廣州地鐵一號線SCADA系統增加軌電位遠控功能技術改造

摘??要：廣州地鐵線網范圍內SCADA或主控系統上，基本無設置遠控分合軌電位功能。在屏蔽門打火或鋼軌打火時，需要變電人員到設備房手動合上軌電位限制裝置，影響了故障處置的效率。本文結合廣州地鐵一號線西門子S5系列的PLC技術、SINAUT技術、牽引供電技術，對SCADA系統的邏輯控制功能進行改造，實現在一號線OCC調度平臺增加遠控軌電位分合的功能。

關鍵詞：?SCADA??S5-95??S5-115??RTU

1?廣州地鐵一號線SCADA系統概況

廣州地鐵一號線SCADA系統組網方式見圖1，子站點通過若干間隔層PLC控制器S5-95U，中間層傳輸控制器S5-115，傳輸單元RTU設備進行組網。每個控制器負責單臺設備的控制、信號傳輸功能，例如變電所內的交流33kVGIS設備、直流1500V進線、直流1500V饋線斷路器、直流負極柜斷路器均由本柜配置的S5-95設備進行控制和信號傳輸，而交流400V設備、接觸網電動隔離開關的控制、測量、電度、信息數據采集功能則由S5-115完成控制和信號傳輸工作。

廣州地鐵一號線SCADA系統采用屏蔽雙絞線和RS-485作為物理傳輸介質，并以PROFIBUSDP和SINAUT??8FW兩種協議傳輸。通過S5-95U和S5-115的通訊模塊，實現不同PLC單元間的信息傳遞。

2??數據結構及其交換方式

S5系列PLC程序包含5類塊（block）：組織塊OB、功能塊FB、數據塊DB、程序塊PB、順序塊SB。

組織塊（OB?block）：對程序內所有的程序塊進行調用和管理；負責在PLC掃描程序的時候，順序執行組織塊內的程序語句。

功能塊（FB?block）：功能塊里面的邏輯語句包含有特定的功能，反映I/O點和邏輯語句間的輸入輸出關系。而功能塊在反映邏輯語句的時候，將輸入量和邏輯關系分離，其輸入數據是以參數的形式表示，而輸入量存儲于數據庫中，這樣方便于功能塊的賦值和調用。

數據塊（DB?block）：用于存放各種數據，供程序塊和功能塊調用。

程序塊（PB?block）：為用戶編寫的各種邏輯關系，反映設計者的功能需求，聯系不同數字量及模擬量的I/O點。

順序塊（SB?block）：主要用在過程控制方面，廣州地鐵一號線供電自動化系統中沒有使用。

站級SCADA系統的數據處理主要包含兩大部分完成：一部分由各開關柜的S5-95U?完成，另一部分由S5-115U?完成。數據在?RTU與S5-115U、S5-115U與S5--95中各塊的數據轉換傳遞關系見圖2。

以S5-115中的控制命令值Q35.0、Q35.1，見圖3，其在電氣圖紙中是作為902開關分合的控制信號。見圖4，在S5-115U中的地址為：第4字節，第0-1位，即4.0-4.1，協議為PROFIBUS；在RTU中的地址：第9字節，第0-1位，即9.0和9.1，協議為SINAUT?8FW。數據類型為：命令。

根據圖2，數據下行，即上位機傳遞來的指令基本數據傳遞流程如下：

1. 在?PB200/FB200的程序作用下，實現S5-115與RTU數據同步。其中功能性的程序寫在FB200，PB200把具體的值賦給FB200，以下的PB**/FB**情況與此類似。
2. 在PB202/FB201的程序作用下，RTU中的9.0至9.7轉換成DW112數據字中DR112（右8位）。
3. 根據圖5，在?PB30/FB32的作用下，數據塊DB202的數據字節DR112的bit0和bit1（即A0、A1）賦值給Q35.0至Q35.1，DR112的bit2至bit7（A2至A7）作為預留的點位，賦值至寄存器F80.0。因此，后續可以對程序進行修改，用作軌電位分合控制指令輸出。

同理，數據上行，即S5-115中的400V低壓開關901、902位置狀態信息值I13.0至13.1上送至上位機的流程如下：

1. 見圖6?，在PB30/FB33的作用下，S5-115的I13.0和I13.1賦值至數據塊DB202的數據塊的DR152的bit0和bit1（即E0、E1）；DR152的bit2至bit7（即E2至E7）作為預留點，由寄存器F0.0賦值。
2. 見圖7，在PB202/FB201作用下，S5-115的DB202數據塊DR152地址轉換為S5-115U地址4.0至4.7；再通過SINBIT軟件，將S5-115地址轉換為RTU地址9.0至9.7，實現數據的傳遞。由于控制命令信息和位置信號信息在S5-115中分別存儲在不同的寄存器中，但是在SINAUT中是映射同一個寄存器地址，程序修改時，應保持一致原則。

3??軌電位增加分合功能改造的技術方案

通過前面的分析可知數據在RTU和S5-115之間的數據傳遞關系。對于加裝軌電位遠控分合功能可類比400V開關在控制邏輯實現方式，實現方案如下：

3.1遠控命令下送修改

見圖8，?在S5-115的PB30程序塊中Segment21語句A3和A4增加遠控輸出點Q35.4、Q35.5（軌電位遠控分合命令）。

3.2位置信號上傳修改

見圖9，在S5-115中PB30程序塊中PB30程序塊中Segment5語句增加軌電位分合位置信號上送指令I11.0、I11.1至E4和E5（軌電位位置狀態分合信息）指令修改。

3.3RTU程序修改

在SINBIT軟件下打開公園前A所（S09A）中央信號屏（UA11）程序，輸入對應的協議轉換關系。分別對命令值（見圖10）和信息值進行修改，程序修改完畢后生成新的L2.HEX即協議轉換關系文件。

3.4FSP芯片修改

將新的協議轉換關系文件L2.HEX下載至FSP芯片中。

3.5P500組態軟件程序修改

在調度監控平臺進行組態界面修改，增加軌電位分合閘控制開關，參數設置與SINAUT地址對應。注意在P500中，RTU站名是根據全線站點編號確定，可以在監控界面中查到，TEL地址對應SINAUT-byte，位對應的是SINAUT-byte-bit再加1。即此時設置的是軌電位分閘的狀態。

3.6改造后效果

結語

在SCADA系統增加點表應遵循以下原則：

1、改造后功能應符合廠家的系統集成，不應改變其系統集成方式。

2、遵循原先設計思路的情況下增加合法的數據點。不應改變原先的任何邏輯和數據、地址等。

3、改造后應預留時間進行程序運行觀察，如有報錯應及時分析分原因進行整改。

參考文獻

• 趙夠平，地鐵牽引供電框架保護及功能性改造，都市快軌交通，第20卷，第6期
• 趙夠平，廣州地鐵1#線變電所綜合自動化系統軟件集成，電工技術

作者簡介：楊曉春（1988—?），女，瑤族，廣東廣州人，工學碩士，城市軌道交通供電工程師，注冊電氣工程師（發輸電），城市軌道交通供電技術、供電設備運行管理方向。