摘  要： 网络控制是地铁车辆控制的重要组成部分，本文以深圳地铁 5 号线国产化项目为例，介绍了基于 OPC 技术的地铁网络控制调试软件的设计与实现， 为网络控制程序开发者和地铁车辆用户提供了一套方便快捷的仿真调试、参数设置软件。

关键词： 深圳地铁； 网络控制； 调试软件

 

      网络控制系统是地铁车辆控制的重要组成部分。网络数据流量大、数据接口多，应用 OPC 技术可以方便快捷地实现网络控制应用软件与硬件设备之间的数据交换，通讯灵活，便于控制、调试以及维护。本文以深圳地铁 5 号线国产化项目为例，介绍了基于 OPC 技术的地铁网络控制调试软件的设计与实现。

 

      OPC（OLE for process control），是以微软的组件对象模型 COM 和分布式组件对象模型 DCOM 技术为基础定义的一套标准接口， 用来连接数据提供源（OPC服务器）和数据的使用者（OPC 应用程序）。 OPC 接口既可以适用于通过网络把最下层的控制设备的原始数据提供给作为数据使用者的 HMI （硬件监督接口）/SCADA （监督控制与数据采集）、 批处理等自动化程序，以至更上层的历史数据库等应用程序，也可以适用于应用程序和物理设备的直接连接。 它既能够应用于单台计算机， 也可以支持网络上分布式应用程序之间的通讯，以及不同平台上应用程序之间的通讯。

 

      深圳地铁 5 号线国产化车辆的网络控制系统是一个分布式控制系统，它采用多功能车辆总线 MVB 将分布于整个列车的各个智能单元连接成一个列车网络，网络协议遵循 IEC 61375 标准。 列车网络控制系统由数量不等的车辆控制模块 （VCM）、 人机接口单元（HMI）、事件记录仪 （ERM）、MVB 中继器 （REP）、数字量输入输出模块（DXM）、数字量输入模块（DIM）及模拟量输入输出模块（AXM）组成。

      本文介绍的列车网络控制调试软件系统是针对列车网络控制中央控制单元 VCU 应用软件 （即 VCM 模块应用软件）进行设计的。深圳地铁 5 号线国产化车辆的网络控制 应用软件是 由符合 IEC 61131 标 准 的MULTIPROG 编程系统进行编程设计的， 挂在列车网络上的其它各个智能单元可以通过 MVB 网络将数据传输给 VCU，并接收 VCU 发送的各种数据。

      列车网络控制调试软件采用 ProVisIT 编程系统进行应用程序设计。 ProVisIT 是基于以 VB 形式的可视化编程的开放式方法，通过提供一个带有 OPC 客户机接 口 的 图 形 编 辑 器 来 创 建 图 形 。 ProVisIT 与 IEC61131 MULTIPROG 编程系统和 IEC 61131 PLC 操作系统 ProConOS 一起，在有效降低成本的情况下，可以开发出完整的综合自动控制方案。

      深圳地铁 5 号线网络控制调试软件系统由以下几部分组成：1）带有 ProVisIT 调试应用程序的客户机（OPC Client）；2）OPC 服务器 （OPC Server）；3）数据源 PLC（下载了 MULTIPROG 应用程序的车载控制单元 VCM）。

      如图 1 所示，安装有调试应用软件的客户机，通过访问 OPC 服务器可以采集硬件设备（PLC）上的网络控制数据， 并以 ProVisIT 对象把列车网络数据流显示出来。 通过以太网可以同时连接若干客户机，OPC 服务器既可以是和 OPC 应用程序在同一台计算机上运行的本地 OPC 服务器，也可以是在另外的计算机上运行的远程 OPC 服务器。

      OPC 接口的设计包括 OPC 服务器端和客户端两个部分，其实质就是连接数据源和数据使用者之间的通道。

      深圳 5 号线地铁网络控制调试软件系统的数据源为车载控制模块 VCM 中的数据，通过 MULTIPROG 应用软件进行 OPC 接口设计；数据使用者为调试软件本身，通过 ProVisIT 应用软件进行接口设计。

      1）控制软件 OPC 配置。

      在 VCM 网络控制软件应用程序中， 通过 MULTI-PROG 软件在 PLC 资源设置时把需要通过 OPC 连接的变量数据进行 OPC 配置，通过 MULTIPROG 自动化接口与 OPC 服务器连接。

      2）OPC 服务器端配置。

      为方便使用， 一般情况下可以把客户端和服务器端设置在同一 PC 机上实现本地 OPC 服务器， 通过以太网或串口连接控制单元模块（VCM）。 首先，通过配置 ProConOS OPC Configurator，连接地址与硬件设备模块（VCM）IP 地址保持一致，或进行相应的串口配置。然后连接 ProConOS OPC-Server，实现 OPC 服务器端。

      3）调试软件 OPC 配置。

      在列车网络控制调试软件应用程序中， 通过 Pro-VisIT 软件配置应用程序中需要进行 OPC 连接的各个对象控件属性，通过 ProVisIT 自动化接口与 OPC 服务器连接。

      深圳地铁 5 号线网络控制调试软件系统以 Pro-VisIT 作为应用软件开发平台，把显示的各个对象用自动化接口与 OPC 服务器连接，在启动客户端应用程序时自动连接到 OPC 服务器，读取或写入数据。 应用程序设计主要包括界面设计和控件 OPC 数据连接。

      深圳地铁 5 号线列车网络控制系统数据流按照功能可以分为列车自动控制系统、 低压供电系统、 空调控制系统、乘客信息系统、制动控制系统、牵引控制系统、辅助逆变系统、车门控制系统、硬线输入输出系统等部分。 根据实际调试需要或者参数设置需要可以按功能、数据传送端口设计界面，不同类型的数据可以应用不同的对象控件实现其可视化。

      1）布尔型数据 ：以方形或圆形对象来显示 ， 通过OPC 连接控制程序中相应的数据，以颜色的变化和数值的改变直观地显示出该数据的变化， 使用户可以清晰、便捷地观测到列车的网络状态。

      2）字型、整型等数据：可以使用编辑框直接显示数值，也可以通过其它复杂控件显示出来，如时间、速度等可以用时钟、量表等形象地显示。

      3）还可以使用 VB 脚本和 ActiveX 控件来扩展、丰富显示对象，使得列车网络数据显示更为形象化。

      本文以门控参数设置为例， 整个界面设计以表格的形式直观、 简洁并且较全面地显示数据的功能、位置、状态等实用信息，如表 1 所示。

      在信号值一栏设置控件属性， 通过 OPC 连接到VCM 程序中相对应的变量。

      如表 1 所示，在信号值一栏可以直接获取列车VCM 模块上的门控相关参数 ， 并且可以更改相应参数， 通过 VCM 发给门控单元。 在 ProVisIT 应用程序中，信号值对应的控件通过属性设置或者代码编辑，把对应的变量通过 OPC 连接到 PLC 设备上相对应的数据。 既可以接收 OPC 数据来显示列车状态，又可以根据数据属性，在应用程序中设置控件的相关属性，使得调试软件的数据可以通过 OPC 强制赋值给硬件设备，进行各种功能测试或者参数设置。