淺析隧道機電設備控制系統升級改造

陳柏君

摘? 要：在我國的公路工程建設中，快速隧道是重要的組成部分。隨著人們對公路的使用率逐漸提升，道路智能化和安全化發展將會是一個重要趨勢。其中快速隧道由于本身是一種特殊環境，因此在進行機電設備控制中需要進行科學嚴格的設計，以便在事故發生以后可以做到及時發現、盡快處理解決。基于此，該文將重點闡述隧道機電設備控制系統升級改造技術。

關鍵詞：隧道機電設備;控制系統;升級改造技術

中圖分類號：U453? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 引言

我國近年來的工程建設進度不斷加快，逐漸滿足了人們日益增長的物質需要。隧道機電設備的設計和管理對于道路運行安全具有重要影響。我國由于技術層面的原因，在設計應用時依然存在一定的不足，因此改善當前的機電設計，實現自動化處理是我國公路事業發展的重要課題。

1 當前國內隧道系統中存在的相關問題

1.1 機電設計與實際情況存在不同程度的脫節情況

當前，隧道機電設計存在的一個重要問題就是與現實情況的吻合度較差問題，導致在運營過程中出現這樣那樣的問題。原因在于在設計之前沒有進行整體性的考慮，對于機電設備的功能進行割裂處理，總體的優勢被抑制，各項自動化設備的功能利用率下降十分明顯。

1.2 智能化水平較低

與發達國家相比，我國在公路工程、隧道設計的信號處理上以及基站的建立上，還存在較大差距，這種技術性的硬傷也導致有些隧道的控制系統盡管是按照自動化標準設計的，但是在實際應用中需要人員監管，遠程控制，智能化水平大打折扣。

1.3 電網質量相對較低

我國在高速公路的電網設計上存在一定的問題，通常情況下在設計上不會使用高速公路專用電網，更多的是就近使用農村電網，這種電網的供電質量相對較差，在使用過程中會有斷網的可能，一旦供電中斷，非常有可能造成大型的交通事故，影響人們的生命財產安全。

1.4 照明和電力設備問題

隧道在照明設計上不僅應該重視內部的亮度表現，同時還應該重視節能降耗。但是我國在照明設備的設計上存在嚴重的浪費能源問題。同時在區域控制機電設備的使用上，對于可編程邏輯控制器存在極大的依賴性，這種設備的使用也造成了成本的增加和資源的浪費。

2 隧道機電設備控制系統升級改造技術

隧道機電設備控制系統主要指的是通過各項控制功能充分發揮系統的自動化特點，從而保證隧道的安全運營，下面以具體實例進行介紹。

2.1 機電控制系統介紹

某快速隧道內機電控制系統主要有現場情報板塊、車道識別燈具、交通信號燈、環境監測設備、通風風機等機電設備以及各種控制系統模塊和通信網絡組成。如圖1所示。

2.2 隧道機電控制系統改造中存在的困難

該快速路由于使用率較高，車輛較多，因此隧道內的條件相對惡劣，另外加上長期的運行，存在嚴重的設備老化問題。部分機電設備已經出現不同程度的損壞，導致整個項目在運行過程中存在嚴重的安全風險。按照工程需要，需在原有的機電設計基礎上進行設計，在工作開展過程中存在如下問題。

第一，相應的機電設備安裝結束后，監控室的服務設備與可編程邏輯控制器難以形成有效連接。

第二，在通信故障緩解后，依然存在數據傳輸干擾、主機傳輸錯誤等問題。

第三，由于監控的軟件無法做到遠程控制，因此現場的車流量和環境參數等檢測數據難以準確讀數。

由于現場使用的機電設備數量較多，同時也包括大量的理論知識，呈現出復雜、困難的特點。為解決以上問題，確保機電系統升級改造工作順利完成，現需要對現場的設備進行排查，并與原來的系統設計進行對比，具體體現在系統的軟件和硬件兩個方面，根據排查結果，分析故障的原因，現提出以下改進措施。

第一，針對網絡正常后的服務器每個設備的IP，發現所有的可編程邏輯控制器無法連接，發現通信指示燈存在故障。通過進一步研究，決定對現場所有的可編程邏輯控制器進行斷電處理，通過測量CPU模塊兩端的電壓，發現干電池的電壓不達標，在斷電之后發現CPU的相應數據存在嚴重的丟失現象。通過使用歐姆龍編程軟件對現場的故障進行處理，發現可編程邏輯控制器的IP地址在配置過程中存在一定的問題，之后通過對IP地址的重新調整，整個機電設備的連接恢復正常。

在可編程邏輯控制器通信恢復以后，整個觸摸屏上的可編程邏輯控制器顯示如下：

Communication error detected while downloading by the following case：

Corrupted data by noise

Transmit error by the host

MRES = XXXX， SRES = XXXX.

結合報錯的類型以及上述屏幕顯示的相關信息，通過與歐姆龍售后技術人員給出的說明書進行核對，判斷造成該故障的原因有可能是以下2個方面：第一是不同程度的數據干擾造成的;第二是由于主機的通信命令無效造成。針對這種情況，決定對線纜進行再次檢查，并做好連續性測試。必要時需要重新布置電纜線。

對于更換的部分電纜需要進行及時更換，決定采用專用線纜，價格如下：專用線纜500元/m～800元/m。在正式更換之前，對存在故障可編程邏輯控制器以及外場的可編程邏輯控制器系統進行連接，通過替換電纜，發現線纜正常，因此更換電纜的方案并不可行。

現對外場的可編程邏輯控制器與歐姆龍通信設備進行連接可以發現，現場的PLC在觸摸屏上可以生成可視化的操作界面，并通過設置統一的靜態路由表導入，由路由表或者本地網絡確定IP地址，通過改良，實現正常的遠程控制。

對可編程邏輯控制器設定靜態路由表之后，監控室的交通控制軟件遠程監測功能依然沒有恢復正常，導致隧道現場的車流量數據以及環境參數等依然無法顯示。通過進一步對比交通控制軟件維護的使用說明書，發現造成以上問題的原因。

3 結語

綜上所述，公路工程中的隧道工程是一項重要工作，其中的機電設備設計改進可以提升遠程監控的自動化水平，實現智能化管理，從而及時對隧道內的車輛信息和環境參數進行控制，盡可能地保證隧道內的環境安全。在進行機電設計改進的過程中需要重視利用現有的可編程控制器系統進行檢測，在原有的基礎上進行改進，從而降低改進成本，提高控制系統的功能。

參考文獻

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