地铁环控系统控制器接口感应电流问题的研究

摘 要：地铁环境与设备监控系统对车站的机电设备，如通风空调系统、给排水系统、垂直电梯与自动扶梯、低压配电照明等进行全面、有效的监控及控制。环境与设备监控系统中控制器的数字输入输出接口易受到交流感应电流串入而影响整个系统的正常工作，本文主要分析环控系统控制器接口电路产生交流感应电流的原因，并给出具体的解决方案与措施。

关键词：感应电流；控制器；环控系统

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.14.129

1 概述

地铁环境与设备监控系统（Building Automation System，简称BAS系统）是通讯、计算机、工业控制、软件技术、网络等技术相结合的系统，主要对地铁的机电设备进行监控与控制，其中对电扶梯只进行监控而不控制，对大小风机风阀、屏蔽门系统、低压配电系统等则既监控又控制，使其能够完成自动化管理，确保设备在火灾、水灾、地震等灾害或阻塞事故状态下，能够及时迅速地转入灾害运行模式，保护地铁站内的设备和人员的安全，所以BAS系统的正常运行对于地铁运营至关重要。但是BAS系统在实际运行过程中存在无法控制监控风机风阀设备等情况，下面将对其故障原因进行分析并且给出解决方法。

2 感应电流产生原因分析

2.1 感应电流的影响

BAS系统采用可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，以下简称PLC）对通风设备、低压配电设备、给排水设备等进行监控与控制，PLC的I/O模块通过外部接线采集现场开关量输入输出信号，并且要求输入输出信号采用无源干接点形式，与控制设备之间没有电源交叉，保证AC220V或AC380V或者其他电源系统不能直接接入PLC的I/O模块。但是在实际运行过程中，在风机风阀未启动时，PLC的输入输出线路中存在交流10～50V感应电压，如图1所示，在风机风阀等设备启动后感应电压会上升至交流70V～120V，PLC无法对风机风阀等设备进行正常控制与监控，易产生误报警等错误工作状态，更严重会使PLC输入输出接口烧毁。

2.2 感应电流产生的原因

目前，大多数地铁公司的环境与设备监控系统在施工布线过程中，采用PLC的控制电线与风机风阀的动力电缆采用同一桥架方式，虽然桥架中间有盖板隔离，但是由于距离过近，并且PLC的控制电路未采取有效屏蔽等措施，导致动力电缆对控制电路产生感应电流，特别是风机风阀等设备工作时，动力电缆电流增大，导致感应电流增大现象。

3 解决措施

目前，国内地铁行业感应电流对于环控系统控制器接口方面的影响，仍然没有好的解决措施。不同的地铁运营公司对于感应电流的处置方式方法不同，下面结合不同原因分析以及结合地铁设备维护经验，提出以下几种方法来解决交直流感应电流串扰问题：

3.1 并联对地电容

对于强弱电安装距离过近等引起的交直流感应电压干扰问题，可以采用在反馈信号线中并联对地电容的方法来解决，利用电容隔直通交的特性抑制交流电压的产生，及可将反馈线公共端接电阻一端，电阻另一端接地。

此方法对感应电可起到降压作用，因为电容容抗，会使其有分压效果。同时电容有充放电的作用，当电压波形往下时，电容会放电。此方法为简单的降压措施，施工简单，成本低，但负荷性差，安全性低，电容需要定期进行更换。

3.2 端子采用压敏电阻保护

采用压敏电阻并联PLC输入端子，形成对PLC接口电路的保护，如图3所示。

上图电路采用压敏电阻来保护电路，如果J2输入点电压高于压敏电阻RV的额定电压，RV电阻会瞬间变小，当电流超过FU1的额定电流FU1熔断从而保护J1所接的设备不被串接进来的感应交流电所损坏，当FU1熔断器断路后，D1发光二极管亮，指示此接口电压过大，熔断器断开，PLC输入端没有输入。

此种方式虽然可以有效保护PLC输入端点，但是造价昂贵，需要在PLC接线柜内进行二次改造，增加隔离电路板。

3.3 PLC+智能控制器总线方式

目前城市轨道交通环境与设备监控系统均采用DCS系统控制方式，机电设备的控制与监控布线方式采用数字量输入输出方式。若采用FCS系统控制方式，现场设备采用智能装置控制，不仅可以节省系统布线价格，简化系统控制结构，而且PLC与智能装置的通讯采用RS485通讯，通讯电缆采用屏蔽双绞线，可以大大降低感应电流和交流电串入直流控制系统的危险。

4 结语

本文通过对地铁环境与设备监控系统控制器接口串入感应电流的原因进行分析，总结出三种可实施的改造解决方案，从而提升地铁环境与设备监控系统的可靠性、安全性，三种方案各有利弊，可根据不同的环境、应用场合选择相应的解决措施。

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作者简介：陈宏涛（1982-），男，辽宁沈阳人，硕士研究生，讲师，从事轨道交通机电技术方面教学、研究。