陳祿

（北京和利時自動化驅動技術有限公司，100176）

摘  要         隧道是高速公路及城市公路的重要組成部分。長隧道和特長隧道需要監控系統以保證隧道內行車的安全和通暢。采用基于和利時LK系列PLC的監控系統可以實現集成數據采集、通信處理、協調控制、操作監視、設備控制于一體的綜合管理系統。

關鍵詞       和利時LK系列PLC；隧道監控系統

The Tunnel Monitoring System Based on HOLLiAS LK PLC

Chen Lu

（Beijing Hollysys Automation & Drive Ltd.,Co，100176）

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

當今交通道路已進入迅猛發展時期，作為公路修建中一個重要環節的隧道，其數量也在不斷增加。由于我國復雜的地理條件以及隧道本身的特點，隧道監控系統在隧道的運營和管理以及事故處理中發揮著極其重要的作用。因此，建設可靠、穩定、先進、經濟以及可擴展的合理的隧道監控系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、抗干擾性以及靈活的控制方式成為隧道監控系統的核心控制器。PLC與開放的網絡通信系統一起，共同推動著隧道監控系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、抗干擾能力強、能適應現場復雜環境等特點，基于和利時LK系列PLC的隧道監控系統得到了廣泛的應用。

基于和利時LK系列PLC的隧道監控系統主要功能是監測隧道環境質量、通風系統、給排水消防系統、照明系統、交通引導系統的設備工作狀態，確保各系統設備工作正常，并根據隧道正常運行的需要，對各分系統設備實施遠程人工控制或自動控制，異常工況下聯動各系統設備協同運作，以達到設備運行智能化和自動化的需求，實現改變環境狀況和營造隧道內安全環境的目的。

2      隧道監控系統的整體結構設計

隧道安全是公路安全中的咽喉，所以對隧道監控系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。本隧道監控系統采用和利時公司高性價比的LK系列PLC為核心控制器，每套PLC包括電源模塊、CPU模塊、DI模塊和DO模塊等，中央控制室、PLC控制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（250m<L<1000m）、長隧道（1000m<L<3000m）和特長隧道（L>3000m）。隧道的長度越長，需要考慮的監控設施就越多。從目前國際上對隧道的設計標準來看，長隧道和特長隧道需要監控系統以保證隧道內行車的安全和通暢。隧道監控系統按照各個子系統分可分為照明系統、通風系統、交通誘導系統、CCTV系統、火災報警系統、消防控制系統、緊急電話系統、廣播系統等。按照設備的類型分可分為檢測設備、控制設備、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。控制設備包括交通區域控制器、照明區域控制器、通風區域控制器等。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。

從隧道監控系統的網絡構成來看，一般分計算機集中控制層、區域控制器分布控制層和現場設備層等3個層次。計算機集中控制層主要實現設備監控預案制定、預案發布、多系統協同控制等復雜功能，系統數據庫記錄、報表生成、設備管理等信息管理功能也在本層實現，本層設備和軟件集中在監控中心進行實施。區域控制器分布控制層是設備控制系統主體，主要用于實現預案執行、設備閉環自動控制、設備運行信息采集等現場流程控制功能。現場設備層由隧道內各分系統設備控制柜、智能儀表、硬件執行機構組成，主要用于執行控制系統發出的指令，實現硬件級自動控制、硬件自保護、以及人工現場手動操作功能。

隧道監控系統的整體結構如圖1所示。

圖1 隧道監控系統的整體結構示意圖

3      隧道監控系統的PLC控制柜設計

本隧道監控系統的由以和利時LK系列PLC為核心的控制機柜、執行機構、聲光報警、一次和二次外圍元件組成，系統裝置示意圖如圖2所示。隧道監控系統控制柜里配置有PLC、冗余電源、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，且系統具有在線試驗功能。以其中一個核心控制柜的PLC配置為例，配置清單如表1所示。

2.2 隧道監控系統的PLC控制柜示