广州地铁一号线SCADA系统增加轨电位远控功能技术改造

2024-03-19杨晓春

科技风 2024年7期

摘要：广州地铁线网范围内SCADA或主控系统上，基本无设置远控分合轨电位功能。在屏蔽门打火或钢轨打火时，需要变电人员到设备房手动合上轨电位限制装置，影响了故障处置的效率。本文结合广州地铁一号线西门子S5系列的PLC技术、SINAUT技术、牵引供电技术，对SCADA系统的逻辑控制功能进行改造，实现在一号线OCC调度平台增加远控轨电位分合的功能。

关键词： SCADA S5-95 S5-115 RTU

1 广州地铁一号线SCADA系统概况

广州地铁一号线SCADA系统组网方式见图1，子站点通过若干间隔层PLC控制器S5-95U，中间层传输控制器S5-115，传输单元RTU设备进行组网。每个控制器负责单台设备的控制、信号传输功能，例如变电所内的交流33kVGIS设备、直流1500V进线、直流1500V馈线断路器、直流负极柜断路器均由本柜配置的S5-95设备进行控制和信号传输，而交流400V设备、接触网电动隔离开关的控制、测量、电度、信息数据采集功能则由S5-115完成控制和信号传输工作。

广州地铁一号线SCADA系统采用屏蔽双绞线和RS-485作为物理传输介质，并以PROFIBUSDP和SINAUT 8FW两种协议传输。通过S5-95U和S5-115的通讯模块，实现不同PLC单元间的信息传递。

2 数据结构及其交换方式

S5系列PLC程序包含5类块（block）：组织块OB、功能块FB、数据块DB、程序块PB、顺序块SB。

组织块（OB block）：对程序内所有的程序块进行调用和管理；负责在PLC扫描程序的时候，顺序执行组织块内的程序语句。

功能块（FB block）：功能块里面的逻辑语句包含有特定的功能，反映I/O点和逻辑语句间的输入输出关系。而功能块在反映逻辑语句的时候，将输入量和逻辑关系分离，其输入数据是以参数的形式表示，而输入量存储于数据库中，这样方便于功能块的赋值和调用。

数据块（DB block）：用于存放各种数据，供程序块和功能块调用。

程序块（PB block）：为用户编写的各种逻辑关系，反映设计者的功能需求，联系不同数字量及模拟量的I/O点。

順序块（SB block）：主要用在过程控制方面，广州地铁一号线供电自动化系统中没有使用。

站级SCADA系统的数据处理主要包含两大部分完成：一部分由各开关柜的S5-95U 完成，另一部分由S5-115U 完成。数据在 RTU与S5-115U、S5-115U与S5--95中各块的数据转换传递关系见图2。

以S5-115中的控制命令值Q35.0、Q35.1，见图3，其在电气图纸中是作为902开关分合的控制信号。见图4，在S5-115U中的地址为：第4字节，第0-1位，即4.0-4.1，协议为PROFIBUS；在RTU中的地址：第9字节，第0-1位，即9.0和9.1，协议为SINAUT 8FW。数据类型为：命令。

根据图2，数据下行，即上位机传递来的指令基本数据传递流程如下：

在 PB200/FB200的程序作用下，实现S5-115与RTU数据同步。其中功能性的程序写在FB200，PB200把具体的值赋给FB200，以下的PB**/FB**情况与此类似。
在PB202/FB201的程序作用下，RTU中的9.0至9.7转换成DW112数据字中DR112（右8位）。
根据图5，在 PB30/FB32的作用下，数据块DB202的数据字节DR112的bit0和bit1（即A0、A1）赋值给Q35.0至Q35.1，DR112的bit2至bit7（A2至A7）作为预留的点位，赋值至寄存器F80.0。因此，后续可以对程序进行修改，用作轨电位分合控制指令输出。

同理，数据上行，即S5-115中的400V低压开关901、902位置状态信息值I13.0至13.1上送至上位机的流程如下：

见图6 ，在PB30/FB33的作用下，S5-115的I13.0和I13.1赋值至数据块DB202的数据块的DR152的bit0和bit1（即E0、E1）；DR152的bit2至bit7（即E2至E7）作为预留点，由寄存器F0.0赋值。
见图7，在PB202/FB201作用下，S5-115的DB202数据块DR152地址转换为S5-115U地址4.0至4.7；再通过SINBIT软件，将S5-115地址转换为RTU地址9.0至9.7，实现数据的传递。由于控制命令信息和位置信号信息在S5-115中分别存储在不同的寄存器中，但是在SINAUT中是映射同一个寄存器地址，程序修改时，应保持一致原则。

3 轨电位增加分合功能改造的技术方案

通过前面的分析可知数据在RTU和S5-115之间的数据传递关系。对于加装轨电位远控分合功能可类比400V开关在控制逻辑实现方式，实现方案如下：

3.1远控命令下送修改

见图8，在S5-115的PB30程序块中Segment21语句A3和A4增加远控输出点Q35.4、Q35.5（轨电位远控分合命令）。

3.2位置信号上传修改

见图9，在S5-115中PB30程序块中PB30程序块中Segment5语句增加轨电位分合位置信号上送指令I11.0、I11.1至E4和E5（轨电位位置状态分合信息）指令修改。

3.3RTU程序修改

在SINBIT软件下打开公园前A所（S09A）中央信号屏（UA11）程序，输入对应的协议转换关系。分别对命令值（见图10）和信息值进行修改，程序修改完毕后生成新的L2.HEX即协议转换关系文件。

3.4FSP芯片修改

将新的协议转换关系文件L2.HEX下载至FSP芯片中。

3.5P500组态软件程序修改

在调度监控平台进行组态界面修改，增加轨电位分合闸控制开关，参数设置与SINAUT地址对应。注意在P500中，RTU站名是根据全线站点编号确定，可以在监控界面中查到，TEL地址对应SINAUT-byte，位对应的是SINAUT-byte-bit再加1。即此时设置的是轨电位分闸的状态。