城市軌道交通IBP盤設(shè)備概述

◎吳志強(qiáng)

IBP盤是一種人機(jī)接口裝置，設(shè)置在每個(gè)車站的車站控制室，當(dāng)車站ISCS故障，造成無(wú)法通過(guò)ISCS進(jìn)行監(jiān)控操作時(shí)，作為車站ISCS的后備操作手段，在緊急情況下使用的按鍵式模擬監(jiān)控盤，以支持車站的關(guān)鍵監(jiān)視和控制功能。既然IBP功能如此重要，所以IBP盤使我們調(diào)試的重點(diǎn)。

IBP 為PSCADA、ATS、BAS、AFC、FAS、ACS、PSD、QM、CCTV 等系統(tǒng)的設(shè)備提供一個(gè)統(tǒng)一的硬件安裝平臺(tái)，我們都通過(guò)IBP對(duì)相應(yīng)的系統(tǒng)進(jìn)行控制，包括調(diào)試也是在IBP上進(jìn)行的。

我們?cè)谲囌揪C合控制室安裝的IBP盤，它由IBP面板、PLC、人機(jī)界面終端、監(jiān)控工作臺(tái)、消防聯(lián)動(dòng)控制盤及我們所說(shuō)的消防聯(lián)動(dòng)控制盤構(gòu)成。當(dāng)出現(xiàn)車站值班操作員在車站設(shè)備服務(wù)器或者人機(jī)界面出現(xiàn)故障時(shí)，我們可以通過(guò)IBP盤對(duì)本車站進(jìn)行應(yīng)急管理，或在緊急情況下直接操作IBP盤，采用人工介入方式進(jìn)行運(yùn)行模式操作和某些設(shè)備的遠(yuǎn)程單動(dòng)操作。發(fā)出的控制信號(hào)輸入IBP盤PLC再由PLC發(fā)出聯(lián)動(dòng)控制指令和某些設(shè)備的遠(yuǎn)程控制指令。另外，PLC通過(guò)通信接口和FAS報(bào)警控制器連接，接收FAS報(bào)警控制器直接傳來(lái)的火災(zāi)模式指令，并將火災(zāi)模式信息轉(zhuǎn)送到現(xiàn)場(chǎng)冗余PLC和BAS工作站。

IBP盤上設(shè)置緊急控制按鈕，狀態(tài)指示燈等，對(duì)重要設(shè)備進(jìn)行應(yīng)急監(jiān)控。其控制級(jí)別高于各系統(tǒng)操作站。

車站火災(zāi)專用消防設(shè)備的后備控制由FAS消防聯(lián)動(dòng)控制盤完成。聯(lián)動(dòng)盤采用分體結(jié)構(gòu)，嵌入IBP盤中。FAS專業(yè)將向賣方提供消防聯(lián)動(dòng)控制盤的尺寸和安裝要求，盤面布置及顏色需與IBP盤面相互協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

車站后備操作系統(tǒng)主要功能：車站后備操作系統(tǒng)由IBP面板和PLC系統(tǒng)組成。主要功能是實(shí)現(xiàn)車站綜合控制室BAS監(jiān)控管理系統(tǒng)的緊急后備操作。適用于當(dāng)車站BAS及其它工作站操作失靈等緊急情況下的工作模式控制和電梯/扶梯、AFC閘機(jī)、PSD等設(shè)備的簡(jiǎn)單開(kāi)/關(guān)控制。通過(guò)IBP盤的系統(tǒng)選擇開(kāi)關(guān)可進(jìn)行BAS或IBP的控制方式轉(zhuǎn)換。

由于IBP盤應(yīng)在BAS工作站失靈時(shí)可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行有限度的操作，因此IBP盤應(yīng)采用與BAS工作站不同的控制途徑對(duì)設(shè)備的監(jiān)控。

在IBP盤的面板上嵌入工業(yè)級(jí)人機(jī)界面終端，工業(yè)級(jí)人機(jī)界面終端廣泛應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，具有可靠性高、維護(hù)簡(jiǎn)單、操作擴(kuò)展能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，可替代傳統(tǒng)操作臺(tái)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備操作及顯示可編程。

IBP盤上的人機(jī)界面終端與車站工作站構(gòu)成熱備，當(dāng)工作站故障時(shí)，人機(jī)界面終端可替代工作站完成車站級(jí)的操作和設(shè)備狀態(tài)顯示。

模塊化的設(shè)計(jì)：IBP盤需采用4塊盤體及落地柜體單元式拼接組成，單體生產(chǎn)、包裝和運(yùn)輸，進(jìn)入車站控制室后可方便的組裝，可降低對(duì)車站控制室建筑的要求。

IBP盤體的前部安裝馬賽克盤面，盤面由馬賽克拼塊呈積木形式拼接而成，表面 安 裝 PSCADA、ATS、BAS、AFC、FAS、PSD、ACS、CCTV、QM 等系統(tǒng)專業(yè)的后備操作按鈕、狀態(tài)指示燈、蜂鳴器等電氣元件，并雕刻必要的工藝圖和文字說(shuō)明。

落地柜的內(nèi)部可安裝主機(jī)和BAS的IBP專用PLC等設(shè)備，同時(shí)安裝走線槽和端子排，要求落地柜體內(nèi)可安裝立式或臥式的操作終端。

操 作 臺(tái) 上 面 放 置 ISCS、ATS、PIS、FAS、ACS、AFC、CCTV 等專業(yè)的顯示器以及PA和CCTV后備操作設(shè)備等，CLK時(shí)鐘將嵌入在IBP盤面內(nèi)。

因IBP盤的操作大多發(fā)生在事故狀態(tài)下，操作人員心情較為緊張。因此，各系統(tǒng)操作風(fēng)格盡量統(tǒng)一。以便操作人員能夠在緊急情況下從容操作，減少操作失誤。統(tǒng)一操控風(fēng)格包括以下方面：

1.盤面布置。盤面按不同的被監(jiān)控系統(tǒng)劃分區(qū)域。各區(qū)域功能相對(duì)獨(dú)立。

設(shè)置IBP盤綜合區(qū)，綜合區(qū)包括車站模式控制區(qū)及盤面共用區(qū)。盤面公用區(qū)設(shè)置全盤試燈按鈕、蜂鳴器、蜂鳴器消音按鈕、蜂鳴器使能開(kāi)關(guān)等。各系統(tǒng)區(qū)域不設(shè)單獨(dú)的試燈按鈕。

2.兩步操作。為防止誤動(dòng)作，對(duì)IBP盤的操作均需進(jìn)行2個(gè)步驟才能生效。首先需要操作各系統(tǒng)區(qū)域使能鑰匙開(kāi)關(guān)，使本系統(tǒng)區(qū)域使能；再按動(dòng)/旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的功能按鈕/鑰匙開(kāi)關(guān)。

在使能開(kāi)關(guān)無(wú)效的情況下，按動(dòng)/旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的功能按鈕/鑰匙開(kāi)關(guān)無(wú)效。

當(dāng)使能開(kāi)關(guān)從有效旋轉(zhuǎn)到無(wú)效位置時(shí)，已經(jīng)發(fā)出的控制指令也將被取消，IBP盤將回復(fù)到無(wú)效狀態(tài)。

3． 指示燈原則。IBP盤上的指示燈（含帶燈按鈕自帶的燈），不受各個(gè)使能開(kāi)關(guān)的狀態(tài)影響，始終實(shí)時(shí)表示相應(yīng)的狀態(tài)。

4．信號(hào)類型。IBP盤向相關(guān)系統(tǒng)或設(shè)備發(fā)出的指令信號(hào)為脈沖型信號(hào)，并采用反饋復(fù)位，即：信號(hào)脈沖將維持在有效電平，直到IBP收到相關(guān)指令已執(zhí)行完成的反饋信號(hào)為止。

IBP盤柜內(nèi)部結(jié)構(gòu)，設(shè)置PLC安裝背板、工作站主機(jī)固定安裝板，線槽、接線端子、電源插座、接地排、防塵蓋板等配件，柜內(nèi)布線整齊美觀。

IBP柜體外布線采用地板下線槽敷設(shè)方式。在IBP柜底側(cè)開(kāi)孔，線纜經(jīng)由孔洞進(jìn)入IBP柜內(nèi)。柜內(nèi)布線采用阻燃線槽，采用端子接線方式。達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn)：

1.電氣設(shè)備有足夠的電氣間隙及爬電距離以保證設(shè)備安全可靠的工作；

2.電氣元件及其組裝板的安裝結(jié)構(gòu)為正面拆裝；

3.強(qiáng)弱電端子分開(kāi)布置，端子標(biāo)示序號(hào)，端子排便于更換且接線方便；

4.線槽平整、無(wú)扭曲變形，內(nèi)壁光滑、無(wú)毛刺，線槽接口平直、嚴(yán)密，槽蓋齊全、平整、無(wú)翹角。

5.各電氣設(shè)備的安裝嚴(yán)格符合產(chǎn)品使用說(shuō)明書的規(guī)定。

IBP盤及工作臺(tái)下的機(jī)柜內(nèi)部有多臺(tái)計(jì)算機(jī)主機(jī)，由于柜體相對(duì)封閉，且主機(jī)的發(fā)熱量較大，需要仔細(xì)考慮散熱情況。

計(jì)算機(jī)主機(jī)均為普通PC機(jī)或工控計(jì)算機(jī)，實(shí)際能耗按150W/臺(tái)計(jì)算，全部轉(zhuǎn)化為發(fā)熱量。

AFC緊急按鈕盒，功率未知，發(fā)熱量暫按50W計(jì)算

IBP盤PLC控制器，能耗＜30W

因此，IBP盤及工作臺(tái)內(nèi)發(fā)熱量總數(shù)為：

根據(jù)IBP盤及工作臺(tái)的初步設(shè)計(jì)，整個(gè)工作臺(tái)及IBP盤可分為IBP盤面和工作臺(tái)兩大部分。盤面后部和工作臺(tái)后下部為設(shè)備放置空間，主要的設(shè)備放置在工作臺(tái)后下方的機(jī)柜內(nèi)（以下簡(jiǎn)稱機(jī)柜）。

其中，IBP盤面在上方，后部空間較小。IBP盤PLC將安裝在盤面后，發(fā)熱量約30W。

9臺(tái)計(jì)算機(jī)主機(jī)（以下簡(jiǎn)稱主機(jī)）及緊急按鈕盒等其他設(shè)備均安放在機(jī)柜下方。整個(gè)工作臺(tái)包括4個(gè)獨(dú)立的機(jī)柜空間，因此每個(gè)機(jī)柜放置2臺(tái)主機(jī)。其他設(shè)備分散放置在幾個(gè)機(jī)柜內(nèi)，則每個(gè)機(jī)柜空間最大發(fā)熱量為：2×150＋50＝350W。

機(jī)柜具有一定的高度，且主要發(fā)熱設(shè)備放置在下方，因此機(jī)柜的上部空間成為一個(gè)“煙囪”利用煙囪效應(yīng)，可以形成自然通風(fēng)的氣流，達(dá)到通風(fēng)散熱的作用。

機(jī)柜后下方設(shè)置進(jìn)氣柵格，上方設(shè)置排氣柵格。室內(nèi)空氣經(jīng)進(jìn)氣柵格進(jìn)入機(jī)柜，由主機(jī)自帶的風(fēng)扇吸入，冷卻主機(jī)后，熱氣流由主機(jī)后部排出，在機(jī)柜內(nèi)部空間自然上升，經(jīng)排氣柵格排出。

PLC發(fā)熱量小，且安裝空間相對(duì)較大，因此無(wú)需考慮散熱問(wèn)題。下面主要對(duì)機(jī)柜內(nèi)的散熱情況進(jìn)行討論。

因機(jī)柜內(nèi)空氣溫度較高，密度較小，從而熱空氣上升，形成自然通風(fēng)的氣流。空氣流動(dòng)的動(dòng)力來(lái)自熱空氣產(chǎn)生的壓力，稱為熱壓。

當(dāng)空氣以一定速度流動(dòng)時(shí)，進(jìn)氣、排氣口等會(huì)產(chǎn)生阻力。如果熱壓大于在最小風(fēng)速下的氣流阻力，則可以保證通風(fēng)量滿足散熱要求。

綜上所述，軌道交通建設(shè)將是一個(gè)非常有發(fā)展的工程建設(shè)，其BAS系統(tǒng)的潛力巨大，隨著軌道交通的發(fā)展，對(duì)BAS系統(tǒng)的研究也將進(jìn)一步深入與提高。