北京和利时系统工程有限公司

1 概述

    随着我国城市轨道交通行业的大力发展，对综合监控系统的实时性、稳定性、扩展性提出了更高的要求。在这些系统中，通信担负着承上启下的重要作用：一方面车站内多种专业的自动化设备要进行实时数据的采集与监控；另一方面车站与监控中心通过骨干网络要进行大量的数据通信；此外各车站、监控中心局域网内部的各计算机之间也要进行频繁的信息交换。通信应用软件的稳定性、实时性和扩展性直接关系到系统的性能。因此，具有先进实用的通信功能至关重要。

    和利时公司自主开发的轨道交通综合监控MACS-SCADA软件系统采用了分布式和开放式体系结构，其分布式体现于跨网络配制、分层和模块化设计上，而开放性则体现在设备通信接口标准化、通用通信服务和可扩充的专业接口上。

2 MACS-SCADA软件系统通信应用模块

    MACS-SCADA软件系统的通信任务总体上分为现场设备数据采集通信任务和计算机应用通信任务，计算机应用通信任务包含一系列功能互补的应用通信模块，其构成如图1所示。各通信任务可以根据配制运行在任意一台主机上。

1、 设备通信

    设备通信完成对现场数据的采集，由数十个驱动程序组成。各设备通信驱动按照相应的通信协议与现场设备进行数据交互，维护系统平台的实时数据库。设备通信驱动统一采用前后端隔离结构，屏蔽不良设备对系统平台的干扰，由设备驱动所产生的事件准确反映了设备的各种运行状态。对许多支持标准通信协议的设备可以不经过开发而直接接入，如Modbus、ProfiBus、IEC60870-5系列、部颁CDT等。

2、 专用平台通信

    平台通信完成MACS-SCADA平台上各主机之间的核心通信，支持所有与NetBios兼容的协议，如NetBEUI、IPX/SPX、TCP/IP等。平台通信无需专门配制，扩充网络上的主机结点后系统会自动识别。平台通信可自动协调各主机之间的通信，可自动在双网环境中进行网路选择，基于数据订阅和平衡传输的通信机制极大地降低了网络通信数据量。

3、 通用DDE/OPC通信

    MACS-SCADA系统平台支持通用通信方式DDE（Dynamic Data Exchange）和OPC（OLE for Process Control），这两者，特别是OPC，在工业领域建立了高效的数据传输规范。MACS-SCADA同时支持OPC服务端和OPC客户端，可以轻易实现与别的支持OPC特性的设备或监控系统之间的互联。

4、 域间数据通信

    域间数据通信用来实现特殊环境下车站与监控中心之间的数据通信，如串行窄带宽，或根据通用、专用通信规约与其它相关专业进行信息共享等应用。在支持TCP/IP的网络环境中，域间数据通信实现中采用统一的编程接口，封装数据传输和网络诊断、网路选择功能，可以快速开发出满足所有用户需求的新通信功能。域间数据通信的内容包括实时数据、事件信息、校时信息等。

5、 域内数据通信

    域内数据通信主要用来支持历史数据的转存、WEB服务等工作：通过ODBC/ADO方式实现了异构数据库的互联，通过FTP实现了文档备份，通过IIS发布和HTTP实现了浏览器方式的数据监视。此外，域内数据通信还包括通过UDP方式实现的网络状态监视等应用。

6、 事件通信

    事件通信的内容是变位、报警、日志、参数串等信息，信息类型用业务号来区分，采用消息驱动和多点对多点TCP连接方式实现，用简洁的形式分优先级传输事件信息，并通知相关应用任务。事件通信也采用统一的编程接口，具有网络诊断和根据网络负荷自动选择网路的能力。

３ MACS-SCADA设备数据采集通信任务在工程项目中的应用

    轨道交通综合监控系统中现场设备通信接入非常重要，利用MACS-SCADA提供的设备通信应用任务，可以方便快捷地接入各种不同类型的设备。表1列出了部分工程项目中设备通信的应用：

                               表1  设备通信应用示例

4 MACS-SCADA计算机应用通信任务在工程项目中的应用

    应用通信任务包括平台通信、通用DDE/OPC通信、域间数据通信、域内数据通信、事件通信等多方面。这些通信任务各司其职，使整个监控系统形成以网络为核心的全分布、实时高效、高度可靠的整体。下文简要介绍天津快轨中车站与监控中心通信的一个应用实例。

    天津快轨项目中，车站与监控中心之间采用双冗余的RS422通道进行通信，最大速率64Kbps。监控中心设置主从互备的双前置机和一组切换装置，通过对切换装置的操作实现主从通道和主从前置机的切换，硬件结构如图2所示：

    在有限的网络带宽限制下保证传输的实时性和数据一致性，首要的问题是设计高效、周密的传输协议。和利时公司自行研发的远程通信专用通信规约综合利用了数据订阅、变化通知、分组校验等多种数据传输机制，确保通信稳定可靠。该通信规约可应用于多种网络形式。软件实现大致结构如图3所示：

5 结束语

    现场总线、高速以太网等技术的飞速发展，推动着综合监控概念的不断延伸。大型监控系统由于地理分布特性，以及人们不断追求更高的自动化水平，使网络超越了计算机本体成为软件设计的核心，轨道交通综合监控MACS-SCADA软件系统就是一个基于该理念设计的成功典范。