摘要
在北京地鐵五號線項目設(shè)計和實施過程中，遇到的兩個問題，一是多種總線協(xié)議標準共存，需要各種總線協(xié)議設(shè)備互連；二是供應商設(shè)備通信接口五花八門，需要統(tǒng)一連接到一種選定的工業(yè)通信網(wǎng)絡及現(xiàn)場總線系統(tǒng)中。通過使用PROFIBUS總線橋可以方便的將多家第三方設(shè)備集成到PROFIBUS現(xiàn)場總線網(wǎng)絡中，保證設(shè)備的實時監(jiān)控和系統(tǒng)的可靠運行。

1．項目綜述
北京地鐵五號線的“環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（簡稱BAS）”由25個站級子系統(tǒng)組成，包括：
Ø 16個地下車站站級子系統(tǒng)
Ø 7個地面車站站級子系統(tǒng)
Ø 宋家莊停車場的站級子系統(tǒng)
Ø 太平莊車輛段的站級子系統(tǒng)。
站級子系統(tǒng)的主要功能是要完成車站、停車場、及車輛段主要設(shè)備的全面、有效地自動化監(jiān)控及管理；及時、準確的將監(jiān)視數(shù)據(jù)上傳給綜合監(jiān)控系統(tǒng)（簡稱ISCS）；同時能夠接收ISCS所下達的模式控制、單點控制等控制指令；確保設(shè)備處于安全、可靠、高效、節(jié)能的最佳運行狀態(tài)；從而提供一個舒適的乘車環(huán)境。并能在火災或阻塞等災害狀態(tài)下，更好地協(xié)調(diào)車站設(shè)備的運行，充分發(fā)揮各種設(shè)備應有的作用，保證乘客的安全和設(shè)備的正常運行。

2．BAS系統(tǒng)及網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)
站級BAS子系統(tǒng)通信網(wǎng)絡規(guī)范全部采用國際IEC61158-3（即：中國國家標準GB/T20540-2006）PROFIBUS 標準。這是目前國際國內(nèi)普遍采用的一種現(xiàn)場總線標準。具有高速、可靠、應用范圍廣的優(yōu)點。目前在歐洲、及我國已有許多地鐵BAS系統(tǒng)采用PROFIBUS通信網(wǎng)絡成功的案例。見下圖：北京地鐵五號線站級BAS通信網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖。

BAS子系統(tǒng)PROFIBUS網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)采用冗余雙環(huán)網(wǎng)，即使雙環(huán)網(wǎng)上出現(xiàn)兩處故障點，系統(tǒng)仍然能夠正常工作。系統(tǒng)利用Y-LINK設(shè)備將雙總線結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為單總線以實現(xiàn)對單總線接口設(shè)備聯(lián)接的。

3．總線橋?qū)崿F(xiàn)多種協(xié)議設(shè)備與PROFIBUS總線的連接
站級BAS子系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備種類很多，供貨廠家不一、涉及多個行業(yè)。這些設(shè)備包括：暖通空調(diào)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、低壓配電與動力照明系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)、安全門系統(tǒng)、車站事故


北京地鐵五號線站級BAS通信網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖

照明電源系統(tǒng)等。要求上述設(shè)備全部具備PROFIBUS通信標準接口，對上述設(shè)備供應商來說難度較大，并不現(xiàn)實。采用PROFIBUS總線橋?qū)崿F(xiàn)多種協(xié)議設(shè)備連接到PROFIBUS總線是一種常用的方法。在北京地鐵5#線項目之前，南京地鐵1#線項目就使用鼎實科技的總線橋連接顯示設(shè)備到PROFIBUS系統(tǒng)，收到很好效果。

4．PROFIBUS總線橋技術(shù)與產(chǎn)品
北京鼎實創(chuàng)新科技有限公司為此提出并開發(fā)了總線橋系列產(chǎn)品。“總線橋”就是現(xiàn)場總線協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)。PROFIBUS總線橋就是將具有RS-232/485、CAN及MODBUS等通信協(xié)議接口設(shè)備連接到PROFIBUS總線上，使該設(shè)備成為PROFIBUS總線上的一個從站。目前可提供的PROFIBUS總線橋產(chǎn)品包括：
&Oslash; PROFIBUS<=>MODBUS；
&Oslash; PROFIBUS<=>RS232/485 (自由協(xié)議)；
&Oslash; PROFIBUS<=>CAN (自由協(xié)議)；
&Oslash; PROFIBUS<=>CANOpen；
&Oslash; PROFIBUS<=>DeviceNet；
&Oslash; PROFIBUS<=>Ethernet (TCP/IP)；

北京鼎實科技還為該項目中使用“企業(yè)自由協(xié)議” 的設(shè)備提供 “總線橋定制”服務。定制協(xié)議轉(zhuǎn)換總線橋可以將各種企業(yè)自由協(xié)議設(shè)備更方便、快捷地連接到PROFIBUS總線上。在該項目中，應急電源EPS、振動監(jiān)控系統(tǒng)、西門子CS11消防系統(tǒng)(FAS)就使用了鼎實科技定制的PROFIBUS總線橋產(chǎn)品。

5．PROFIBUS總線橋產(chǎn)品在5#BAS上的應用

5.1 實現(xiàn)功能
BAS系統(tǒng)通過使用北京鼎實科技的多協(xié)議轉(zhuǎn)換總線橋?qū)⒕哂胁煌瑓f(xié)議、不同廠家的第三方設(shè)備連接到PROFIBUS現(xiàn)場總線系統(tǒng)中。主要協(xié)議設(shè)備有：
&Oslash; MODBUS協(xié)議設(shè)備，包括：HMI、冷卻水機組、電梯系統(tǒng)。
&Oslash; RS/232/485企業(yè)自由協(xié)議設(shè)備，包括：應急電源EPS、振動檢測儀、FAS消防系統(tǒng)。

5.2 應用總線橋設(shè)備的優(yōu)點
① 應用簡單：用戶不用了解PROFIBUS和第三方設(shè)備技術(shù)細節(jié)，用戶只需參考總線橋手冊及提供的應用實例，根據(jù)要求完成配置，不需要復雜編程，即可在短時間內(nèi)實現(xiàn)連接通信。
② 透明通信：用戶可以依照PROFIBUS通信數(shù)據(jù)區(qū)和第三方設(shè)備通信數(shù)據(jù)區(qū)的映射關(guān)系，實現(xiàn)PROFIBUS到第三方設(shè)備之間的數(shù)據(jù)透明通信。
③ 數(shù)據(jù)完整，實時傳輸：對到第三方設(shè)備上傳的參數(shù)無丟失，并實時傳輸給PROFBUS-DP。保證數(shù)據(jù)的完整性。

6．結(jié)束語
多種總線協(xié)議標準共存、各種企業(yè)自由協(xié)議設(shè)備長期存在，這兩個問題不只是北京地鐵5#線BAS系統(tǒng)遇到的特例，而是整個工業(yè)控制網(wǎng)絡領(lǐng)域?qū)㈤L期面臨的現(xiàn)實。北京地鐵5#線BAS系統(tǒng)使用總線橋?qū)⒏鞣NMODBUS協(xié)議、及基于RS-232/485的企業(yè)自由協(xié)議設(shè)備連接到PROFIBUS總線系統(tǒng)，取得很好效果，值得在地鐵環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)推廣應用。