1 引言

　　福鼎分水關(guān)至寧德城關(guān)段高速公路是國(guó)家規(guī)劃的“兩縱兩橫”國(guó)道主干線之一同江至三亞公路在福建的一段来讯，起點(diǎn)接浙江省甬臺(tái)溫高速公路，終點(diǎn)接羅源至寧德高速公路。本路采用山嶺重丘區(qū)高速公路標(biāo)準(zhǔn)修建舶得，雙向四車(chē)道掰烟，設(shè)計(jì)車(chē)速80Km/h，全長(zhǎng)141公里沐批，沿線設(shè)有互通立交十座纫骑，超過(guò)一公里的長(zhǎng)隧道八條，一公里以下短隧道六條九孩，全線隧道單洞長(zhǎng)度達(dá)二十公里先馆，隧道監(jiān)控是全線監(jiān)控的關(guān)鍵。八條長(zhǎng)隧道設(shè)置了完整的監(jiān)控系統(tǒng)躺彬，包括交通監(jiān)控煤墙、通風(fēng)、照明宪拥、變電站供配電仿野、火災(zāi)報(bào)警、CCTV監(jiān)視她君、隧道廣播等子系統(tǒng)脚作，其中交通監(jiān)控、通風(fēng)照明狈合、變電站供配電等隧道信息的采集和發(fā)布采用本地控制器（PLC）完成卓瞻。

2 PLC概述

　　本地控制器采用OMRON 公司的大中型機(jī)CS1系列，八條長(zhǎng)隧道十六個(gè)單洞共用78套PLC棉挤，其中坑門(mén)里隧道11套绳粮，吉坑隧道11套，蔡家山隧道9套岳扒，洋坪隧道9套需天，赤嶺隧道13套，楊梅嶺隧道8套掘叫，灣塢隧道9套猩禀，吳樓隧道8套PLC，分別組成16個(gè)ControllerLink冗余令牌環(huán)網(wǎng)的控制系統(tǒng)洒屡。ControllerLink 是OMRON的主要的FA級(jí)別的網(wǎng)絡(luò)躯橡，它支持在PLC之間及PLC和上位機(jī)之間的自動(dòng)數(shù)據(jù)鏈接，也可使用信息服務(wù)進(jìn)行可編程的數(shù)據(jù)傳送查奉，可得到高容量廉屑，柔性數(shù)據(jù)鏈接及高容量的數(shù)據(jù)傳送，對(duì)低成本的通信系統(tǒng)档玻，可使用雙絞線電纜怀泊。78套本地控制器的PLC通過(guò)光纖通信模塊CS1W-CLK52分別組成16個(gè)光纖ContollerLink冗余令牌環(huán)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊茫藏。

3 PLC系統(tǒng)組成

　　每個(gè)隧道的PLC系統(tǒng)分別在隧道左洞和隧道右洞組成光纖ContorllerLink冗余令牌環(huán)網(wǎng)，兩個(gè)光纖ContorllerLink冗余令牌環(huán)網(wǎng)都是獨(dú)立的控制系統(tǒng)霹琼，互不干涉和影響务傲。安裝在監(jiān)控設(shè)備室內(nèi)的PLC通過(guò)HostLink與主控PLC相連，并與隧道監(jiān)控分中心的服務(wù)器通過(guò)以太網(wǎng)模塊CS1W-ETN01枣申、HUB售葡、光纖收發(fā)器組成以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。主控PLC在監(jiān)控室內(nèi)連接一個(gè)本地觸摸屏忠藤，并通過(guò)MODEM與監(jiān)控分中心的一個(gè)遠(yuǎn)程觸摸屏相連挟伙。

　　隧道PLC網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成圖：

4 PLC程序主要功能

　　1、收集本區(qū)段檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)的信息模孩，包括CO檢測(cè)器像寒、能見(jiàn)度檢測(cè)器、透過(guò)率檢測(cè)儀瓜贾、車(chē)輛檢測(cè)器等会贝。

　　2、對(duì)收集信息進(jìn)行預(yù)處理誊殊。如：隧道內(nèi)的CO正常運(yùn)營(yíng)時(shí)允許的濃度一般在150—250ppm,跺鬼，交通阻滯（隧道內(nèi)各車(chē)道均以怠速行駛，平均車(chē)速為10km/h時(shí)可為300ppm,經(jīng)歷時(shí)間不超過(guò)20分鐘;隧道內(nèi)煙霧允許濃度為7.0＊0.001 1/m;隧道內(nèi)風(fēng)速正常運(yùn)營(yíng)時(shí)推薦為10m/s）鱼练，并儲(chǔ)存在本地的存儲(chǔ)單元內(nèi)墩沸。

　　3、 隧道內(nèi)的本地控制器的存儲(chǔ)單元中處理好的信息（CO濃度响攘、能見(jiàn)度址嘴、煙霧濃度、透過(guò)率千有、車(chē)輛檢測(cè)蚀弹、交通信號(hào)標(biāo)志等）上傳給隧道監(jiān)控分中心的服務(wù)器。

　　4胶向、 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)的啟减叫、停、照明開(kāi)關(guān)等）裕坊，將控制命令和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)比較后包竹，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)、照明柜籍凝、車(chē)道控制標(biāo)志周瞎、交通信號(hào)燈、橫洞指示等的指令）饵蒂。

　　5声诸、 本地控制器設(shè)有手動(dòng)控制挤渐，手動(dòng)操作界面采用觸摸屏NT31C，當(dāng)通信中斷或其它原因和上端失去聯(lián)系時(shí)双絮，可進(jìn)行手動(dòng)操作，且手動(dòng)優(yōu)先得问。

　　6囤攀、可存儲(chǔ)幾個(gè)常用和特殊的程序，如交通事故處理程序宫纬、火災(zāi)緊急處理程序等（即當(dāng)遇到交通事故時(shí)的緊急處理措施,如：改變交通信號(hào)標(biāo)志焚挠，發(fā)出報(bào)警信息，通知巡警等;當(dāng)遇到火災(zāi)時(shí)的緊急處理措施漓骚，如：當(dāng)隧道內(nèi)遇到火災(zāi)時(shí)挖毅，風(fēng)機(jī)的控制等）。

5 PLC編程

　　1衬咐、交通控制程序

　　交通控制程序負(fù)責(zé)讀取車(chē)輛檢測(cè)器倡搞、車(chē)道指示標(biāo)志、情報(bào)板的狀態(tài)及信息晨偿，并將數(shù)據(jù)傳遞給上位機(jī)哥峡。根據(jù)上位機(jī)上設(shè)定的交通模式，控制車(chē)道指示標(biāo)志和交通信號(hào)燈的狀態(tài)诊踢。并根據(jù)上位機(jī)設(shè)置的狀態(tài)及信息惋蛉。實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛檢測(cè)器、車(chē)道指示標(biāo)志脸鸿、情報(bào)板鹅但、交通信號(hào)燈的控制。在發(fā)生通信故障時(shí)显艘，產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)协熙。定時(shí)給車(chē)輛檢測(cè)器校時(shí)，以保證車(chē)輛檢測(cè)器時(shí)間的一致性炭庙。

　　車(chē)道指示標(biāo)志和交通信號(hào)燈的狀態(tài)的控制方式有以下三級(jí)控制：

　　——監(jiān)控分中心：自動(dòng)控制（上位機(jī)）跪另、人工遠(yuǎn)程控制（上位機(jī)、觸摸屏）

　　——隧道監(jiān)控室：人工控制（觸摸屏）

　　——現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備： 人工手動(dòng)控制

　　正常情況下煤搜，車(chē)道指示標(biāo)志和交通信號(hào)燈的狀態(tài)由監(jiān)控分中心的上位機(jī)控制免绿，在上位機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，可通過(guò)監(jiān)控分中心的觸摸屏進(jìn)行控制擦盾。若監(jiān)控分中心至隧道設(shè)備室的通信出現(xiàn)故障嘲驾，則改由隧道設(shè)備室的觸摸屏進(jìn)行控制。

　　交通控制流程圖

　　2迹卢、通風(fēng)控制程序

　　通風(fēng)控制程序根據(jù)檢測(cè)到的透過(guò)率辽故、CO濃度數(shù)據(jù)徒仓、交通量數(shù)據(jù)，控制風(fēng)機(jī)的運(yùn)行臺(tái)數(shù)誊垢、風(fēng)向和運(yùn)行時(shí)間掉弛，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;并在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，根據(jù)不同地點(diǎn)喂走，進(jìn)行相應(yīng)的火災(zāi)排煙處理殃饿，以保證隧道的安全及運(yùn)行環(huán)境的舒適性。

　　通風(fēng)控制程序?qū)崿F(xiàn)風(fēng)機(jī)正轉(zhuǎn)兵故、反轉(zhuǎn)帮色、停機(jī)控制，并將每臺(tái)風(fēng)機(jī)的狀態(tài)（正轉(zhuǎn)折甸、反轉(zhuǎn)瑟哺、停機(jī)）、自動(dòng)手動(dòng)狀態(tài)顯示闷邑、總故障信號(hào)傳給上位機(jī)弹梁。自動(dòng)統(tǒng)計(jì)風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間，累計(jì)運(yùn)行時(shí)間最短的風(fēng)機(jī)優(yōu)先啟動(dòng)峦拥，以便平衡各臺(tái)風(fēng)機(jī)的勞逸程度畴文，延長(zhǎng)風(fēng)機(jī)的使用壽命。

　　自動(dòng)根據(jù)CO濃度急响、透過(guò)率值删猿、交通量狀況、火災(zāi)報(bào)警等綜合情況控制風(fēng)機(jī)的運(yùn)行嘱悄。每臺(tái)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)需短暫延時(shí)隅本，才允許其它風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，以減少對(duì)變電站供電的沖擊兼呵。

　　通風(fēng)控制子系統(tǒng)控制方式可以有如下四級(jí)：

　　——監(jiān)控分中心：自動(dòng)控制兔辅、人工遠(yuǎn)程控制

　　——隧道監(jiān)控室：自動(dòng)控制、人工控制

　　——隧道變電所：人工手動(dòng)控制

　　——通風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)箱：人工手動(dòng)控制

　　正常情況下將隧道變電所的風(fēng)機(jī)控制轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)置于“自動(dòng)”位击喂，由監(jiān)控分中心實(shí)現(xiàn)通風(fēng)控制子系統(tǒng)的監(jiān)控维苔，自動(dòng)完成子系統(tǒng)的各項(xiàng)功能。系統(tǒng)在故障或需要時(shí)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換應(yīng)在前三級(jí)的任一級(jí)上維持系統(tǒng)的正常運(yùn)行懂昂。在對(duì)通風(fēng)設(shè)備和通風(fēng)控制子系統(tǒng)需要進(jìn)行維修和測(cè)試時(shí)則可以采取隧道監(jiān)控室人工介时、變電所人工、通風(fēng)機(jī)就地開(kāi)關(guān)箱處人工控制的方式凌彬。

　　控制方式的優(yōu)先權(quán)為：人工高于自動(dòng)沸柔，人工方式時(shí)是按四級(jí)順序優(yōu)先級(jí)由低到高，自動(dòng)方式時(shí)是隧道監(jiān)控室控制優(yōu)先于監(jiān)控分中心控制。

　　風(fēng)機(jī)自動(dòng)控制模式有兩種：一種是在一些特定情況下選用某種預(yù)先編制的控制程序通過(guò)人工確認(rèn)后進(jìn)行風(fēng)機(jī)自動(dòng)控制褐澎，另一種是根據(jù)CO和透過(guò)率檢測(cè)器檢測(cè)到的實(shí)際數(shù)據(jù)與環(huán)境指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值比較会钝，來(lái)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　通風(fēng)控制流程圖

　　3工三、照明控制程序

　　隧道照明控制程序根據(jù)檢測(cè)到的洞內(nèi)外光強(qiáng)數(shù)據(jù)狞吏、交通量變化以及白天、黑夜等情況舍娜，控制隧道的照明系統(tǒng)仁沃，調(diào)節(jié)出入口以及洞內(nèi)的照明，保證行車(chē)的安全茎陪，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，同時(shí)對(duì)洞內(nèi)照明以及照明控制設(shè)備的狀況進(jìn)行監(jiān)視孙泵。

　　照明系統(tǒng)隧道照明控制程序具有洞內(nèi)燈泡亮度不足的報(bào)警功能烫王，即能夠通過(guò)洞內(nèi)光強(qiáng)儀采集數(shù)據(jù)與設(shè)定值比較后提示維護(hù)部門(mén)更換燈具。在自動(dòng)（控制方式中崇审，發(fā)生火災(zāi)事故時(shí)靠鸦，洞內(nèi)所有照明自動(dòng)全亮。在自動(dòng)（本地）任汪、遠(yuǎn)控（人工/自動(dòng)）控制方式中苔巍，任何時(shí)候確保有一路基本照明燈亮。

　　此隧道照明有人工枷窿、自動(dòng)（本地）避归、遠(yuǎn)控（手動(dòng)/光強(qiáng)）三種方式，其中人工/自動(dòng)（本地）方式由照明系統(tǒng)自行完成管呵，遠(yuǎn)控方式由監(jiān)控與照明系統(tǒng)配合完成梳毙。照明系統(tǒng)將遠(yuǎn)程控制或本地控制（人工/自動(dòng)）的狀態(tài)信號(hào)傳給監(jiān)控系統(tǒng)。

　　遠(yuǎn)控制方式時(shí)由監(jiān)控系統(tǒng)提供繼電器接點(diǎn)和連接電纜至照明系統(tǒng)協(xié)調(diào)完成遠(yuǎn)控制捐下。各個(gè)照明回路的執(zhí)行控制由照明系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)账锹。

　　照明系統(tǒng)將照明回路開(kāi)關(guān)分合狀態(tài)信號(hào)傳給監(jiān)控系統(tǒng)，照明系統(tǒng)提供繼電器干接點(diǎn)坷襟。對(duì)照明燈可用觸摸屏NT31C達(dá)到手動(dòng)控制目的奸柬。

　　照明控制流程圖

　　4、變電站監(jiān)視控制程序

　　PLC對(duì)隧道變電站的電源狀態(tài)婴程、質(zhì)量以及故障等狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視廓奕。主要是對(duì)高壓電源進(jìn)線開(kāi)關(guān)狀態(tài)、低壓總開(kāi)關(guān)狀態(tài)档叔、每段低壓母線的電壓懂从、變電站故障總信號(hào)，柴油發(fā)電機(jī)的起蹲蒲、停番甩、總故障信號(hào)等進(jìn)行監(jiān)視悄函，根據(jù)被監(jiān)視設(shè)備狀態(tài)的變化及故障告警信號(hào)進(jìn)行告警記錄，存貯相應(yīng)的監(jiān)視信息磅芬，并且把采集的信號(hào)傳送至監(jiān)控分中心山顶。另外，根據(jù)變電站的電源狀況控制風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的工作着癞。對(duì)無(wú)電源的變電站不會(huì)使該站供電風(fēng)機(jī)運(yùn)行好员，并在低電壓狀況下調(diào)控風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)。

6 結(jié)束語(yǔ)

　　高速公路開(kāi)通運(yùn)行后役霍，隧道監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行相當(dāng)穩(wěn)定略尘，在隧道比較惡劣的環(huán)境下，采用PLC是較為合適的×鬃穑現(xiàn)在自動(dòng)化技術(shù)日新月異怯漾，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在控制領(lǐng)域已在大力推廣，但PLC技術(shù)也在不斷加強(qiáng)發(fā)展豹女，特別在通信摹削、組網(wǎng)、冗余技術(shù)方面日趨完善強(qiáng)大拷肌，在控制領(lǐng)域仍然占據(jù)不可動(dòng)搖的位置到旦。

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