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1、PLC在高速公路隧道监控系统中的应用 摘 要：福宁高速公路隧道众多，在国内较为少见，隧道监控接受PLC作为本地掌握器进行数据采集和信息发布,整个PLC系统组网便利，运行牢靠,达到并满足设计的目的和要求。 1 引言福鼎分水关至宁德城关段高速公路是国家规划的“两纵两横”国道主干线之一同江至三亚公路在福建的一段，起点接浙江省甬台温高速公路，终点接罗源 至宁德高速公路。本路接受山岭重丘区高速公路标准修建，双向四车道，设计车速80Km/h，全长141公里，沿线设有互通立交十座，超过一公里的长隧道八 条，一公里以下短隧道六条，全线隧道单洞长度达二十公里，隧道监控是全线监控的关键。八条长隧道设置了完整的监控
2、系统，包括交通监控、通风、照明、变电站 供配电、火灾报警、CCTV监视、隧道广播等子系统，其中交通监控、通风照明、变电站供配电等隧道信息的采集和发布接受本地掌握器（PLC）完成。2 PLC概述本地掌握器接受OMRON 公司的大中型机CS1系列，八条长隧道十六个单洞共用78套PLC，其中坑门里隧道11套，吉坑隧道11套，蔡家山隧道9套，洋坪隧道9套，赤岭隧道13 套，杨梅岭隧道8套，湾坞隧道9套，吴楼隧道8套PLC，分别组成16个ControllerLink冗余令牌环网的掌握系统。 ControllerLink 是OMRON的主要的FA级别的网络，它支持在PLC之间及PLC和上位机之间的自动数据
3、链接，也可使用信息服务进行可编程的数据传送，可得到高容量，柔 性数据链接及高容量的数据传送，对低成本的通信系统，可使用双绞线电缆。78套本地掌握器的PLC通过光纤通信模块CS1W-CLK52分别组成16个光 纤ContollerLink冗余令牌环网进行数据通讯。3 PLC系统组成每个隧道的PLC系统分别在隧道左洞和隧道右洞组成光纤ContorllerLink冗余令牌环网，两个光纤ContorllerLink冗余 令牌环网都是独立的掌握系统，互不干涉和影响。安装在监控设备室内的PLC通过HostLink与主控PLC相连，并与隧道监控分中心的服务器通过以太网 模块CS1W-ETN01、HUB、光纤
4、收发器组成以太网进行数据交换。主控PLC在监控室内连接一个本地触摸屏，并通过MODEM与监控分中心的一个远 程触摸屏相连。隧道PLC网络构成图：4 PLC程序主要功能1、收集本区段检测设备检测的信息，包括CO检测器、能见度检测器、透过率检测仪、车辆检测器等。2、对收集信息进行预处理。如：隧道内的CO正常运营时允许的浓度一般在150250ppm,，交通阻滞（隧道内各车道均以怠速行驶，平均车 速为10km/h时可为300ppm,经历时间不超过20分钟;隧道内烟雾允许浓度为7.00.001 1/m;隧道内风速正常运营时推举为10m/s），并储存在本地的存储单元内。3、 隧道内的本地掌握器的存储单元中
5、处理好的信息（CO浓度、能见度、烟雾浓度、透过率、车辆检测、交通信号标志等）上传给隧道监控分中心的服务器。4、 接收隧道管理站计算机的各种掌握命令（如掌握风机的启、停、照明开关等），将掌握命令和设备运行状态比较后，发出对下端执行设备的掌握指令（如发给风机、照明柜、车道掌握标志、交通信号灯、横洞指示等的指令）。5、 本地掌握器设有手动掌握，手动操作界面接受触摸屏NT31C，当通信中断或其它缘由和上端失去联系时，可进行手动操作，且手动优先。6、可存储几个常用和特别的程序，如交通事故处理程序、火灾紧急处理程序等（即当遇到交通事故时的紧急处理措施,如：转变交通信号标志，发出报警信息，通知巡警等;当遇到
6、火灾时的紧急处理措施，如：当隧道内遇到火灾时，风机的掌握等）。5 PLC编程1、交通掌握程序交通掌握程序负责读取车辆检测器、车道指示标志、情报板的状态及信息，并将数据传递给上位机。依据上位机上设定的交通模式，掌握车道指示标志和 交通信号灯的状态。并依据上位机设置的状态及信息。实现对车辆检测器、车道指示标志、情报板、交通信号灯的掌握。在发生通信故障时，产生报警信号。定时给 车辆检测器校时，以保证车辆检测器时间的全都性。车道指示标志和交通信号灯的状态的掌握方式有以下三级掌握：监控分中心：自动掌握（上位机）、人工远程掌握（上位机、触摸屏）隧道监控室：人工掌握（触摸屏）现场设备： 人工手动掌握正常情况
7、下，车道指示标志和交通信号灯的状态由监控分中心的上位机掌握，在上位机消失故障时，可通过监控分中心的触摸屏进行掌握。若监控分中心至隧道设备室的通信消失故障，则改由隧道设备室的触摸屏进行掌握。交通掌握流程图2、通风掌握程序通风掌握程序依据检测到的透过率、CO浓度数据、交通量数据，掌握风机的运行台数、风向和运行时间，实现节能运行和保持风机较佳寿命的掌握运行;并在发生火灾时，依据不同地点，进行相应的火灾排烟处理，以保证隧道的平安及运行环境的舒适性。通风掌握程序实现风机正转、反转、停机掌握，并将每台风机的状态（正转、反转、停机）、自动手动状态显示、总故障信号传给上位机。自动统计风机运行时间，累计运行时间
8、最短的风机优先启动，以便平衡各台风机的劳逸程度，延长风机的使用寿命。自动依据CO浓度、透过率值、交通量状况、火灾报警等综合情况掌握风机的运行。每台风机启动需短暂延时，才允许其它风机启动，以削减对变电站供电的冲击。通风掌握子系统掌握方式可以有如下四级：监控分中心：自动掌握、人工远程掌握隧道监控室：自动掌握、人工掌握隧道变电所：人工手动掌握通风机开关箱：人工手动掌握正常情况下将隧道变电所的风机掌握转换开关置于“自动”位，由监控分中心实现通风掌握子系统的监控，自动完成子系统的各项功能。系统在故障或需 要时经过转换应在前三级的任一级上维持系统的正常运行。在对通风设备和通风掌握子系统需要进行维修和测试时
9、则可以实行隧道监控室人工、变电所人工、通风机 就地开关箱处人工掌握的方式。掌握方式的优先权为：人工高于自动，人工方式时是按四级挨次优先级由低到高，自动方式时是隧道监控室掌握优先于监控分中心掌握。风机自动掌握模式有两种：一种是在一些特定情况下选用某种预先编制的掌握程序通过人工确认后进行风机自动掌握，另一种是依据CO和透过率检测器检测到的实际数据与环境指标的标准值比较，来实时调节风机的运转。通风掌握流程图3、照明掌握程序隧道照明掌握程序依据检测到的洞内外光强数据、交通量变化以及白天、黑夜等情况，掌握隧道的照明系统，调节出入口以及洞内的照明，保证行车的平安，以及在满足照明要求的情况下达到节能运行的目
10、的，同时对洞内照明以及照明掌握设备的状况进行监视。照明系统隧道照明掌握程序具有洞内灯泡亮度不足的报警功能，即能够通过洞内光强仪采集数据与设定值比较后提示维护部门更换灯具。在自动（掌握方 式中，发生火灾事故时，洞内全部照明自动全亮。在自动（本地）、远控（人工/自动）掌握方式中，任何时候确保有一路基本照明灯亮。此隧道照明有人工、自动（本地）、远控（手动/光强）三种方式，其中人工/自动（本地）方式由照明系统自行完成，远控方式由监控与照明系统协作完成。照明系统将远程掌握或本地掌握（人工/自动）的状态信号传给监控系统。远掌握方式时由监控系统供应继电器接点和连接电缆至照明系统协调完成远掌握。各个照明回路的
11、执行掌握由照明系统实现。照明系统将照明回路开关分合状态信号传给监控系统，照明系统供应继电器干接点。对比明灯可用触摸屏NT31C达到手动掌握目的。照明掌握流程图4、变电站监视掌握程序PLC对隧道变电站的电源状态、质量以及故障等状态进行监视。主要是对高压电源进线开关状态、低压总开关状态、每段低压母线的电压、变电站故障 总信号，柴油发电机的起、停、总故障信号等进行监视，依据被监视设备状态的变化及故障告警信号进行告警记录，存贮相应的监视信息，并且把采集的信号传送至 监控分中心。另外，依据变电站的电源状况掌握风机系统的工作。对无电源的变电站不会使该站供电风机运行，并在低电压状况下调控风机的启动。6 结束
12、语高速公路开通运行后，隧道监控系统运行相当稳定，在隧道比较恶劣的环境下，接受PLC是较为合适的。现在自动化技术日新月异，现场总线技术在控 制领域已在大力推广，但PLC技术也在不断加强进展，特别在通信、组网、冗余技术方面日趋完善强大，在掌握领域仍然占据不行动摇的位置。交通隧道掌握四个步骤及程序1、交通掌握程序交通掌握程序负责读取车辆检测器、车道指示标志、情报板的状态及信息，并将数据传递给上位机。依据上位机上设定的交通模式，掌握车道指示标志和 交通信号灯的状态。并依据上位机设置的状态及信息。实现对车辆检测器、车道指示标志、情报板、交通信号灯的掌握。在发生通信故障时，产生报警信号。定时给 车辆检测器
13、校时，以保证车辆检测器时间的全都性。2、通风掌握程序通风掌握程序依据检测到的透过率、CO浓度数据、交通量数据，掌握风机的运行台数、风向和运行时间，实现节能运行和保持风机较佳寿命的掌握运行;并在发生火灾时，依据不同地点，进行相应的火灾排烟处理，以保证隧道的平安及运行环境的舒适性。3、照明掌握程序隧道照明掌握程序依据检测到的洞内外光强数据、交通量变化以及白天、黑夜等情况，掌握隧道的照明系统，调节出入口以及洞内的照明，保证行车的平安，以及在满足照明要求的情况下达到节能运行的目的，同时对洞内照明以及照明掌握设备的状况进行监视。4、变电站监视掌握程序PLC对隧道变电站的电源状态、质量以及故障等状态进行监视。主要是对高压电源进线开关状态、低压总开关状态、每段低压母线的电压、变电站故障 总信号，柴油发电机的起、停、总故障信号等进行监视，依据被监视设备状态的变化及故障告警信号进行告警记录，存贮相应的监视信息，并且把采集的信号传送至 监控分中心。另外，依据变电站的电源状况掌握风机系统的工作。对无电源的变电站不会使该站供电风机运行，并在低电压状况下调控风机的启动。 /
