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第1章 BAS系统概述1

1.1 什么是环境与设备监控系统1

1.1.1 环境与设备监控系统定义1

1.1.2 和一般民用建筑BA系统的比较2

1.2 BAS系统回顾4

1.3 BAS系统性质6

1.3.1 BAS是一个集成的开放系统6

1.3.2 BAS是一个工厂级自动化系统8

1.4 BAS系统结构概述9

1.4.1 总体系统结构9

1.4.2 车站系统结构9

1.5 BAS系统与其他自动化系统的关系10

1.5.1 与综合自动化系统、主控／综合监控系统的关系10

1.5.2 与火灾报警系统（FAS）的关系15

1.5.3 和信号系统的关系16

1.6 关于集成后备盘17

1.7 BAS系统性能指标与评价18

1.7.1 BAS主要性能指标18

1.7.2 BAS系统评价20

1.8 BAS系统展望22

第2章 BAS系统技术基础与系统选择23

2.1 计算机体系结构概述23

2.1.1 计算机系统基本构成23

2.1.2 计算机基本输入／输出服务24

2.1.3 多级存储器25

2.1.4 计算机指令系统28

2.1.5 流水线技术29

2.1.6 多处理机系统29

2.1.7 总线结构及输入／输出接口30

2.2 计算机性能评测36

2.3 计算机控制系统43

2.3.1 计算机控制系统发展历程43

2.3.2 PLC与PLC系统45

2.3.3 数据采集与监控系统（SCADA）65

2.3.4 集散控制系统（DCS）68

2.3.5 DDC与DDC系统71

2.3.6 PC-Based计算机系统72

2.3.7 关于IEC6113174

2.4 BAS系统选择81

2.4.1 计算机控制系统比较与选择81

2.4.2 BAS系统PLC选型一般原则84

第3章 BAS系统通信网络与现场总线技术86

3.1 数据通信基础概述86

3.1.1 信源编码与码型86

3.1.2 并行传输和串行传输88

3.1.3 单工、半双工和全双工传输89

3.1.4 异步传输和同步传输89

3.1.5 数字基带传输和频带传输89

3.1.6 有线信道和无线信道90

3.1.7 信道编码及差错控制方式95

3.1.8 异步串行通信物理接口标准96

3.1.9 几个数据通信系统指标98

3.2 计算机网络基础100

3.2.1 计算机网络构成100

3.2.2 计算机网络的体系结构101

3.2.3 局域网技术与标准108

3.2.4 网络安全技术115

3.2.5 局域网设备117

3.3 工业通信网络119

3.3.1 一般特征119

3.3.2 关于IEC61158121

3.3.3 关于MODBUS122

3.4 工业以太网125

3.4.1 概述125

3.4.2 Ethernet/IP126

3.4.3 MODBUS TCP/IP128

3.4.4 PROFINET128

3.4.5 Ethernet Powerlink130

3.5 PLC现场总线132

3.5.1 概述132

3.5.2 ControlNet134

3.5.3 MELSECNET136

3.5.4 Controller Link138

3.5.5 MODBUS-Plus139

3.5.6 PROFIBUS140

3.5.7 CAN与CANopen142

3.5.8 DeviceNet144

3.5.9 CC-Link148

3.6 工业网络设备150

3.6.1 工业以太网设备150

3.6.2 工业网关设备153

3.7 BAS系统通信网络应用158

第4章 BAS系统可靠性分析与设计161

4.1 可靠性工程基本概念161

4.1.1 可靠度162

4.1.2 平均无故障时间162

4.1.3 故障率163

4.1.4 维修性163

4.1.5 平均修复时间164

4.1.6 修复率164

4.1.7 平均故障间隔时间164

4.1.8 可用性164

4.1.9 软件可靠性165

4.2 系统可靠性分析技术165

4.2.1 网络法166

4.2.2 马尔柯夫方法168

4.2.3 故障模式、影响及危害性分析170

4.2.4 故障树分析方法171

4.3 系统环境因素分析174

4.3.1 一般环境174

4.3.2 电源环境175

4.3.3 电磁环境176

4.4 系统可靠性设计178

4.4.1 一般环境适应性设计178

4.4.2 电磁环境适应性设计179

4.4.3 接地设计183

4.4.4 防雷击设计189

4.4.5 容错设计技术191

4.4.6 系统维护性设计193

4.5 软件可靠性分析与设计194

4.5.1 设计方法195

4.5.2 验证方法197

第5章 BAS系统接口技术200

5.1 接口概念200

5.1.1 设备级接口201

5.1.2 系统级接口201

5.1.3 管理级接口201

5.2 接口软件201

5.2.1 功能和要求201

5.2.2 平台化特点202

5.2.3 接口角色203

5.3 冗余技术205

5.3.1 物理冗余205

5.3.2 软件支持206

5.4 接口通信协议208

5.4.1 串行通信协议208

5.4.2 分层通信协议实现209

5.4.3 OPC标准212

5.4.4 统一的标准213

5.4.5 差错和控制214

5.5 接口测试214

5.5.1 测试种类214

5.5.2 测试流程215

5.6 接口描述规范216

5.6.1 详细接口规范书216

5.6.2 用AIP对接口进行描述218

5.7 扩展开发示例219

5.7.1 驱动模板219

5.7.2 主从切换算法220

第6章 BAS系统监控软件223

6.1 分层分布式系统224

6.2 开放系统224

6.3 易于管理和维护的系统225

6.4 系统主要功能225

6.4.1 数据库管理225

6.4.2 报警管理225

6.4.3 图形显示和人-机界面管理226

6.4.4 安全性管理227

6.4.5 登录系统需要用户ID和口令字227

6.4.6 报表功能需求227

6.5 MACS-SCADA系统软件227

6.5.1 三层开发模型228

6.5.2 采用的软件技术230

6.5.3 软件总体框架236

6.5.4 数据流240

6.5.5 软件主要组成模块242

6.6 项目实施流程与维护支持247

6.6.1 命名规范的确定248

6.6.2 设备和功能的确定249

6.6.3 项目模型的建立252

6.6.4 软件部署253

6.6.5 配置数据的远程在线部署255

6.6.6 工程经验的总结255

第7章 BAS系统实现的功能257

7.1 BAS系统功能总体部署与规划259

7.1.1 监控管理层功能概述259

7.1.2 装置自动化层功能概述260

7.2 监控管理层基本功能261

7.2.1 数据接口261

7.2.2 数值处理与内部点定义261

7.2.3 连锁运算261

7.2.4 友好的人-机界面262

7.2.5 远程调度264

7.2.6 维修挂牌264

7.2.7 报警及事件处理264

7.2.8 历史数据存取与分析267

7.2.9 趋势分析268

7.2.10 数据统计和报表269

7.2.11 系统校时269

7.2.12 用户及权限管理271

7.2.13 Web信息发布271

7.2.14 在线帮助272

7.2.15 屏幕复制272

7.2.16 记事簿273

7.2.17 打印管理273

7.3 监控管理层应用扩展功能273

7.3.1 设备能耗监测273

7.3.2 装置自动化层系统运行参数整定274

7.3.3 运营时间表274

7.3.4 设备组及运行模式编辑277

7.3.5 程序调度277

7.3.6 联动调度279

7.3.7 运营决策支持280

7.3.8 数据点操作281

7.3.9 短消息传递282

7.3.10 设备管理282

7.3.11 系统维护与管理284

7.3.12 培训功能284

7.4 各工艺系统监控功能285

7.4.1 环控系统（ECS）285

7.4.2 照明设备286

7.4.3 导向设备287

7.4.4 屏蔽门（PSD）287

7.4.5 电扶梯287

7.4.6 给排水设备288

7.4.7 人防门288

7.4.8 不间断电源（UPS）和应急（照明）电源（EPS）288

7.5 紧急后备调度功能288

7.6 装置自动化层功能290

7.6.1 数据接口290

7.6.2 调度命令执行与响应292

7.6.3 调度指令冲突判断292

7.6.4 监控优先级判断293

7.6.5 工况检测判断与工况优先级判断293

7.6.6 空气焓值计算294

7.6.7 时间表存储与执行294

7.6.8 运行参数存储与参数化运行294

7.6.9 联动连锁控制295

7.6.10 冗余配置的设备组控制296

7.6.11 设备间歇启动控制297

7.6.12 设备顺序启停控制297

7.6.13 设备运行台数控制297

7.6.14 设备运行限制控制298

7.6.15 设备组及其运行模式控制298

7.6.16 设备运行信息实时统计及应用功能300

7.6.17 空气调节与控制301

7.6.18 典型事件记录304

7.6.19 对时304

7.6.20 系统自诊断功能304

7.6.21 系统恢复与保护功能305

第8章 BAS系统工程设计306

8.1 系统规划性设计307

8.1.1 系统范围308

8.1.2 系统监控功能基本规划与部署309

8.1.3 系统整体结构规划310

8.1.4 车站系统结构规划315

8.1.5 系统指标规划318

8.1.6 系统人机接口规划322

8.1.7 系统监控优先级规划327

8.1.8 系统接口规划与功能划分331

8.1.9 监控系统配置规划341

8.1.10 PLC控制器规划344

8.1.11 控制箱柜布置规划346

8.1.12 系统电源规划347

8.1.13 车站控制室工艺布置规划348

8.2 系统详细应用设计350

8.2.1 系统需求整理及分析351

8.2.2 系统性能设计352

8.2.3 监控软件部署设计356

8.2.4 通信接口配置设计360

8.2.5 人-机界面设计361

8.2.6 控制系统功能规划与部署374

8.2.7 控制系统配置规划376

8.2.8 控制系统典型功能设计377

8.2.9 IBP盘设计383

8.2.10 系统硬件集成设计388

第9章 BAS系统项目管理392

9.1 BAS项目特点392

9.2 项目阶段划分394

9.2.1 分析与设计阶段394

9.2.2 工厂制造与测试阶段395

9.2.3 现场安装与测试阶段395

9.2.4 预运行与初验阶段395

9.2.5 缺陷保障与终验阶段396

9.3 项目技术活动396

9.3.1 系统需求整理与分析396

9.3.2 被控对象控制工艺分析整理397

9.3.3 控制系统物理I/O点统计整理397

9.3.4 系统设计398

9.3.5 详细接口设计400

9.3.6 监控系统监控点统计整理401

9.3.7 系统硬件集成设计401

9.3.8 系统设计联络403

9.3.9 监控系统软件集成与测试404

9.3.10 监控系统应用软件开发与测试404

9.3.11 通信接口驱动软件开发与测试405

9.3.12 PLC应用开发与集成测试405

9.3.13 系统硬件集成制造与测试406

9.3.14 控制系统物理I/O点测试407

9.3.15 详细硬件配置与供货清单制作407

9.3.16 工厂系统集成测试408

9.3.17 工厂验收测试408

9.3.18 工厂培训409

9.3.19 系统设备运输及开箱验收409

9.3.20 安装验收与系统测试410

9.3.21 现场验收测试410

9.3.22 系统联调测试411

9.3.23 系统预运行412

9.3.24 竣工文档整理413

9.3.25 现场培训413

9.3.26 初步验收414

9.3.27 系统缺陷保证414

9.3.28 最终验收415

9.4 项目实施流程415

9.5 项目组织结构418

9.5.1 项目管理组419

9.5.2 监控系统应用组420

9.5.3 应用开发组420

9.5.4 控制系统组421

9.5.5 变更控制组421

9.6 项目人员规划421

9.7 项目工作分解423

9.8 项目管理的一般方法424

9.8.1 项目工作规范制定424

9.8.2 利用有效的工具425

9.8.3 项目工作模板设计425

9.8.4 工作与管理平台建设430

9.8.5 评审制434

9.8.6 例会制434

9.9 项目风险控制434

9.9.1 风险分析434

9.9.2 几个风险规避措施435

第10章 BAS系统维护管理439

10.1 BAS系统维护分类439

10.1.1 预防性维护440

10.1.2 故障维修440

10.1.3 预测性维护440

10.2 BAS系统维护样本441

10.2.1 样本故障统计441

10.2.2 样本故障分析442

10.3 BAS系统维护管理446

10.3.1 维护管理组织及人员职责446

10.3.2 BAS系统维护作业流程447

10.4 BAS系统维护措施450

10.4.1 维护人员管理450

10.4.2 熟悉维护对象及维护工艺450

10.4.3 掌握各种维护工具和方法451

10.4.4 加强维护／维修工作质量检查452

10.4.5 建立维护记录档案452

第11章 BAS系统解决方案与实例453

11.1 解决方案1453

11.1.1 系统结构及配置453

11.1.2 系统接口457

11.1.3 系统软件及部署460

11.1.4 系统功能简介461

11.1.5 车站IBP及应急指挥系统468

11.1.6 系统特点469

11.2 解决方案2471

11.2.1 系统结构及配置472

11.2.2 系统接口477

11.2.3 系统软件及系统功能481

11.2.4 系统特点483

11.3 解决方案3484

11.3.1 系统结构与配置484

11.3.2 系统功能与软件部署487

11.3.3 系统接口490

11.3.4 系统特点491

11.4 解决方案4491

11.4.1 系统构成491

11.4.2 通信网络493

11.4.3 软件结构494

11.4.4 系统功能与特点495

11.5 解决方案5497

11.5.1 系统结构及配置497

11.5.2 系统接口501

11.5.3 系统数据流与功能501

11.5.4 系统特点503

11.6 解决方案6503

11.6.1 系统结构及配置504

11.6.2 系统接口508

11.6.3 系统软件及部署509

11.6.4 系统功能509

11.6.5 系统特点512

11.7 解决方案7512

11.7.1 方案概述512

11.7.2 系统设计与选型515

11.8 解决方案8520

11.8.1 系统结构及配置520

11.8.2 系统功能523

11.8.3 系统特点523

附录A 城市轨道交通部分常用英文缩写525

附录B 各种防护标准等级简易对照表530

附录C 线规对照表531

参考文献532