龍永高速砂子坡隧道PLC自動(dòng)控制應(yīng)用分析

摘要：本文主要介紹了我國(guó)目前隧道監(jiān)控系統(tǒng)的主要內(nèi)容和控制要求，同時(shí)以單隧道為例，具體說(shuō)明了隧道監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：工業(yè)以太網(wǎng);可編程序控制器;現(xiàn)場(chǎng)總線

中圖分類號(hào)：U453.7;TP273文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-9129（2020）07-0035-01

Abstract：This paper mainly introduces the main content and control requirements of the tunnel monitoring system in China. At the same time， it takes single tunnel as an example to illustrate the application of the tunnel monitoring system.

Key words：Industrial Ethernet;Programmable controller;The fieldbus

1概述

隧道監(jiān)控系統(tǒng)指的是對(duì)隧道中的條件、隧道中行車情況、照明及通風(fēng)設(shè)施、供電設(shè)施和配電設(shè)施進(jìn)行監(jiān)控、檢驗(yàn)的系統(tǒng)。通常而言，該系統(tǒng)包含供配電監(jiān)控系統(tǒng)、火災(zāi)檢測(cè)及報(bào)警系統(tǒng)、照明控制系統(tǒng)、中央計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)、交通誘導(dǎo)及控制系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、閉路電視系統(tǒng)、通風(fēng)控制系統(tǒng)、緊急電話與廣播系統(tǒng)等，發(fā)揮著監(jiān)控行車情況、確保交通安全、減小能源消耗等重要效能。

2隧道監(jiān)控系統(tǒng)的中心內(nèi)容與控制標(biāo)準(zhǔn)

為確保隧道中交通條件優(yōu)良，和在有需要的情況下可以對(duì)車輛進(jìn)行科學(xué)的指引，一般在隧道中配備確保行車安全與利于交通誘導(dǎo)的電力設(shè)施。以功能為依據(jù)能夠分成控制設(shè)施、通風(fēng)檢測(cè)設(shè)施、交通檢測(cè)與誘導(dǎo)設(shè)備等，為讓這些設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，配備了相關(guān)的通風(fēng)檢測(cè)管控系統(tǒng)與交通檢測(cè)系統(tǒng)。

2.1交通檢測(cè)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)中包括可變信息情報(bào)板、交通信號(hào)燈、車道指示燈等發(fā)揮管控交通作用的誘導(dǎo)設(shè)施。交通信號(hào)燈、車道指示燈所獲得的信息依托PLC程序所具有的輸出繼電器進(jìn)行管控，可變信號(hào)情報(bào)板所獲得的信息依托PLC的串行通訊接口輸出進(jìn)行管控、調(diào)整。

2.2通風(fēng)檢測(cè)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括一氧化碳檢測(cè)儀、能見(jiàn)度檢測(cè)儀與風(fēng)速檢測(cè)儀。這個(gè)系統(tǒng)的功能體現(xiàn)在即時(shí)檢測(cè)環(huán)境指標(biāo)的情況下，對(duì)隧道中風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)、各種空氣參數(shù)進(jìn)行管控，讓其達(dá)到行車要求，以實(shí)現(xiàn)交通環(huán)境安全與能耗減少的目標(biāo)。

2.3照明檢測(cè)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括兩個(gè)部分，其一是洞外光強(qiáng)檢測(cè)儀，其二是洞內(nèi)光強(qiáng)檢測(cè)儀。旨在檢測(cè)洞中與洞外光強(qiáng)度的差異，調(diào)整隧道入口與出口等區(qū)域的照明系統(tǒng)，讓隧道中的光照度適宜行車。

3應(yīng)用案例

下文將湖南省龍山到永順高速公路隧道作為案例，詳細(xì)論述隧道監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)用情況。

案例：砂子坡隧道監(jiān)控

湖南省龍山至永順高速公路，路線全長(zhǎng)91.086公里，設(shè)計(jì)速度80km/h，路基寬24.5m，為雙向四車道高速公路。項(xiàng)目起于恩施至來(lái)鳳公路終點(diǎn)，終于張家界至花垣高速公路海洛互通。本路全線有隧道16座，包括砂子坡隧道（3450m、3418m），茅坪隧道（3087m、3092m）， 廟嶺界隧道（714m、730m），撮箕坡1號(hào)隧道（717m、835m）， 撮箕坡2號(hào)隧道（97m、156m）， 水畬村隧道（511m、524m），紅巖溪隧道（1699m、1680m），觀音巖隧道（335m、350m），永龍界隧道（1311m、1315m），大干溪1號(hào)隧道（465m、485 m），大干溪1號(hào)隧道（465m、485 m），大干溪2號(hào)隧道（552m、498 m），大干溪3號(hào)隧道（885m、878 m），大干溪4號(hào)隧道（412m、413 m），響米坳隧道（654m、684 m），利布坳隧道（537m、460m），大壩隧道（2238m、2264 m）。本文以砂子坡隧道機(jī)電監(jiān)控系統(tǒng)為中心加以闡述。

隧道監(jiān)控系統(tǒng)主要由隧道中的本地控制器、監(jiān)控通信中心、通訊線路構(gòu)成，監(jiān)控系統(tǒng)配備有行車情況模擬屏顯、CCTV視頻墻、打印機(jī)、工作站、服務(wù)器、監(jiān)控計(jì)算機(jī)群等設(shè)施，功能是便于工作人員監(jiān)控與引導(dǎo)隧道中行車狀況。

砂子坡隧道監(jiān)控系統(tǒng)中，共包含本地控制器十六套，一套位于砂子坡隧道1號(hào)房變電所中，剩下的十五套零散分布在篩子破隧道上行與下行的多個(gè)地點(diǎn)，全部的本地控制器依托100Mbps速率的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)構(gòu)成光纖冗余環(huán)網(wǎng)。該網(wǎng)絡(luò)能夠讓環(huán)路上任一2個(gè)區(qū)域控制器間的通訊有2條物理鏈路，這種情況下即便某個(gè)地方光纖產(chǎn)生問(wèn)題，系統(tǒng)依舊能夠智能找到和其方向相反的通訊鏈路保持正常通訊，一方面提升了通訊穩(wěn)定性，另一方面還能夠在不停止機(jī)器運(yùn)行的情況下對(duì)其進(jìn)行修理。砂子坡隧道變電所中的核心本地控制器同樣依托速率為百兆的光纖以太網(wǎng)和監(jiān)控通信中心實(shí)現(xiàn)連接，確保監(jiān)控信息與指令的大量海量信息的傳輸。

所有的PLC對(duì)本地控制系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取，另外依照所設(shè)計(jì)的流程和上位機(jī)的指令完成有關(guān)操作。獲取的信息依托光纖網(wǎng)上傳到中央計(jì)算機(jī)，達(dá)成網(wǎng)絡(luò)的連接。此外，主控制器上配備液晶顯示屏，具有觸摸操作功能，用以給機(jī)械運(yùn)行與信息顯示提供便利，另外其能夠替代手持型編程器完成PLC的程序編寫(xiě);并且，在隧道監(jiān)控中心的服務(wù)器上集聚了隧道所有設(shè)施的即時(shí)數(shù)據(jù)，為此本地控制器不但要能夠迅速交換即時(shí)信息，獲取有關(guān)信息，且可以接受上位機(jī)的指令并完成有關(guān)操作，依托服務(wù)器能夠?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)的所有設(shè)施（本地控制器、通風(fēng)設(shè)備、照明設(shè)備）等發(fā)出操作指令。在砂子坡隧道變電所運(yùn)用的是西門(mén)子400系列的控制系統(tǒng)，該系列的PLC擁有兩個(gè)CPU，兩個(gè)電源，能夠?qū)崿F(xiàn)熱插拔，在很大程度上提升了主控制器的穩(wěn)定性，能夠讓系統(tǒng)在機(jī)器運(yùn)行的情況下對(duì)機(jī)器進(jìn)行維修。

4結(jié)語(yǔ)

受篇幅的限制，PLC在高度公路現(xiàn)代化監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用不僅局限于此，在隧道十分惡劣的環(huán)境下，采用PLC是較為實(shí)用合理的，該種監(jiān)控模式讓工業(yè)計(jì)算機(jī)與PLC的優(yōu)越性得到全面地體現(xiàn)，有效運(yùn)用了PLC與工業(yè)計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)，有效運(yùn)用了工業(yè)計(jì)算機(jī)在數(shù)據(jù)搜集、加工等方面的突出功能，有效運(yùn)用了PLC在控制操作中所具有的靈活性，為此該系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)逐漸增大推廣應(yīng)用力度。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：李謨珍，男，漢族，湖南婁底，湖南省交通科學(xué)研究院有限公司，助理工程師，本科，機(jī)電工程。