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作者簡(jiǎn)介：郭劍鋒，男（1979-），湖北監利人，工程師，碩士，主要研究方向為現場(chǎng)總線(xiàn)、嵌入式系統、工業(yè)以太網(wǎng)。
摘 要：在軌道交通的項目設計和實(shí)施過(guò)程中，遇到的兩個(gè)問(wèn)題，一是多種總線(xiàn)協(xié)議標準共存，需要各種總線(xiàn)協(xié)議設備互連；二是供應商設備通信接口五花八門(mén)，需要統一連接到一種選定的工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò )及現場(chǎng)總線(xiàn)系統中。通過(guò)使用PROFIBUS總線(xiàn)橋可以方便的將多家第三方設備集成到PROFIBUS現場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中，保證設備的實(shí)時(shí)監控和系統的可靠運行。本文將以北京地鐵5號線(xiàn)為例進(jìn)行介紹。
關(guān)鍵詞：現場(chǎng)總線(xiàn)；PROFIBUS；多協(xié)議總線(xiàn)橋
Abstract：In the rail traffic project design and implementation process，the two problems are often encountered.First，different bus protocol standards coexist in a same system，and thus various bus interface equipments are required to be interconnected；Second，the interface of many devices are different，the communication interfaces from different vendors are different and needed to be integrated in a designated industrial communication network and fieldbus system.By using the PROFIBUS highway bridge，various third-part equipments can be integrated into the PROFIBUS system conveniently，which ensures the real-time and reliability of the control system.The Beijing metro line 5 will be introduced as an example in this paper.
Key words：Fieldbus；PROFIBUS；Various protocol bridge
在軌道交通的項目設計和實(shí)施過(guò)程中，遇到的兩個(gè)問(wèn)題，一是多種總線(xiàn)協(xié)議標準共存，需要各種總線(xiàn)協(xié)議設備互連；二是供應商設備通信接口五花八門(mén)，需要統一連接到一種選定的工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò )及現場(chǎng)總線(xiàn)系統中。通過(guò)使用PROFIBUS總線(xiàn)橋可以方便的將多家第三方設備集成到PROFIBUS現場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中，保證設備的實(shí)時(shí)監控和系統的可靠運行。本文將以北京地鐵5號線(xiàn)為例進(jìn)行介紹。
1 項目綜述
北京地鐵5號線(xiàn)的“環(huán)境與設備監控系統（簡(jiǎn)稱(chēng)BAS）”由25個(gè)站級子系統組成，包括：
·16個(gè)地下車(chē)站站級子系統
·7個(gè)地面車(chē)站站級子系統
·宋家莊停車(chē)場(chǎng)的站級子系統
·太平莊車(chē)輛段的站級子系統
站級子系統的主要功能是要完成車(chē)站、停車(chē)場(chǎng)及車(chē)輛段主要設備的全面、有效地自動(dòng)化監控及管理；及時(shí)、準確的將監視數據上傳給綜合監控系統（簡(jiǎn)稱(chēng)ISCS）；同時(shí)能夠接收ISCS所下達的模式控制、單點(diǎn)控制等控制指令；確保設備處于安全、可靠、高效、節能的最佳運行狀態(tài)；從而提供一個(gè)舒適的乘車(chē)環(huán)境。并能在火災或阻塞等災害狀態(tài)下，更好地協(xié)調車(chē)站設備的運行，充分發(fā)揮各種設備應有的作用，保證乘客的安全和設備的正常運行。
2 BAS系統及網(wǎng)絡(luò )結構
站級BAS子系統通信網(wǎng)絡(luò )規范全部采用國際IEC61158-3（即中國國家標準GB/T20540-2006）PROFIBUS標準。這是目前國際國內普遍采用的一種現場(chǎng)總線(xiàn)標準。具有高速、可靠、應用范圍廣的優(yōu)點(diǎn)。目前在歐洲及我國已有許多地鐵BAS系統采用PROFIBUS通信網(wǎng)絡(luò )成功的案例。北京地鐵5號線(xiàn)站級BAS通信網(wǎng)絡(luò )結構圖如圖1所示。
圖1 北京地鐵5號線(xiàn)站級BAS通信網(wǎng)絡(luò )結構圖
BAS子系統PROFIBUS網(wǎng)絡(luò )結構采用冗余雙環(huán)網(wǎng)，即使雙環(huán)網(wǎng)上出現兩處故障點(diǎn)，系統仍然能夠正常工作。系統利用Y-LINK設備將雙總線(xiàn)結構轉換為單總線(xiàn)以實(shí)現對單總線(xiàn)接口設備聯(lián)接。
3 總線(xiàn)橋實(shí)現多種協(xié)議設備與PROFIBUS總線(xiàn)的連接
站級BAS子系統監控設備種類(lèi)很多，供貨廠(chǎng)家不一，且涉及多個(gè)行業(yè)。這些設備包括：暖通空調系統、給排水系統、低壓配電與動(dòng)力照明系統、電梯系統、安全門(mén)系統、車(chē)站事故照明電源系統等。要求上述設備全部具備PROFIBUS通信標準接口，對上述設備供應商來(lái)說(shuō)難度較大，并不現實(shí)。采用PROFIBUS總線(xiàn)橋實(shí)現多種協(xié)議設備連接到PROFIBUS總線(xiàn)是一種常用的方法。在北京地鐵5號線(xiàn)項目之前，南京地鐵1號線(xiàn)項目就使用鼎實(shí)科技的總線(xiàn)橋連接顯示設備到PROFIBUS系統，收到很好效果。
4 PROFIBUS總線(xiàn)橋技術(shù)與產(chǎn)品
“總線(xiàn)橋”就是現場(chǎng)總線(xiàn)協(xié)議轉換網(wǎng)關(guān)。PROFIBUS總線(xiàn)橋就是將具有RS-232/485、CAN及MODBUS等通信協(xié)議接口設備連接到PROFIBUS總線(xiàn)上，使該設備成為PROFIBUS總線(xiàn)上的一個(gè)從站。目前北京鼎實(shí)創(chuàng )新科技有限公司可提供的PROFIBUS總線(xiàn)橋產(chǎn)品包括：
·PROFIBUS<=>MODBUS；
·PROFIBUS<=>RS232/485（自由協(xié)議）；
·PROFIBUS<=>CAN（自由協(xié)議）；
·PROFIBUS<=>CANOpen；
·PROFIBUS<=>DeviceNet；
·PROFIBUS<=>Ethernet（TCP/IP）。
北京鼎實(shí)科技還為該項目中使用“企業(yè)自由協(xié)議”的設備提供“總線(xiàn)橋定制”服務(wù)。定制協(xié)議轉換總線(xiàn)橋可以將各種企業(yè)自由協(xié)議設備更方便、快捷地連接到PROFIBUS總線(xiàn)上。在該項目中，應急電源EPS、振動(dòng)監控系統、西門(mén)子CS11消防系統（FAS）就使用了鼎實(shí)科技定制的PROFIBUS總線(xiàn)橋產(chǎn)品。
5 PROFIBUS總線(xiàn)橋產(chǎn)品在5號線(xiàn)BAS上的應用
5.1 實(shí)現功能
BAS系統通過(guò)使用北京鼎實(shí)科技的多協(xié)議轉換總線(xiàn)橋將具有不同協(xié)議、不同廠(chǎng)家的第三方設備連接到PROFIBUS現場(chǎng)總線(xiàn)系統中。主要協(xié)議設備有：
·MODBUS協(xié)議設備，包括：HMI、冷卻水機組、電梯系統。
·RS/232/485企業(yè)自由協(xié)議設備，包括：應急電源EPS、振動(dòng)檢測儀、FAS消防系統。
5.2 應用總線(xiàn)橋設備的優(yōu)點(diǎn)
①應用簡(jiǎn)單：用戶(hù)不用了解PROFIBUS和第三方設備技術(shù)細節，用戶(hù)只需參考總線(xiàn)橋手冊及提供的應用實(shí)例，根據要求完成配置，不需要復雜編程，即可在短時(shí)間內實(shí)現連接通信。
②透明通信：用戶(hù)可以依照PROFIBUS通信數據區和第三方設備通信數據區的映射關(guān)系，實(shí)現PROFIBUS到第三方設備之間的數據透明通信。
③數據完整，實(shí)時(shí)傳輸：對到第三方設備上傳的參數無(wú)丟失，并實(shí)時(shí)傳輸給PROFBUS-DP，保證數據的完整性。
6 結束語(yǔ)
多種總線(xiàn)協(xié)議標準共存、各種企業(yè)自由協(xié)議設備長(cháng)期存在，這兩個(gè)問(wèn)題不只是北京地鐵5號線(xiàn)BAS系統遇到的特例，而是整個(gè)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò )領(lǐng)域將長(cháng)期面臨的現實(shí)。北京地鐵5號線(xiàn)BAS系統使用總線(xiàn)橋將MODBUS協(xié)議及基于RS-232/485的企業(yè)自由協(xié)議設備連接到PROFIBUS總線(xiàn)系統，取得很好效果，值得在地鐵環(huán)境與設備監控系統推廣應用。
——轉自《自動(dòng)化博覽》
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號