1 方案背景与目标

城市轨道交通的建设及运营能有效促进多个行业高质量发展，也能极大促进城市现代化发展、提升沿途土地价值、拓展城市发展空间、提升人民交通便利性和幸福感。在经济“内循环”和“新基建”要求下，城际高速铁路、城市轨道交通也属于“新基建”的重要组成部分，城际+城市轨道交通网络的形成，可以进一步增强城市的集聚和辐射效应，使轨道交通网内的客流、物流、资金流、信息流等资源和服务在城市各区域乃至城市群之间形成快速流通，大大改变了人民的生活、消费习惯，对城市（群）的发展产生深远的影响。然而轨道交通的核心监控系统（BAS系统），长期被国外厂家垄断，存在严重的“卡脖子”问题和网络安全风险，因此市政大型基建项目核心控制系统国产化，势在必行。

近年来，BAS系统的国产化趋势愈发明显，在多个城市的轨道交通BAS招标中已明确要求，国产化率要求达到如下指标：综合监控系统70%，火灾自动报警系统80%，环境与设备监控系统70%，门禁系统70%，气体灭火系统达到78%。同时发改委也先后发布了《关于城市轨道交通设备国产化实施意见》、《城市轨道交通设备国产化实施方案》、《关于加快城市轨道交通设备制造业发展的若干意见》等指导性文件为轨道交通国产化建设指明了方向。

2 方案详细介绍

BAS采用两级管理、三级控制的总体架构，即控制中心、车站（车辆段、停车场）两级管理，控制中心、车站（车辆段、停车场）、现场三级控制模式。

BAS在车站级集成于综合监控系统，中央级、车站级的功能由综合监控系统实现。

BAS具体由设置在车站环控电控室、综合监控设备室和车站控制室的BAS设备，车辆段的BAS设备，停车场的BAS设备以及其它现场的BAS设备等组成。

中控地铁BAS系统整体网络架构如下图所示：

中控地铁BAS系统整体网络架构

车站设置两组冗余的G5Pro PLC，分别设置在车站两端的环控电控室内，以靠近车站控制室端(A端)的PLC为主控制器，另外一端（B端）的PLC为从控制器，两端PLC通过以太网环网相连，将各类RI/O、具有智能通信口的现场设备等设备统一接入，分别对车站两端的机电设备（车站和区间的通风空调、照明、导向标识、自动扶梯、电梯、人防门（防淹门）及给排水等各类系统）进行监控管理。车站BAS配置专用的COM5004RTU通讯模块与车站FAS连接实现与FAS通讯，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并启动相关设备。在车站控制室设有由综合
监控系统统一设置的综合后备盘（IBP），作为灾害模式下紧急后备控制，BAS系统在IBP盘内设置冗余G5Pro PLC一套。

BAS现场级监控系统主要包括冗余配置的GCU5001-S控制器作为BAS冗余控制器，现场级监控设备根据机电设备的设置情况配置，一般在通风空调电控室、照明配电室、通风空调机房、冷水机房、水泵房、自动扶梯等附近设就地控制柜（箱），配置G5Pro系列远程智能输入输出模块（RI/O）等通过网络与冗余GCU5001-S控制器通讯。

地下车站主PLC控制器设置两个冗余的EtherNet/IP以太网通信接口（冗余的COM5002TCP模块），与综合监控系统冗余交换机实施通信；车站两端GCU5001-S PLC控制器采用以太网环网进行通信（采用光纤介质）；GCU5001-S PLC控制器与G5Pro系列远程I/O、变频器、智能低压等采用环网连接，GCU5001-S PLC控制器及G5Pro远程I/O与具备通信接口的现场设备用RS485单总线或点对点实施监控，GCU5001-S PLC控制器及G5Pro远程I/O与采用硬线接口的DI，DO，AI，AO设备用点对点的方式；BAS冗余GCU5001-S PLC控制器通过RS485总线与FAS相连；IBP盘GCU5001-S PLC通过以太网环网与主从GCU5001-S PLC控制器相连。 

3 代表性及推广价值

本解决方案通过整体的技术提升，逐步改变细分行业典型用户对自主可控PLC的固有观念和应用习惯，破解自主可控PLC推广应用难题，在轨道交通等重点领域及国家关键基础设施打破国外产品垄断，形成规模化应用，解决工业控制领域关键卡脖子技术，形成自主可控的PLC产品谱系和防御体系，为国家高端制造业提供完备的自主工控产品，全面保障关系国计民生的关键行业和基础设施正常、稳定运行。同时，形成上下游产业链联动，建立中国自主智能控制生态圈，带动芯片、操作系统等产业链协同发展，为国内制造业转型升级和高质量发展提供技术保障。

此解决方案标志着自主品牌控制系统在轨道交通行业可全面替代进口产品，在功能上和性能上均满足轨交BAS系统行业应用需求，同时具有以下推广价值：

降低投资成本：相比既有线路进口品牌PLC，在自主化国产PLC的应用替代后，单站BAS系统的投资成本可降低至原来的70%；

提升国产化率：BAS系统作为轨道交通行业中重要的关键系统，其国产化需求越来越强烈，目前发改委已相继出台了多份对于轨道交通国产化需求的文件，通过BAS系统的国产化落地应用，大大的提升了关键设备核心系统的国产化率，对项目整体的国产化率提升具有重要意义。

解决卡脖子问题：在国外疫情严重、芯片短缺等多种不确定因素下，国产控制系统能够按照预期时间节点要求供货并投入调试，确保线路顺利开通。同时，中控PLC也已实现器件全国产化的研发并已投入市场，有效的解决了器件断供和卡脖子问题。

降低信息安全风险：自主控制系统已实现了通讯接口协议私有化，底层控制内核和网络内核物理隔离，同时具备了内建信息安全的功能，并且已通过了国家权威机构的信息安全鉴定，在BAS系统整个庞大的网络架构下，具有非常出色的抗信息安全风险的能力。