田小梅 蔣衛(wèi)中

(國電南瑞科技股份有限公司 南京 210061)

1 環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)

在地鐵運(yùn)營過程中，環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)(building automation system，BAS)控制全線車站及區(qū)間的環(huán)控及其他機(jī)電設(shè)備安全、高效、協(xié)調(diào)的運(yùn)行，對地鐵車站及區(qū)間隧道內(nèi)的空調(diào)通風(fēng)、給排水、照明、電梯、自動扶梯、導(dǎo)向標(biāo)識等機(jī)電設(shè)備進(jìn)行全面的運(yùn)行管理與控制。在發(fā)生火災(zāi)或列車阻塞等事故情況時(shí)，BAS能夠及時(shí)迅速地進(jìn)入防災(zāi)運(yùn)行模式，極大地提高地鐵運(yùn)營的智能化水平，保證地鐵設(shè)備的安全性。

對于一個(gè)典型地下車站的BAS系統(tǒng)，主要用可編程邏輯控制器(programmmed logic controller，PLC)來實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控，同時(shí)將監(jiān)控信息或控制指令與其上層綜合監(jiān)控系統(tǒng)(integrated supervision and control system，ISCS)工作站進(jìn)行通信，以達(dá)到設(shè)備控制和監(jiān)視的要求。在北京地鐵9號線中，BAS控制分為中央級、車站級、就地級3級，對全線機(jī)電設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，如果同一時(shí)刻在多處操作同一設(shè)備，將導(dǎo)致該設(shè)備頻繁啟停，或不能正確執(zhí)行所需操作，控制混亂。為了避免這種問題，設(shè)置操作權(quán)限管理顯得尤為重要。

2 權(quán)限位置及功能

為了實(shí)現(xiàn)控制唯一、權(quán)限清晰，對于某一個(gè)設(shè)備在同一時(shí)刻只能有一處能夠?qū)ζ溥M(jìn)行控制操作，而為了實(shí)現(xiàn)不同工作站的人機(jī)界面(human machine interface，HMI)在不同時(shí)刻都可以對設(shè)備進(jìn)行操作，就需要對設(shè)備設(shè)置操作權(quán)限，因此必然要涉及不同工作站之間的權(quán)限移交。這樣，就可以保證在某一時(shí)刻、在某權(quán)限位置工作站進(jìn)行設(shè)備控制，其他工作站沒有權(quán)限，不能進(jìn)行操作，從而實(shí)現(xiàn)控制唯一。

BAS監(jiān)控設(shè)備的控制權(quán)限可以按系統(tǒng)劃分，也可以按設(shè)備劃分，具體根據(jù)實(shí)際需要?jiǎng)澐帧?/p>

對于BAS，相關(guān)的HMI操作共有5處:中心ISCS工作站、車站ISCS工作站、車站A端BAS監(jiān)控工作站(大端)、車站B端BAS監(jiān)控工作站(小端)、緊急后備盤(integrated backup panel，IBP)應(yīng)急操作終端，其中IBP應(yīng)急操作終端僅限于通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)火災(zāi)模式的控制。操作權(quán)限相應(yīng)地也有5處，同一時(shí)刻操作權(quán)限只能在其中一處。IBP應(yīng)急操作終端的權(quán)限僅與IBP盤“允許/禁止”轉(zhuǎn)換開關(guān)的位置有關(guān):在“禁止”位時(shí)，IBP終端上的模式操作指令無效，有權(quán)限工作站上的指令才有效;在“允許”位時(shí)，IBP終端上的模式操作指令有效，其他工作站上通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的權(quán)限顯示依然維持在上一時(shí)刻所在的位置，但實(shí)際權(quán)限已轉(zhuǎn)移到IBP終端上。如此設(shè)置是因?yàn)镮BP盤權(quán)限為硬權(quán)限，BAS工作站、ISCS車站權(quán)限為軟權(quán)限，本文討論的權(quán)限移交僅限于軟權(quán)限。

為了使操作權(quán)限唯一，需要設(shè)置兩個(gè)標(biāo)簽量T1、T2。T1為ISCS內(nèi)部標(biāo)簽，只在ISCS工作站設(shè)置，其值只能在ISCS工作站上進(jìn)行改變，取值為0～1。T2為BAS內(nèi)部標(biāo)簽，在PLC程序內(nèi)設(shè)置，可以在車站ISCS工作站、A端BAS工作站、B端BAS工作站上進(jìn)行改變，原則上此值不在中心ISCS上進(jìn)行改變，取值為0～2。兩個(gè)標(biāo)簽量結(jié)合起來，確定操作權(quán)限位置。為方便說明，本文圖表中記A端BAS工作站為A端BAS，記B端BAS工作站為B端BAS，記車站ISCS工作站為車站ISCS，記中心ISCS工作站為中心ISCS。標(biāo)簽值不同，機(jī)電設(shè)備各系統(tǒng)權(quán)限位置不同，如表1所示。

表1 各系統(tǒng)的權(quán)限位置

3 操作權(quán)限移交

3.1 操作權(quán)限交接

權(quán)限交接流程分為兩部分:一是中心ISCS工作站與車站ISCS工作站之間的權(quán)限交接，二是車站ISCS工作站與BAS工作站的權(quán)限交接。權(quán)限移交的正常流程:B端BAS工作站→A端BAS工作站→車站ISCS工作站→中心ISCS工作站，此處按從下級到上級排序，上級可以強(qiáng)制收回下級權(quán)限，下級不可以強(qiáng)制收回上級權(quán)限。轉(zhuǎn)移權(quán)限需要向?qū)Ψ桨l(fā)送交權(quán)指令，對方接受請求，權(quán)限即轉(zhuǎn)移成功。原則上不能直接進(jìn)行跨級權(quán)限交接，但強(qiáng)制收回權(quán)限例外。

3.2 權(quán)限移交方式

權(quán)限移交分為正常權(quán)限交接和異常權(quán)限交接。

正常權(quán)限交接就是在正常情況下由一方發(fā)起權(quán)限移交請求，另一方收到請求后接受權(quán)限。正常權(quán)限移交一般用于正常運(yùn)營時(shí)需要轉(zhuǎn)移操作權(quán)限的場合，如表2所示。

異常權(quán)限交接就是強(qiáng)制收回，在有特別事件發(fā)生時(shí)無需對方應(yīng)答，可直接將操作權(quán)限收回至本地，如表3所示。

表2 正常情況下的權(quán)限移交

表3 異常情況下的權(quán)限移交

3.3 權(quán)限移交實(shí)現(xiàn)

對于單個(gè)系統(tǒng)而言，在每個(gè)權(quán)限所在處設(shè)置數(shù)字量輸出(digital output，DO)和數(shù)字量輸入(digital input，DI)標(biāo)簽點(diǎn)，用于權(quán)限移交流程。權(quán)限移交請求發(fā)出后，在一定時(shí)間內(nèi)(如30 s)無回應(yīng)，則權(quán)限移交請求標(biāo)簽位消失。在當(dāng)前權(quán)限所在處HMI上按下相應(yīng)的“權(quán)限移交至××”按鈕，則PLC內(nèi)發(fā)送請求給對方，××處HMI上相應(yīng)的“接受權(quán)限”按鈕突出顯示，在一定時(shí)間內(nèi)點(diǎn)擊“接受權(quán)限”按鈕，T1或T2值發(fā)生相應(yīng)改變，表明權(quán)限移交成功。若強(qiáng)制收回，則無需對方接收權(quán)限移交請求，可直接將權(quán)限強(qiáng)制收回到當(dāng)前所在處，同時(shí)設(shè)置相應(yīng)的標(biāo)簽點(diǎn)。下面說明文中DO、DI點(diǎn)的含義。

1)點(diǎn)名DO-S-BTOA。第一個(gè)DO表示HMI上按鈕指令;第二個(gè) S表示發(fā)送 SEND，A表示接受ACCEPT，F(xiàn)表示強(qiáng)制收回FORCE;第三個(gè)B表示B端，A表示A端，S表示車站，O表示中心;TO表示方向。DO信號為短信號，HMI上操作一次只執(zhí)行一個(gè)周期。

2)點(diǎn)名DI-R-BTOA。第一個(gè)DI表示標(biāo)記位，用于HMI上接收權(quán)限方的“接收權(quán)限”按鈕使能;第二個(gè)R表示REQUEST請求;第三個(gè)B表示B端，A表示A端，S表示車站，O表示中心;TO表示方向。DI信號為一定時(shí)間內(nèi)的長信號，由程序事先設(shè)定。

3)PLC程序內(nèi)設(shè)置了多個(gè)DO、DI點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)不同工作站之間的權(quán)限轉(zhuǎn)移。B端BAS工作站有DO-S-BTOA、DI-R-BTOA、DO-S-BTOS、DI-R-BTOS、DO-A-ATOB、DO-ASTOB，A端BAS工作站有 DO-S-ATOB、DI-R-ATOB、DO-SATOS、DI-R-ATOS、DO-A-BTOA、DO-A-STOB、DO-F-BTOA，車站ISCS工作站有 DO-S-STOB、DO-S-STOA、DI-RSTOB、DI-R-STOA、DO-S-STOO、DI-R-STOO、DO-A-BTOS、DO-A-ATOS、DO-A-OTOS、DO-F-BTOS、DO-F-ATOS，中心 ISCS 工作站有 DO-S-OTOS、DI-R-OTOS、DO-ASTOO、DO-F-BTOO、DO-F-ATOO、DO-F-STOO。

4 工作站權(quán)限移交

各個(gè)工作站的權(quán)限移交畫面均不相同，權(quán)限移交時(shí)畫面中的字體為黑色表示可以操作，灰色表示不可以操作。以通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)為例，此處僅列舉A端BAS和車站ISCS上的權(quán)限畫面。

4.1 A端BAS工作站的權(quán)限移交畫面

1)當(dāng)前權(quán)限在B端BAS工作站的權(quán)限移交畫面，如圖1所示。

圖1 A端BAS工作站權(quán)限移交(權(quán)限在B端)

2)當(dāng)前權(quán)限在A端BAS工作站的權(quán)限移交畫面，如圖2所示。

圖2 A端BAS工作站權(quán)限移交(權(quán)限在A端)

3)當(dāng)前權(quán)限在車站或中心ISCS工作站的權(quán)限移交畫面，如圖3所示。權(quán)限在車站或中心ISCS工作站時(shí)的畫面相同，僅權(quán)限位置有所區(qū)別。

圖3 A端BAS工作站權(quán)限移交(權(quán)限在ISCS)

4.2 車站ISCS工作站的權(quán)限移交畫面

當(dāng)前權(quán)限在B端或A端BAS工作站的權(quán)限移交畫面，如圖4所示;當(dāng)前權(quán)限在車站ISCS工作站的權(quán)限移交畫面，如圖5所示;當(dāng)前權(quán)限在中心ISCS工作站的權(quán)限移交畫面，如圖6所示。

圖4 車站ISCS工作站權(quán)限移交(權(quán)限在BAS)

圖5 車站ISCS工作站權(quán)限移交(權(quán)限在車站ISCS)

圖6 車站ISCS工作站權(quán)限移交(權(quán)限在中心ISCS)

5 權(quán)限移交過程

5.1 正常情況下的權(quán)限移交

定義AA為當(dāng)前權(quán)限所在方，定義BB為權(quán)限接收方，正常情況下的權(quán)限移交過程如圖7所示。

圖7 正常情況下的權(quán)限移交流程

以A端BAS工作站移交權(quán)限至車站ISCS工作站為例，正常情況下的權(quán)限移交過程如下。

步驟1:A端BAS工作站如圖2所示，車站ISCS工作站如圖4所示。此時(shí)，在A端BAS HMI上點(diǎn)擊“移交至車站ISCS工作站”按鈕。

步驟2:將A端BAS工作站上的權(quán)限畫面變?yōu)閳D3所示的狀態(tài)，但是控制權(quán)狀態(tài)和ISCS-BAS位置依然在A端BAS工作站，車站ISCS工作站上權(quán)限畫面中的從A端BAS工作站“接受權(quán)限”按鈕凸顯字體變黑。此時(shí)，點(diǎn)擊車站ISCS工作站上A端BAS工作站的“接受權(quán)限”按鈕。

步驟3:將A端BAS工作站上的權(quán)限畫面變?yōu)閳D3所示的狀態(tài)，車站ISCS工作站上的權(quán)限畫面變?yōu)閳D5所示的狀態(tài)。于是，權(quán)限交接完成。

5.2 異常情況下的權(quán)限移交

只要點(diǎn)擊相應(yīng)畫面上的“強(qiáng)制收回”按鈕即可，無太多限制條件。畫面變化過程僅為上述正常流程中的步驟1和步驟3，無步驟2的確認(rèn)過程。

6 結(jié)語

在北京地鐵9號線中，通過上述權(quán)限控制及移交策略，成功實(shí)現(xiàn)了BAS工作站和ISCS工作站之間的權(quán)限轉(zhuǎn)移，該線已于2011年底順利開通運(yùn)營。

權(quán)限正常移交因?yàn)樯婕爸行?、車站、環(huán)控室等不同位置的工作站，尚需要其他輔助手段來完成。目前一般為事先電話約定，日后可以加強(qiáng)運(yùn)營操作管理和計(jì)算機(jī)輔助工具等，在計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)內(nèi)直接完成。

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