龍永高速砂子坡隧道PLC自動控制應用分析

摘要：本文主要介紹了我國目前隧道監控系統的主要內容和控制要求，同時以單隧道為例，具體說明了隧道監控系統的應用。

關鍵詞：工業以太網;可編程序控制器;現場總線

中圖分類號：U453.7;TP273文獻標識碼：A文章編號：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

隧道監控系統指的是對隧道中的條件、隧道中行車情況、照明及通風設施、供電設施和配電設施進行監控、檢驗的系統。通常而言，該系統包含供配電監控系統、火災檢測及報警系統、照明控制系統、中央計算機管理系統、交通誘導及控制系統、環境監測系統、閉路電視系統、通風控制系統、緊急電話與廣播系統等，發揮著監控行車情況、確保交通安全、減小能源消耗等重要效能。

2隧道監控系統的中心內容與控制標準

為確保隧道中交通條件優良，和在有需要的情況下可以對車輛進行科學的指引，一般在隧道中配備確保行車安全與利于交通誘導的電力設施。以功能為依據能夠分成控制設施、通風檢測設施、交通檢測與誘導設備等，為讓這些設備穩定運行，配備了相關的通風檢測管控系統與交通檢測系統。

2.1交通檢測控制系統。該系統中包括可變信息情報板、交通信號燈、車道指示燈等發揮管控交通作用的誘導設施。交通信號燈、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行管控，可變信號情報板所獲得的信息依托PLC的串行通訊接口輸出進行管控、調整。

2.2通風檢測控制系統。該系統包括一氧化碳檢測儀、能見度檢測儀與風速檢測儀。這個系統的功能體現在即時檢測環境指標的情況下，對隧道中風機的啟動、各種空氣參數進行管控，讓其達到行車要求，以實現交通環境安全與能耗減少的目標。

2.3照明檢測控制系統。該系統包括兩個部分，其一是洞外光強檢測儀，其二是洞內光強檢測儀。旨在檢測洞中與洞外光強度的差異，調整隧道入口與出口等區域的照明系統，讓隧道中的光照度適宜行車。

3應用案例

下文將湖南省龍山到永順高速公路隧道作為案例，詳細論述隧道監控系統的運用情況。

案例：砂子坡隧道監控

湖南省龍山至永順高速公路，路線全長91.086公里，設計速度80km/h，路基寬24.5m，為雙向四車道高速公路。項目起于恩施至來鳳公路終點，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號隧道（717m、835m）， 撮箕坡2號隧道（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號隧道（465m、485 m），大干溪1號隧道（465m、485 m），大干溪2號隧道（552m、498 m），大干溪3號隧道（885m、878 m），大干溪4號隧道（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電監控系統為中心加以闡述。

隧道監控系統主要由隧道中的本地控制器、監控通信中心、通訊線路構成，監控系統配備有行車情況模擬屏顯、CCTV視頻墻、打印機、工作站、服務器、監控計算機群等設施，功能是便于工作人員監控與引導隧道中行車狀況。

砂子坡隧道監控系統中，共包含本地控制器十六套，一套位于砂子坡隧道1號房變電所中，剩下的十五套零散分布在篩子破隧道上行與下行的多個地點，全部的本地控制器依托100Mbps速率的工業以太網交換機構成光纖冗余環網。該網絡能夠讓環路上任一2個區域控制器間的通訊有2條物理鏈路，這種情況下即便某個地方光纖產生問題，系統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定性，另一方面還能夠在不停止機器運行的情況下對其進行修理。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和監控通信中心實現連接，確保監控信息與指令的大量海量信息的傳輸。

所有的PLC對本地控制系統、通風系統、照明系統的數據進行獲取，另外依照所設計的流程和上位機的指令完成有關操作。獲取的信息依托光纖網上傳到中央計算機，達成網絡的連接。此外，主控制器上配備液晶顯示屏，具有觸摸操作功能，用以給機械運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;并且，在隧道監控中心的服務器上集聚了隧道所有設施的即時數據，為此本地控制器不但要能夠迅速交換即時信息，獲取有關信息，且可以接受上位機的指令并完成有關操作，依托服務器能夠為現場的所有設施（本地控制器、通風設備、照明設備）等發出操作指令。在砂子坡隧道變電所運用的是西門子400系列的控制系統，該系列的PLC擁有兩個CPU，兩個電源，能夠實現熱插拔，在很大程度上提升了主控制器的穩定性，能夠讓系統在機器運行的情況下對機器進行維修。

4結語

受篇幅的限制，PLC在高度公路現代化監控系統中的應用不僅局限于此，在隧道十分惡劣的環境下，采用PLC是較為實用合理的，該種監控模式讓工業計算機與PLC的優越性得到全面地體現，有效運用了PLC與工業計算機的特點，有效運用了工業計算機在數據搜集、加工等方面的突出功能，有效運用了PLC在控制操作中所具有的靈活性，為此該系統應當逐漸增大推廣應用力度。

參考文獻：

[1]夏國華.高速公路隧道PLC的選型和應用《中國交通信息產業》.

[2]趙忠杰.高速公路隧道監控系統講稿.

[3]孫小明.高速公路隧道監控系統的PLC應用分析[J].可編程控制器與工廠自動化.

作者簡介：李謨珍，男，漢族，湖南婁底，湖南省交通科學研究院有限公司，助理工程師，本科，機電工程。