1 深圳地鐵項(xiàng)目系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

1.1 系統(tǒng)特點(diǎn)

    深圳地鐵項(xiàng)目系統(tǒng)是一個(gè)地理分散和多專(zhuān)業(yè)集成的監(jiān)控系統(tǒng)，集成了EMCS（環(huán)控系統(tǒng)）+FAS（防災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)）+SCADA（電力監(jiān)控系統(tǒng)）三個(gè)專(zhuān)業(yè)。采用中心、車(chē)站、就地設(shè)備三層分布式體系結(jié)構(gòu)，是一個(gè)開(kāi)放的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。系統(tǒng)由工程師站、操作員站、打印站、中央服務(wù)器、商用數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、車(chē)站監(jiān)控站、系統(tǒng)局域網(wǎng)絡(luò)、骨干網(wǎng)絡(luò)等組成。
深圳地鐵項(xiàng)目具有如下特點(diǎn)：
    （1） 專(zhuān)業(yè)性更強(qiáng)，綜合了3個(gè)系統(tǒng)，包括EMCS、FAS和SCADA，其中EMCS是主系統(tǒng)，需要在車(chē)站以及中心集成其它兩個(gè)系統(tǒng)的信息；

    （2） 需要MACS-SCADA與其他軟件進(jìn)行集成，本項(xiàng)目需要與FAS系統(tǒng)（FIX軟件）實(shí)現(xiàn)信息集成；

    （3） 各車(chē)站到中心為共線式10M以太網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)服務(wù)應(yīng)以?xún)?yōu)化骨干網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議為目標(biāo)，建立以網(wǎng)絡(luò)為中心的數(shù)據(jù)服務(wù)模式。

    （4） 人機(jī)界面體系設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)化要求較高；

    在車(chē)站一級(jí)，EMCS、SCADA、FAS基本為獨(dú)立的子系統(tǒng)，EMCS子系統(tǒng)和SCADA子系統(tǒng)采用MACS-SCADA軟件，分別形成MACS-SCADA的一個(gè)車(chē)站域，F(xiàn)AS系統(tǒng)采用獨(dú)立的第三方軟件； EMCS車(chē)站子系統(tǒng)的監(jiān)控主站將接收FAS子系統(tǒng)的主要數(shù)據(jù)但并不傳到監(jiān)控中心，EMCS車(chē)站子系統(tǒng)的監(jiān)控主站在人機(jī)界面層可以同時(shí)查看三個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

    在監(jiān)控中心，EMCS+SCADA+FAS構(gòu)成一個(gè)綜合的計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)，采用MACS-SCADA軟件，其中FAS系統(tǒng)采用獨(dú)立的第三方軟件，工程配置以雙冗余硬件服務(wù)器方式運(yùn)行所有上層后臺(tái)任務(wù)，不同專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)的中央監(jiān)控站運(yùn)行人機(jī)界面軟件，通過(guò)工程配置組態(tài)的方式查看本專(zhuān)業(yè)關(guān)心的相關(guān)數(shù)據(jù)。EMCS的監(jiān)控主站將接收FAS系統(tǒng)獨(dú)立傳輸?shù)街行牡闹饕獢?shù)據(jù)。

    對(duì)于FAS采集到的數(shù)據(jù)，分別在中心和車(chē)站接入MACS-SCADA集成系統(tǒng)，從車(chē)站到中心的數(shù)據(jù)傳送由獨(dú)立的FAS系統(tǒng)通過(guò)其專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行。

1.2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖

1.3 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖

1.4 車(chē)站系統(tǒng)

    10/100M EtherNet 作為車(chē)站內(nèi)局域網(wǎng)，連接EMCS、FAS和SCADA系統(tǒng)，三個(gè)系統(tǒng)主要通過(guò)該網(wǎng)交換數(shù)據(jù)。EMCS監(jiān)控主站作為整個(gè)車(chē)站的監(jiān)控主站，監(jiān)視三個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。

（1） EMCS系統(tǒng)

    EMCS系統(tǒng)由多組PLC，一臺(tái)工控機(jī)和一臺(tái)EMCS監(jiān)控主站組成。各組PLC通過(guò)Contral Net控制網(wǎng)絡(luò)掛接到一對(duì)冗余主控PLC上，主控PLC將數(shù)據(jù)傳送到EMCS監(jiān)控主站的MACS-SCADA實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中。工控機(jī)負(fù)責(zé)監(jiān)控照明、電梯扶梯、屏蔽門(mén)等系統(tǒng)，采集的數(shù)據(jù)傳送到EMCS監(jiān)控主站。

    EMCS監(jiān)控主站車(chē)站系統(tǒng)的主要監(jiān)控計(jì)算機(jī)，可監(jiān)視其它專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，需根據(jù)需要配置MACS-SCADA服務(wù)任務(wù)軟件。
MCP PLC 外接MCP（手動(dòng)操作盤(pán)），功能上作為EMCS監(jiān)控主站和一對(duì)主控PLC的硬件后備。MCP和EMCS監(jiān)控主站在操作上具有閉鎖關(guān)系，該功能在MCP PLC和主控PLC之間實(shí)現(xiàn)。

（2） FAS系統(tǒng)

    火災(zāi)報(bào)警控制器通過(guò)車(chē)站局域網(wǎng)將采集數(shù)據(jù)送FAS監(jiān)控主站，同時(shí)通過(guò)專(zhuān)門(mén)的光纖將數(shù)據(jù)送中心FAS監(jiān)控主機(jī)。
FAS向EMCS提供報(bào)警和模式變換信息，通過(guò)RS232接口接入MCP PLC。EMCS還要通過(guò)車(chē)站局域網(wǎng)從FAS監(jiān)控主機(jī)取得探頭數(shù)據(jù)，結(jié)果存入EMCS監(jiān)控主站數(shù)據(jù)庫(kù)中，但EMCS監(jiān)控主站并不將數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)控中心。

（3） SCADA系統(tǒng)

    SCADA每個(gè)車(chē)站一臺(tái)工控機(jī)，做為I/O站，并可對(duì)車(chē)站SCADA系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)管理。區(qū)間變電站也同樣存在一臺(tái)工控機(jī)，并掛接到臨近車(chē)站的局域網(wǎng)上，因此一個(gè)車(chē)站最多有兩個(gè)SCADA I/O站兼維護(hù)管理站。需根據(jù)需要配置MACS-SCADA服務(wù)任務(wù)軟件。
車(chē)站系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)如下：

1.5 監(jiān)控中心（OCC）集成系統(tǒng)

（1） 服務(wù)器
    雙中央服務(wù)器，三個(gè)專(zhuān)業(yè)共用，運(yùn)行MACS-SCADA服務(wù)器軟件。一臺(tái)歷史服務(wù)器兼信息系統(tǒng)工作站，運(yùn)行MACS-SCADA通用數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器軟件。
（2） SCADA
    兩臺(tái)監(jiān)視工作站，運(yùn)行MACS-SCADA操作員站軟件，只監(jiān)控電力SCADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。一臺(tái)文檔工作站，作為整個(gè)系統(tǒng)的工程師站，運(yùn)行MACS-SCADA工程師站組態(tài)軟件，負(fù)責(zé)維護(hù)整個(gè)系統(tǒng)的工程組態(tài)數(shù)據(jù)。
（3） EMCS
    兩臺(tái)監(jiān)視工作站，運(yùn)行MACS-SCADA操作員站軟件，除全面負(fù)責(zé)監(jiān)控EMCS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)外，還負(fù)責(zé)監(jiān)視整個(gè)集成系統(tǒng)的運(yùn)行，可同時(shí)監(jiān)控EMCS+SCADA+FAS的數(shù)據(jù)。
（4） FAS
    兩臺(tái)監(jiān)視工作站，只監(jiān)控FAS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。
（5） 打印機(jī)
    一臺(tái)網(wǎng)絡(luò)打印服務(wù)器，運(yùn)行MACS-SCADA打印站軟件。
（6） 大屏幕
    大屏幕控制器上運(yùn)行MACS-SCADA大屏幕接口軟件，通過(guò)組態(tài)的方式定義專(zhuān)用圖形，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向MACS-SCADA系統(tǒng)申請(qǐng)數(shù)據(jù)。可同時(shí)監(jiān)控EMCS+SCADA+FAS的數(shù)據(jù)。
監(jiān)控中心系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)如下：

2 系統(tǒng)軟件功能設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)備通信
    設(shè)備通信是系統(tǒng)軟件的最底層，負(fù)責(zé)系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)IO功能。由于集成系統(tǒng)連接的設(shè)備多，協(xié)議復(fù)雜，故設(shè)計(jì)了統(tǒng)一的開(kāi)發(fā)模板指導(dǎo)所有通信驅(qū)動(dòng)的開(kāi)發(fā)，所有的通信驅(qū)動(dòng)采用風(fēng)格一致的模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部接口。

2.2 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)
    以網(wǎng)絡(luò)為中心的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)不依賴(lài)于一臺(tái)或兩臺(tái)備份的服務(wù)器，數(shù)據(jù)申請(qǐng)直接指向IO站。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)提供各種訪問(wèn)接口：ODBC、OPC、DDE、API函數(shù)。

2.3 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳送
    所有的數(shù)據(jù)申請(qǐng)為訂閱方式，數(shù)據(jù)傳送為變化傳送。數(shù)據(jù)傳送設(shè)置優(yōu)先級(jí)別，優(yōu)先傳送一級(jí)數(shù)據(jù)。

2.4 系統(tǒng)診斷
    診斷程序向本地所有應(yīng)用程序模塊發(fā)送診斷消息，收到返回消息后填寫(xiě)診斷包。診斷包定時(shí)向域內(nèi)主機(jī)發(fā)送，在線節(jié)點(diǎn)收到后應(yīng)答，以此來(lái)判斷網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。判斷出來(lái)的應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)寫(xiě)入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)以便應(yīng)用。

2.5 報(bào)警服務(wù)
    報(bào)警的產(chǎn)生基于報(bào)警服務(wù)器。報(bào)警服務(wù)器根據(jù)組態(tài)信息周期判斷報(bào)警條件是否滿足，滿足后產(chǎn)生報(bào)警信息并支持操作員站的訪問(wèn)。報(bào)警服務(wù)支持冗余。

2.6 趨勢(shì)服務(wù)
    趨勢(shì)（歷史庫(kù)）服務(wù)器上運(yùn)行的趨勢(shì)服務(wù)程序按照組態(tài)信息從實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)讀取信息并保存在本地硬盤(pán)，需要長(zhǎng)期保存的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到商用數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)時(shí)間可根據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)的容量進(jìn)行設(shè)置。趨勢(shì)服務(wù)支持冗余。

2.7 報(bào)表服務(wù)
    報(bào)表基于EXCEL，采用所見(jiàn)即所得的方式。報(bào)表的數(shù)據(jù)來(lái)源是趨勢(shì)服務(wù)器，報(bào)表服務(wù)支持定時(shí)打印和召喚打印。

2.8 算法服務(wù)
    實(shí)時(shí)控制算法功能由下層的PLC和上層軟件共同實(shí)現(xiàn)。上層應(yīng)用軟件支持類(lèi)C語(yǔ)言和BISCA語(yǔ)言的腳本語(yǔ)言編程。并為項(xiàng)目中的特殊應(yīng)用算法編寫(xiě)了封裝的應(yīng)用算法模塊。

2.9 校時(shí)服務(wù)
    時(shí)間信息來(lái)自GPS和地鐵統(tǒng)一時(shí)鐘接口。校時(shí)服務(wù)模塊對(duì)系統(tǒng)中所有申請(qǐng)校時(shí)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行校時(shí)，校時(shí)協(xié)議采用標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)校時(shí)協(xié)議－NTP(NETWORK TIME PROTOCOL)。

2.10 WEB服務(wù)
    WEB服務(wù)模塊讀取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)生成HTML文件，，使用WINDOWS的IIS服務(wù)發(fā)布網(wǎng)站。WEB服務(wù)模塊定時(shí)更新網(wǎng)頁(yè)，客戶機(jī)只需瀏覽器即可監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)和系統(tǒng)運(yùn)行情況。

2.11 打印服務(wù)
    打印服務(wù)支支持多打印機(jī)冗余。并可根據(jù)打印機(jī)的狀態(tài)自動(dòng)選擇備份打印機(jī)，支持行打印、頁(yè)打印、表格打印和圖形打印。

2.12 商用數(shù)據(jù)庫(kù)轉(zhuǎn)存模塊
    優(yōu)選主流商用數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)無(wú)關(guān)，以適應(yīng)多種系統(tǒng)平臺(tái)需求。轉(zhuǎn)存的內(nèi)容包括報(bào)警、日志、SOE記錄、有長(zhǎng)期保存價(jià)值的歷史數(shù)據(jù)等。

2.13 人機(jī)界面（HMI）
    MACS-SCADA人機(jī)界面子系統(tǒng)（HMI）是運(yùn)行在中文Windows NT或者Windows 2000平臺(tái)上的實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件，該軟件支持多屏幕顯示，每個(gè)屏幕的顯示和操作互不干擾。主要功能：

    （1） 圖形功能強(qiáng)大，可顯示立體圖形和動(dòng)態(tài)對(duì)象。
    （2） 支持曲線、棒圖、數(shù)字多種顯示方式。
    （3） 支持多種條件查詢(xún)的報(bào)警列表。
    （4） 支持多種條件查詢(xún)的操作日志。
    （5） 支持多種順序的設(shè)備狀態(tài)查詢(xún)。
    （6） 事故追憶和SOE數(shù)據(jù)的在線查詢(xún)顯示和打印。
    （7） 系統(tǒng)管理功能用來(lái)監(jiān)視整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)用程序模塊和網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀況。
    （8） 權(quán)限管理，可設(shè)置多種操作級(jí)別，對(duì)登錄的操作員進(jìn)行權(quán)限審核。

3 結(jié)束語(yǔ)

    深圳地鐵項(xiàng)目應(yīng)用要求高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，限于篇幅只能在這里對(duì)其系統(tǒng)軟件做一個(gè)輪廓性的描述，實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)就不做具體論述了。