CN104423954A - 一种kemcs控制系统软件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种KEMCS控制系统软件，该软件是根据各个设备的控制特点编制相应的子程序模块，再根据KEMCS控制系统的控制需求调用相应的子程序，从而达到控制各个设备，再辅以满足冗余设置的要求而编制的辅助程序块，达到完善控制，该软件主要由PLC通讯规约软件、HMI监控软件、HMI监控组态软件、网络通讯软件、模拟测试软件、数据库存储软件组成，上述各子软件都设计成模块的方式，通过CORBA公共对象请求代理体系结构的中间软件总线连接、遵循TCP/IP协议，来实现通信，从而使模块故障分离；本发明控制轨道交通全线车站及区间的环控及其它机电设备安全、高效、协调的运行，保证地铁车站及区间环境的良好舒适。

Description

一种KEMCS控制系统软件

技术领域

本发明涉及软件，尤其涉及一种KEMCS控制系统软件，该软件可应用于轨道交通、钢铁、化工、电力、环保、水处理、冶金、煤炭等行业。

背景技术

轨道交通工程中有关环境与设备监控专业(简称BAS专业)是一个十分重要的部分,它是介于终端设备层和ISCS车站控制层中间的一个层面,取到负责整个BAS专业设备数据的采集、指令下发以及转发工作。

BAS专业需要建立一个冗余通信接口与综合监控系统连接，主要任务是：采集车站和隧道内的设备信息并上传至车站或控制中心（OCC）的工作站、执行车站工作站或OCC 工作站发出的动作指令或指令序列、实现车站环控设备的自动控制起到温度控制和节能的作用、实现风路/水路上等关联设备的连锁保护、为重要设备实现运行计时保护、实现灾害模式情况下自动联动、报警处理等功能，所有这些都决定作为BAS专业的监控系统软件必须具有十分强大的功能。而现有技术中，控制系统软件不能满足轨道交通工程中BAS专业监控系统的全部要求。它对全线所有地下车站、高架站、车辆段、区间隧道内设置的各种正常运营保障设施不能进行实时的监控管理，因此，以上所述软件提供的系统控制安全性能有待解决。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供了一种KEMCS控制系统软件，该控制软件确保设备处于安全、可靠、高效、节能的最佳运行状态。

为解决上述技术问题，本发明通过以下方案来实现：一种KEMCS控制系统软件， KEMCS控制系统软件是根据各个设备的控制特点编制相应的子程序模块，再根据KEMCS控制系统的控制需求调用相应的子程序，从而达到控制各个设备，再辅以满足冗余设置的要求而编制的辅助程序块，达到完善控制，该软件主要由PLC通讯规约软件、HMI监控软件、HMI监控组态软件、网络通讯软件、模拟测试软件、数据库存储软件组成，上述各子软件都设计成模块的方式，通过CORBA公共对象请求代理体系结构的中间软件总线连接、遵循TCP/IP协议，来实现通信，从而使模块故障分离；

a、所述PLC通讯规约软件借助STEP7来实现，不仅可以对S7系列的PLC进行组态和编程，还能对工业以太网、PROFIBUS现场总线、MPI现场总线进行组态和编程以及进行诊断，它是符合IEC1131标准的编程软件包，拥有大量的用于过程控制的附加功能模块；

b、所述HMI监控软件采用WinCCFlexible，基于Internet的操作、监视和数据分析；

c、所述HMI监控组态软件选用WinCC，基于事件的处理，在线组态功能，强大的外部设备连接能力，支持所有类型的ActiveX、OLE，集成COM/DCOM、OPC软件技术，内置多种通用流行产品的驱动程序，兼容多种第三方硬件产品；

d、所述网络通讯软件支持S7标准TCP/IP通信，支持OPC通信、并能进行网络浏览、网络诊断、通讯组态、软件驱动和数据通讯服务；

e、所述模拟测试软件可以模拟网络通讯，逻辑控制以及监控画面的运行；

f、所述数据库存储软件采用SQL Server 2005，可从BAS系统的相关设备中读写过程数据。

进一步的，所述HMI监控软件支持友善的中文界面，世界范围内的在线语言转换，具备完善的权限保护功能，对所使用的画面、命令、标签等加以不同的限制，确保所有操作人员只能在其自身权限内操作。

进一步的，KEMCS控制系统软件在各种控制模式下，对报警信息优先处理并显示。

进一步的，所述HMI监控组态软件内嵌完全的VBA。

进一步的，所述网络通讯软件对于各层网络，均可提供现成的通讯驱动软件，并可在在网络层、总线层、MPI层的任何节点对系统进行接口配置、实时透明网络浏览、编程上传或下载、在线诊断、数据通信等工作。

进一步的，所述通讯驱动软件所使用的通信协议至少包括以太网使用S7通信协议、Profibus现场总线使用S7通信协议、MPI接口使用S7通信协议。

本发明的有益效果是：控制轨道交通全线车站及区间的环控及其它机电设备安全、高效、协调的运行，保证地铁车站及区间环境的良好舒适，产生最佳的节能效果，并在突发事件（如火灾）时指挥环控设备转向特定模式，为地铁乘车环境提供安全保证。KEMCS控制系统控制软件具有监视功能、控制功能、显示功能、调节功能、参数存储功能、统计功能、维护等功能。

附图说明

图1为本发明KEMCS控制系统软件的主要子软件的组成。

图2为本发明KEMCS控制系统软件体系结构图。

图3为本发明设备操作执行的逻辑图。

图4为本发明KEMCS控制系统软件正常模式动作流程逻辑图。

图5为本发明KEMCS控制系统软件火灾模式动作流程逻辑图。

图6为本发明KEMCS控制系统软件阻塞模式动作流程逻辑图。

图7为本发明车站设备控制权限逻辑。

图8为本发明模式执行和设备动作操作示意图。

图9为本发明设备操作执行的逻辑图。

图10为本发明正常模式的动作执行逻辑图。

图11为本发明火灾模式的动作执行逻辑图。

图12为本发明阻塞模式动作流程逻辑图。

图13为本发明智能控制算法的具体优化算法逻辑图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作详细说明。

BAS系统专业主要监控的设备有：通风空调系统设备、给排水系统、电梯/自动扶梯、照明系统、电动二通阀、电保温、电子净化装置、温湿度传感器、CO₂浓度传感器等，车站BAS系统对其进行全面、有效地自动化监控及管理，并与火灾报警系统（FAS）和综合监控系统（ISCS）主体系统联接，确保设备处于安全、可靠、高效、节能的最佳运行状态，从而提供一个舒适的乘车环境，并能在火灾或阻塞等灾害事故状态下，更好地协调车站设备的运行，充分发挥各种设备应有的作用，保证乘客的安全和设备的正常运行。

本发明KEMCS控制系统软件是一套充分满足地铁环控特点和城市气候差异的、整合当代世界最新技术的高性能、智能化的BAS控制系统,由中央管理级、车站监控级、现场控制级监控设备及相关通信网络共同构成实时监控系统,充分体现了分散控制、集中管理、资源共享的基本原则，达到营造舒适的环境、降低能源消耗、节省人力、提高管理水平的目的，全面满足地铁运营管理的需要。

KEMCS系统主要分三层组成，中间间隔层、网络设备层、上位监控层。间隔层借助可编程逻辑控制器为载体，通过一适合各种设备以及国际标准的规约协议来实现对终端层设备数据的采集和指令下发，以及各种逻辑功能运算；网络层主要是实现间隔层和监控层的物理连接以及决定采用何种传输协议；监控层作为一个人机界面，主要是将间隔层的数据按照工艺流程的方式显示打印，以此方便用户和现场操作人员对整个系统设备的监视和控制。

以下用具体实施例对本发明作具体说明。

实施例1：

地下车站控制系统，该系统采用KEMCS控制系统软件，并采用分层分布式结构, 设备主要包括车站A、B两端的控制柜内安装的可编程逻辑控制模块，还有安装在环控电控室控制柜内的光电转换器和网络转换器以及安装在车站不同设备层的远程通讯子站。可编程控制器选用冗余S7-400H系列产品，在车站两端环控电控室内各设一套冗余的CPU 414-4H 通讯控制器。远程通讯子站采用ET200M,远程站装在模块箱内，模块箱安装在车站不同的设备层，通过冗余PROFIBUS双总线和冗余通讯接口模块接入冗余控制器。I/O模块和通讯模块采用S7-300系列，模块安装在模块箱内的ET200M远程I/O站上。

A端环控电控室设置PLC机柜，机柜中配置一块冗余PLC机架UR2-H，UR2-H分为两段，分别为RACK0和RACK1。在RACK0和RACK1分别配置了一块电源、一块冗余CPU、一块CP443-5 PROFIBUS接口模块、三块CP443-1以太网通讯模块。其中四块CP443-1分别接入属于不同网段的车站级综合监控系统交换机，用于向上和ISCS系统进行通讯，将BAS系统所有信息上传给ISCS，同时接收ISCS下达的控制指令，如设备命令、模式动作、时间表下发等，从而实现不同工况下的设备控制；另外两块CP443-1用于和智能低压通讯，智能低压将现场风机设备等信息上传给KEMCS系统，同时接收KEMCS下传的设备控制命令。当以太网节点之间距离超过80米时，采用光缆连接。

B端环控电控室同样配置了PLC机柜，机柜中配置一块冗余PLC机架UR2-H，UR2-H分为两段，分别为RACK0和RACK1。在RACK0和RACK1分别配置了一块电源、一块冗余CPU、一块CP443-5 PROFIBUS接口模块、一块CP443-1以太网通讯模块。CP443-1用于和智能低压系统进行通讯，智能低压将现场风机设备等信息上传给KEMCS系统，同时接收KEMCS下传的设备控制命令。当以太网节点之间距离超过80米时，采用光缆连接。

B端冗余PLC控制器通过Profibus冗余双总线光纤网接入A端冗余PLC控制器。A端的PLC冗余机架上ROCK0中的一块PROFIBUS接口模块CP443-5和B端冗余机架上RACK0中的一块CP443-5连接，A端的机架上RACK1中的CP443-5和B端的机架上RACK1中的CP443-5连接，用于PROFIBUS链路连接进行通讯，这样保证了B端PLC控制器的所有信息可靠的传送给A端PLC控制器，所有的权限解析、模式指令均由A端PLC控制器发出，B端PLC控制器只对B端的现场设备进行监视和设备级驱动控制，这样可以大力提高系统的处理能力、可靠性和功能合理分配等。

在车站A端设置一台维护工作站（SIMATIC Rack PC 547C），完成整个BAS专业系统的监控。在A端冗余机架上有两块位于不同网段的以太网模块CP443-1，既与车站级综合监控交换机相连又与A端维护工作站相连。

B端设置一台维护终端（SIMATIC MP377 15"），只对B端的BAS专业系统现场设备进行监控。

在车站控制室IBP盘（综合监控系统提供）设置一套非冗余S7-300型PLC控制器S7 315-2DP及I/O模块，通过冗余Profibus总线接入主控制器，同时配置一套应急操作终端SIMATIC MP377 15"与IBP盘PLC控制器通过MPI网络通讯，IBP盘PLC控制器与主控制器相连构成车站级BAS系统。触摸屏监控车站及区间的火灾及阻塞模式，IBP盘上设置一钥匙使能开关，当钥匙在“允许”位置时，触摸屏操作功能允许，当钥匙在“禁止”位置时，触摸屏操作功能被禁止。

在IBP盘PLC配置一块通讯协议网关CP341,将FAS主机信号通过冗余现场总线接入主控制器，火灾模式下，FAS向BAS下发火灾模式指令，BAS控制器将按预定工况转入灾害模式下启动相关设备。

两端PLC下设置Profibus双总线将各类RI/O、具有智能通信口的现场设备和就地现场小型控制器等设备统一接入，分别对车站两端的机电设备（暖通空调、电扶梯、低压照明、给排水等正常和火灾情况下共用设备）进行监控管理。在环控电控室内同BAS系统接口的监控设备部分采用硬接线方式，部分采用通讯方式。采用硬接线接口的监控设备接至ET200M远程I/O模块的接线端子外侧上，采用通讯方式接口的设备接至ET200M远程站内的串口通讯模块CP341上，采用MODBUS RS485通讯方式。

区间的PLC通过冗余双总线，接入相近的车站A端PLC网络。

与其它车站的BAS专业系统通讯，通过另外插入A端或B端冗余机架上的两块CP443-1以太网模块通讯，通讯协议MODBUS TCP/IP。

如图1所示，本发明KEMCS系统软件主要由PLC通讯规约软件、HMI监控软件、HMI监控组态软件、网络通讯软件、模拟测试软件、数据库存储软件组成。各子软件都设计成模块的方式，通过CORBA（Common Object Request Brokers，公共对象请求代理体系结构）中间软件总线连接、遵循TCP/IP协议，来实现通信，从而使模块故障分离。

1、PLC通讯规约软件：

该子软件借助STEP7来实现。STEP7软件不仅可以对S7系列的PLC进行组态和编程，还能对工业以太网、PROFIBUS现场总线、MPI现场总线进行组态和编程以及进行诊断。它是符合IEC1131标准的编程软件包，拥有大量的用于过程控制的附加功能模块，包括以下主要功能：

1) 离线编程/模拟测试；

2) 在线维护、编辑；

3) I/O模块状态检查；

4) 处理器/控制器诊断；

5) 控制器编程软件应提供多种管理功能和编程语言；

6) 编程软件应提供丰富的函数库供顺序控制、过程控制、系统诊断等使用；

7) 具有矩阵指令功能；

8) 自整定PID功能。

2、HMI监控软件：

HMI监控软件采用WinCCFlexible。支持Windows操作系统、支持1280X1024分辨率，颜色不少于24/32位真彩。

HMI监控软件支持友善的中文界面，世界范围内的在线语言转换，具备完善的权限保护功能，对所使用的画面、命令、标签等加以不同的限制，确保所有操作人员只能在其自身权限内操作。编程软件提供多种编程语言，监控软件具有高级编程接口，可利用VB调用HMI软件中的高级编程对象。包含变量及通讯管理、图形组态、报表、报警、权限管理、归档、脚本等功能。同时能显示4个以上趋势，且至少每2S扫描一次；基于Internet的操作、监视和数据分析；内置大型数据库，具有数据归档功能；强大的图形组态系统，支持多图层。

3、HMI监控组态软件：

HMI监控组态软件选用WinCC。具备很高的可靠性和一定的实时性；采用多任务工业标准技术，使得系统的开发和集成变得十分简便，具有良好的可移植性，可扩性和联网功能。便于功能和系统的扩充和升级，使系统能适应功能的增加和规模的扩充要求。具有友好的人机界面。

包括以下功能：

1) 采用当今开放的系统标准，基于对象设计的系统；

2) 支持中文显示，图形画面显示，具有丰富的图形库；

3) 基于事件的处理，在线组态功能；

4) 支持开放的、符合ODBC特征的数据库，并能与编程软件及其他的专业数据库软件共享数据库；

5) 强大的外部设备连接能力，支持所有类型的ActiveX、OLE(ACTIVEX的前身)，集成COM/DCOM、OPC等最先进现代软件技术，内置多种通用流行产品的驱动程序，兼容多种第三方硬件产品；

6) 支持10M/100M以太网连接；

7) 自动采集、储存、显示历史数据，分析过程趋势；

8) 具有趋势显示工具，支持实时及历史趋势图在同一画面显示；

9) 具有报警及信息管理，提供报警区域选择、报警过滤等功能；

10) 具有实时故障滚动画面，时间事件及间隔的数据抽取；

11) 监控软件内嵌完全的VBA，而不只是VBA的一个子集；

12) 具备完善的权限保护功能，确保所有操作人员只能在其自身权限内操作；

13) 数学及逻辑运算和扩展编程功能。

4、网络通讯软件：WinCC 内嵌完善、成熟的通讯软件，支持S7标准TCP/IP通信，支持OPC通信、并能进行网络浏览、网络诊断、通讯组态、软件驱动和数据通讯服务。

对于各层网络，均可提供现成的通讯驱动软件（可以通过以太网使用S7通信协议，也可以通过Profibus现场总线使用S7通信协议，还可以通过MPI接口使用S7通信协议进行通信），利用这个通信驱动软件，可在网络层、总线层、MPI层的任何节点对系统进行接口配置、实时透明网络浏览、编程上/下载、在线诊断、数据通信等工作，非常方便。

利用全集成自动化系统的解决方案，使用一个统一的组态工具软件，就可以完成对各层网络的组态，进行节点地址设定、参数设置、设备调试、网络系统规划/优化等。在WinCC内部能提供丰富的诊断工具（如利用IE工具对工业以太网络的性能监控和组态）对网络的各个层次进行诊断和监控，以最优化我们的系统。

WinCC软件支持OPC、DDE等数据传输方式，在需要时还可以提供多种第三方专用的通信驱动，以实现与其他系统或设备之间的数据通信，并可根据项目的实际情况对控制系统的实际提供优化的通讯服务。

5、模拟测试软件：STEP7和WinCC flexible都内置了功能强大的模拟测试程序，可以模拟网络通讯，逻辑控制以及监控画面的运行。

6、数据库软件：数据库软件采用SQL Server 2005。

SQL Server 2005是Microsoft推出的大型网络数据库管理系统，是创建企业大型应用的最佳核心引擎数据库之一。SQL Server 2005 是一个具备完全Web支持的数据库产品，提供了对可扩展标记语言 (XML) 的核心支持以及在Internet上和防火墙外进行查询的能力。

SQL Server 2005数据库具有以下特点：

1) 分布式数据库结构非常灵活，可任意组建各种规模的企业应用；

2) 实时数据库系统具有高可靠性和数据的完整性；

3) 有Nevigator组件，能提供功能强大的企业级实时信息系统客户端应用工具；

4) 支持双服务器/客户机结构、多服务器/客户机结构，具有灵活的扩展结构可满足用户的各种需求；

5) 基于Windows操作系统的强大的控制中心软件，它的设计起点很高，具有高速的数据存储和检索性能；

6) 具有强大的报警管理功能，提供了多种报警和事件查询工具，可以非常方便地查询报警和事件；

7) 可从BAS系统的相关设备中读写过程数据。

Microsoft SQL Server 2005的特性还包括。

1）Internet 集成：

SQL Server 2005 数据库引擎提供完整的 XML 支持。它还具有构成最大的 Web 站点的数据存储组件所需的可伸缩性、可用性和安全功能。SQL Server 2005 程序设计模型与 Windows DNA 构架集成，用以开发 Web 应用程序，并且 SQL Server 2005 支持 English Query 和 Microsoft 搜索服务等功能，在 Web 应用程序中包含了用户友好的查询和强大的搜索功能。

2）可伸缩性和可用性：

同一个数据库引擎可以在不同的平台上使用，从运行 Microsoft Windows® 98 的便携式电脑，到运行 Microsoft Windows 2000 数据中心版的大型多处理器服务器。SQL Server 2005 企业版支持联合服务器、索引视图和大型内存支持等功能，使其得以升级到最大Web站点所需的性能级别。

3）企业级数据库功能：

SQL Server 2005 关系数据库引擎支持当今苛刻的数据处理环境所需的功能。数据库引擎充分保护数据完整性，同时将管理上千个并发修改数据库的用户的开销减到最小。SQL Server 2005 分布式查询使您得以引用来自不同数据源的数据，就好象这些数据是 SQL Server 2005 数据库的一部分，同时分布式事务支持充分保护任何分布式数据更新的完整性。复制同样使您得以维护多个数据复本，同时确保单独的数据复本保持同步。可将一组数据复制到多个移动的脱接用户，使这些用户自主地工作，然后将他们所做的修改合并回发布服务器。

4）易于安装、部署和使用：

SQL Server 2005 中包括一系列管理和开发工具，这些工具可改进在多个站点上安装、部署、管理和使用 SQL Server 的过程。SQL Server 2005 还支持基于标准的、与 Windows DNA 集成的程序设计模型，使 SQL Server 数据库和数据仓库的使用成为生成强大的可伸缩系统的无缝部分。这些功能使您得以快速交付 SQL Server 应用程序，使客户只需最少的安装和管理开销即可实现这些应用程序。

5）数据仓库：

SQL Server 2005 中包括析取和分析汇总数据以进行联机分析处理 (OLAP) 的工具。SQL Server 中还包括一些工具，可用来直观地设计数据库并通过English Query来分析数据。

如图2所示的KEMCS控制系统软件体系结构图，本部分的功能由ISCS主体系统实现，车站ISCS直接与车站的KEMCS系统相连，OCC ISCS通过车站ISCS实现与KEMCS系统的连接。车站ISCS服务器通过Modbus TCP/IP协议实现冗余通讯，车站ISCS服务器作为客户端轮询KEMCS系统数据，其通讯数据格式及其冗余方式按照ISCS主体系统要求完成。

车站ISCS和OCC ISCS都包括服务器、操作员工作站（HMI）等设备，服务器运行实现ISCS BAS系统功能的后台程序、操作员工作站实现“人机对话”功能。在ISCS主体系统正常运行时，运行人员对KEMCS子系统的所有操作功能都通过本部分实现。

BAS专业的维护工作站的功能分为HMI功能、B端触摸屏的组态功能、IBP盘触摸屏的组态功能。B端触摸屏的组态功能、IBP盘触摸屏的组态功能为应用安装在工作站上的WinCCFlexible软件打开二次开发后的触摸屏软件进行修改、维护，此功能运行时，其他功能软件退出；HMI软件是利用WinCCFlexible进行二次开发后的软件，其运行在Windows操作系统下的WinCCFlexible软件平台上，此功能运行时，其他功能软件退出。在正常情况下BAS专业的维护工作站运行HMI功能，操作人员不得在进行以上维护功能的情况下退出HMI软件。

HMI的功能可以概括为以下内容：获得/退出控制权限、全站设备的点动控制、全站的设备的模式控制（不包括区间模式）、全站设备的状态查看（包括接入本站的区间设备）、全站的模式执行对比表、重要参数的数据曲线，重要参数包括进风温湿度、站厅站台温湿度、回风温湿度。获得/退出控制权限功能是靠HMI修改主PLC程序中的权限状态位来实现。

触摸屏只有HMI功能，其内容也与维护工作站不同，具体为：获得/退出控制权限、B端设备的点动控制、B端设备的状态查看（包括接入本站的本端区间设备）、重要参数的数据曲线，重要参数包括本端的进风温湿度、站厅站台温湿度、回风温湿度。获得/退出控制权限功能是靠HMI修改主PLC程序中的权限状态位来实现，权限状态的连接的主PLC程序中的点与维护工作站上连的为同一点。

本发明KEMCS控制系统软件模式执行和设备动作操作。

1、如图3所示，模式执行过程，从模式指令来源发来的模式控制指令先会被送到主控制器中，控制器经过逻辑计算，判断此指令是否为权限允许的指令。如果指令来源和系统当前的权限状态相符合，主控制器进入系统当前工况判断，符合条件的指令进入模式分解过程，将模式规定的设备需要进行的动作指令一一计算出，然后通过通讯下发到低压设备智能控制系统、远程I/O等，由低压设备智能控制系统和远程I/O对设备的控制回路进行控制。

主控制器将设备的动作指令发出的同时，启动定时器对模式执行时间进行计时并轮询低压设备智能控制系统等相关接口方的设备状态。在规定的时间内对此模式所需动作的设备的规定状态与设备的当前状态进行对比，如果在规定时间内此模式所要求的设备均已到此模式要求的状态，则返回模式执行成功信号，反之返回模式执行失败信号。模式的执行成功或失败信号均在HMI显示或报警。

2、如图4所示，正常模式执行：正常模式的指令来源有：KEMCS-HMI点动、车站ISCS点动、OCC ISCS点动、时间表解析发出的模式指令。正常模式的状态分为：未启动、执行中、执行成功和执行失败。未启动表示该模式未被触发执行；执行中表示该模式已开始启动，但其执行时间还未结束（设备按模式要求动作中）；模式执行时间结束后，根据该模式中设备状态是否符合模式要求，判断模式的执行结果为成功或失败。

3、如图5所示，火灾模式执行，火灾模式的指令来源分为：FAS火灾报警指令、IBP盘按钮指令、KEMCS- HMI点动、车站ISCS点动、OCC ISCS点动（仅限于隧道火灾）。火灾模式的状态标志为：未启动、执行中、执行成功和执行失败。未启动表示该模式未被触发执行；执行中表示该模式已开始启动，但其执行时间还未结束（设备按模式要求动作中）；模式执行时间结束后，根据该模式中设备状态是否符合模式要求，判断模式的执行结果为成功或失败。

火灾模式的执行优先级别最高，火灾模式可以自由抢占正在执行的正常模式，而正常模式指令不能抢占火灾模式的执行。所以在火灾消除以后，系统必须进行“火灾复位后”才能转入正常模式。

4、如图6所示的阻塞模式执行，阻塞模式的指令来源为：OCC ISCS点动/联动、IBP盘触摸屏点动，在任何状态下阻塞模式的启动和解除都需有OCC运营人员参与。阻塞模式解除后区间隧道模式进入正常工况模式。阻塞模式的状态标志为：未启动、执行中、执行成功和执行失败。未启动表示该模式未被触发执行；执行中表示该模式已开始启动，但其执行时间还未结束（设备按模式要求动作中）；模式执行时间结束后，根据该模式中设备状态是否符合模式要求，判断模式的执行结果为成功或失败。

阻塞模式属于灾害模式的一种，执行优先级别较正常模式高，较火灾模式为低。即：系统在正常工况下运行时，接收阻塞模式指令系统就进入阻塞工况，接收到火灾模式指令系统就进入火灾工况；系统在阻塞工况运行时，接收到正常模式指令系统将丢弃其收到的模式指令而继续按原阻塞工况运行，但接收到火灾模式指令时系统即进入火灾工况；系统在火灾工况下运行时，无论接收到的是正常模式指令还是阻塞模式指令，系统都将丢弃其收到的模式指令而不予执行，继续按原火灾工况运行。

本发明KEMCS控制系统软件还涉及暖通空调通风和照明节能的控制，暖通空调通风和照明节能子系统也是作为KEMCS控制系统的一个模块子系统。

根据通风空调系统节能需要，需引入综合监控数据中每日天气预报相关参数——Tmax，Tmin及天气情况参数（晴、云、雨、雪、风、沙等），并由KEMCS主控制器变成来实现下述拟合公式：

Tout = A*Tmax + B*Tmin（经验公式）

其中，Tmax为天气预报日最高气温（整型量），Tmin为天气预报日最低气温（整型量）；Tout为拟合计算的室外气温（实型量，精确到小数点后1位）。A、B分别为拟合参数（实型量，要求2位有效数字），初定值为A=0。65，B=0。35。A与B在KEMCS-HMI界面设为“运营权限可调输入参数”，可以根据需求来调整。

所述KEMCS控制系统的软件按功能可以分为4个部分，第1部分为ISCS工作站的KEMCS监控系统软件、第2 部分为BAS专业系统维护工作站和触摸屏上的HMI软件、第3部分为PLC通讯规约软件、第4部分为IBP盘PLC和触摸屏软件，各部分之间通过通讯实现联通共同完成BAS专业系统的所有监控功能。

第1部分在ISCS工作站上的KEMCS监控系统软件又分成了车站工作站、OCC工作站两部分；第2部分的BAS专业维护工作站在每个车站都设置，安装于BAS专业的PLC机柜内，触摸屏仅存在于地下车站的B端，维护工作站和触摸屏的权限不同且功能上也有区别；第3部分PLC软件分为A端PLC软件（在高架站、车辆段称为PLC软件，以下简称主PLC软件）、B端PLC软件（仅在地下车站有，高架车站无此软件），主PLC软件的功能为全站的逻辑运算和本端的设备驱动功能、B端PLC软件负责与主PLC的通讯以及本端设备的驱动功能；第4部分由IBP PLC软件和触摸屏HMI软件构成。

1、ISCS工作站的KEMCS系统软件设计：本部分的功能由ISCS主体系统实现，车站ISCS直接与本车站的KEMCS系统相连，OCC ISCS通过车站ISCS实现与KEMCS系统的连接。车站ISCS服务器通过Modbus TCP/IP协议实现冗余通讯，车站ISCS服务器作为客户端轮询KEMCS系统数据，其通讯数据格式及其冗余方式按照ISCS主体系统要求完成。

车站ISCS和OCC ISCS都包括服务器、操作员工作站（HMI）等设备，服务器运行实现ISCS BAS系统功能的后台程序、操作员工作站实现“人机对话”功能。在ISCS主体系统正常运行时，运行人员对KEMCS子系统的所有操作功能都通过本部分实现。

2、KEMCS系统维护工作站和触摸屏上的HMI软件设计，第2部分的软件在地下车站由BAS专业维护工作站和B端的触摸屏上实现，在高架车站只有BAS专业维护工作站没有B端的触摸屏。第2部分的权限在“就地与ISCS之间”，当其获得权限的时候：ISCS的所有工作站不能对本站的设备、模式、参数设置进行操作，只能在BAS专业的维护工作站或B端的触摸屏上进行操作。

BAS专业的维护工作站的功能分为HMI功能、B端触摸屏的组态功能、IBP盘触摸屏的组态功能。B端触摸屏的组态功能、IBP盘触摸屏的组态功能为应用安装在工作站上的WinCCFlexible软件打开二次开发后的触摸屏软件进行修改、维护，此功能运行时，其他功能软件退出；HMI软件是利用WinCCFlexible进行二次开发后的软件，其运行在Windows操作系统下的WinCCFlexible软件平台上，此功能运行时，其他功能软件退出。在正常情况下BAS专业的维护工作站运行HMI功能，操作人员不得在进行以上维护功能的情况下退出HMI软件。

HMI的功能可以概括为以下内容：获得/退出控制权限、全站设备的点动控制、全站的设备的模式控制（不包括区间模式）、全站设备的状态查看（包括接入本站的区间设备）、全站的模式执行对比表、重要参数的数据曲线，重要参数包括进风温湿度、站厅站台温湿度、回风温湿度。获得/退出控制权限功能是靠HMI修改主PLC程序中的权限状态位来实现。

触摸屏只有HMI功能，其内容也与维护工作站不同，具体为：获得/退出控制权限、B端设备的点动控制、B端设备的状态查看（包括接入本站的本端区间设备）、重要参数的数据曲线，重要参数包括本端的进风温湿度、站厅站台温湿度、回风温湿度。获得/退出控制权限功能是靠HMI修改主PLC程序中的权限状态位来实现，权限状态的连接的主PLC程序中的点与维护工作站上连的为同一点。

3、A、B端PLC通讯软件设计：主PLC与B端PLC的关系（用于地下车站），考虑到轨道交通地下站的占地尺寸比较大，而且有很长的隧道部分存在，因此在地下车站的两端分别设置一套某公司的冗余系列的可编程逻辑控制器作为通讯数据采集和指令下发的载体,通过在其上面编写程序来实现对整个车站BAS专业设备的监控。通常我们将靠近车控室一端比较近的称为主控制器,而另一端侧称为B端控制器。

考虑到只有主控制器需要和车站级的KEMCS监控层系统连接,因此主控制器与B端控制器在硬件选择上仅仅是以太网模块数量上不同，主控制器在每个机架上比B端控制器多增加了2块以太网通讯模块，用于实现与车站级别的KEMCS监控层的冗余通讯。但是两者的功能却有很大的不同，主控制器中需要采集全站所有设备的状态参数用于模式判断、所有来自HMI或FAS的指令均是先传到主控制器中进行逻辑判断和指令分解、模式分解，通过逻辑判断和指令分解的指令或是通过模式分解得出的指令按照所控设备的位置决定在主控制器执行或是将指令传递到B端控制器执行。B端控制器不具备直接接受HMI或FAS控制指令的功能。为了平衡A、B两端控制器的功能分配，不至于在某一端的控制器中任务量过大，B端的控制器需要完成主控制器与B端控制器通讯的功能，将B端设备的状态参数、运行参数等数据送到主控制器中、将主控制器中的B端设备的控制指令取到B端的控制器中，进而执行设备控制。

主控制器的功能：主控制器的功能可以分成四个部分，一为与ISCS通讯功能，配合完成冗余通讯功能和数据转存转发；二为车站逻辑运算，完成来自ISCS、FAS、KEMCS HMI的指令判断、指令分解和模式分解；三为本端车站设备的设备驱动功能、智能调节功能；四为车站内部中央空调通风系统、照明系统等节能控制。

与ISCS通讯功能：主控制器在运行时将持续对特定的内存位置扫描，从而来判断是否是有新的时间表或指令发到了主控制器中。当判断有新的时间表发到了主控制器后，主控制器会将时间表复制到正在执行的时间表存储区（当符合权限条件时，时间表马上执行），同时清空ISCS发来的时间表内存区域，将正在执行的时间表复制到与ISCS通讯用的当前正在执行的时间表内存区，以备主体系统进行当前时间表查询。当判断有新的指令发到主控制器中时，主控制器将控制指令取出放到程序中进行逻辑运算同时将指令内存位置的数据清零。主控制器将整理车站内各设备的状态参数、系统信息，存储到与ISCS通讯的固定内存位置处，响应ISCS的控制指令，将数据打包送到ISCS通讯端口。

主控制器与ISCS系统之间采用国际标准的MODBUS-TCP/IP通讯协议，根据数据采集的关系，主控制器作为服务器，为ISCS系统提供数据源。作为KEMCS系统的一部分，我们需要在以西门子控制器为载体上开发适合的MODBUS-TCP/IP通讯协议，并完成数据的打包，转发给车站级别的ICSC系统。

车站逻辑运算：车站逻辑运算是主控制器的核心程序，其功能是使控制器按照设计要求对设备进行控制，使BAS专业系统内的设备按照工艺要求执行相应的设备控制命令。

车站逻辑运算分为：KEMCS-HMI下达的设备点动指令、模式指令、时间表指令，FAS系统发来的火灾报警信号、车站内风机风阀联锁逻辑、模式间或模式与设备间的联动功能（参照环控设计图纸执行）等，主控制器要对这些指令进行分析、分解，符合要求的指令即被下发到设备的驱动控制模块上，不符合要求的指令即被丢弃。

本端车站设备的设备驱动功能、智能调节功能，在地下车站的A端主控制器中，A端主控制器下所连接的RI/O箱中所监控设备的设备驱动控制均归属到A端的控制器中，不再和B端控制器有任何关联或通讯。设备驱动的功能在A端完成，指令下发到设备驱动模块中，再从驱动模块中分析判断出具体的指令立即下发到RI/O控制箱相应的I/O模块上，连接现场设备动作。

环控设备的智能调节功能，所涉及到的参数、设备调节等均在本端的控制器中完成。如果需要参考的运行参数在B端监控，需要先将这些参数通过PROFIBUS通讯采集到A端的控制器中，通过分析运算调节相应的设备。此功能主要以设备在其端为主。

控制器在处理与本端环控电控柜的数据通讯时，同样采用的MODBUS-TCP/IP协议，但是控制器是作为客服端来出来数据，KEMCS控制系统需要根据不同的环控柜厂家来开发适应他们的传输协议规约文件。KEMCS控制系统在有关通讯规约的部分设计成模块化的方式，将通讯规约文件经过编译后产生的DLL文件拷贝到KEMCS安装文件目录下即可。

中央空调通风系统、照明系统等节能控制，考虑到轨道交通工程中大部分车站以及行车线路都是在地下完成，因此暖通空调通风以及照明系统是除列车牵引之外的另一个用电负荷比较大的区域。目前很多新建的地铁线都将这部分的节能作为一个亮点来推广。

B端控制的功能：B端控制器的功能分为二部分：一为与A端控制器通讯功能，二为B端车站设备的设备驱动功能、智能调节功能。

与A端控制器通讯功能：在A、B两端均有控制器时，需要实现A、B两端控制器的通讯，以实现整个完整车站的环境设备监控功能。此部分功能在B端控制器完成，在A端控制器中只保留相应存储区域。将B端控制器所监控设备的状态、参数等打包发送给A端控制器，同时接收A端控制器所下发的设备控制指令。

B端车站设备的设备驱动功能、智能调节功能：此部分同A端控制器的本端车站设备的设备驱动功能、智能调节功能，不再赘述。

4、IBP PLC软件和触摸屏HMI软件设计：第4部分是IBP PLC软件和触摸屏HMI软件。在车站控制室内设置的IBP盘不同于传统的IBP盘，用一台西门子的触摸屏代替了传统的模式按钮、指示灯，但保留一个触摸屏使能操作钥匙开关，相当于传统的IBP盘允许/禁止功能，当此钥匙开关在“允许”位置时，触摸屏功能可以使用，运营人员可在触摸屏上点动相应的设备和模式；当此钥匙开关在“禁止”位置时，触摸屏功能禁止，点动屏幕上任何设备均不响应任何操作。

在IBP盘内还安装有PLC控制器、I/O模块、通讯模块等。在IBP盘PLC上配置有通讯模块，用于实现车站FAS专业设备与BAS专业设备之间的通讯，FAS的火灾报警信息和复位信息通过通讯发送到IBP盘PLC中。PLC控制器通过PROFIBUS通讯同主PLC控制器连接，将IBP盘面上的“允许/禁止”开关状态、触摸屏上的模式点动指令、FAS的火灾报警及FAS火灾复位信息传送给主PLC，由主PLC进行权限、逻辑分析后，决定进一步执行或是将指令丢弃；同是IBP盘PLC还需将触摸屏上的所具备点动的模式的执行信息从主PLC取回，并在屏上显示。IBP盘上触摸屏同IBP PLC相连，将车站BAS系统的相关中信息显示在触摸屏画面上，以供紧急状况下运营人员备用。

KEMCS控制系统在解决FAS专业设备和BAS专业设备之间的通讯问题，也是采用了通讯规约的传输模式，以此带来经济效应。同理，KEMCS控制系统软件也采用了模块化的方式将该部分的通讯规约程序模块内置其中，以达到方便的调用功能。

5、权限解析：

权限解析设计方案：通过KEMCS系统进行监控的现场设备的控制指令来源有OCC ISCS、车站ISCS、KEMCS-HMI、IBP盘HMI、FAS火灾报警、模式指令解析（含时间表指令），以上这些来源可以分为中央级和车站级指令，对于大多数设备来说都还具有现场控制箱，实现最底层的就地控制功能，所以对于一个设备来说其控制层面可以分为中央级、车站级和就地级三级。其中就地级控制为最底层，优先级别最高且每个设备具有1个；车站级控制的优先级别次之每个车站1个；中央级控制的优先级别最低也是每个车站1个；每个层面之间的控制权限切换只能是从优先级高的向优先级低的切换而不能由优先级低的来夺取优先级高的权限。

综合以上， BAS系统的设备控制权限可以按以下区分结合以上思路：

（1）就地/远控；

（2）IBP盘允许/禁止；

（3）FAS指令；

（4）KEMCS -HMI允许/禁止；

（5）车站ISCS允许/禁止；

（6）OCC ISCS允许。

车站设备控制权限逻辑，设计方案如图7所示，该权限逻辑具体说明如下。

1）、竖线左侧为设备级权限，每个受控设备一个；竖线右侧为车站级权限，一个车站只有一个。

2）、自左向右，优先级别越来越小。当权限开关向上开的时候，系统将屏蔽掉其右侧发过来的控制指令；当权限开关向下开的时候表示系统接受其右侧发来的控制指令。

3）、只有左侧的权限开关向下开时，其右侧的权限才能获得。模式控制指令须自右向左通过权限“②”后才能通过主控制器的逻辑验算得到执行、设备控制指令须自右向左通过权限“①”后才能通过主PLC的逻辑验算得到执行。

4）、权限“①”为设备级权限，权限允许与否通过设在设备控制箱上的“就地/远程”转换开关来设定，只有当设备的权限状态在“远程”时，设备才可以接受BAS的控制器发出的控制指令，在设备的权限状态在“就地”时，BAS的控制器不能发出设备控制指令，设备亦不执行BAS的控制器发出的指令。

5）、权限“②”为车站级权限，此权限是通过设在车控室IBP盘面上的“IBP盘允许/禁止”钥匙开关来设定，IBP盘控制器将这些权限状态通过通讯传送到主控制器中；当主控制器接收到的IBP盘权限状态为“允许”时，在所有工况下所有来自其右侧的信号源的指令信号都会丢弃而不会执行；当主控制器接收到的IBP盘权限状态为“禁止”时，在所有工况下所有来自其右侧的信号源的指令信号都会被执行。

6）、权限“③”为车站级权限，此权限只有在非火灾情况下收到FAS发来的第1个火灾报警时，权限开关才向上开并且FAS指令接收后权限开关即向下开无须人工干预。当权限“②”向下开：此权限开关在向上开时，BAS执行FAS发来的火灾报警信号所对应的火灾模式；此权限开关在向下开时具有如下条件其右侧的指令才能执行：在火灾工况下，只有火灾模式和设备单操指令可以通过；在阻塞工况下，只接收OCC HMI下发的阻塞模式指令，即权限“④”、权限“⑤”均向下开；在正常工况下，其右侧的所有控制指令都可以通过。

7）、权限“④”为车站级权限，此权限开关在权限“②”权限“③”都向下开时可以通过BAS维护工作站的HMI或BAS B端的维护终端HMI上的权限开关按钮进行权限获得或释放，即开关向上开或向下开。在权限“②”权限“③”都向下开的情况下：此权限向上开时，主PLC只接受BAS HMI上发出的控制指令；此权限开关向下开时，主PLC只接收来自其右侧的指令，HMI操作无效。

8）、权限“⑤”为车站级权限，此权限开关在权限“②”、权限“③”、权限“④”都向下开时可以通过ISCS工作站上的权限操作按钮来获得或释放，即向上开或向下开，向上开为权限“⑤”、向下开即为权限“⑥”。当权限“②”、权限“③”、权限“④”都向下开：此权限向上开时，主PLC只接收车站ISCS发出的控制指令；当此权限向下开时，主PLC只接收OCC ISCS发出的控制指令。

9）、权限“④”与权限“⑤”或权限“⑥”之间的权限切换需要发起需获得权限方请求、已有权限方确认的方式的实现。

10）、权限“⑤”、权限“⑥”之间的权限关系由ISCS主体系统进行规定，BAS专业设备按其规定执行。

权限状态数据流：设备级权限通过R I/O或通讯接口获得，R I/O或通讯处理器取得设备权限状态后通过进行数据打包后通讯传递给车站主控制器。IBP盘“允许/禁止”权限通过硬线与BAS专业的IBP PLC相连，FAS火灾报警通过通讯接口接入到IBP PLC，IBP PLC通过通讯将以上两者的权限状态信息打包后传递给车站主控制器。BAS的HMI通过通讯连接到主控制器上，操作员可以通过HMI直接对主控制器中的HMI“允许/禁止”状态“bit”进行置位、复位。车站和OCC的综合监控工作站的控制指令先传递到车站实时服务器，车站实时服务器直接和车站主控制器通过以太网相连，通讯协议为Modbus TCP/IP，ISCS 可以通过通讯对主控制器中的“车站ISCS/OCC ISCS”状态进行置位、复位。各种权限到达主控制器后，主控制器进行综合判断，决定系统当前权限状态，并反馈到车站综合监控工作站上用于监视。这时主控制器收到设备或模式的控制指令后，通过权限判断，符合权限的指令将被执行，不符合权限的指令将被丢弃（即指令将不被执行，系统会将指令复位，对设备和模式没有任何影响）。

6、模式执行和设备动作操作：模式执行过程，从模式指令来源发来的模式控制指令先会被送到主控制器中，控制器经过逻辑计算，判断此指令是否为权限允许的指令。如果指令来源和系统当前的权限状态相符合，主控制器进入系统当前工况判断，符合条件的指令进入模式分解过程，将模式规定的设备需要进行的动作指令一一计算出，然后通过通讯下发到低压设备智能控制系统、远程I/O等，由低压设备智能控制系统和远程I/O对设备的控制回路进行控制。主控制器将设备的动作指令发出的同时，启动定时器对模式执行时间进行计时并轮询低压设备智能控制系统等相关接口方的设备状态。在规定的时间内对此模式所需动作的设备的规定状态与设备的当前状态进行对比，如果在规定时间内此模式所要求的设备均已到此模式要求的状态，则返回模式执行成功信号，反之返回模式执行失败信号。模式的执行成功或失败信号均在HMI显示或报警。

模式执行的逻辑图如图8所示，设备动作操作的执行过程：设备的动作操作的指令来源可以分为两种形式，一是由模式操作指令解析得出的设备动作指令；另一个是由HMI进行设备点动而发出的设备动作指令。对于前者来说，主控制器得出设备动作指令后会直接将其通讯到相关执行方，进行设备控制。对于后者来说，将遵从以下步骤进行处理：从设备操作指令来源发来的设备控制指令先会被送到主控制器中，控制器经过逻辑计算，判断此指令是否为权限允许的指令。如果指令来源和系统当前的权限状态相符合则把相应的动作指令通过通讯下发到低压设备智能控制系统、远程I/O等，由低压设备智能控制系统和远程I/O对设备的控制回路进行控制。主控制器发出的控制指令为脉冲形式，脉冲长度通讯方式为10-20秒、硬接线方式脉冲长度为1-2秒，对于双向风机等特殊设备控制信号的脉冲时间长度可以在综合监控工作站上进行设置。

无论以上哪种设备操作形式，在主控制器将设备的动作指令发出的同时，启动定时器对设备动作的执行时间进行计时并轮询低压设备智能控制系统等相关接口方的设备状态。在规定的时间内对此操作所希望的设备的状态与设备的当前状态进行对比，如果在规定时间内此设备的状态不能达到操作所希望的设备状态，则返回设备“超时”报警。设备的“超时”报警在HMI显示并添加到设备报警栏中。

设备操作执行的逻辑图如图9所示。正常模式执行：正常模式的指令来源有：KEMCS-HMI点动、车站ISCS点动、OCC ISCS点动、时间表解析发出的模式指令。正常模式的执行流程如图10所示，正常模式的状态分为：未启动、执行中、执行成功和执行失败。未启动表示该模式未被触发执行；执行中表示该模式已开始启动，但其执行时间还未结束（设备按模式要求动作中）；模式执行时间结束后，根据该模式中设备状态是否符合模式要求，判断模式的执行结果为成功或失败。

火灾模式执行：火灾模式的指令来源分为：FAS火灾报警指令、IBP盘按钮指令、KEMCS- HMI点动、车站ISCS点动、OCC ISCS点动（仅限于隧道火灾）。火灾模式的执行过程如图11所示。火灾模式的状态标志为：未启动、执行中、执行成功和执行失败。未启动表示该模式未被触发执行；执行中表示该模式已开始启动，但其执行时间还未结束（设备按模式要求动作中）；模式执行时间结束后，根据该模式中设备状态是否符合模式要求，判断模式的执行结果为成功或失败。火灾模式的执行优先级别最高，火灾模式可以自由抢占正在执行的正常模式，而正常模式指令不能抢占火灾模式的执行。所以在火灾消除以后，系统必须进行“火灾复位后”才能转入正常模式。

阻塞模式执行：阻塞模式的指令来源为：OCC ISCS点动/联动、IBP盘触摸屏点动，在任何状态下阻塞模式的启动和解除都需有OCC运营人员参与。阻塞模式解除后区间隧道模式进入正常工况模式。

阻塞模式的执行流程如图12所示：阻塞模式的状态标志为未启动、执行中、执行成功和执行失败。未启动表示该模式未被触发执行；执行中表示该模式已开始启动，但其执行时间还未结束（设备按模式要求动作中）；模式执行时间结束后，根据该模式中设备状态是否符合模式要求，判断模式的执行结果为成功或失败。阻塞模式属于灾害模式的一种，执行优先级别较正常模式高，较火灾模式为低。即：系统在正常工况下运行时，接收阻塞模式指令系统就进入阻塞工况，接收到火灾模式指令系统就进入火灾工况；系统在阻塞工况运行时，接收到正常模式指令系统将丢弃其收到的模式指令而继续按原阻塞工况运行，但接收到火灾模式指令时系统即进入火灾工况；系统在火灾工况下运行时，无论接收到的是正常模式指令还是阻塞模式指令，系统都将丢弃其收到的模式指令而不予执行，继续按原火灾工况运行。

7、通风空调节能控制：暖通空调通风和照明节能子系统也是作为KEMCS控制系统的一个模块子系统。暖通空调通风系统硬件设备由冷源系统的集中控制柜和空调末端分布控制柜组成，主要核心设备是某公司的DDC控制器，控制器配置有满足系统要求的输入输出IO点能力，其中模拟量输入能采集标准的电压（0-10V）、电流（4-20ma）和电阻信号（Pt100/Pt1000/NTC/Ni1000），模拟量输出能提供标准的电压（0-10V）、电流（4-20ma）信号，DDC的开关量输入输出能采集和提供无源触点信号。DDC控制器具备基本的PID连续控制功能和逻辑控制功能外，本发明经过多年的努力成功为轨道交通行业专门开发了一套用于新风控制的焓值在线计算模块、中央空调基本智能关系数据库和模糊寻优控制算法模块的控制系统软件内置在KEMCS中；开发中央空调整体和分系统能源在线统计、分析功能模块，以及控制器内智能数据库维护在线模块。监控软件支持C/S、B/S结构的网络扩展，可与其它BA或IBMS系统连接通讯，支持TCP/IP和OPC协议。这也成为升级版后的KEMCS控制系统软件的最大亮点。KEMCS控制系统的空调通风节能子模块是以暖通空调工艺技术为基础，综合自动化技术、微电子技术、计算机技术研究开发的中央空调综合节能控制系统，具体涉及以下关键技术的应用和创新。

自动化控制理论及技术是本项目的基础和核心，古典自动化控制理论中的PID（比例、积分、微分）控制算法为控制器中控制系统单回路控制的基础算法，PID控制的稳定、快速、准确和鲁棒性，以及配置简单使用快捷的特点，一直作为控制器控制算法设计的首选。现代控制理论中以综合性能指标最佳为控制目标的最优控制是本项目实现综合节能的技术基础，鉴于中央空调系统为复杂多变量的特点，系统优化控制设计中创新的引入专家数据库作为优化控制实施的第一步，递推式的最小二乘、分段线性和模糊策略是优化控制的具体实现方法，以最佳控制结果为目标，在线维护专家数据库，使系统实现智能优化控制。

作为一套综合节能的计算机控制系统，计算机软件开发涉及系统的各个环节。以汇编和C为基础语言开发了适合西门子控制器底层基础软件，基于WINDOWS 操作系统的FBD软件开发平台，是Visual C++语言开发的软件产品。本项目最重要的实时监控和能耗统计分析程序，为Microsoft Visual Studio。Net和数据库技术开发的应用软件，软件支持C/S和B/S架构。

暖通空调通风整体综合节能实施最大的挑战在于，整个系统是一个复杂的多变量系统：面对如此复杂的多变量系统，目前没有发现类似的研发和成功案例。针对轨道交通工程中暖通空调的运行特点，KEMCS系统设计一种全新的智能控制算法，以专家智能数据库为核心，实现系统的自动优化控制。

智能数据库字段设计内容如下：预装数据库最少20条记录，该数据库可在线维护。具体优化算法逻辑如图13所示：加权匹配准则和分段模糊线性策略是该算法实现的核心，目前该算法的以成功运用在北京轨道交通9号线节能示范站上进行试运行。另外在KEMCS系统节能控制子模块系统中，我们充分考虑了外界的天气因素的影响，并根据长时间的现场调试总结出一些非常针对性的计算公式。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种KEMCS控制系统软件，其特征在于：KEMCS控制系统软件是根据各个设备的控制特点编制相应的子程序模块，再根据KEMCS控制系统的控制需求调用相应的子程序，从而达到控制各个设备，再辅以满足冗余设置的要求而编制的辅助程序块，达到完善控制，该软件主要由PLC通讯规约软件、HMI监控软件、HMI监控组态软件、网络通讯软件、模拟测试软件、数据库存储软件组成，上述各子软件都设计成模块的方式，通过CORBA公共对象请求代理体系结构的中间软件总线连接、遵循TCP/IP协议，来实现通信，从而使模块故障分离；

a、所述PLC通讯规约软件借助STEP7来实现，不仅可以对S7系列的PLC进行组态和编程，还能对工业以太网、PROFIBUS现场总线、MPI现场总线进行组态和编程以及进行诊断，它是符合IEC1131标准的编程软件包，拥有大量的用于过程控制的附加功能模块；

b、所述HMI监控软件采用WinCCFlexible，基于Internet的操作、监视和数据分析；

c、所述HMI监控组态软件选用WinCC，基于事件的处理，在线组态功能，强大的外部设备连接能力，支持所有类型的ActiveX、OLE，集成COM/DCOM、OPC软件技术，内置多种通用流行产品的驱动程序，兼容多种第三方硬件产品；

d、所述网络通讯软件支持S7标准TCP/IP通信，支持OPC通信、并能进行网络浏览、网络诊断、通讯组态、软件驱动和数据通讯服务；

e、所述模拟测试软件可以模拟网络通讯，逻辑控制以及监控画面的运行；

f、所述数据库存储软件采用SQL Server 2005，可从BAS系统的相关设备中读写过程数据。

2.根据权利要求1所述的一种KEMCS控制系统软件，其特征在于：所述HMI监控软件支持友善的中文界面，世界范围内的在线语言转换，具备完善的权限保护功能，对所使用的画面、命令、标签等加以不同的限制，确保所有操作人员只能在其自身权限内操作。

3.根据权利要求1所述的一种KEMCS控制系统软件，其特征在于：KEMCS控制系统软件在各种控制模式下，对报警信息优先处理并显示。

4.根据权利要求1所述的一种KEMCS控制系统软件，其特征在于：所述HMI监控组态软件内嵌完全的VBA。

5.根据权利要求1所述的一种KEMCS控制系统软件，其特征在于：所述网络通讯软件对于各层网络，均可提供现成的通讯驱动软件，并可在在网络层、总线层、MPI层的任何节点对系统进行接口配置、实时透明网络浏览、编程上传或下载、在线诊断、数据通信等工作。

6.根据权利要求5所述的一种KEMCS控制系统软件，其特征在于：所述通讯驱动软件所使用的通信协议至少包括以太网使用S7通信协议、Profibus现场总线使用S7通信协议、MPI接口使用S7通信协议。