地鐵環控系統控制器接口感應電流問題的研究

摘 要：地鐵環境與設備監控系統對車站的機電設備，如通風空調系統、給排水系統、垂直電梯與自動扶梯、低壓配電照明等進行全面、有效的監控及控制。環境與設備監控系統中控制器的數字輸入輸出接口易受到交流感應電流串入而影響整個系統的正常工作，本文主要分析環控系統控制器接口電路產生交流感應電流的原因，并給出具體的解決方案與措施。

關鍵詞：感應電流；控制器；環控系統

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.14.129

1 概述

地鐵環境與設備監控系統（Building Automation System，簡稱BAS系統）是通訊、計算機、工業控制、軟件技術、網絡等技術相結合的系統，主要對地鐵的機電設備進行監控與控制，其中對電扶梯只進行監控而不控制，對大小風機風閥、屏蔽門系統、低壓配電系統等則既監控又控制，使其能夠完成自動化管理，確保設備在火災、水災、地震等災害或阻塞事故狀態下，能夠及時迅速地轉入災害運行模式，保護地鐵站內的設備和人員的安全，所以BAS系統的正常運行對于地鐵運營至關重要。但是BAS系統在實際運行過程中存在無法控制監控風機風閥設備等情況，下面將對其故障原因進行分析并且給出解決方法。

2 感應電流產生原因分析

2.1 感應電流的影響

BAS系統采用可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，以下簡稱PLC）對通風設備、低壓配電設備、給排水設備等進行監控與控制，PLC的I/O模塊通過外部接線采集現場開關量輸入輸出信號，并且要求輸入輸出信號采用無源干接點形式，與控制設備之間沒有電源交叉，保證AC220V或AC380V或者其他電源系統不能直接接入PLC的I/O模塊。但是在實際運行過程中，在風機風閥未啟動時，PLC的輸入輸出線路中存在交流10～50V感應電壓，如圖1所示，在風機風閥等設備啟動后感應電壓會上升至交流70V～120V，PLC無法對風機風閥等設備進行正常控制與監控，易產生誤報警等錯誤工作狀態，更嚴重會使PLC輸入輸出接口燒毀。

2.2 感應電流產生的原因

目前，大多數地鐵公司的環境與設備監控系統在施工布線過程中，采用PLC的控制電線與風機風閥的動力電纜采用同一橋架方式，雖然橋架中間有蓋板隔離，但是由于距離過近，并且PLC的控制電路未采取有效屏蔽等措施，導致動力電纜對控制電路產生感應電流，特別是風機風閥等設備工作時，動力電纜電流增大，導致感應電流增大現象。

3 解決措施

目前，國內地鐵行業感應電流對于環控系統控制器接口方面的影響，仍然沒有好的解決措施。不同的地鐵運營公司對于感應電流的處置方式方法不同，下面結合不同原因分析以及結合地鐵設備維護經驗，提出以下幾種方法來解決交直流感應電流串擾問題：

3.1 并聯對地電容

對于強弱電安裝距離過近等引起的交直流感應電壓干擾問題，可以采用在反饋信號線中并聯對地電容的方法來解決，利用電容隔直通交的特性抑制交流電壓的產生，及可將反饋線公共端接電阻一端，電阻另一端接地。

此方法對感應電可起到降壓作用，因為電容容抗，會使其有分壓效果。同時電容有充放電的作用，當電壓波形往下時，電容會放電。此方法為簡單的降壓措施，施工簡單，成本低，但負荷性差，安全性低，電容需要定期進行更換。

3.2 端子采用壓敏電阻保護

采用壓敏電阻并聯PLC輸入端子，形成對PLC接口電路的保護，如圖3所示。

上圖電路采用壓敏電阻來保護電路，如果J2輸入點電壓高于壓敏電阻RV的額定電壓，RV電阻會瞬間變小，當電流超過FU1的額定電流FU1熔斷從而保護J1所接的設備不被串接進來的感應交流電所損壞，當FU1熔斷器斷路后，D1發光二極管亮，指示此接口電壓過大，熔斷器斷開，PLC輸入端沒有輸入。

此種方式雖然可以有效保護PLC輸入端點，但是造價昂貴，需要在PLC接線柜內進行二次改造，增加隔離電路板。

3.3 PLC+智能控制器總線方式

目前城市軌道交通環境與設備監控系統均采用DCS系統控制方式，機電設備的控制與監控布線方式采用數字量輸入輸出方式。若采用FCS系統控制方式，現場設備采用智能裝置控制，不僅可以節省系統布線價格，簡化系統控制結構，而且PLC與智能裝置的通訊采用RS485通訊，通訊電纜采用屏蔽雙絞線，可以大大降低感應電流和交流電串入直流控制系統的危險。

4 結語

本文通過對地鐵環境與設備監控系統控制器接口串入感應電流的原因進行分析，總結出三種可實施的改造解決方案，從而提升地鐵環境與設備監控系統的可靠性、安全性，三種方案各有利弊，可根據不同的環境、應用場合選擇相應的解決措施。

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作者簡介：陳宏濤（1982-），男，遼寧沈陽人，碩士研究生，講師，從事軌道交通機電技術方面教學、研究。