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作者簡介：郭劍鋒，男（1979-），湖北監利人，工程師，碩士，主要研究方向為現場總線、嵌入式系統、工業以太網。
摘 要：在軌道交通的項目設計和實施過程中，遇到的兩個問題，一是多種總線協議標準共存，需要各種總線協議設備互連；二是供應商設備通信接口五花八門，需要統一連接到一種選定的工業通信網絡及現場總線系統中。通過使用PROFIBUS總線橋可以方便的將多家第三方設備集成到PROFIBUS現場總線網絡中，保證設備的實時監控和系統的可靠運行。本文將以北京地鐵5號線為例進行介紹。
關鍵詞：現場總線；PROFIBUS；多協議總線橋
Abstract：In the rail traffic project design and implementation process，the two problems are often encountered.First，different bus protocol standards coexist in a same system，and thus various bus interface equipments are required to be interconnected；Second，the interface of many devices are different，the communication interfaces from different vendors are different and needed to be integrated in a designated industrial communication network and fieldbus system.By using the PROFIBUS highway bridge，various third-part equipments can be integrated into the PROFIBUS system conveniently，which ensures the real-time and reliability of the control system.The Beijing metro line 5 will be introduced as an example in this paper.
Key words：Fieldbus；PROFIBUS；Various protocol bridge
在軌道交通的項目設計和實施過程中，遇到的兩個問題，一是多種總線協議標準共存，需要各種總線協議設備互連；二是供應商設備通信接口五花八門，需要統一連接到一種選定的工業通信網絡及現場總線系統中。通過使用PROFIBUS總線橋可以方便的將多家第三方設備集成到PROFIBUS現場總線網絡中，保證設備的實時監控和系統的可靠運行。本文將以北京地鐵5號線為例進行介紹。
1 項目綜述
北京地鐵5號線的“環境與設備監控系統（簡稱BAS）”由25個站級子系統組成，包括：
·16個地下車站站級子系統
·7個地面車站站級子系統
·宋家莊停車場的站級子系統
·太平莊車輛段的站級子系統
站級子系統的主要功能是要完成車站、停車場及車輛段主要設備的全面、有效地自動化監控及管理；及時、準確的將監視數據上傳給綜合監控系統（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；確保設備處于安全、可靠、高效、節能的最佳運行狀態；從而提供一個舒適的乘車環境。并能在火災或阻塞等災害狀態下，更好地協調車站設備的運行，充分發揮各種設備應有的作用，保證乘客的安全和設備的正常運行。
2 BAS系統及網絡結構
站級BAS子系統通信網絡規范全部采用國際IEC61158-3（即中國國家標準GB/T20540-2006）PROFIBUS標準。這是目前國際國內普遍采用的一種現場總線標準。具有高速、可靠、應用范圍廣的優點。目前在歐洲及我國已有許多地鐵BAS系統采用PROFIBUS通信網絡成功的案例。北京地鐵5號線站級BAS通信網絡結構圖如圖1所示。
圖1 北京地鐵5號線站級BAS通信網絡結構圖
BAS子系統PROFIBUS網絡結構采用冗余雙環網，即使雙環網上出現兩處故障點，系統仍然能夠正常工作。系統利用Y-LINK設備將雙總線結構轉換為單總線以實現對單總線接口設備聯接。
3 總線橋實現多種協議設備與PROFIBUS總線的連接
站級BAS子系統監控設備種類很多，供貨廠家不一，且涉及多個行業。這些設備包括：暖通空調系統、給排水系統、低壓配電與動力照明系統、電梯系統、安全門系統、車站事故照明電源系統等。要求上述設備全部具備PROFIBUS通信標準接口，對上述設備供應商來說難度較大，并不現實。采用PROFIBUS總線橋實現多種協議設備連接到PROFIBUS總線是一種常用的方法。在北京地鐵5號線項目之前，南京地鐵1號線項目就使用鼎實科技的總線橋連接顯示設備到PROFIBUS系統，收到很好效果。
4 PROFIBUS總線橋技術與產品
“總線橋”就是現場總線協議轉換網關。PROFIBUS總線橋就是將具有RS-232/485、CAN及MODBUS等通信協議接口設備連接到PROFIBUS總線上，使該設備成為PROFIBUS總線上的一個從站。目前北京鼎實創新科技有限公司可提供的PROFIBUS總線橋產品包括：
·PROFIBUS<=>MODBUS；
·PROFIBUS<=>RS232/485（自由協議）；
·PROFIBUS<=>CAN（自由協議）；
·PROFIBUS<=>CANOpen；
·PROFIBUS<=>DeviceNet；
·PROFIBUS<=>Ethernet（TCP/IP）。
北京鼎實科技還為該項目中使用“企業自由協議”的設備提供“總線橋定制”服務。定制協議轉換總線橋可以將各種企業自由協議設備更方便、快捷地連接到PROFIBUS總線上。在該項目中，應急電源EPS、振動監控系統、西門子CS11消防系統（FAS）就使用了鼎實科技定制的PROFIBUS總線橋產品。
5 PROFIBUS總線橋產品在5號線BAS上的應用
5.1 實現功能
BAS系統通過使用北京鼎實科技的多協議轉換總線橋將具有不同協議、不同廠家的第三方設備連接到PROFIBUS現場總線系統中。主要協議設備有：
·MODBUS協議設備，包括：HMI、冷卻水機組、電梯系統。
·RS/232/485企業自由協議設備，包括：應急電源EPS、振動檢測儀、FAS消防系統。
5.2 應用總線橋設備的優點
①應用簡單：用戶不用了解PROFIBUS和第三方設備技術細節，用戶只需參考總線橋手冊及提供的應用實例，根據要求完成配置，不需要復雜編程，即可在短時間內實現連接通信。
②透明通信：用戶可以依照PROFIBUS通信數據區和第三方設備通信數據區的映射關系，實現PROFIBUS到第三方設備之間的數據透明通信。
③數據完整，實時傳輸：對到第三方設備上傳的參數無丟失，并實時傳輸給PROFBUS-DP，保證數據的完整性。
6 結束語
多種總線協議標準共存、各種企業自由協議設備長期存在，這兩個問題不只是北京地鐵5號線BAS系統遇到的特例，而是整個工業控制網絡領域將長期面臨的現實。北京地鐵5號線BAS系統使用總線橋將MODBUS協議及基于RS-232/485的企業自由協議設備連接到PROFIBUS總線系統，取得很好效果，值得在地鐵環境與設備監控系統推廣應用。
——轉自《自動化博覽》
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號