城市轨道交通环境与设备监控系统设计与应用PDF电子书下载

第1章 BAS系统概述 1

1.1 什么是环境与设备监控系统 1

1.1.1 环境与设备监控系统定义 1

1.1.2 和一般民用建筑BA系统的比较 2

1.2 BAS系统回顾 4

1.3 BAS系统性质 6

1.3.1 BAS是一个集成的开放系统 6

1.3.2 BAS是一个工厂级自动化系统 8

1.4 BAS系统结构概述 9

1.4.1 总体系统结构 9

1.4.2 车站系统结构 9

1.5 BAS系统与其他自动化系统的关系 10

1.5.1 与综合自动化系统、主控／综合监控系统的关系 10

1.5.2 与火灾报警系统（FAS）的关系 15

1.5.3 和信号系统的关系 16

1.6 关于集成后备盘 17

1.7 BAS系统性能指标与评价 18

1.7.1 BAS主要性能指标 18

1.7.2 BAS系统评价 20

1.8 BAS系统展望 22

第2章 BAS系统技术基础与系统选择 23

2.1 计算机体系结构概述 23

2.1.1 计算机系统基本构成 23

2.1.2 计算机基本输入／输出服务 24

2.1.3 多级存储器 25

2.1.4 计算机指令系统 28

2.1.5 流水线技术 29

2.1.6 多处理机系统 29

2.1.7 总线结构及输入／输出接口 30

2.2 计算机性能评测 36

2.3 计算机控制系统 43

2.3.1 计算机控制系统发展历程 43

2.3.2 PLC与PLC系统 45

2.3.3 数据采集与监控系统（SCADA） 65

2.3.4 集散控制系统（DCS） 68

2.3.5 DDC与DDC系统 71

2.3.6 PC-Based计算机系统 72

2.3.7 关于IEC61131 74

2.4 BAS系统选择 81

2.4.1 计算机控制系统比较与选择 81

2.4.2 BAS系统PLC选型一般原则 84

第3章 BAS系统通信网络与现场总线技术 86

3.1 数据通信基础概述 86

3.1.1 信源编码与码型 86

3.1.2 并行传输和串行传输 88

3.1.3 单工、半双工和全双工传输 89

3.1.4 异步传输和同步传输 89

3.1.5 数字基带传输和频带传输 89

3.1.6 有线信道和无线信道 90

3.1.7 信道编码及差错控制方式 95

3.1.8 异步串行通信物理接口标准 96

3.1.9 几个数据通信系统指标 98

3.2 计算机网络基础 100

3.2.1 计算机网络构成 100

3.2.2 计算机网络的体系结构 101

3.2.3 局域网技术与标准 108

3.2.4 网络安全技术 115

3.2.5 局域网设备 117

3.3 工业通信网络 119

3.3.1 一般特征 119

3.3.2 关于IEC61158 121

3.3.3 关于MODBUS 122

3.4 工业以太网 125

3.4.1 概述 125

3.4.2 Ethernet/IP 126

3.4.3 MODBUS TCP/IP 128

3.4.4 PROFINET 128

3.4.5 Ethernet Powerlink 130

3.5 PLC现场总线 132

3.5.1 概述 132

3.5.2 ControlNet 134

3.5.3 MELSECNET 136

3.5.4 Controller Link 138

3.5.5 MODBUS-Plus 139

3.5.6 PROFIBUS 140

3.5.7 CAN与CANopen 142

3.5.8 DeviceNet 144

3.5.9 CC-Link 148

3.6 工业网络设备 150

3.6.1 工业以太网设备 150

3.6.2 工业网关设备 153

3.7 BAS系统通信网络应用 158

第4章 BAS系统可靠性分析与设计 161

4.1 可靠性工程基本概念 161

4.1.1 可靠度 162

4.1.2 平均无故障时间 162

4.1.3 故障率 163

4.1.4 维修性 163

4.1.5 平均修复时间 164

4.1.6 修复率 164

4.1.7 平均故障间隔时间 164

4.1.8 可用性 164

4.1.9 软件可靠性 165

4.2 系统可靠性分析技术 165

4.2.1 网络法 166

4.2.2 马尔柯夫方法 168

4.2.3 故障模式、影响及危害性分析 170

4.2.4 故障树分析方法 171

4.3 系统环境因素分析 174

4.3.1 一般环境 174

4.3.2 电源环境 175

4.3.3 电磁环境 176

4.4 系统可靠性设计 178

4.4.1 一般环境适应性设计 178

4.4.2 电磁环境适应性设计 179

4.4.3 接地设计 183

4.4.4 防雷击设计 189

4.4.5 容错设计技术 191

4.4.6 系统维护性设计 193

4.5 软件可靠性分析与设计 194

4.5.1 设计方法 195

4.5.2 验证方法 197

第5章 BAS系统接口技术 200

5.1 接口概念 200

5.1.1 设备级接口 201

5.1.2 系统级接口 201

5.1.3 管理级接口 201

5.2 接口软件 201

5.2.1 功能和要求 201

5.2.2 平台化特点 202

5.2.3 接口角色 203

5.3 冗余技术 205

5.3.1 物理冗余 205

5.3.2 软件支持 206

5.4 接口通信协议 208

5.4.1 串行通信协议 208

5.4.2 分层通信协议实现 209

5.4.3 OPC标准 212

5.4.4 统一的标准 213

5.4.5 差错和控制 214

5.5 接口测试 214

5.5.1 测试种类 214

5.5.2 测试流程 215

5.6 接口描述规范 216

5.6.1 详细接口规范书 216

5.6.2 用AIP对接口进行描述 218

5.7 扩展开发示例 219

5.7.1 驱动模板 219

5.7.2 主从切换算法 220

第6章 BAS系统监控软件 223

6.1 分层分布式系统 224

6.2 开放系统 224

6.3 易于管理和维护的系统 225

6.4 系统主要功能 225

6.4.1 数据库管理 225

6.4.2 报警管理 225

6.4.3 图形显示和人-机界面管理 226

6.4.4 安全性管理 227

6.4.5 登录系统需要用户ID和口令字 227

6.4.6 报表功能需求 227

6.5 MACS-SCADA系统软件 227

6.5.1 三层开发模型 228

6.5.2 采用的软件技术 230

6.5.3 软件总体框架 236

6.5.4 数据流 240

6.5.5 软件主要组成模块 242

6.6 项目实施流程与维护支持 247

6.6.1 命名规范的确定 248

6.6.2 设备和功能的确定 249

6.6.3 项目模型的建立 252

6.6.4 软件部署 253

6.6.5 配置数据的远程在线部署 255

6.6.6 工程经验的总结 255

第7章 BAS系统实现的功能 257

7.1 BAS系统功能总体部署与规划 259

7.1.1 监控管理层功能概述 259

7.1.2 装置自动化层功能概述 260

7.2 监控管理层基本功能 261

7.2.1 数据接口 261

7.2.2 数值处理与内部点定义 261

7.2.3 连锁运算 261

7.2.4 友好的人-机界面 262

7.2.5 远程调度 264

7.2.6 维修挂牌 264

7.2.7 报警及事件处理 264

7.2.8 历史数据存取与分析 267

7.2.9 趋势分析 268

7.2.10 数据统计和报表 269

7.2.11 系统校时 269

7.2.12 用户及权限管理 271

7.2.13 Web信息发布 271

7.2.14 在线帮助 272

7.2.15 屏幕复制 272

7.2.16 记事簿 273

7.2.17 打印管理 273

7.3 监控管理层应用扩展功能 273

7.3.1 设备能耗监测 273

7.3.2 装置自动化层系统运行参数整定 274

7.3.3 运营时间表 274

7.3.4 设备组及运行模式编辑 277

7.3.5 程序调度 277

7.3.6 联动调度 279

7.3.7 运营决策支持 280

7.3.8 数据点操作 281

7.3.9 短消息传递 282

7.3.10 设备管理 282

7.3.11 系统维护与管理 284

7.3.12 培训功能 284

7.4 各工艺系统监控功能 285

7.4.1 环控系统（ECS） 285

7.4.2 照明设备 286

7.4.3 导向设备 287

7.4.4 屏蔽门（PSD） 287

7.4.5 电扶梯 287

7.4.6 给排水设备 288

7.4.7 人防门 288

7.4.8 不间断电源（UPS）和应急（照明）电源（EPS） 288

7.5 紧急后备调度功能 288

7.6 装置自动化层功能 290

7.6.1 数据接口 290

7.6.2 调度命令执行与响应 292

7.6.3 调度指令冲突判断 292

7.6.4 监控优先级判断 293

7.6.5 工况检测判断与工况优先级判断 293

7.6.6 空气焓值计算 294

7.6.7 时间表存储与执行 294

7.6.8 运行参数存储与参数化运行 294

7.6.9 联动连锁控制 295

7.6.10 冗余配置的设备组控制 296

7.6.11 设备间歇启动控制 297

7.6.12 设备顺序启停控制 297

7.6.13 设备运行台数控制 297

7.6.14 设备运行限制控制 298

7.6.15 设备组及其运行模式控制 298

7.6.16 设备运行信息实时统计及应用功能 300

7.6.17 空气调节与控制 301

7.6.18 典型事件记录 304

7.6.19 对时 304

7.6.20 系统自诊断功能 304

7.6.21 系统恢复与保护功能 305

第8章 BAS系统工程设计 306

8.1 系统规划性设计 307

8.1.1 系统范围 308

8.1.2 系统监控功能基本规划与部署 309

8.1.3 系统整体结构规划 310

8.1.4 车站系统结构规划 315

8.1.5 系统指标规划 318

8.1.6 系统人机接口规划 322

8.1.7 系统监控优先级规划 327

8.1.8 系统接口规划与功能划分 331

8.1.9 监控系统配置规划 341

8.1.10 PLC控制器规划 344

8.1.11 控制箱柜布置规划 346

8.1.12 系统电源规划 347

8.1.13 车站控制室工艺布置规划 348

8.2 系统详细应用设计 350

8.2.1 系统需求整理及分析 351

8.2.2 系统性能设计 352

8.2.3 监控软件部署设计 356

8.2.4 通信接口配置设计 360

8.2.5 人-机界面设计 361

8.2.6 控制系统功能规划与部署 374

8.2.7 控制系统配置规划 376

8.2.8 控制系统典型功能设计 377

8.2.9 IBP盘设计 383

8.2.10 系统硬件集成设计 388

第9章 BAS系统项目管理 392

9.1 BAS项目特点 392

9.2 项目阶段划分 394

9.2.1 分析与设计阶段 394

9.2.2 工厂制造与测试阶段 395

9.2.3 现场安装与测试阶段 395

9.2.4 预运行与初验阶段 395

9.2.5 缺陷保障与终验阶段 396

9.3 项目技术活动 396

9.3.1 系统需求整理与分析 396

9.3.2 被控对象控制工艺分析整理 397

9.3.3 控制系统物理I/O点统计整理 397

9.3.4 系统设计 398

9.3.5 详细接口设计 400

9.3.6 监控系统监控点统计整理 401

9.3.7 系统硬件集成设计 401

9.3.8 系统设计联络 403

9.3.9 监控系统软件集成与测试 404

9.3.10 监控系统应用软件开发与测试 404

9.3.11 通信接口驱动软件开发与测试 405

9.3.12 PLC应用开发与集成测试 405

9.3.13 系统硬件集成制造与测试 406

9.3.14 控制系统物理I/O点测试 407

9.3.15 详细硬件配置与供货清单制作 407

9.3.16 工厂系统集成测试 408

9.3.17 工厂验收测试 408

9.3.18 工厂培训 409

9.3.19 系统设备运输及开箱验收 409

9.3.20 安装验收与系统测试 410

9.3.21 现场验收测试 410

9.3.22 系统联调测试 411

9.3.23 系统预运行 412

9.3.24 竣工文档整理 413

9.3.25 现场培训 413

9.3.26 初步验收 414

9.3.27 系统缺陷保证 414

9.3.28 最终验收 415

9.4 项目实施流程 415

9.5 项目组织结构 418

9.5.1 项目管理组 419

9.5.2 监控系统应用组 420

9.5.3 应用开发组 420

9.5.4 控制系统组 421

9.5.5 变更控制组 421

9.6 项目人员规划 421

9.7 项目工作分解 423

9.8 项目管理的一般方法 424

9.8.1 项目工作规范制定 424

9.8.2 利用有效的工具 425

9.8.3 项目工作模板设计 425

9.8.4 工作与管理平台建设 430

9.8.5 评审制 434

9.8.6 例会制 434

9.9 项目风险控制 434

9.9.1 风险分析 434

9.9.2 几个风险规避措施 435

第10章 BAS系统维护管理 439

10.1 BAS系统维护分类 439

10.1.1 预防性维护 440

10.1.2 故障维修 440

10.1.3 预测性维护 440

10.2 BAS系统维护样本 441

10.2.1 样本故障统计 441

10.2.2 样本故障分析 442

10.3 BAS系统维护管理 446

10.3.1 维护管理组织及人员职责 446

10.3.2 BAS系统维护作业流程 447

10.4 BAS系统维护措施 450

10.4.1 维护人员管理 450

10.4.2 熟悉维护对象及维护工艺 450

10.4.3 掌握各种维护工具和方法 451

10.4.4 加强维护／维修工作质量检查 452

10.4.5 建立维护记录档案 452

第11章 BAS系统解决方案与实例 453

11.1 解决方案1 453

11.1.1 系统结构及配置 453

11.1.2 系统接口 457

11.1.3 系统软件及部署 460

11.1.4 系统功能简介 461

11.1.5 车站IBP及应急指挥系统 468

11.1.6 系统特点 469

11.2 解决方案2 471

11.2.1 系统结构及配置 472

11.2.2 系统接口 477

11.2.3 系统软件及系统功能 481

11.2.4 系统特点 483

11.3 解决方案3 484

11.3.1 系统结构与配置 484

11.3.2 系统功能与软件部署 487

11.3.3 系统接口 490

11.3.4 系统特点 491

11.4 解决方案4 491

11.4.1 系统构成 491

11.4.2 通信网络 493

11.4.3 软件结构 494

11.4.4 系统功能与特点 495

11.5 解决方案5 497

11.5.1 系统结构及配置 497

11.5.2 系统接口 501

11.5.3 系统数据流与功能 501

11.5.4 系统特点 503

11.6 解决方案6 503

11.6.1 系统结构及配置 504

11.6.2 系统接口 508

11.6.3 系统软件及部署 509

11.6.4 系统功能 509

11.6.5 系统特点 512

11.7 解决方案7 512

11.7.1 方案概述 512

11.7.2 系统设计与选型 515

11.8 解决方案8 520

11.8.1 系统结构及配置 520

11.8.2 系统功能 523

11.8.3 系统特点 523

附录A 城市轨道交通部分常用英文缩写 525

附录B 各种防护标准等级简易对照表 530

附录C 线规对照表 531

参考文献 532