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陳祿
（北京和利時自動化驅動技術有限公司，100176）
關鍵詞 和利時LK係列PLC；隧道監控係統
The Tunnel Monitoring System Based on HOLLiAS LK PLC
Chen Lu
Abstract Tunnel is an important part of highway and city way. Tunnel monitoring system is especially necessary for long tunnel and extra-long tunnel in order to keep driving safely and smoothly. The tunnel monitoring system which is based on HOLLiAS LK PLC of Beijing Hollysys Automation is an integrated combination management system to accomplish data acquisition, communication dealing, coordinate control, operation monitor and equipment control.
Key Words Hollysys LK PLC; The Tunnel Monitoring System
1 引言
當(dang)今(jin)交(jiao)通(tong)道(dao)路(lu)已(yi)進(jin)入(ru)迅(xun)猛(meng)發(fa)展(zhan)時(shi)期(qi)，作(zuo)為(wei)公(gong)路(lu)修(xiu)建(jian)中(zhong)一(yi)個(ge)重(zhong)要(yao)環(huan)節(jie)的(de)隧(sui)道(dao)，其(qi)數(shu)量(liang)也(ye)在(zai)不(bu)斷(duan)增(zeng)加(jia)。由(you)於(yu)我(wo)國(guo)複(fu)雜(za)的(de)地(di)理(li)條(tiao)件(jian)以(yi)及(ji)隧(sui)道(dao)本(ben)身(shen)的(de)特(te)點(dian)，隧(sui)道(dao)監(jian)控(kong)係(xi)統(tong)在(zai)隧(sui)道(dao)的(de)運(yun)營(ying)和(he)管(guan)理(li)以(yi)及(ji)事(shi)故(gu)處(chu)理(li)中(zhong)發(fa)揮(hui)著(zhe)極(ji)其(qi)重(zhong)要(yao)的(de)作(zuo)用(yong)。因(yin)此(ci)，建(jian)設(she)可(ke)靠(kao)、穩定、先進、經濟以及可擴展的合理的隧道監控係統成為工程界和公路營運管理部門共同關心的問題。微電子、通信、計算機技術的發展大大提高了公路交通的信息化和智能化程度。PLC以其卓越的可靠性、抗幹擾性以及靈活的控製方式成為隧道監控係統的核心控製器。PLC與開放的網絡通信係統一起，共同推動著隧道監控係統的智能化程度的發展。因為具有可靠性高、處理速度快、邏輯修改方便、抗幹擾能力強、能適應現場複雜環境等特點，基於和利時LK係列PLC的隧道監控係統得到了廣泛的應用。
基於和利時LK係列PLC的隧道監控係統主要功能是監測隧道環境質量、通風係統、給排水消防係統、照明係統、交jiao通tong引yin導dao係xi統tong的de設she備bei工gong作zuo狀zhuang態tai，確que保bao各ge係xi統tong設she備bei工gong作zuo正zheng常chang，並bing根gen據ju隧sui道dao正zheng常chang運yun行xing的de需xu要yao，對dui各ge分fen係xi統tong設she備bei實shi施shi遠yuan程cheng人ren工gong控kong製zhi或huo自zi動dong控kong製zhi，異yi常chang工gong況kuang下xia聯lian動dong各ge係xi統tong設she備bei協xie同tong運yun作zuo，以yi達da到dao設she備bei運yun行xing智zhi能neng化hua和he自zi動dong化hua的de需xu求qiu，實shi現xian改gai變bian環huan境jing狀zhuang況kuang和he營ying造zao隧sui道dao內nei安an全quan環huan境jing的de目mu的de。
2 隧道監控係統的整體結構設計
隧道安全是公路安全中的咽喉，所以對隧道監控係統的可靠性要求特別高。在任何可能發生的緊急情況下，都能保證隧道的通風、照明、消防、交通引導等正常工作。本隧道監控係統采用和利時公司高性價比的LK係列PLC為核心控製器，每套PLC包括電源模塊、CPU模塊、DI模塊和DO模塊等，中央控製室、PLC控製站之間的數據通訊采用高速實時工業以太網，網絡結構為環形，通訊速率為100Mbps。
隧道按照其長度分類，分別為短隧道（L<250m）、中隧道（250m3000m）。suidaodechangduyuechang，xuyaokaolvdejiankongsheshijiuyueduo。congmuqianguojishangduisuidaodeshejibiaozhunlaikan，changsuidaohetechangsuidaoxuyaojiankongxitongyibaozhengsuidaoneixingchedeanquanhetongchang。suidaojiankongxitonganzhaogegezixitongfenkefenweizhaomingxitong、通風係統、交通誘導係統、CCTV係統、火災報警係統、消防控製係統、緊急電話係統、廣播係統等。按照設備的類型分可分為檢測設備、控製設備、顯示設備和通訊設備。檢測設備包括火災報警探頭、車輛檢測器、COVI、能見度檢測儀、風速風向儀等。控製設備包括交通區域控製器、照明區域控製器、通風區域控製器等。顯示設備包括計算機工作站、大屏幕監視器、聲光報警器等。通訊設備包括交換機、集線器、串口信號傳輸設備、光端機等。
從隧道監控係統的網絡構成來看，一般分計算機集中控製層、區域控製器分布控製層和現場設備層等3個層次。計算機集中控製層主要實現設備監控預案製定、預案發布、多係統協同控製等複雜功能，係統數據庫記錄、報表生成、設(she)備(bei)管(guan)理(li)等(deng)信(xin)息(xi)管(guan)理(li)功(gong)能(neng)也(ye)在(zai)本(ben)層(ceng)實(shi)現(xian)，本(ben)層(ceng)設(she)備(bei)和(he)軟(ruan)件(jian)集(ji)中(zhong)在(zai)監(jian)控(kong)中(zhong)心(xin)進(jin)行(xing)實(shi)施(shi)。區(qu)域(yu)控(kong)製(zhi)器(qi)分(fen)布(bu)控(kong)製(zhi)層(ceng)是(shi)設(she)備(bei)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)主(zhu)體(ti)，主(zhu)要(yao)用(yong)於(yu)實(shi)現(xian)預(yu)案(an)執(zhi)行(xing)、設備閉環自動控製、設備運行信息采集等現場流程控製功能。現場設備層由隧道內各分係統設備控製櫃、智能儀表、硬件執行機構組成，主要用於執行控製係統發出的指令，實現硬件級自動控製、硬件自保護、以及人工現場手動操作功能。
隧道監控係統的整體結構如圖1所示。
圖1 隧道監控係統的整體結構示意圖
本隧道監控係統的由以和利時LK係列PLC為核心的控製機櫃、執行機構、聲光報警、一次和二次外圍元件組成，係統裝置示意圖如圖2所示。隧道監控係統控製櫃裏配置有PLC、冗餘電源、斷路器、溫度濕度傳感器、報警繼電器等。每一路輸入、輸出通道都有與之相對應的指示燈，可以檢查某一通道的動作情況，且係統具有在線試驗功能。以其中一個核心控製櫃的PLC配置為例，配置清單如表1所示。
2.2 隧道監控係統的PLC控製櫃示意圖
表1 控製櫃PLC配置清單
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序號 |
模塊類型 |
說明 |
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1 |
LK207 |
CPU模塊；位指令 0.013ms/K，程序16M |
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2 |
LK231 |
PROFIBUS-DP通信接口模塊 |
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3 |
LK910 |
電源模塊，輸入120/230VAC，輸出24VDC，5A |
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4 |
LK610 |
16通道數字量輸入模塊，12/24V DC，漏型 |
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5 |
LK710 |
16通道數字量輸出模塊，24V DC，晶體管輸出 |
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6 |
LK411 |
8通道模擬量輸入模塊，16位，電流信號 |
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7 |
LK511 |
4通道模擬量輸出模塊，12位，電流信號，通道間隔離 |
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8 |
LK101 |
本地背板，單CPU插槽，10槽 |
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9 |
LKC131 |
占空模塊 |
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10 |
LKC170 |
LK PLC 專用I/O端子線纜蓋 |
4 隧道監控係統的特點
基於和利時LK係列PLC的隧道監控係統係統具有如下特點：
ì 準確性及可靠性
穩定性性、可靠性是隧道監控係統的關鍵。本係統采用了和利時LK係列PLC，其中配置了高性能的工業級處理器，具有納秒級的處理速度以及大容量的內存，可使隧道內傳感器數據、報警等程序準確、快速地執行，大大保證了係統的高穩定性和高可靠性。
由於和利時LK係列PLC具有體積小、集成化程度高、運算速度快、邏輯控製容量大等特點，所以整套程序中除了現場監測傳感器、風機控製、照明控製等常規功能外，還可進行在線試驗功能。該功能的作用在於係統正常運行時，檢查執行開關、電磁閥等外圍元器件的健康狀態，提高整套裝置的自身安全係數。
ì 通訊能力強大
和利時LK係列PLC自身集成有以太網接口。在此係統中，通過PLC自(zi)身(shen)集(ji)成(cheng)的(de)以(yi)太(tai)網(wang)口(kou)接(jie)入(ru)工(gong)業(ye)交(jiao)換(huan)機(ji)組(zu)成(cheng)的(de)環(huan)形(xing)以(yi)太(tai)網(wang)，保(bao)證(zheng)了(le)現(xian)場(chang)數(shu)據(ju)能(neng)快(kuai)速(su)的(de)傳(chuan)輸(shu)給(gei)中(zhong)控(kong)中(zhong)心(xin)。同(tong)時(shi)，中(zhong)控(kong)中(zhong)心(xin)的(de)計(ji)算(suan)機(ji)指(zhi)令(ling)也(ye)能(neng)快(kuai)速(su)得(de)到(dao)現(xian)場(chang)設(she)備(bei)的(de)響(xiang)應(ying)，而(er)且(qie)光(guang)纖(xian)傳(chuan)輸(shu)不(bu)受(shou)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)的(de)影(ying)響(xiang)，可(ke)靠(kao)性(xing)更(geng)高(gao)。
5 展望
我國隧道監控係統的設計和實施現還正處於成長的時期，係統的需求、設計、結構以及係統的控製仍然存在不完善的地方，同時也給技術的發展、改進創造了條件和基礎。隧道監控係統一方麵要兼顧係統的穩定、可靠與可控，也要反映係統的先進、經jing濟ji與yu可ke擴kuo展zhan，同tong時shi也ye要yao使shi操cao作zuo便bian捷jie與yu維wei護hu方fang便bian。另ling一yi方fang麵mian，針zhen對dui不bu同tong的de交jiao通tong條tiao件jian和he功gong能neng要yao求qiu，確que定ding係xi統tong的de規gui模mo和he冗rong餘yu度du的de大da小xiao。確que定ding係xi統tong合he理li的de集ji成cheng方fang式shi，以yi力li求qiu係xi統tong的de可ke靠kao性xing、穩定性、先進性與經濟性的有機結合。今後我國的隧道監控係統的發展方向是，在原有的基礎上，按照監測與控製適當分離、最大限度的集中監測、靈活機動的現場控製等總體思想，逐步改進，使得隧道監控係統的建設更趨合理。
參考文獻
[ 1 ] 胡劍波 PLC在隧道自動化中的應用《工業儀表與自動化裝置》
[ 2 ] 夏國華高速公路隧道PLC的選型和應用《中國交通信息產業》
[ 3 ] 和利時LK係列PLC硬件手冊
作者簡介：陳祿，北京和利時自動化驅動技術有限公司市場拓展部技術支持組。
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