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1 方案背景與目標

城市軌道交通的建設及運營能有效促進多個行業(yè)高質量發(fā)展，也能極大促進城市現(xiàn)代化發(fā)展、提升沿途土地價值、拓展城市發(fā)展空間、提升人民交通便利性和幸福感。在經(jīng)濟“內循環(huán)”和“新基建”要求下，城際高速鐵路、城市軌道交通也屬于“新基建”的重要組成部分，城際+城市軌道交通網(wǎng)絡的形成，可以進一步增強城市的集聚和輻射效應，使軌道交通網(wǎng)內的客流、物流、資金流、信息流等資源和服務在城市各區(qū)域乃至城市群之間形成快速流通，大大改變了人民的生活、消費習慣，對城市（群）的發(fā)展產生深遠的影響。然而軌道交通的核心監(jiān)控系統(tǒng)（BAS系統(tǒng)），長期被國外廠家壟斷，存在嚴重的“卡脖子”問題和網(wǎng)絡安全風險，因此市政大型基建項目核心控制系統(tǒng)國產化，勢在必行。

近年來，BAS系統(tǒng)的國產化趨勢愈發(fā)明顯，在多個城市的軌道交通BAS招標中已明確要求，國產化率要求達到如下指標：綜合監(jiān)控系統(tǒng)70%，火災自動報警系統(tǒng)80%，環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)70%，門禁系統(tǒng)70%，氣體滅火系統(tǒng)達到78%。同時發(fā)改委也先后發(fā)布了《關于城市軌道交通設備國產化實施意見》、《城市軌道交通設備國產化實施方案》、《關于加快城市軌道交通設備制造業(yè)發(fā)展的若干意見》等指導性文件為軌道交通國產化建設指明了方向。

2 方案詳細介紹

BAS采用兩級管理、三級控制的總體架構，即控制中心、車站（車輛段、停車場）兩級管理，控制中心、車站（車輛段、停車場）、現(xiàn)場三級控制模式。

BAS在車站級集成于綜合監(jiān)控系統(tǒng)，中央級、車站級的功能由綜合監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)。

BAS具體由設置在車站環(huán)控電控室、綜合監(jiān)控設備室和車站控制室的BAS設備，車輛段的BAS設備，停車場的BAS設備以及其它現(xiàn)場的BAS設備等組成。

中控地鐵BAS系統(tǒng)整體網(wǎng)絡架構如下圖所示：

中控地鐵BAS系統(tǒng)整體網(wǎng)絡架構

車站設置兩組冗余的G5Pro PLC，分別設置在車站兩端的環(huán)控電控室內，以靠近車站控制室端(A端)的PLC為主控制器，另外一端（B端）的PLC為從控制器，兩端PLC通過以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)相連，將各類RI/O、具有智能通信口的現(xiàn)場設備等設備統(tǒng)一接入，分別對車站兩端的機電設備（車站和區(qū)間的通風空調、照明、導向標識、自動扶梯、電梯、人防門（防淹門）及給排水等各類系統(tǒng)）進行監(jiān)控管理。車站BAS配置專用的COM5004RTU通訊模塊與車站FAS連接實現(xiàn)與FAS通訊，火災模式下，F(xiàn)AS向BAS下發(fā)火災模式指令，BAS控制器將按預定工況轉入災害模式下并啟動相關設備。在車站控制室設有由綜合
監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)一設置的綜合后備盤（IBP），作為災害模式下緊急后備控制，BAS系統(tǒng)在IBP盤內設置冗余G5Pro PLC一套。

BAS現(xiàn)場級監(jiān)控系統(tǒng)主要包括冗余配置的GCU5001-S控制器作為BAS冗余控制器，現(xiàn)場級監(jiān)控設備根據(jù)機電設備的設置情況配置，一般在通風空調電控室、照明配電室、通風空調機房、冷水機房、水泵房、自動扶梯等附近設就地控制柜（箱），配置G5Pro系列遠程智能輸入輸出模塊（RI/O）等通過網(wǎng)絡與冗余GCU5001-S控制器通訊。

地下車站主PLC控制器設置兩個冗余的EtherNet/IP以太網(wǎng)通信接口（冗余的COM5002TCP模塊），與綜合監(jiān)控系統(tǒng)冗余交換機實施通信；車站兩端GCU5001-S PLC控制器采用以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)進行通信（采用光纖介質）；GCU5001-S PLC控制器與G5Pro系列遠程I/O、變頻器、智能低壓等采用環(huán)網(wǎng)連接，GCU5001-S PLC控制器及G5Pro遠程I/O與具備通信接口的現(xiàn)場設備用RS485單總線或點對點實施監(jiān)控，GCU5001-S PLC控制器及G5Pro遠程I/O與采用硬線接口的DI，DO，AI，AO設備用點對點的方式；BAS冗余GCU5001-S PLC控制器通過RS485總線與FAS相連；IBP盤GCU5001-S PLC通過以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)與主從GCU5001-S PLC控制器相連。 

3 代表性及推廣價值

本解決方案通過整體的技術提升，逐步改變細分行業(yè)典型用戶對自主可控PLC的固有觀念和應用習慣，破解自主可控PLC推廣應用難題，在軌道交通等重點領域及國家關鍵基礎設施打破國外產品壟斷，形成規(guī)模化應用，解決工業(yè)控制領域關鍵卡脖子技術，形成自主可控的PLC產品譜系和防御體系，為國家高端制造業(yè)提供完備的自主工控產品，全面保障關系國計民生的關鍵行業(yè)和基礎設施正常、穩(wěn)定運行。同時，形成上下游產業(yè)鏈聯(lián)動，建立中國自主智能控制生態(tài)圈，帶動芯片、操作系統(tǒng)等產業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展，為國內制造業(yè)轉型升級和高質量發(fā)展提供技術保障。

此解決方案標志著自主品牌控制系統(tǒng)在軌道交通行業(yè)可全面替代進口產品，在功能上和性能上均滿足軌交BAS系統(tǒng)行業(yè)應用需求，同時具有以下推廣價值：

降低投資成本：相比既有線路進口品牌PLC，在自主化國產PLC的應用替代后，單站BAS系統(tǒng)的投資成本可降低至原來的70%；

提升國產化率：BAS系統(tǒng)作為軌道交通行業(yè)中重要的關鍵系統(tǒng)，其國產化需求越來越強烈，目前發(fā)改委已相繼出臺了多份對于軌道交通國產化需求的文件，通過BAS系統(tǒng)的國產化落地應用，大大的提升了關鍵設備核心系統(tǒng)的國產化率，對項目整體的國產化率提升具有重要意義。

解決卡脖子問題：在國外疫情嚴重、芯片短缺等多種不確定因素下，國產控制系統(tǒng)能夠按照預期時間節(jié)點要求供貨并投入調試，確保線路順利開通。同時，中控PLC也已實現(xiàn)器件全國產化的研發(fā)并已投入市場，有效的解決了器件斷供和卡脖子問題。

降低信息安全風險：自主控制系統(tǒng)已實現(xiàn)了通訊接口協(xié)議私有化，底層控制內核和網(wǎng)絡內核物理隔離，同時具備了內建信息安全的功能，并且已通過了國家權威機構的信息安全鑒定，在BAS系統(tǒng)整個龐大的網(wǎng)絡架構下，具有非常出色的抗信息安全風險的能力。