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)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)

在地鐵運營過程中，環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)(building automation system，BAS)控制全線車站及區(qū)間的環(huán)控及其他機電設備安全、高效、協(xié)調的運行，對地鐵車站及區(qū)間隧道內的空調通風、給排水、照明、電梯、自動扶梯、導向標識等機電設備進行全面的運行管理與控制。在發(fā)生火災或列車阻塞等事故情況時，BAS能夠及時迅速地進入防災運行模式，極大地提高地鐵運營的智能化水平，保證地鐵設備的安全性。

對于一個典型地下車站的BAS系統(tǒng)，主要用可編程邏輯控制器(programmmed logic controller，PLC)來實現(xiàn)整個系統(tǒng)的監(jiān)控，同時將監(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)工作站進行通信，以達到設備控制和監(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，對全線機電設備進行監(jiān)控，如果同一時刻在多處操作同一設備，將導致該設備頻繁啟停，或不能正確執(zhí)行所需操作，控制混亂。為了避免這種問題，設置操作權限管理顯得尤為重要。

2 權限位置及功能

為了實現(xiàn)控制唯一、權限清晰，對于某一個設備在同一時刻只能有一處能夠對其進行控制操作，而為了實現(xiàn)不同工作站的人機界面(human machine interface，HMI)在不同時刻都可以對設備進行操作，就需要對設備設置操作權限，因此必然要涉及不同工作站之間的權限移交。這樣，就可以保證在某一時刻、在某權限位置工作站進行設備控制，其他工作站沒有權限，不能進行操作，從而實現(xiàn)控制唯一。

BAS監(jiān)控設備的控制權限可以按系統(tǒng)劃分，也可以按設備劃分，具體根據實際需要劃分。

對于BAS，相關的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)應急操作終端，其中IBP應急操作終端僅限于通風空調系統(tǒng)火災模式的控制。操作權限相應地也有5處，同一時刻操作權限只能在其中一處。IBP應急操作終端的權限僅與IBP盤“允許/禁止”轉換開關的位置有關:在“禁止”位時，IBP終端上的模式操作指令無效，有權限工作站上的指令才有效;在“允許”位時，IBP終端上的模式操作指令有效，其他工作站上通風空調系統(tǒng)的權限顯示依然維持在上一時刻所在的位置，但實際權限已轉移到IBP終端上。如此設置是因為IBP盤權限為硬權限，BAS工作站、ISCS車站權限為軟權限，本文討論的權限移交僅限于軟權限。

為了使操作權限唯一，需要設置兩個標簽量T1、T2。T1為ISCS內部標簽，只在ISCS工作站設置，其值只能在ISCS工作站上進行改變，取值為0～1。T2為BAS內部標簽，在PLC程序內設置，可以在車站ISCS工作站、A端BAS工作站、B端BAS工作站上進行改變，原則上此值不在中心ISCS上進行改變，取值為0～2。兩個標簽量結合起來，確定操作權限位置。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。標簽值不同，機電設備各系統(tǒng)權限位置不同，如表1所示。

表1 各系統(tǒng)的權限位置

3 操作權限移交

3.1 操作權限交接

權限交接流程分為兩部分:一是中心ISCS工作站與車站ISCS工作站之間的權限交接，二是車站ISCS工作站與BAS工作站的權限交接。權限移交的正常流程: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，上級可以強制收回下級權限，下級不可以強制收回上級權限。轉移權限需要向對方發(fā)送交權指令，對方接受請求，權限即轉移成功。原則上不能直接進行跨級權限交接，但強制收回權限例外。

3.2 權限移交方式

權限移交分為正常權限交接和異常權限交接。

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

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

表2 正常情況下的權限移交

表3 異常情況下的權限移交

3.3 權限移交實現(xiàn)

對于單個系統(tǒng)而言，在每個權限所在處設置數字量輸出(digital output，DO)和數字量輸入(digital input，DI)標簽點，用于權限移交流程。權限移交請求發(fā)出后，在一定時間內(如30 s)無回應，則權限移交請求標簽位消失。在當前權限所在處HMI上按下相應的“權限移交至××”按鈕，則PLC內發(fā)送請求給對方，××處HMI上相應的“接受權限”按鈕突出顯示，在一定時間內點擊“接受權限”按鈕，T1或T2值發(fā)生相應改變，表明權限移交成功。若強制收回，則無需對方接收權限移交請求，可直接將權限強制收回到當前所在處，同時設置相應的標簽點。下面說明文中DO、DI點的含義。

1)點名DO-S-BTOA。第一個DO表示HMI上按鈕指令;第二個 S表示發(fā)送 SEND，A表示接受ACCEPT，F(xiàn)表示強制收回FORCE;第三個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)行一個周期。

2)點名DI-R-BTOA。第一個DI表示標記位，用于HMI上接收權限方的“接收權限”按鈕使能;第二個R表示REQUEST請求;第三個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信號為一定時間內的長信號，由程序事先設定。

3)PLC程序內設置了多個DO、DI點，以實現(xiàn)不同工作站之間的權限轉移。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 工作站權限移交

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

4.1 A端BAS工作站的權限移交畫面

1)當前權限在B端BAS工作站的權限移交畫面，如圖1所示。

圖1 A端BAS工作站權限移交(權限在B端)

2)當前權限在A端BAS工作站的權限移交畫面，如圖2所示。

圖2 A端BAS工作站權限移交(權限在A端)

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

圖3 A端BAS工作站權限移交(權限在ISCS)

4.2 車站ISCS工作站的權限移交畫面

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

圖4 車站ISCS工作站權限移交(權限在BAS)

圖5 車站ISCS工作站權限移交(權限在車站ISCS)

圖6 車站ISCS工作站權限移交(權限在中心ISCS)

5 權限移交過程

5.1 正常情況下的權限移交

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

圖7 正常情況下的權限移交流程

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

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，在A端BAS HMI上點擊“移交至車站ISCS工作站”按鈕。

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

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

5.2 異常情況下的權限移交

只要點擊相應畫面上的“強制收回”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的確認過程。

6 結語

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

權限正常移交因為涉及中心、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，日后可以加強運營操作管理和計算機輔助工具等，在計算機局域網內直接完成。

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