PLC在高速公路隧道监控系统中的实践分析--中国期刊网

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PLC在高速公路隧道监控系统中的实践分析

发表时间：2020/8/24 来源：《基层建设》2020年第10期作者：孙远

[导读] 摘要：随着我国科学技术的发展进步，逐渐被广泛应用。

        中铁一局集团电务工程有限公司 710000
        摘要：随着我国科学技术的发展进步，逐渐被广泛应用。其中，隧道建设的质量和内部照明设施以及监控设施的完善与否对交通运输车辆的安全有着很大的影响。随着车辆越来越多，交通事故频发，为了保证高速公路的安全性，国家在建设隧道中安装监控设备、照明设备以及通风设施。随着我国电气自动化和智能信息化技术的不断进步，自动控制技术和组态集成系统在高速公路隧道监控系统中得到广泛地应用，PLC可编程逻辑控制器作为工业控制系统的领军控制器，以其简单、快速、方便、智能和多功能等众多优点逐步被大众所熟知，并在高速公路隧道监控系统中得到广泛应用。
        关键词：PLC；可编程逻辑控制器；高速公路；隧道监控系统
        引言
        监控系统在高速公路隧道中发挥了非常大的作用。目前的高速公路隧道安装的监控系统主要是可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController，PLC）系统。这是由于PLC系统本身具有非常强的抗干扰能力，并且可靠性和灵活性也能够满足高速公路隧道的需求。这种智能化的系统能够对高速公路进行有效的管理，保障高速公路的运行安全，促进高速公路安全、可靠地发展。文章通过对PLC在高速公路隧道监控系统中的应用进行分析研究，对高速公路隧道监控系统的发展具有非常重要的意义。
        1PLC主要程序
        PLC程序能够对一段区域内设备的检测信息进行收集，收集的主要检测部件有CO/VI检测器和车辆检测器。这项程序能够对收集到的信息进行预处理，比如：隧道内部的CO正常运营的浓度一般情况下处于150-250ppm，若隧道内部的车辆行驶速度都处于怠速，平均车速在10km/h时，浓度能够达到300ppm，隧道内对烟雾的允许浓度为7.0*0.0011/m，这时就会自动启动通风设施进行气体疏散。隧道对正常的风速要求为10m/s，风速需要储蓄到本地单元里边。隧道内部的本地控制器需要将存储单元中的各项信息进行处理，像一些能见度和烟雾浓度等都需要处理，处理之后将其上传给服务器。PLC程序还能够接收隧道管理站内部计算机发出的控制命令，可以将设备运行状态和控制命令进行比较，通过比较后对下端设备发出控制指令。
        2 PLC高速公路隧道监控系统的设计
        2.1对PLC监控系统设备进行选型
        高速公路隧道内部环境较为恶劣，不仅潮湿而且还具有腐蚀性的气体，这是由于在长时间的运输过程中，汽车尾气中的碳导电粉尘游离到了隧道当中，污染了隧道当中的空气而造成的。在实际的高速公路隧道监控系统中，为了保证外部信号源不影响监控系统的运行，就要对监控系统的控制模块和继电器等设备进行严格的筛选，这样才能够保证PLC程序能够发挥出应有的作用。对于高速公路隧道监控系统PLC程序来讲，控制单元的可以选择ABB的控制模块，而执行终端可以选择放在防水性能好的定制机柜内。另外，在选择PLC模块时，可以选择欧姆龙或者是施耐德等产品，这类产品的性能较好，而且质量较高。可以利用模块化结构，这样不仅能够保证PLC程序的适应性，在实际的使用过程中也较为方便。
        2.2通信方式
        PLC控制单元的配置通常使用的接口是RS-232系列，运用这种接口可以对通信波特率进行设置，可以让速率达到9600bps，PLC中断机柜和机箱在连接时其通电速率都在9600bps，通信电缆能够对双芯和双绞线进行屏蔽，为了增强上下行隧道的可靠性，可以使用闭环通讯，因为电缆的长度单条最高达到了1800米。系统的通讯方式是自由协议，每个仪表和终端之间都存在对应的通信协议，PLC终端在和控制单元通信时两者之间也存在对应的通信协议，在编程语言上也可以对电压电流相互进行变通器通信。

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        3高速公路PLC编程
        3.1交通控制程序的编程
        对于PLC程序来讲，通过进行交通控制程序的编程，能够对高速公路隧道内通过的车辆信息进行读取。所读取的信息除车辆检测出的数据之外，还包括车辆在隧道内时隧道内环境的监测数据，对数据进行收集处理后上传到上位机。上位机中有设定好的交通模式，能够对所传输的数据进行处理和分析，从而对高速公路隧道内车道的标志和信号灯进行控制。另外，上位机还能根据所设置的状态和信息对车辆的检测器进行控制，一旦出现故障问题会发出报警信号，这时应当对车辆的检测器进行校对。这样才能够保证检测器和上位机保持一致，才能够保证上位机控制准确性。上位机在对车道引导标志和交通信号进行控制的过程当中，主要分为3个级别：监控分中心、隧道监控室以及现场前端设备。在控制的过程当中，监控分中心的控制可以利用PLC程序进行自动控制，也可以利用人工远程进行控制。而对于隧道监控室的控制来讲，主要是通过电脑和触摸屏来进行控制；现场前端设备的控制一般是人工进行手动控制。在一般情况下，上位机能够对车道内的标志和指示灯进行自动的控制，如果上位机出现了故障问题，就可以利用控制屏来对车道的指示标志和信号灯进行控制。另外，一旦现场的通信设备出现故障，也可以利用手动的方式对其进行控制，这种冗余的控制方式也保证了运输的安全和稳定。
        3.2照明控制程序
        隧道照明控制程序可以对洞外的光强进行检测，然后根据检测的具体状况对隧道的照明系统进行控制，对隧道的出入口进行调节，让车辆能够行驶的更加安全，不但可以满足照明，而且还可以起到节能运行的目的。同时，还能够对洞内照明进行监视，照明控制程序还能够在洞内照明灯具故障的时候进行提示，可以根据洞内具体的光度进行采集，然后会发出报警，提示维修部门及时更换灯具。在自动控制程序中，不管任何时候应急照明回路的照明灯一直通亮，若一旦有火灾事故发生，隧道里边的所有回路的照明灯会瞬间全亮。隧道中的照明主要分为人工、自动和远控三种方式，其中自动方式可以由照明系统自动完成，远控一般由照明系统和监控系统相互协作完成，监控系统可以将远程控制的信息传递给照明系统。
        3.3要定期对PLC控制系统进行维护和管理
        由于高速公路隧道所处的地理环境以及车辆运行造成的众多不利因素，造成PLC控制器运行工作的整体环境比较复杂。所以，为了保证监控系统能够完好工作，工作人员要定期对PLC控制系统和监控系统进行维护，并加强对系统的管理。由于每个数据都会对现场的安全产生重要的影响，所以，为了保证采集到的数据的精准性，一定要保证各个元器件处于正常工作状态。检修人员要及时定期对监控系统的各个部分进行检查，及时发现出现故障的或者不工作的元器件，确保隧道监控系统各个环节的正常工作。
        3.4隧道有线广播系统
        在监控管理所设置1套有线广播控制台，控制和管辖该隧道的有线广播。有线广播信号通过光纤传输到各个隧道功放，信号通过外接扬声器进行广播。当隧道内发生交通阻塞、交通事故或火灾等紧急情况时，值班人员可通过本系统对隧道洞内外进行广播，指挥调度、疏导交通和组织救援等。
        结语
        自从高速公路开通以来，隧道监控系统的运行也相对稳定，在隧道环境十分恶劣的状态下，采用PLC是最合适不过的。在自动化技术不断升级的态势下，现场总线技术已经得到了大力推广，使PLC技术也得到了前所未有的发展，特别是在通信方面发展是比较明显的，在控制领域的位置是无法撼动的。
        参考文献：
        [1]杨志强,王兴猛.山岭隧道监控量测信息系统应用研究[J].铁道建筑,2015(11):51-54.
        [2]丁军,俞俊平,王吉庆.多角度监控技术构建高速公路智慧监控系统[J].公路交通科技.