摘要：本文主要介紹過(guò)程自動(dòng)化控制系統(tǒng)在軌道交通屏蔽門(mén)系統(tǒng)中如何實(shí)現(xiàn)對(duì)門(mén)控制單元的自動(dòng)化精確控制，同時(shí)也介紹了現(xiàn)代軌道交通屏蔽門(mén)控制的完整方案及PCC產(chǎn)品和AS軟件在該系統(tǒng)中的應(yīng)用特點(diǎn)。

    關(guān)鍵詞：PCC （Process Conttol System）；門(mén)控制單元DCU （Door Control Unit）；定性分時(shí)多任務(wù) （Time Division Multiplexing ）1981年在日本地鐵Portdown線(xiàn)路中采用了半封閉式的安全門(mén)系統(tǒng)，主要用來(lái)保證在站臺(tái)上乘客的候車(chē)安全。在1988年，新加坡NEL線(xiàn)首次采用了屏蔽門(mén)系統(tǒng)（Platform Screen Door System）。中國(guó)大陸地區(qū)最早安裝屏蔽門(mén)系統(tǒng)的是廣州地鐵二號(hào)線(xiàn)，取得了良好的效果。進(jìn)入二十一世紀(jì)后，中國(guó)軌道交通建設(shè)始終處于高速發(fā)展之中，屏蔽門(mén)系統(tǒng)也得到了更為廣泛的應(yīng)用。

    1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

    上海九號(hào)線(xiàn)（徐家匯——松江）的一期項(xiàng)目中，共9個(gè)站，共安裝貝加萊22個(gè)控制器PCC 2003 ，20個(gè)15" 觸摸屏4PP120，在此第一期項(xiàng)目中貝加萊公司和瑞士KABA公司合作。瑞士卡巴公司是全球生產(chǎn)自動(dòng)門(mén)最知名的廠商之一，在自動(dòng)門(mén)領(lǐng)域占全球市場(chǎng)57%的份額，主要客戶(hù)遍及世界500強(qiáng)公司，同時(shí)這家公司在全球的多個(gè)項(xiàng)目中均采用貝加萊的PCC控制系統(tǒng)和顯示屏對(duì)地鐵屏蔽門(mén)進(jìn)行高精度的控制。

    現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)如圖1所示。
                     
                                     圖1  現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)圖
    2 貝加萊控制系統(tǒng)解決方案

    貝加萊的PCC控制系統(tǒng)提供CAN總線(xiàn)的冗余，使用雙CAN總線(xiàn)和門(mén)控制器聯(lián)接，與顯示器采用Ethernet聯(lián)接，B&R 2003靈活的通信能力確保了以上通信要求都能實(shí)現(xiàn)，CPU模塊CP570管理所有的門(mén)控制器、離散I/O和網(wǎng)絡(luò)連接。 B&R PP120作為中央顯示單元，每個(gè)控制室的操作終端采用15'' 顯示屏，操作員和維護(hù)人員從而可以在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)工作。

    PCC2003控制系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)
    CPU：CP570
               
                 
    彩色觸摸屏技術(shù)參數(shù)
    5PP120
                 
    2.1 屏蔽門(mén)

    每扇單獨(dú)的門(mén)都配備一個(gè)門(mén)控制單元（DCU），根據(jù)接收的指令，控制單元專(zhuān)門(mén)控制電機(jī)和開(kāi)關(guān)門(mén)機(jī)械裝置，確保在安全范圍內(nèi)門(mén)的作用力和速度都處于最優(yōu)化的狀態(tài)，同時(shí)，對(duì)門(mén)上的傳感器和執(zhí)行器的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并不斷發(fā)送相關(guān)數(shù)據(jù)至站臺(tái)屏蔽門(mén)控制器（PSC） 。

    2.2 站臺(tái)

    每個(gè)站臺(tái)上每一排的門(mén)由B&R2003系列一個(gè)PCC控制，DCU和PCC通過(guò)CAN總線(xiàn)連接，100kBit/s的傳輸速度足以保證定時(shí)的需要，以這樣的傳輸速度，CAN總線(xiàn)能應(yīng)用于最長(zhǎng)180米的站臺(tái)。PSC是中心單元，用于收集自動(dòng)門(mén)上的數(shù)據(jù)信息并將此傳輸至地鐵站管理系統(tǒng)(SMS)。 PCC 控制系統(tǒng)到DCU全部采用雙CAN總線(xiàn)的冗余技術(shù)，保證系統(tǒng)的可靠性。

    2.3 信息處理

    Kaba Gilgen的自動(dòng)門(mén)專(zhuān)家們?yōu)槊恳簧乳T(mén)寫(xiě)了高達(dá)104條不同的事件信息，每個(gè)站48扇門(mén)，再加上120條左右系統(tǒng)信息，這樣中央采集的可能事件數(shù)量將超過(guò)5000條。觸發(fā)事件的動(dòng)作必須清晰直觀地被顯示，典型的事件包括門(mén)口堵塞、電機(jī)過(guò)熱、手動(dòng)撤消故障等。
                      
                                      圖2  傳統(tǒng)PLC循環(huán)掃描模式
                       
                                     圖3  傳PCC定性分析時(shí)多任務(wù)運(yùn)行模式
    由圖2、圖3可以看出，貝加萊的PCC控制系統(tǒng)所具備的定性分時(shí)多任務(wù)的運(yùn)行模式可以幫助優(yōu)化客戶(hù)軟件，大大降低系統(tǒng)的輪詢(xún)時(shí)間，并幫助軟件工程師精確控制每個(gè)任務(wù)進(jìn)程的循環(huán)時(shí)間。
          
    2.4 多種形式的通信方式

    除了與門(mén)控制器的CAN總線(xiàn)連接，PSC與本地環(huán)境監(jiān)管系統(tǒng)（LESS）之間的采用Ethernet連接，與PTE之間采用RS232連接，與顯示器采用以太網(wǎng)，與絕對(duì)列車(chē)識(shí)別（PTI）通信采用離散信號(hào)。B&R 2003靈活的通信能力確保了以上通信要求都能實(shí)現(xiàn)，CPU模塊CP476管理所有的門(mén)控制器、離散I/O和網(wǎng)絡(luò)連接。

    2.5 Automation Studio軟件特點(diǎn)

    Automation Studio是一個(gè)集成了項(xiàng)目中所有組件工具的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境，因此可應(yīng)用于任何規(guī)模任何范圍的項(xiàng)目。無(wú)論在項(xiàng)目的哪個(gè)階段，規(guī)劃、執(zhí)行、測(cè)試、生產(chǎn)或調(diào)試過(guò)程中，統(tǒng)一的開(kāi)發(fā)環(huán)境既提高了生產(chǎn)效率又保證了產(chǎn)品質(zhì)量。在屏蔽門(mén)控制器的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)過(guò)程中，Automation Studio提供了一個(gè)優(yōu)化的編程環(huán)境，采用C語(yǔ)言來(lái)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，保證一個(gè)系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)期使用。還可以設(shè)置用戶(hù)輸入密碼以進(jìn)入系統(tǒng)。每扇單獨(dú)的門(mén)都配備一個(gè)門(mén)控制單元（DCU），根據(jù)接收的指令，控制單元專(zhuān)門(mén)控制電機(jī)和開(kāi)關(guān)門(mén)機(jī)械裝置，確保在安全范圍內(nèi)門(mén)的作用力和速度都處于最優(yōu)化的狀態(tài)，同時(shí)，對(duì)門(mén)上的傳感器和執(zhí)行器的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并不斷發(fā)送相關(guān)數(shù)據(jù)至站臺(tái)屏蔽門(mén)控制器（PSC）。地鐵屏蔽門(mén)觸發(fā)事件的動(dòng)作必須清晰直觀地被顯示，典型的事件包括門(mén)口堵塞、電機(jī)過(guò)熱、手動(dòng)撤消故障等。所有這些事件觸發(fā)都通過(guò)PCC控制系統(tǒng)先進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并通過(guò)Automation Studio軟件進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)，對(duì)所有的觸發(fā)事件進(jìn)行響應(yīng)和處理。

    3 結(jié)語(yǔ)

    實(shí)踐驗(yàn)證了建設(shè)屏蔽門(mén)安全。可以避免乘客由于各種意外事故掉下站臺(tái)而受到傷害，保證了乘客的人身安全；節(jié)能：相對(duì)于環(huán)控系統(tǒng)采用屏蔽門(mén)系統(tǒng)可以節(jié)省30％~50％的環(huán)控運(yùn)營(yíng)能耗；環(huán)保：改善了乘客在站臺(tái)的候車(chē)環(huán)境，在環(huán)境質(zhì)量、噪聲及舒適度的水平上都有所提高。目前屏蔽門(mén)的種類(lèi)分全高式和半高式兩種，可適應(yīng)不同的需要。安全的屏蔽門(mén)系統(tǒng)讓旅客放心安全進(jìn)出每一站，并起到了節(jié)能降耗的作用。

    摘自《自動(dòng)化博覽》2010年第六期