1  概述

    地铁具有高速、安全、准时、载客量大的特点，是现代城市解决交通拥塞最有效的手段。我国目前已经拥有地铁的城市有北京、天津、上海和广州。全国现有十余个地铁/轻轨项目正在建设或已经批准建设。由于地铁/轻轨项目的技术复杂，科技含量高，我国在这一行业的技术还很不成熟，以前的项目较多依赖进口，使得地铁建设的初投资加大，运行费用提高。

    南京地铁南北线一期工程南起奥体中心，北至迈皋桥，线路贯穿城市中心区，全长21.72公里，其中地下线长14.72公里，地上线长7.00公里，全线共设车站16座，其中高架站5座，地下站11座，车辆段设在小行。控制中心设在珠江路,预计到2005年，南京地铁地铁一号线将建成投运，为南京市民提供快速、便捷的出行条件，也将为美丽的南京带来新的风貌。

    一号线环境监控系统，对全线16个车站的通风空调设备、给排水设备、自动扶梯、车站公共区照明、广告照明、车站事故照明电源等机电设备进行自动化监控和管理，电力照明系统、防灾系统等进行全面的运行管理与控制，保证地铁环境达到国家有关规定和标准，并在灾害发生时能够及时迅速地进入防灾运行方式，保证人员的生命安全和减少财产损失。

2  地铁环境特点

    ⑴  各种机电、通讯（有线、无线）、信号等设备发射、辐射出大量无规则电磁信号。

    ⑵  采用1500VDC牵引形成畸变电场。

    ⑶  其它不可预见干扰。

    ⑷   风机等设备为回、排风、排烟（防灾系统）共用。

    ⑸  控制信号要求极高。

3   选型

    通过对世界上较具实力的地铁控制系统方案提供商和系统设备提供商的实力考察，特别是针对相应产品在大型铁路运输系统和交通系统的适应性与实际工程应用情况，现场控制级采用了美国罗克韦尔自动化公司的自动化产品ControlLogix系统及其先进工业网络平台--NetLinx组成基础自动化级的控制网络。

    ⑴   先进性原则

    使设计的BAS系统能够最大限度地适应今后技术的发展变化并满足地铁不断提高的日常运营与管理要求。

    ①  整个控制系统的结构具有较好的标准性、开放性与互连性，易于扩展和未来升级，以便使南京地铁与快速发展的自动化及信息技术保持同步；

    ②  采用了先进的网络技术，通过智能化的网络设备及网管软件实现对计算机网络系统的有效管理与控制，实时监控网络运行情况，及时排除网络故障，及时调整和平衡网上信息流量。

    ⑵   实用性与经济性原则

    实用性就是能够最大限度地满足实际工作要求，是设备选型与系统设计过程中所必须考虑的一种系统性能，它是自动化系统设计者对用户需求的最基本的承诺。在本方案中，控制系统的软硬件设备选型、系统配置、人机操作设计，在满足地铁日常运营、管理功能及可靠性需求的前提下，均采用了性能/价格比较优的产品与装置系统。

    ⑶  可扩展、可维护性原则

    在基础自动化级的设备选型中，本方案所选用的现场设备监控I/O模块，均具有信号隔离、带电热拔插功能，从而能够保证系统维护的方便与快捷；同时控制系统均具有完善的自诊断与简明、准确的故障指示功能，以进一步保证系统故障排除与维护的及时性、简易性。

    各操作站、工程师站及服务器等均采用统一品牌的硬件及统一的操作系统与监控软件，因此最大程度地减少了整个系统的备品备件量，同时在另一个方面增加了系统的可维护性。

4  系统构成 

    ⑴  网络结构（如图1所示）与性能

    南京地铁一期工程采用的NetLinx网络结构可分为ControlNet 设备层、ControlNet控制层、Ethernet以太网信息层三层网络结构，其中设备层、控制层ControlNet负责与现场A-B变频器之间的数据传输、I/O与Logix5550之间提供一条高速通信网路，也提供MB、Profibus DP、DH485等第三方通讯协议的模块。Ethernet作为信息层对外数据传输的一种开放式网络结构，提供给整个地铁广域网一个标准的信息层接口。

    ControlNet网络优越性能： 

    ?  开放性

    ?  多功能  

    ?  确定性和可重复性

    ?  灵活性

    ?  强大方便的网络组态，诊断功能及可靠性

    ?   I/O共享

    ?  扩展性能

    基于以上优点，采用了ControlNet 作为控制层网络来实现系统的高性能要求；车站层网络结构采用单环结构，进一步确保了系统的安全性、可靠性。

    Ethernet网的优越性能：   

    ? 通过简单的连接系统快速启动。

    ? 高可用性。因为对现有系统的扩展不存在任何问题。

    ?  实际上没有限制的通讯性能。如需要，通过切换技术能提供可伸缩性的性能。

    ? 各种各样应用的联网。例如办公室和生产应用的联网。

    ? 通过经常不断的扩展和开发因而保护投资的安全性。

    Ethernet(以太网)属国际标准，现已广泛用于程序维护、向MIS和MES系统传递工厂数据、监控、连接人机界面、记录事件和告警。NetLinx使用以太网工业协议(Ethernet/IP)作为其信息网络，为上层网络计算机系统提供读取工厂数据的途径，并提供可编程设备支持(PDS)。

    ⑵  ControlLogix硬件系统

    ControlLogix结构体系是一个技术先进的控制平台，它集成了多个控制功能：顺序控制、运动控成现场总线模式，对输入、输出端子而言，BC3100相当制、传动及过程控制等并结合高速、灵活的通讯和功能强大的输入输出。ControlLogix系统在任何尺寸大小上都是模块化的，用户可以根据具体应用来选择合适的内存量、控制器个数和网络类型。这种柔性结构允许用户在同一个机架内使用多个控制器、网络及I/O模块。多控制器功能使您能在多个控制器之间分配资源和划分应用任务。

        ControlLogix 无源多主数据总线采用了生产者/消费者网络技术，提供了一个高性能的、确定性的和分布式的方案，系统的瓶颈问题因此而消除。在基本结构中，这种灵活的结构允许无限制地加入多个处理器、网络和I/O。ControlLogix系统通信模块支持开放式的网络，如Ethernet、ControlNet和DeviceNet等。

5  结语

    综上所述，罗克韦尔自动化公司的产品为南京地铁一期工程的成功建设提供了有力保证。