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作者簡介：郭劍鋒，男（1979-），湖北監(jiān)利人，工程師，碩士，主要研究方向?yàn)楝F(xiàn)場總線、嵌入式系統(tǒng)、工業(yè)以太網(wǎng)。
摘 要：在軌道交通的項(xiàng)目設(shè)計(jì)和實(shí)施過程中，遇到的兩個(gè)問題，一是多種總線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)共存，需要各種總線協(xié)議設(shè)備互連；二是供應(yīng)商設(shè)備通信接口五花八門，需要統(tǒng)一連接到一種選定的工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)及現(xiàn)場總線系統(tǒng)中。通過使用PROFIBUS總線橋可以方便的將多家第三方設(shè)備集成到PROFIBUS現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)中，保證設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控和系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。本文將以北京地鐵5號(hào)線為例進(jìn)行介紹。
關(guān)鍵詞：現(xiàn)場總線；PROFIBUS；多協(xié)議總線橋
Abstract：In the rail traffic project design and implementation process，the two problems are often encountered.First，different bus protocol standards coexist in a same system，and thus various bus interface equipments are required to be interconnected；Second，the interface of many devices are different，the communication interfaces from different vendors are different and needed to be integrated in a designated industrial communication network and fieldbus system.By using the PROFIBUS highway bridge，various third-part equipments can be integrated into the PROFIBUS system conveniently，which ensures the real-time and reliability of the control system.The Beijing metro line 5 will be introduced as an example in this paper.
Key words：Fieldbus；PROFIBUS；Various protocol bridge
在軌道交通的項(xiàng)目設(shè)計(jì)和實(shí)施過程中，遇到的兩個(gè)問題，一是多種總線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)共存，需要各種總線協(xié)議設(shè)備互連；二是供應(yīng)商設(shè)備通信接口五花八門，需要統(tǒng)一連接到一種選定的工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)及現(xiàn)場總線系統(tǒng)中。通過使用PROFIBUS總線橋可以方便的將多家第三方設(shè)備集成到PROFIBUS現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)中，保證設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控和系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。本文將以北京地鐵5號(hào)線為例進(jìn)行介紹。
1 項(xiàng)目綜述
北京地鐵5號(hào)線的“環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（簡稱BAS）”由25個(gè)站級(jí)子系統(tǒng)組成，包括：
·16個(gè)地下車站站級(jí)子系統(tǒng)
·7個(gè)地面車站站級(jí)子系統(tǒng)
·宋家莊停車場的站級(jí)子系統(tǒng)
·太平莊車輛段的站級(jí)子系統(tǒng)
站級(jí)子系統(tǒng)的主要功能是要完成車站、停車場及車輛段主要設(shè)備的全面、有效地自動(dòng)化監(jiān)控及管理；及時(shí)、準(zhǔn)確的將監(jiān)視數(shù)據(jù)上傳給綜合監(jiān)控系統(tǒng)（簡稱ISCS）；同時(shí)能夠接收ISCS所下達(dá)的模式控制、單點(diǎn)控制等控制指令；確保設(shè)備處于安全、可靠、高效、節(jié)能的最佳運(yùn)行狀態(tài)；從而提供一個(gè)舒適的乘車環(huán)境。并能在火災(zāi)或阻塞等災(zāi)害狀態(tài)下，更好地協(xié)調(diào)車站設(shè)備的運(yùn)行，充分發(fā)揮各種設(shè)備應(yīng)有的作用，保證乘客的安全和設(shè)備的正常運(yùn)行。
2 BAS系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
站級(jí)BAS子系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)范全部采用國際IEC61158-3（即中國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T20540-2006）PROFIBUS標(biāo)準(zhǔn)。這是目前國際國內(nèi)普遍采用的一種現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。具有高速、可靠、應(yīng)用范圍廣的優(yōu)點(diǎn)。目前在歐洲及我國已有許多地鐵BAS系統(tǒng)采用PROFIBUS通信網(wǎng)絡(luò)成功的案例。北京地鐵5號(hào)線站級(jí)BAS通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。
圖1 北京地鐵5號(hào)線站級(jí)BAS通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖
BAS子系統(tǒng)PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用冗余雙環(huán)網(wǎng)，即使雙環(huán)網(wǎng)上出現(xiàn)兩處故障點(diǎn)，系統(tǒng)仍然能夠正常工作。系統(tǒng)利用Y-LINK設(shè)備將雙總線結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為單總線以實(shí)現(xiàn)對單總線接口設(shè)備聯(lián)接。
3 總線橋?qū)崿F(xiàn)多種協(xié)議設(shè)備與PROFIBUS總線的連接
站級(jí)BAS子系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備種類很多，供貨廠家不一，且涉及多個(gè)行業(yè)。這些設(shè)備包括：暖通空調(diào)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、低壓配電與動(dòng)力照明系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)、安全門系統(tǒng)、車站事故照明電源系統(tǒng)等。要求上述設(shè)備全部具備PROFIBUS通信標(biāo)準(zhǔn)接口，對上述設(shè)備供應(yīng)商來說難度較大，并不現(xiàn)實(shí)。采用PROFIBUS總線橋?qū)崿F(xiàn)多種協(xié)議設(shè)備連接到PROFIBUS總線是一種常用的方法。在北京地鐵5號(hào)線項(xiàng)目之前，南京地鐵1號(hào)線項(xiàng)目就使用鼎實(shí)科技的總線橋連接顯示設(shè)備到PROFIBUS系統(tǒng)，收到很好效果。
4 PROFIBUS總線橋技術(shù)與產(chǎn)品
“總線橋”就是現(xiàn)場總線協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)。PROFIBUS總線橋就是將具有RS-232/485、CAN及MODBUS等通信協(xié)議接口設(shè)備連接到PROFIBUS總線上，使該設(shè)備成為PROFIBUS總線上的一個(gè)從站。目前北京鼎實(shí)創(chuàng)新科技有限公司可提供的PROFIBUS總線橋產(chǎn)品包括：
·PROFIBUS<=>MODBUS；
·PROFIBUS<=>RS232/485（自由協(xié)議）；
·PROFIBUS<=>CAN（自由協(xié)議）；
·PROFIBUS<=>CANOpen；
·PROFIBUS<=>DeviceNet；
·PROFIBUS<=>Ethernet（TCP/IP）。
北京鼎實(shí)科技還為該項(xiàng)目中使用“企業(yè)自由協(xié)議”的設(shè)備提供“總線橋定制”服務(wù)。定制協(xié)議轉(zhuǎn)換總線橋可以將各種企業(yè)自由協(xié)議設(shè)備更方便、快捷地連接到PROFIBUS總線上。在該項(xiàng)目中，應(yīng)急電源EPS、振動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)、西門子CS11消防系統(tǒng)（FAS）就使用了鼎實(shí)科技定制的PROFIBUS總線橋產(chǎn)品。
5 PROFIBUS總線橋產(chǎn)品在5號(hào)線BAS上的應(yīng)用
5.1 實(shí)現(xiàn)功能
BAS系統(tǒng)通過使用北京鼎實(shí)科技的多協(xié)議轉(zhuǎn)換總線橋?qū)⒕哂胁煌瑓f(xié)議、不同廠家的第三方設(shè)備連接到PROFIBUS現(xiàn)場總線系統(tǒng)中。主要協(xié)議設(shè)備有：
·MODBUS協(xié)議設(shè)備，包括：HMI、冷卻水機(jī)組、電梯系統(tǒng)。
·RS/232/485企業(yè)自由協(xié)議設(shè)備，包括：應(yīng)急電源EPS、振動(dòng)檢測儀、FAS消防系統(tǒng)。
5.2 應(yīng)用總線橋設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)
①應(yīng)用簡單：用戶不用了解PROFIBUS和第三方設(shè)備技術(shù)細(xì)節(jié)，用戶只需參考總線橋手冊及提供的應(yīng)用實(shí)例，根據(jù)要求完成配置，不需要復(fù)雜編程，即可在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)連接通信。
②透明通信：用戶可以依照PROFIBUS通信數(shù)據(jù)區(qū)和第三方設(shè)備通信數(shù)據(jù)區(qū)的映射關(guān)系，實(shí)現(xiàn)PROFIBUS到第三方設(shè)備之間的數(shù)據(jù)透明通信。
③數(shù)據(jù)完整，實(shí)時(shí)傳輸：對到第三方設(shè)備上傳的參數(shù)無丟失，并實(shí)時(shí)傳輸給PROFBUS-DP，保證數(shù)據(jù)的完整性。
6 結(jié)束語
多種總線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)共存、各種企業(yè)自由協(xié)議設(shè)備長期存在，這兩個(gè)問題不只是北京地鐵5號(hào)線BAS系統(tǒng)遇到的特例，而是整個(gè)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域?qū)㈤L期面臨的現(xiàn)實(shí)。北京地鐵5號(hào)線BAS系統(tǒng)使用總線橋?qū)ODBUS協(xié)議及基于RS-232/485的企業(yè)自由協(xié)議設(shè)備連接到PROFIBUS總線系統(tǒng)，取得很好效果，值得在地鐵環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)推廣應(yīng)用。
——轉(zhuǎn)自《自動(dòng)化博覽》
北京市公安局海淀分局備案號(hào)：11010802023656號(hào)