地铁环境与设备监控系统、综合监控系统PLC升级工作的要点分析

刘鹏展

沈阳地铁集团有限公司运营分公司 辽宁 沈阳 110141

正文：

PLC在地铁行业中应用广泛，小到车站风机、隧道风机、智能低压等设备的控制箱，大到环境与设备监控系统（BAS）以及集成了其功能的综合监控系统（ISCS）均有应用。

PLC在车站级BAS/ISCS上的典型应用

虽然作为工业级产品，PLC其耐用性、稳定性较高，但由于7×24小时工作，电子元器件不可避免的老化、发生故障，同时由于接口设备故障连带导致PLC损坏的情况也时有发生。PLC作为成熟的工业产品，其寿命周期相对较长，但是同样会因更新换代而停产，而且PLC的停产多在市场稳定多年的情况下突然发生，往往让用户有些措手不及。

一旦PLC停产，市场上的库存逐渐变少，必然导致产品的价格上涨，造成维护成本上升。有鉴于此，一旦PLC厂商发出停产通告，用户针对PLC的升级工作就显得迫在眉睫，比如施耐德在2016年正式推出ePAC系列PLC后就在2018年停产了Quantum和Premium系列PLC，而Quantum PLC在地铁行业应用广泛。

BAS/ISCS的PLC在每座车站均有使用，且数量较大。而且，损坏的PLC维修费用过高，加上PLC停产后备件采购价格上涨的因素，PLC升级改造工作已成为BAS/ISCS稳定运行的必要工作。根据BAS/ISCS的PLC使用特点，PLC升级改造工作中如下要点须注意：

1 PLC升级改造的范围

由于PLC使用寿命相对较长，且PLC使用量较大，综合考虑维护成本，根据当前PLC故障率确定“部分车站升级改造与必要备件采购”相结合的方案比较合适，即升级改造后置换下来的PLC与采购的PLC共同作为未升级改造车站PLC的备件。

此方案的优势在于经济性较高： BAS/ISCS的系统寿命预计在20年左右，但PLC的使用寿命也相对较长，如果PLC全部置换不仅费用过高，且BAS/ISCS寿命周期极有可能在新PLC寿命周期之前到来，容易造成资源浪费。

2 升级改造PLC品牌、型号的选择

在BAS/ISCS中，PLC一般分为上下两层结构，上层PLC作为系统控制核心并直接与监控软件通信，冗余配置且每套费用较高，比如施耐德Quantum系列PLC、西门子S7-400系列PLC；下层PLC实现对接口设备的控制及状态采集，每套费用相对较低，但是数量较大，比如施耐德Momentum系列PLC、西门子S7-200系列PLC。所以为了保证上层PLC与监控软件的兼容性，以及上层PLC与下层PLC之间的兼容性，升级改造所选择PLC的品牌、型号的至关重要：

3 PLC与监控软件之间的兼容性

BAS/ISCS的PLC的使用并不是孤立的，而是与运行在计算机上的监控软件协同使用，实现调度、站务人员对通风、给排水、低压电等设备的监控，所以升级改造后的PLC必须与监控软件兼容，否则PLC的升级改造将失去意义。因为既有的监控软件与在用的PLC是同一时代的产品，其对升级改造后的PLC兼容性不一定能保证，比如监控软件Citect 7.0支持施耐德Quantum系列PLC但却不支持施耐德ePAC系列PLC。

如果升级改造后PLC与既有监控无法兼容，此时监控软件也须同步进行升级改造，由于监控软件分为中央级和车站级，此时涉及如下两方面问题：

（1）车站级监控软件的升级改造

车站级监控软件如须升级改造，其升级改造对象可能不仅限于本站的PLC，还有可能涉及到车站BAS/ISCS的其他系统接口，因为BAS/ISCS有些接口功能是通过车站监控软件实现的而非PLC实现。

（2）中央级监控软件的升级改造

一般来说，中央级监控功能软件为所有车站监控软件功能的集成，如果中央级监控软件须升级改造，其升级改造的前提也必须是建立在满足未升级改造车站PLC兼容性之上，而且其升级改造对象可能不仅限于进行升级改造车站的PLC，还有可能涉及到既有中央级BAS/ISCS的其他系统接口。

4 PLC间的兼容性

虽然一般来说，地铁建设时上下层PLC多采用同品牌PLC，但也有可能采用不同品牌的PLC，当然其兼容性能够保证。可是，地铁运营后，PLC停产范围有可能仅是上层、仅是下层或上下层都停产，此时上下层PLC兼容性必须考虑。此外，如果当前只是上层PLC或下层PLC单独停产，则应该深入考虑对应的下层PLC或上层PLC的产品寿命周期，以确定是否上层PLC与下层PLC一并进行升级改造，以免日后再次引起升级改造。

5 BAS/ISCS控制柜/箱的选择及走线的方案

因为BAS/ISCS联动风机、风阀等消防设备，故PLC升级改造施工时间要求尽可能短。由于PLC均安装在BAS/ISCS控制柜/箱内，故全新制作装有PLC及相应部件的BAS/ISCS控制柜/箱，再将制作好的BAS/ISCS控制柜/箱替换既有的BAS/ISCS控制柜/箱可极大程度上节省BAS/ISCS功能恢复时间。

由于地铁的建设涉及众多系统，且各个系统控制柜/箱的安放空间有限，所以PLC升级改造后的控制柜/箱绝大多数情况下都需要在原位安放。

考虑到BAS/ISCS监控末端设备的线缆往往走向分散、距离较长且有些为隐蔽工程，从施工难度及工期考虑，继续使用既有线槽、线管及线缆是最为合理的选择。PLC的升级可能导致新增线缆，比如施耐德已停产的Momentum系列PLC之间通信采用MB+总线，可替换成采用Modbus TCP/IP通信的M340系列PLC，这种情况下就增加了传输用的光纤，虽然线槽内部在建设期有预留空间，但是有些区域线槽因为多个专业间线槽间相互遮挡或为隐蔽工程而不利于线缆重新敷设，可以考虑在适当的区域新增线管满足新增线缆敷设的要求。

结束语：

综上所述，由于BAS/ISCS自身涉及的接口众多，监控设备的类型、数量繁杂，所以作为BAS/ISCS核心的PLC升级改造对车站接口设备运行造成了较大的影响，故其升级改造工作的立项、施工、验收等阶段应充分考虑成本、工期及对接口设备运行的影响等因素，保证PLC升级改造工作顺利进行。