北京和利时系统工程有限公司

1 深圳地铁项目系统体系结构

1.1 系统特点

    深圳地铁项目系统是一个地理分散和多专业集成的监控系统，集成了EMCS（环控系统）+FAS（防灾报警系统）+SCADA（电力监控系统）三个专业。采用中心、车站、就地设备三层分布式体系结构，是一个开放的计算机系统。系统由工程师站、操作员站、打印站、中央服务器、商用数据库服务器、车站监控站、系统局域网络、骨干网络等组成。
深圳地铁项目具有如下特点：
    （1） 专业性更强，综合了3个系统，包括EMCS、FAS和SCADA，其中EMCS是主系统，需要在车站以及中心集成其它两个系统的信息；

    （2） 需要MACS-SCADA与其他软件进行集成，本项目需要与FAS系统（FIX软件）实现信息集成；

    （3） 各车站到中心为共线式10M以太网，网络数据服务应以优化骨干网数据传输协议为目标，建立以网络为中心的数据服务模式。

    （4） 人机界面体系设计专业化要求较高；

    在车站一级，EMCS、SCADA、FAS基本为独立的子系统，EMCS子系统和SCADA子系统采用MACS-SCADA软件，分别形成MACS-SCADA的一个车站域，FAS系统采用独立的第三方软件； EMCS车站子系统的监控主站将接收FAS子系统的主要数据但并不传到监控中心，EMCS车站子系统的监控主站在人机界面层可以同时查看三个系统的关键数据。

    在监控中心，EMCS+SCADA+FAS构成一个综合的计算机集成系统，采用MACS-SCADA软件，其中FAS系统采用独立的第三方软件，工程配置以双冗余硬件服务器方式运行所有上层后台任务，不同专业系统的中央监控站运行人机界面软件，通过工程配置组态的方式查看本专业关心的相关数据。EMCS的监控主站将接收FAS系统独立传输到中心的主要数据。

    对于FAS采集到的数据，分别在中心和车站接入MACS-SCADA集成系统，从车站到中心的数据传送由独立的FAS系统通过其专用网络进行。

1.2 系统硬件结构图

1.3 系统软件结构图

1.4 车站系统

    10/100M EtherNet 作为车站内局域网，连接EMCS、FAS和SCADA系统，三个系统主要通过该网交换数据。EMCS监控主站作为整个车站的监控主站，监视三个系统的运行状况。

（1） EMCS系统

    EMCS系统由多组PLC，一台工控机和一台EMCS监控主站组成。各组PLC通过Contral Net控制网络挂接到一对冗余主控PLC上，主控PLC将数据传送到EMCS监控主站的MACS-SCADA实时数据库中。工控机负责监控照明、电梯扶梯、屏蔽门等系统，采集的数据传送到EMCS监控主站。

    EMCS监控主站车站系统的主要监控计算机，可监视其它专业系统的数据，需根据需要配置MACS-SCADA服务任务软件。
MCP PLC 外接MCP（手动操作盘），功能上作为EMCS监控主站和一对主控PLC的硬件后备。MCP和EMCS监控主站在操作上具有闭锁关系，该功能在MCP PLC和主控PLC之间实现。

（2） FAS系统

    火灾报警控制器通过车站局域网将采集数据送FAS监控主站，同时通过专门的光纤将数据送中心FAS监控主机。
FAS向EMCS提供报警和模式变换信息，通过RS232接口接入MCP PLC。EMCS还要通过车站局域网从FAS监控主机取得探头数据，结果存入EMCS监控主站数据库中，但EMCS监控主站并不将数据发送到监控中心。

（3） SCADA系统

    SCADA每个车站一台工控机，做为I/O站，并可对车站SCADA系统进行维护管理。区间变电站也同样存在一台工控机，并挂接到临近车站的局域网上，因此一个车站最多有两个SCADA I/O站兼维护管理站。需根据需要配置MACS-SCADA服务任务软件。
车站系统的软件结构如下：

1.5 监控中心（OCC）集成系统

（1） 服务器
    双中央服务器，三个专业共用，运行MACS-SCADA服务器软件。一台历史服务器兼信息系统工作站，运行MACS-SCADA通用数据库服务器软件。
（2） SCADA
    两台监视工作站，运行MACS-SCADA操作员站软件，只监控电力SCADA系统的数据。一台文档工作站，作为整个系统的工程师站，运行MACS-SCADA工程师站组态软件，负责维护整个系统的工程组态数据。
（3） EMCS
    两台监视工作站，运行MACS-SCADA操作员站软件，除全面负责监控EMCS系统的数据外，还负责监视整个集成系统的运行，可同时监控EMCS+SCADA+FAS的数据。
（4） FAS
    两台监视工作站，只监控FAS系统的数据。
（5） 打印机
    一台网络打印服务器，运行MACS-SCADA打印站软件。
（6） 大屏幕
    大屏幕控制器上运行MACS-SCADA大屏幕接口软件，通过组态的方式定义专用图形，通过网络向MACS-SCADA系统申请数据。可同时监控EMCS+SCADA+FAS的数据。
监控中心系统的软件结构如下：

2 系统软件功能设计

2.1 设备通信
    设备通信是系统软件的最底层，负责系统的现场数据IO功能。由于集成系统连接的设备多，协议复杂，故设计了统一的开发模板指导所有通信驱动的开发，所有的通信驱动采用风格一致的模块内部结构和外部接口。

2.2 实时数据库
    以网络为中心的实时数据库，对实时数据的访问不依赖于一台或两台备份的服务器，数据申请直接指向IO站。实时数据库提供各种访问接口：ODBC、OPC、DDE、API函数。

2.3 网络数据传送
    所有的数据申请为订阅方式，数据传送为变化传送。数据传送设置优先级别，优先传送一级数据。

2.4 系统诊断
    诊断程序向本地所有应用程序模块发送诊断消息，收到返回消息后填写诊断包。诊断包定时向域内主机发送，在线节点收到后应答，以此来判断网络状态。判断出来的应用程序和网络状态写入实时数据库以便应用。

2.5 报警服务
    报警的产生基于报警服务器。报警服务器根据组态信息周期判断报警条件是否满足，满足后产生报警信息并支持操作员站的访问。报警服务支持冗余。

2.6 趋势服务
    趋势（历史库）服务器上运行的趋势服务程序按照组态信息从实时数据库读取信息并保存在本地硬盘，需要长期保存的数据转存到商用数据库服务器。数据的存储时间可根据存储介质的容量进行设置。趋势服务支持冗余。

2.7 报表服务
    报表基于EXCEL，采用所见即所得的方式。报表的数据来源是趋势服务器，报表服务支持定时打印和召唤打印。

2.8 算法服务
    实时控制算法功能由下层的PLC和上层软件共同实现。上层应用软件支持类C语言和BISCA语言的脚本语言编程。并为项目中的特殊应用算法编写了封装的应用算法模块。

2.9 校时服务
    时间信息来自GPS和地铁统一时钟接口。校时服务模块对系统中所有申请校时的节点进行校时，校时协议采用标准的网络校时协议－NTP(NETWORK TIME PROTOCOL)。

2.10 WEB服务
    WEB服务模块读取实时数据生成HTML文件，，使用WINDOWS的IIS服务发布网站。WEB服务模块定时更新网页，客户机只需浏览器即可监视现场数据和系统运行情况。

2.11 打印服务
    打印服务支支持多打印机冗余。并可根据打印机的状态自动选择备份打印机，支持行打印、页打印、表格打印和图形打印。

2.12 商用数据库转存模块
    优选主流商用数据库，数据库的结构设计与操作系统和数据库系统无关，以适应多种系统平台需求。转存的内容包括报警、日志、SOE记录、有长期保存价值的历史数据等。

2.13 人机界面（HMI）
    MACS-SCADA人机界面子系统（HMI）是运行在中文Windows NT或者Windows 2000平台上的实时监控软件，该软件支持多屏幕显示，每个屏幕的显示和操作互不干扰。主要功能：

    （1） 图形功能强大，可显示立体图形和动态对象。
    （2） 支持曲线、棒图、数字多种显示方式。
    （3） 支持多种条件查询的报警列表。
    （4） 支持多种条件查询的操作日志。
    （5） 支持多种顺序的设备状态查询。
    （6） 事故追忆和SOE数据的在线查询显示和打印。
    （7） 系统管理功能用来监视整个系统应用程序模块和网络的运行状况。
    （8） 权限管理，可设置多种操作级别，对登录的操作员进行权限审核。

3 结束语

    深圳地铁项目应用要求高，结构复杂，限于篇幅只能在这里对其系统软件做一个轮廓性的描述，实现细节就不做具体论述了。