隧道論文：淺談PLC在隧道智能監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用【摘 要】安川高速公路隧道群多，在國內(nèi)較為少見，整個(gè)隧道監(jiān)控采用plc作為區(qū)域控制器進(jìn)行隧道環(huán)境數(shù)據(jù)的采集和各子系統(tǒng)控制命令的發(fā)布，整個(gè)plc系統(tǒng)依托隧道冗余環(huán)網(wǎng)，運(yùn)行可靠，達(dá)到并滿足聯(lián)合設(shè)計(jì)的目的和要求。【關(guān)鍵詞】隧道；plc；監(jiān)控；控制on the plc in the tunnel system in the application of intelligent monitoringliu xiao-hua(shaanxi han tang computer co., ltd xian shaanxi 710054)【abstract】yaskawa highway tunnel multi-group, are rare in the country, the entire tunnel control with plc controller of the tunnel as a regional environmental data collection and release of the subsystem control commands, the entire plc system relies on redundant ring tunnel, reliable operation, to and meet the requirements of joint purpose and design.【key words】tunnel;plc;monitoring;control1. 項(xiàng)目概況安康至陜川界高速公路是國家高速公路網(wǎng)包（頭）茂（名）線的重要組成部分，是西安市至重慶市的主要交通要道，也是陜西省“2367”公路網(wǎng)的重要組成部分，被省政府列為“十一五”發(fā)展規(guī)劃的重點(diǎn)項(xiàng)目。其中，安康至毛壩高速公路長85.614公里，采用四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)速度80公里/小時(shí)。設(shè)計(jì)隧道17座，其中有兩條長隧道。毛壩至陜川界高速公路全長18.968公里，全線采用四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)速度80公里/小時(shí)。設(shè)計(jì)隧道6座，其中有四條長隧道。安川高速公路隧道監(jiān)控是全線監(jiān)控的關(guān)鍵。六條長隧道設(shè)置了完整的監(jiān)控統(tǒng)，包括交通監(jiān)控子系統(tǒng)、通風(fēng)監(jiān)控子系統(tǒng)、照明監(jiān)控系統(tǒng)、變電站供配電子系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警子系統(tǒng)、cctv監(jiān)控子系統(tǒng)、隧道廣播、以及隧道消防等子系統(tǒng)，其中交通監(jiān)控、通風(fēng)照明、隧道消防子系統(tǒng)的信息的采集和命令發(fā)布采用區(qū)域控制器（plc）完成。2. plc系統(tǒng)組成本項(xiàng)目的本地控制器采用美國霍尼韋爾公司生產(chǎn)的ml200系列，六條長隧道共設(shè)置53套plc，其中芭蕉隧道10套，天生橋隧道5套，毛壩1號(hào)隧道14套，毛壩2號(hào)隧道8套，麻柳隧道8套，牛角坪隧道8套。每個(gè)隧道的plc系統(tǒng)分別在隧道左洞和右洞組成光纖冗余環(huán)網(wǎng)，冗余環(huán)網(wǎng)之間是兩條獨(dú)立的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，互不干涉和相互影響。安裝在主配電室內(nèi)的交換機(jī)是隧道數(shù)據(jù)上傳的樞紐，通過它可以將隧道plc的相關(guān)數(shù)據(jù)與隧道監(jiān)控分中心的服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。主控plc在監(jiān)控室內(nèi)連接一個(gè)本地觸摸屏，實(shí)現(xiàn)plc的現(xiàn)場控制功能。3. plc的主要功能3.1 收集本區(qū)段檢測設(shè)備采集的信息，包括co（一氧化碳）檢測器、vi（能見度檢測器）、洞外光強(qiáng)檢測器等；3.2 對(duì)收集信息進(jìn)行預(yù)處理，并存儲(chǔ)在本地的存儲(chǔ)單元內(nèi)。例如對(duì)co檢測器采集的值如果大于300ppm，就應(yīng)該丟棄，因?yàn)閏o檢測器的最大量程只有300ppm；3.3 實(shí)時(shí)將隧道內(nèi)的本地控制器的存儲(chǔ)單元中處理好的信息上傳給監(jiān)控管理所計(jì)算機(jī)；3.4 接收隧道管理站計(jì)算機(jī)的各種控制命令（如控制風(fēng)機(jī)的啟、停、照明開、關(guān)等），將控制命令和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)比較后，發(fā)出對(duì)下端執(zhí)行設(shè)備的控制指令（如發(fā)給風(fēng)機(jī)、照明柜、車道控制標(biāo)志、交通信號(hào)燈、水泵、防火卷簾門等的指令）；3.5 可存儲(chǔ)幾個(gè)常用的預(yù)案和特殊的程序，如照明、通風(fēng)控制預(yù)案；交通事故處理程序、火災(zāi)緊急處理程序等；3.6 具有自檢功能，可對(duì)自身的溫度、電壓以及通訊狀態(tài)記錄下來，供上端軟件調(diào)用和提取；3.7 具有時(shí)鐘、存儲(chǔ)器，能接受監(jiān)控管理所的對(duì)時(shí)命令，自動(dòng)和監(jiān)控管理所保持時(shí)鐘同步；4. plc編程4.1 交通子系統(tǒng)程序。4.1.1 交通子系統(tǒng)維護(hù)程序。交通子系統(tǒng)維護(hù)程序負(fù)責(zé)對(duì)隧道內(nèi)的車道指示燈、橫洞門以及隧道外的遠(yuǎn)程信號(hào)燈進(jìn)行控制，并收集它們反饋回的信息。由于本項(xiàng)目設(shè)計(jì)隧道設(shè)備實(shí)現(xiàn)三級(jí)控制，所以交通子系統(tǒng)維護(hù)程序分為三種權(quán)限的控制：中心控制、管理所控制和現(xiàn)場控制。中心控制是隧道設(shè)備的最遠(yuǎn)端控制，它通過安裝在監(jiān)控中心的組態(tài)軟件，通過監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)對(duì)plc進(jìn)行的控制，它的權(quán)限最高；管理所控制是通過安裝在隧道管理所的組態(tài)軟件通過監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)對(duì)plc進(jìn)行的控制，它相比中心控制來說層級(jí)相對(duì)較低、穩(wěn)定性相對(duì)較大；現(xiàn)場控制是通過安裝在隧道主配電室plc柜上的觸摸屏實(shí)現(xiàn)對(duì)plc的控制，它是plc最底層的控制，也是最穩(wěn)定的一級(jí)控制。正常情況下由分中心負(fù)責(zé)隧道交通子系統(tǒng)的控制，當(dāng)監(jiān)控中心的上位機(jī)出現(xiàn)故障或者監(jiān)控中心與隧道管理站的網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)，可以改由隧道隧道管理站的組態(tài)軟件進(jìn)行控制；當(dāng)用戶在下端維修設(shè)備時(shí)，可以將控制權(quán)限轉(zhuǎn)由現(xiàn)場控制。4.1.2 交通子系統(tǒng)預(yù)案程序。交通子系統(tǒng)預(yù)案程序的目的是在隧道發(fā)生交通事故、火災(zāi)和其它特殊情況下需要在隧道進(jìn)行交通指揮時(shí)，為用戶能快捷的執(zhí)行諸多交通方案提供一個(gè)圖形界面。這些交通方案都是通過和用戶溝通而得到的，實(shí)用性強(qiáng)，用戶可以事故的類型和大小選擇合適的預(yù)案執(zhí)行。4.2 通風(fēng)子系統(tǒng)程序。4.2.1 通風(fēng)子系統(tǒng)維護(hù)程序。通風(fēng)子系統(tǒng)維護(hù)程序負(fù)責(zé)對(duì)隧道內(nèi)的風(fēng)機(jī)進(jìn)行正轉(zhuǎn)、停止、反轉(zhuǎn)操作，并收集它們反饋回的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、故障信息。由于本項(xiàng)目設(shè)計(jì)隧道風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)三級(jí)控制，所以通風(fēng)子系統(tǒng)維護(hù)程序分為三種權(quán)限的控制：中心控制、管理所控制和現(xiàn)場控制。它的實(shí)現(xiàn)方式與交通子系統(tǒng)維護(hù)程序類似。用戶操作通風(fēng)子系統(tǒng)維護(hù)程序時(shí)需要注意:（1）風(fēng)機(jī)啟動(dòng)的瞬間電壓特別大（一般單臺(tái)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，瞬間電壓可以達(dá)到100a），用戶用啟動(dòng)風(fēng)機(jī)時(shí)，兩臺(tái)風(fēng)機(jī)之間必須留有一定的時(shí)間間隔，建議在20s；（2）風(fēng)機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)是葉輪朝著不同的方向旋轉(zhuǎn)，用戶不能在風(fēng)機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，馬上執(zhí)行反轉(zhuǎn)操作，這樣對(duì)風(fēng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)來說是個(gè)致命的傷害。4.2.2 通風(fēng)子系統(tǒng)預(yù)案程序。通風(fēng)子系統(tǒng)預(yù)案程序負(fù)責(zé)對(duì)隧道內(nèi)的風(fēng)機(jī)進(jìn)行分類別操作，控制它們陸續(xù)運(yùn)行。一般情況下，通風(fēng)子系統(tǒng)預(yù)案有行車道正轉(zhuǎn)、超車道正轉(zhuǎn)、行車道停止、超車道停止、單洞正轉(zhuǎn)、單洞停止等。這些預(yù)案的設(shè)計(jì)思路都是建立在開啟單個(gè)風(fēng)機(jī)后延時(shí)一段時(shí)間的基礎(chǔ)上再開啟相應(yīng)風(fēng)機(jī)。運(yùn)行通風(fēng)子系統(tǒng)預(yù)案程序時(shí)一定要事先考慮隧道配電室內(nèi)的低壓斷路器的承載能力。4.2.3 通風(fēng)子系統(tǒng)自動(dòng)控制程序。通風(fēng)子系統(tǒng)自動(dòng)控制程序是根據(jù)plc上的模擬量檢測到的co（一氧化碳）值、vi（煙霧濃度）值等信息來控制風(fēng)機(jī)的運(yùn)行臺(tái)數(shù)、運(yùn)行方向和運(yùn)行時(shí)間，以達(dá)到實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行和保持風(fēng)機(jī)較佳壽命的控制運(yùn)行的目的。4.3 照明子系統(tǒng)程序。4.3.1 照明子系統(tǒng)維護(hù)程序。照明子系統(tǒng)維護(hù)程序負(fù)責(zé)對(duì)隧道內(nèi)的照明回路進(jìn)行開啟、關(guān)閉操作，并收集它們反饋回的回路開啟、照明控制柜手自動(dòng)信息。由于本項(xiàng)目設(shè)計(jì)隧道照明實(shí)現(xiàn)三級(jí)控制，所以照明子系統(tǒng)維護(hù)程序分為三種權(quán)限的控制：中心控制、管理所控制和現(xiàn)場控制。它們的實(shí)現(xiàn)方式與交通子系統(tǒng)維護(hù)程序類似。一般來說，照明子系統(tǒng)維護(hù)程序一般僅用于維護(hù)人員檢測隧道照明回路燈具的情況時(shí)使用。4.3.2 照明子系統(tǒng)預(yù)案程序。照明子系統(tǒng)預(yù)案程序是根據(jù)不同天氣需要不同亮度等級(jí)的原理編制而成的，本系統(tǒng)提供了5種天氣情況下的預(yù)案，它們分別是晴天模式、少云模式、多云模式、陰天模式和重陰模式。照明子系統(tǒng)預(yù)案在晴天模式下隧道亮度等級(jí)最高、重陰模式最低。用戶可以根據(jù)不同的天氣狀況，選擇相應(yīng)的照明子系統(tǒng)預(yù)案。4.3.3 照明子系統(tǒng)時(shí)序控制程序。隧道照明子系統(tǒng)時(shí)序控制程序是根據(jù)晝間、夜間對(duì)亮度需求的差別，在相應(yīng)時(shí)段開啟相應(yīng)的燈具，本系統(tǒng)利用plc自身提供的時(shí)鐘功能，自動(dòng)辨識(shí)晝間、夜間。用戶只需設(shè)置一次設(shè)置，既可實(shí)現(xiàn)晝、夜間亮度的不同需求又可達(dá)到行車安全、節(jié)約能源的效果。4.3.4 照明子系統(tǒng)自動(dòng)控制程序。照明子系統(tǒng)自動(dòng)控制程序利用plc上模擬量采集到的洞內(nèi)外光強(qiáng)數(shù)據(jù)來控制隧道的照明系統(tǒng)，調(diào)節(jié)出入口以及洞內(nèi)的照明，保證行車的安全，以及在滿足照明要求的情況下達(dá)到節(jié)能運(yùn)行的目的。5. 結(jié)束語安川高速公路開通運(yùn)行近半年來，整個(gè)隧道隧道監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行相當(dāng)穩(wěn)定，盡管這邊隧道內(nèi)的自然條件特別惡劣，plc依然能正常工作。縱觀目前隧道監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展，以plc為核心的隧道區(qū)域控制思想仍將長期處于不可動(dòng)搖的設(shè)計(jì)理念。參考文獻(xiàn)1