1 概述

    隨著我國城市軌道交通行業(yè)的大力發(fā)展，對綜合監(jiān)控系統(tǒng)的實時性、穩(wěn)定性、擴(kuò)展性提出了更高的要求。在這些系統(tǒng)中，通信擔(dān)負(fù)著承上啟下的重要作用：一方面車站內(nèi)多種專業(yè)的自動化設(shè)備要進(jìn)行實時數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)控；另一方面車站與監(jiān)控中心通過骨干網(wǎng)絡(luò)要進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)通信；此外各車站、監(jiān)控中心局域網(wǎng)內(nèi)部的各計算機(jī)之間也要進(jìn)行頻繁的信息交換。通信應(yīng)用軟件的穩(wěn)定性、實時性和擴(kuò)展性直接關(guān)系到系統(tǒng)的性能。因此，具有先進(jìn)實用的通信功能至關(guān)重要。

    和利時公司自主開發(fā)的軌道交通綜合監(jiān)控MACS-SCADA軟件系統(tǒng)采用了分布式和開放式體系結(jié)構(gòu)，其分布式體現(xiàn)于跨網(wǎng)絡(luò)配制、分層和模塊化設(shè)計上，而開放性則體現(xiàn)在設(shè)備通信接口標(biāo)準(zhǔn)化、通用通信服務(wù)和可擴(kuò)充的專業(yè)接口上。

2 MACS-SCADA軟件系統(tǒng)通信應(yīng)用模塊

    MACS-SCADA軟件系統(tǒng)的通信任務(wù)總體上分為現(xiàn)場設(shè)備數(shù)據(jù)采集通信任務(wù)和計算機(jī)應(yīng)用通信任務(wù)，計算機(jī)應(yīng)用通信任務(wù)包含一系列功能互補(bǔ)的應(yīng)用通信模塊，其構(gòu)成如圖1所示。各通信任務(wù)可以根據(jù)配制運(yùn)行在任意一臺主機(jī)上。

1、 設(shè)備通信

    設(shè)備通信完成對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集，由數(shù)十個驅(qū)動程序組成。各設(shè)備通信驅(qū)動按照相應(yīng)的通信協(xié)議與現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，維護(hù)系統(tǒng)平臺的實時數(shù)據(jù)庫。設(shè)備通信驅(qū)動統(tǒng)一采用前后端隔離結(jié)構(gòu)，屏蔽不良設(shè)備對系統(tǒng)平臺的干擾，由設(shè)備驅(qū)動所產(chǎn)生的事件準(zhǔn)確反映了設(shè)備的各種運(yùn)行狀態(tài)。對許多支持標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議的設(shè)備可以不經(jīng)過開發(fā)而直接接入，如Modbus、ProfiBus、IEC60870-5系列、部頒CDT等。

2、 專用平臺通信

    平臺通信完成MACS-SCADA平臺上各主機(jī)之間的核心通信，支持所有與NetBios兼容的協(xié)議，如NetBEUI、IPX/SPX、TCP/IP等。平臺通信無需專門配制，擴(kuò)充網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)結(jié)點(diǎn)后系統(tǒng)會自動識別。平臺通信可自動協(xié)調(diào)各主機(jī)之間的通信，可自動在雙網(wǎng)環(huán)境中進(jìn)行網(wǎng)路選擇，基于數(shù)據(jù)訂閱和平衡傳輸?shù)耐ㄐ艡C(jī)制極大地降低了網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)量。

3、 通用DDE/OPC通信

    MACS-SCADA系統(tǒng)平臺支持通用通信方式DDE（Dynamic Data Exchange）和OPC（OLE for Process Control），這兩者，特別是OPC，在工業(yè)領(lǐng)域建立了高效的數(shù)據(jù)傳輸規(guī)范。MACS-SCADA同時支持OPC服務(wù)端和OPC客戶端，可以輕易實現(xiàn)與別的支持OPC特性的設(shè)備或監(jiān)控系統(tǒng)之間的互聯(lián)。

4、 域間數(shù)據(jù)通信

    域間數(shù)據(jù)通信用來實現(xiàn)特殊環(huán)境下車站與監(jiān)控中心之間的數(shù)據(jù)通信，如串行窄帶寬，或根據(jù)通用、專用通信規(guī)約與其它相關(guān)專業(yè)進(jìn)行信息共享等應(yīng)用。在支持TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，域間數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)中采用統(tǒng)一的編程接口，封裝數(shù)據(jù)傳輸和網(wǎng)絡(luò)診斷、網(wǎng)路選擇功能，可以快速開發(fā)出滿足所有用戶需求的新通信功能。域間數(shù)據(jù)通信的內(nèi)容包括實時數(shù)據(jù)、事件信息、校時信息等。

5、 域內(nèi)數(shù)據(jù)通信

    域內(nèi)數(shù)據(jù)通信主要用來支持歷史數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)存、WEB服務(wù)等工作：通過ODBC/ADO方式實現(xiàn)了異構(gòu)數(shù)據(jù)庫的互聯(lián)，通過FTP實現(xiàn)了文檔備份，通過IIS發(fā)布和HTTP實現(xiàn)了瀏覽器方式的數(shù)據(jù)監(jiān)視。此外，域內(nèi)數(shù)據(jù)通信還包括通過UDP方式實現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)視等應(yīng)用。

6、 事件通信

    事件通信的內(nèi)容是變位、報警、日志、參數(shù)串等信息，信息類型用業(yè)務(wù)號來區(qū)分，采用消息驅(qū)動和多點(diǎn)對多點(diǎn)TCP連接方式實現(xiàn)，用簡潔的形式分優(yōu)先級傳輸事件信息，并通知相關(guān)應(yīng)用任務(wù)。事件通信也采用統(tǒng)一的編程接口，具有網(wǎng)絡(luò)診斷和根據(jù)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷自動選擇網(wǎng)路的能力。

３ MACS-SCADA設(shè)備數(shù)據(jù)采集通信任務(wù)在工程項目中的應(yīng)用

    軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)中現(xiàn)場設(shè)備通信接入非常重要，利用MACS-SCADA提供的設(shè)備通信應(yīng)用任務(wù)，可以方便快捷地接入各種不同類型的設(shè)備。表1列出了部分工程項目中設(shè)備通信的應(yīng)用：

                               表1  設(shè)備通信應(yīng)用示例

4 MACS-SCADA計算機(jī)應(yīng)用通信任務(wù)在工程項目中的應(yīng)用

    應(yīng)用通信任務(wù)包括平臺通信、通用DDE/OPC通信、域間數(shù)據(jù)通信、域內(nèi)數(shù)據(jù)通信、事件通信等多方面。這些通信任務(wù)各司其職，使整個監(jiān)控系統(tǒng)形成以網(wǎng)絡(luò)為核心的全分布、實時高效、高度可靠的整體。下文簡要介紹天津快軌中車站與監(jiān)控中心通信的一個應(yīng)用實例。

    天津快軌項目中，車站與監(jiān)控中心之間采用雙冗余的RS422通道進(jìn)行通信，最大速率64Kbps。監(jiān)控中心設(shè)置主從互備的雙前置機(jī)和一組切換裝置，通過對切換裝置的操作實現(xiàn)主從通道和主從前置機(jī)的切換，硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示：

    在有限的網(wǎng)絡(luò)帶寬限制下保證傳輸?shù)膶崟r性和數(shù)據(jù)一致性，首要的問題是設(shè)計高效、周密的傳輸協(xié)議。和利時公司自行研發(fā)的遠(yuǎn)程通信專用通信規(guī)約綜合利用了數(shù)據(jù)訂閱、變化通知、分組校驗等多種數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，確保通信穩(wěn)定可靠。該通信規(guī)約可應(yīng)用于多種網(wǎng)絡(luò)形式。軟件實現(xiàn)大致結(jié)構(gòu)如圖3所示：

5 結(jié)束語

    現(xiàn)場總線、高速以太網(wǎng)等技術(shù)的飛速發(fā)展，推動著綜合監(jiān)控概念的不斷延伸。大型監(jiān)控系統(tǒng)由于地理分布特性，以及人們不斷追求更高的自動化水平，使網(wǎng)絡(luò)超越了計算機(jī)本體成為軟件設(shè)計的核心，軌道交通綜合監(jiān)控MACS-SCADA軟件系統(tǒng)就是一個基于該理念設(shè)計的成功典范。