通过网络交换机与各车站、OCC大楼及车辆段联动控制分机连接，接收各联动分机设备状态数据及发出指令。
        在控制大楼内设置联动控制分机，负责整个建筑物内的联动控制功能的实现。控制大楼内防灾报警分机通过RS-232 与联动控制分机连接；该联动控制分机与控制室防灾指挥联动控制主机相连。
     在沿线各车站设置一套联动控制分机。负责所管辖范围内的联动控制功能的实现。沿线各车站内的防灾报警分机通过RS-232与联动控制分机连接；联动控制分机通过2Mbps信道与控制室防灾指挥联动控制主机相连。
        两主变电所内分别设远程RI/O， 负责主变电所联动控制功能的实现。RI/O与相近的车站联动控制分机相连。
       岔道井内分别设联动控制器， 负责岔道井内联动控制功能。岔道井内的联动控制器通过相邻车站联动控制分机传送及接收有关设备状态及控制数据。
        在车辆段设置联动控制分机，负责整个车辆段内所有建筑物的联动控制功能的实现。车辆段内的防灾报警分机通过RS-232与联动控制分机连接；联动控制分机通过2Mbps信道与控制室防灾指挥联动控制主机相连。
        当发生火灾时，FAS联动控制部分接受防灾报警分机的模式指令启动预定的工况模式，进行相应的消防联动工作。

2.系统构成
        2.1.控制设备联动系统构成
     级监控系统由控制局域网络构成，网络括互为备用冗余服务器、冗余工作站维护计算机、通信转换接口、打印机、模拟屏、UPS等设备。

  2.3.系统运作模式
         1）监视模式
      在正常情况下，联动控制分机/控制器均处于监视状态，GCC显示相关工点(控制大楼、车站、车辆段、主变电所等地方)各联动控制对象状态。
       2）报警模式
        a.自动确认模式
     联动控制分机监视防火阀动作状态，并在线监视防灾报警主机发出的火灾报警和模式指令，一旦监测到火灾报警和模式指令，联动控制系统立即转入灭火抗灾工况，同时将信息上传至防灾指挥。
        b.人工确认模式
       联动控制分机也可接受经过密码确认的人工火灾报警模式控制，一旦监测到人工确认的火灾报警和模式指令，联动控制系统立即转入灭火抗灾工况，并将信息上传至防灾指挥。
      c.消防联动模式
      FAS系统防灾报警部分实现火灾探测及报警功能，并将信息上传至防灾指挥。防灾报警分机按探测的火灾情况决定火灾模式及通知联动控制部份。FAS系统联动控制部分系统按火灾模式实现控制及监视着火区域防火阀动作状态，控制防排烟风机等消防设备的联动控制的功能并接收其反馈信号。
       d.控制仅先权
      如同一控制指命因不同控制级而有冲突不能妥协时， 控制权顺序为：就地控制()、IBP控制、车控室控制、控制室防灾指挥；隧权道通风系统控制权顺序：就地控制()、IBP控制、控制室防灾指挥、车控室控制。如较低控制指令因较高控制级而不能实现或中断时，须向较低控制级报告反映。另外，车控室控制中， 手动控制比模式控制。
实施结果
       系统从2008投运以来，系统稳定，各项指标设计要求。很好的满足了地铁运营公司的运营要求。

关于GE智能平台
    GE智能平台是一个提供的企业，它为世界各地的用户提供用于自动化控制和嵌入式领域的软硬件产品、服务以及技术。我们为用户提供一个特的、灵活的、的技术基础，使得他们在包括能源、水处理、消费品、以及通讯等领域，获得持续的竞争优势。GE智能平台总部设在美国弗吉尼亚州的夏洛茨维尔，是GE企业解决方案业务集团的一员。需多详情，请访问www.ge-。

关于GE企业解决方案
     GE企业解决方案通过提供集成的解决方案帮助客户提升生产力和收益，这些解决方案涵盖了传感器和无损检测、安防和生命技术、电力系统保护和控制以及工厂自动化和bbbbbded计算系统。企业解决方案的高科技、高增长的业务包括传感与技术，安防，数字能源和智能平台。世界各地60多个国家的17000多名员工为客户解决各种问题。

四、仪表的选型及功能；

    根据系统的要求我们选用了AI-7048D5导轨式安装仪表。AI-7048型4路温度控制器采用热电偶输入，SSR固态继电器电压输出，各通道可以有不同的输入规格，即可以立使用，也可以与计算机或可编程控制器PLC联机使用。本仪表可任选24VDC/AC输入或100~240VAC电源电压，并通过ISO9001质量认证，性高且符合EMC电磁兼容标准；其电源及全部I/O端子均通过了4KV的群脉冲（）抗干扰测试，能在强干扰环境下工作，应用了宇电公司新一代技术，使多路输入达到与单路测量相当的精度与抗干扰能力。仪表主要功能如下： 

● 多可支持4路可编程测量输入回路，支持K、S、E、J、B、N、T、WRe5-WRe26等多种规格热电偶输入，自动冷端补偿，也可以输入mV线性信号，并可以自由进行刻度定义。输入数字校正，各输入回路均具备数字滤波，且滤波强度可以立调整或取消滤波。

● 使用的元器件，大大降低温度漂移并使得4个通道之间相互干扰降低，使多路测量在精度及抗干扰性能上也达到了与单路测量仪表相当的水准。

● 可支持D5/E5型DIN导轨外型或盘装仪表外形尺寸，导轨型可连接E8型手持显示器进行显示编程。

● 除D5型仪表外，每个回路都具备立的上、下限或偏差报警功能，并且其报警输出位置（AL1或AL2）可以编程。不同输入回路的上限或下限报警信号即可编程为从同一报警通道输出，也可从不同的通道输出。

● 具有12个现场参数设置，用户可以按自己的使用习惯“定做”仪表。

  ● 具备的与计算机通讯功能，同常用AI-708人工智能调节器/温度控制器通讯协议兼容，1台AI-7048在通讯时可等同4台立的测量及控制仪表。

仪表的调节功能采用的AI人工智能PID调节算法，AI人工智能调节算法是采用模糊规则进行PID调节的一种新型算法，在误差大时，运用模糊算法进行调节，以PID饱和积分现象，当误差小时，采用改时的PID算法进行调节，关能在调节中自动学习和记忆被控对象的部分特征以使效果优化。具有无调、、参数确定简单、对复杂对象也能获得较好的控制效果等特点。

五、仪表参数含义及设定

BAud:通讯波特率，可定义的范围是300~19200bit/s，一般设定为9600bit/s

Addr：通讯地址，定义仪表的通讯地址，有效范围是0~80，在同一条通讯线路上的仪表应分别设置一个不同的ADDR值以便相互区别。

SP1-4；分别表示1~4通道的给定值。

AT1-4；自整定开关，0为自整定处于关闭状态，1启动PID及CTL参数自整定功能，自整定结束后自动会返回0。

INP1-4；输入规格，分别定义1~4个通道的输入规格。

DPT1~4；小数点位置，分别用于选择1~4个通道的小数点位置及分辨率，对于线性输入时，DIP=0、1、2、3对应0、0.0、0.00、0.000的显示方式，通讯时先读取DPT在相应的对测量值处理。若采用的是热电偶或热电阻输入时DIP只对显示有作用，设置为0时温度显示分辨率为1度，DIP=1时温度显示分辨率为0.1度，仪表内部分辨率始终是0.1。、

SCL；输入信号刻度下限，定义线性输入时的刻度下限。

SCH：输入信号刻度上限，定义线性输入时的刻度上限。

SCB1-4；输入平移修正，SC参数通常用于对热电偶进行平移修正，以补偿传感器或输入信号本身的误差，或修正仪表冷端补偿误差。一般设置为0。

FIL1-4；数据滤波强度，DL用于设置数字滤波的强度，0没有任何滤波，1只

取中间值滤波。DL越大，测量值越稳定，但响应越慢。

P1-4；比例带，定义APID及PID调节的比例带，单位与PV值相同，一般由仪表自整定自动写入。

I1-4；积分时间，定义PID调节的积分时间，单位是秒，I=0时取法积分作用，一般由仪表自整定自动写入。

D1-4；微分时间，定义PID调节的微分时间，单位是0.1秒，D=0时取消微分作用，一般由仪表自整定自动写入。

H.AL1-4；上限报警值，分别表示1~4个测量通道的上限报警值。

L.AL1-4；下限报警值，分别表示1~4个测量通道的下限报警值。

HYS1-4；回差，为避免因测量输入值波动而导致报警频繁动作，同时也避免自整定AT的位式调节由于测量值受干扰导致误动作致始自整定出错误的PID参数。该参数也叫不灵敏区，死区，滞环等。

AOP1-4；报警输出位置定义参数，AOP用于定义H.AL和L.AL报警功能的输出位置，仅E5型仪表支持。

CN；测量路线，参数CN个位数表示仪表的实际使用测量路数，AI-7048可设置为1~4。

NONC；常开常闭选择，安装单路报警继电器可同时具备常开+常闭输出，但安装双路模块只有常开输出，可通过NONC参数将常开输出定义为常闭输出。仅E5仪表输出。

六、触摸屏与AI-7048及PLC

触摸屏是触摸式工业图形显示器的简称，它是一种连接人类和机器（主要是PLC）的人机界面（国外称为HMI），被称为PLC的脸面。它是替代传统控制面板和键盘的智能化操作显示器。可用于参数设置和数据显示。以曲线，动画等形式描绘自动化控制过程，并可简化PLC的控制程序。 
    触摸屏的主要作用是：监视和控制。 

监视-以数据，曲线，图形，动画等各种形式来反映PLC内部位状态,存储器数值，从而直观反映工业控制系统的流程，走向。 

控制-可以通过触摸屏操作改变PLC内部位状态，存储器数值，从而参与过程控制。

    威纶通触摸屏MT6070i 400MHz CPU，128MB 内存；16:9 宽屏，7 寸，65536 色TFT LCD，分辨率800x480；3个COM端口，1个USB2.0接口，1个USB1.1接口，内有宇电AIBUS协议驱动及PLC驱动，且支持三个异步串口通讯，在组态工程的过程中，新增的设备在设置串口时要根据对方的通讯协议规定的数据格式来设定，宇电AI系列的数据格式为，波特率9600，停止位1或2，数据位8位，无奇偶校验位。PLC数据格式为波特率9600，数据位8，奇偶校验为偶校验，停止位1。其余用软件中默认设置就可以了。

    在组态时，把宇电AI仪表主要的值采集到触摸屏里面，如果只有一个通道可以把全部的值都采集上来显示，但如果连接的通道多只要把测量值，给定值，报警状态，及一些报警参数。在触摸屏上，得把每个通道的通讯状态给采集到屏上用状态位来显示，为1时代表通讯故障，为0时代表通讯正常。由于采集到的数据都是整数位，报警状态要为布尔类型，在这则要用到软件在的定时资料传输的功能，转换成触摸屏内部的寄存器，读取每个位来判断仪表是否产生报警。

有一些特殊的功能也可以在触摸屏上实现，如仪表的启动与停止的功能，因为AI-7048D5仪表通过常规的办法无法做到启动与停止工作，用手持式面板来打操作费时又费力，而在软件上则容易得多。只要把输出上限OPH改为0仪表就停止工作。一台非球面成型机要用到3个AI-7048D5的仪表，每一台AI-7048D5四个通道占用4个地址，每个通道的地址不可重复，否则无法通讯。

报警状态位也可以通过屏内自动赋值给PLC，来实现一些动作。

七、系统调试

 AI系列调节仪表具备参数自整定功能：AI人工智能调节方式初次使用时，要启动自整定功能来协助确定P\I\D等控制参数。初次启动自整定时，可将仪表切换到显示状态下，按小于键并保持约2秒钟，此时仪表中CTRL参数改为1，表明仪表已进入自整定状态。自整定时，仪表执行位式调节，经2~3次振荡后，仪表内部微处理器根据位式控制产生的振荡，分析其周期、幅度及波型来自动计算出P、I、D等控制参数。如果在自整定过程中要提前放弃自整定，可再按小于键并保持约2秒钟，使仪表参数CTRL为0。视不同系统，自整定需要的时间可从数秒至数小时不等。仪表在自整定成功结束后，会将参数CtrL设置0，系统在不同给定值下整定得出的参数值不相同，执行自整定功能前，应先将给定值设置在常用值或是中间值上，如果系统是保温性能好的电炉，给定值应设置在系统使用的大值上，再执行启动自整定的操作功能。参数CtI（控制周期）及HYS（回差）的设置，对自整定过程也有影响，一般来说，这2个参数的设定值越小，理论上自整定参数准确度越高。但HYS值如果过小，则仪表可能因输入波动而在给定值附近引起位式调节的误动作，这样反而可能整定出错误的参数。CtI=0-2，HYS=2.0。此外，基于需要学习的原因，自整定结束后初次使用，控制效果可能不是，需要使用一段时间（一般与自整定需要的时间相同）后方可获得效果。

AI仪表的自整定功能具备较高的准确度，可满足过用户的使用要求，但由于自动控制对象的复杂性，对于一些特殊应用场合，自整定出的参数可能并不是值，所以也可能需要人工调整的P、I、D参数。

调试完温度后，可着手调试各个动作的衔接是否正常，让仪表产生报警调试各个保护功能是否正常，如果不能实现要求，问题都是出在了PLC的程序里，对PLC程序可单步调试，然后在单周期手动调试，确认没问题后可直接打到自动状态，调试完成。

八、结速语

   宇电AI-7048D5型四路PID温度控制器，是国内导轨安装型多路温度控制器，与主要进口同类产品相比，其宽度仅为进口产品的1/2，精度高，功能强，且每通道价格比进口仪表60%，产品具备水平。在球面镜行业应用广泛，。

人机界面部分：
 采用新的 PPS（Proficy Process System） 软件，共设两台站，一台为工程师站（工程师站兼操作员站），另一台为操作员站兼历史数据站运行Proficy Historian及软件。工程师站的主要功能在于实现过程系统控制策略的设计、开发和文档生成以及可视化显示画面组态，工程师站还能够兼操作员控制台使用。操作员站兼历史数据站负责提供可视化显示画面、趋势图、PID 面板和系统的报警列表以及历史趋势的记录功能，操作员能够对过程控制器进行监视控制并确认报警，操作员站界面选用了代表当今的HMI软件Proficy HMI/SA–iFIX。
        

控制器部分：
采用一对冗余的PACSystems RX7i控制器,通过以太网与上位机连接。GE公司提供的PACSystems RX7i　控制器是一款行业的控制器，主频高达600MB，用户内存可达64MB，数据同步速率可达2.12G波特率，每一个扫描周期同步2次，主、从控制器可真正做到无扰切换。控制逻辑组态符合 IEC 61131（LD、FBD、IL和 SFC）要求。采用 VME 背板，并能支持三方智能模块。支持高速冗余，备用控制器等待在热备状态、作为主控制器的镜像。支持100Mbps EGD 以太网 I/O协议，以实现在子系统控制器和系统可视化软件中通讯。
       

 I/O 卡件部分：
 　　采用GE公司的VersaMax I/O模块。VersaMax I/O具有导轨式安装，维护方便、支持热插拔、可自动配置（不需要硬件组态就能被系统自动识别）等特点。采用这种解决方案既满足了用户对连续运行稳定、的要求，又满足了用户节约投资成本的意愿。卡件种类包括 15 通道通用型 AI卡件， 12通道 AO 卡件，32通道 DI 卡件以及 32 通道 DO 卡件。

控制工艺
生产过程包括了原料储罐、原料计量、原料配比、反应釜加热升温、反应釜真空、反应釜降温、出料计量等控制。需要控制的对象包括储罐、原料计量槽，泵槽连锁、反应釜温度压力控制及连锁以及变频控制等，在整个过程中，温度、压力及原料配比控制尤为关键。控制方案涉及到自动、手动、配方管理、微控、滞后、连锁等控制手段。其中，典型的工艺方案摘要如下：
1) 甲组分生产工艺
 　　将聚醚、蓖麻油、按配方量投入反应釜，搅拌升温，真空脱水至含水<0.15%后降温，投入异氰酸及阻聚剂，聚合反应后降温，真空脱泡，出料包装入库。
2) 乙组分生产工艺
 　　将煤焦油、含水多元醇废液、、料投入反应釜中，升温搅拌，经真空脱水后，冷却降温，投入不含水多元胺及各类助剂，搅拌均匀后，出料包装入库。

2）集中的历史数据库。系统采用统一的数据库系统记录过程实时数据和报警事件信息。
3）系统采用冗余的控制器，确保了系统的稳定运行。
4）易扩展性和开放性。系统可以根据需要增加控制器和操作站，并且不影响原系统的运行。同时，系统具有很好的开放性，可方便的与三方设备通信，支持Modbus、Profibus DP、OPC等通信接口。

实施结果
采用PPS方便了系统控制策略的生成，采用统一数据库变量名，简化了系统开发和维护的时间。的控制器提升了运行效率，提供的解决方案的保护了用户的投资。同时，由于PPS 系统良好的拓展性，确保了用户能够顺利实施二期项目。随着用户对 PPS 系统的不断熟悉，可以预期，PPS 系统多的优点将不断被用户应用于生产过程中，给用户带来大的利益，同时也为GE带来高的声誉。

关于GE智能平台
GE智能平台是一个提供的企业，它为世界各地的用户提供用于自动化控制和嵌入式领域的软硬件产品、服务以及技术。我们为用户提供一个特的、灵活的、的技术基础，使得他们在包括能源、水处理、消费品、以及通讯等领域，获得持续的竞争优势。GE智能平台总部设在美国弗吉尼亚州的夏洛茨维尔，是GE企业解决方案业务集团的一员。需多详情，请访问www.ge-。

关于GE企业解决方案
GE企业解决方案通过提供集成的解决方案帮助客户提升生产力和收益，这些解决方案涵盖了传感器和无损检测、安防和生命技术、电力系统保护和控制以及工厂自动化和bbbbbded计算系统。企业解决方案的高科技、高增长的业务包括传感与技术，安防，数字能源和智能平台。世界各地60多个国家的17000多名员工为客户解决各种问题。