鳳永高速隧道群PLC控制系統設計

許永軍

摘 要：根據鳳永高速公路監(jiān)控系統隧道群監(jiān)控子系統方案設計，結合隧道監(jiān)控系統中對交通應用的實際需求，探索智能聯動控制的實現方法和管理方案，對隧道監(jiān)控系統性能提升有很深遠的意義。

關鍵詞：隧道；監(jiān)控；應用

1 系統構成

（一）系統組成

鳳永高速公路隧道群的PLC系統，主控PLC選用帶冗余的雙CPU、雙電源、雙通信模塊配置；從PLC選用單CPU、單電源、帶熱插拔功能的配置；通行采用工業(yè)以太網交換系統。

（二）區(qū)域控制器的功能

（1）收集本區(qū)段檢測設備檢測的信息，包括CO檢測器、能見度檢測器、透過率檢測儀、車輛檢測器等；

（2）對收集信息進行預處理（如：隧道內的CO正常運營時允許的濃度一般在150-250ppm，，交通阻滯（隧道內各車道均以怠速行駛，平均車速為10km/h時可為300ppm，經歷時間不超過20分鐘；隧道內煙霧允許濃度為7.0*0.001 1/m；隧道內風速正常運營時推薦為10m/s），并儲存在本地的存儲單元內；

（3）隧道內的區(qū)域控制器的存儲單元中處理好的信息（CO濃度、能見度、煙霧濃度、透過率、車輛檢測、交通信號標志等）上傳給隧道的主控制器，再通過主控制器與監(jiān)控中心的服務器以以太網的方式通訊；

2 通風控制系統

從先進性、可靠性、經濟性等諸方面考慮出發(fā)，隧道的弱電檢測控制系統采用全PLC可編程控制器完成現場采集、控制，通過光總線方式與中央控制與管理系統的監(jiān)控計算機系統相連接，利用先進的人機界面圖形控制軟件進行人機交互，實現整個隧道機電系統的控制、協調和管理。通風與環(huán)境檢測系統的設計和配置將符合總體設計思想并體現該系統體系結構設計的各種特性。

（1）方案描述

為了最合理和有效的使用隧道通風設備，在保障行車安全的前提下，節(jié)約能耗，故在隧道內設置通風檢測控制系統。該系統由CO、VI檢測器獲得基本數據，在隧道內設置遠程終端控制器，在中央控制室設置交通控制計算機，實現分散控制、集中管理的分級控制。

通風檢測控制系統在實時檢測隧道內的CO、能見度等環(huán)境數據的基礎上，與交通檢測與誘導系統通訊獲取有關交通流數據信息，并根據交通流信息、參考環(huán)境數據進行隧道通風風機的開關控制和變頻控制，從而達到在保障行車安全的環(huán)境條件下，盡量減少風機運轉，節(jié)約能源。

（2）系統構成

通風檢測控制系統主要由遠程終端控制器、CO檢測器、VI檢測器、風機驅動柜和相應的弱電控制設施構成。

通風檢測控制系統結合機電系統總體控制方案采用SIEMENS S7-300可編程控制器進行分散區(qū)域控制，通過調制解調器輪詢方式和中央控制系統相連，達到總體的控制、協調和連鎖。

通風設施在變電所和隧道內分別按組設置配電屏和配電箱，現場配電箱內安裝變頻器、接觸器等電氣設備，實行分級控制，滿足變電所集中監(jiān)控和現場靈活控制的需要。

在隧道內分別設置以SIEMENS S7-300可編程控制器為主組成的遠程終端控制器，通過開關量輸入（DI）、開關量輸出（DO）連接各風機控制接觸器，通過模擬量輸入、開關量輸入實現CO、VI檢測器數據采集。

（3） PLC控制系統

PLC控制系統結合總體控制方案采用SIEMENS 或OMRON中大型系列可編程控制器，配置工業(yè)以太網接口和中央控制系統相連。

PLC控制系統能夠檢測各測點的CO、VI數據信息，并按照通風控制算法通過開關量輸出（DO）自動控制各風機的啟停、正轉、反轉。

PLC控制系統能夠實時采集、處理通風檢測信息，并與中央通風控制計算機可靠通訊，按照中心通風控制計算機的指令，控制風機的運轉。

（4）射流風機控制

PLC控制系統通過開關量輸入（DI）、開關量輸出（DO）與隧道內風機驅動柜的射流風機交流接觸器相連接實現射流風機啟停控制與信號回檢。

PLC控制系統的兩路開關量輸出（DO）信號分別與正轉交流接觸器、反轉交流接觸器的控制端相連接，控制風機的正轉啟停、反轉啟停。

PLC控制系統通過四路開關量輸入（DI）分別與正轉交流接觸器、反轉交流接觸器的輔助觸點、報警觸點相連接，實現風機的運轉狀態(tài)回檢。

（5）通風控制功能

隧道通風控制系統的目標是在實時檢測隧道內的CO、能見度等基本環(huán)境數據的基礎上，結合隧道當前的交通情況、其他系統連鎖情況和通風控制工藝要求進行隧道通風風機的開關控制，實現整個隧道通風系統的控制功能，在保障行車安全的環(huán)境條件下，盡量減少風機的運轉，在為車輛駕駛人員營造一個安全、舒適的行駛環(huán)境的同時達到節(jié)約能源的目的。

一氧化碳總排放量：

Q=q×W×f×f+q×W×f×f 單位：m3/km×輛

隧道需風量：

Q=× 單位： m/km×s

交通阻塞時需風量：

Q=× 單位： m/km×s

煙霧總排放量：

Q=q×W× f× f 單位： m/km

其中：

Qco為車輛CO排放量， m3/km×輛

qcco為轎車CO排放量，一般為0.017m/km×t

Wc為轎車重量，一般為1.5t/輛

fHm為轎車CO排放量的海拔高度修正系數

flvc為轎車CO排放量的道路坡度修正系數

qico為貨車CO排放量，一般為0.005m/km×t

Wi為貨車重量，一般為15t/輛

fH為貨車CO排放量的海拔高度修正系數

參考文獻：

[1]高宇琦.PLC在臨吉高速隧道群控制系統中的應用[J].電子世界，2012（22）.

摘 要：根據鳳永高速公路監(jiān)控系統隧道群監(jiān)控子系統方案設計，結合隧道監(jiān)控系統中對交通應用的實際需求，探索智能聯動控制的實現方法和管理方案，對隧道監(jiān)控系統性能提升有很深遠的意義。

關鍵詞：隧道；監(jiān)控；應用

1 系統構成

（一）系統組成

鳳永高速公路隧道群的PLC系統，主控PLC選用帶冗余的雙CPU、雙電源、雙通信模塊配置；從PLC選用單CPU、單電源、帶熱插拔功能的配置；通行采用工業(yè)以太網交換系統。

（二）區(qū)域控制器的功能

（1）收集本區(qū)段檢測設備檢測的信息，包括CO檢測器、能見度檢測器、透過率檢測儀、車輛檢測器等；

（2）對收集信息進行預處理（如：隧道內的CO正常運營時允許的濃度一般在150-250ppm，，交通阻滯（隧道內各車道均以怠速行駛，平均車速為10km/h時可為300ppm，經歷時間不超過20分鐘；隧道內煙霧允許濃度為7.0*0.001 1/m；隧道內風速正常運營時推薦為10m/s），并儲存在本地的存儲單元內；

（3）隧道內的區(qū)域控制器的存儲單元中處理好的信息（CO濃度、能見度、煙霧濃度、透過率、車輛檢測、交通信號標志等）上傳給隧道的主控制器，再通過主控制器與監(jiān)控中心的服務器以以太網的方式通訊；

2 通風控制系統

從先進性、可靠性、經濟性等諸方面考慮出發(fā)，隧道的弱電檢測控制系統采用全PLC可編程控制器完成現場采集、控制，通過光總線方式與中央控制與管理系統的監(jiān)控計算機系統相連接，利用先進的人機界面圖形控制軟件進行人機交互，實現整個隧道機電系統的控制、協調和管理。通風與環(huán)境檢測系統的設計和配置將符合總體設計思想并體現該系統體系結構設計的各種特性。

（1）方案描述

為了最合理和有效的使用隧道通風設備，在保障行車安全的前提下，節(jié)約能耗，故在隧道內設置通風檢測控制系統。該系統由CO、VI檢測器獲得基本數據，在隧道內設置遠程終端控制器，在中央控制室設置交通控制計算機，實現分散控制、集中管理的分級控制。

通風檢測控制系統在實時檢測隧道內的CO、能見度等環(huán)境數據的基礎上，與交通檢測與誘導系統通訊獲取有關交通流數據信息，并根據交通流信息、參考環(huán)境數據進行隧道通風風機的開關控制和變頻控制，從而達到在保障行車安全的環(huán)境條件下，盡量減少風機運轉，節(jié)約能源。

（2）系統構成

通風檢測控制系統主要由遠程終端控制器、CO檢測器、VI檢測器、風機驅動柜和相應的弱電控制設施構成。

通風檢測控制系統結合機電系統總體控制方案采用SIEMENS S7-300可編程控制器進行分散區(qū)域控制，通過調制解調器輪詢方式和中央控制系統相連，達到總體的控制、協調和連鎖。

通風設施在變電所和隧道內分別按組設置配電屏和配電箱，現場配電箱內安裝變頻器、接觸器等電氣設備，實行分級控制，滿足變電所集中監(jiān)控和現場靈活控制的需要。

在隧道內分別設置以SIEMENS S7-300可編程控制器為主組成的遠程終端控制器，通過開關量輸入（DI）、開關量輸出（DO）連接各風機控制接觸器，通過模擬量輸入、開關量輸入實現CO、VI檢測器數據采集。

（3） PLC控制系統

PLC控制系統結合總體控制方案采用SIEMENS 或OMRON中大型系列可編程控制器，配置工業(yè)以太網接口和中央控制系統相連。

PLC控制系統能夠檢測各測點的CO、VI數據信息，并按照通風控制算法通過開關量輸出（DO）自動控制各風機的啟停、正轉、反轉。

PLC控制系統能夠實時采集、處理通風檢測信息，并與中央通風控制計算機可靠通訊，按照中心通風控制計算機的指令，控制風機的運轉。

（4）射流風機控制

PLC控制系統通過開關量輸入（DI）、開關量輸出（DO）與隧道內風機驅動柜的射流風機交流接觸器相連接實現射流風機啟停控制與信號回檢。

PLC控制系統的兩路開關量輸出（DO）信號分別與正轉交流接觸器、反轉交流接觸器的控制端相連接，控制風機的正轉啟停、反轉啟停。

PLC控制系統通過四路開關量輸入（DI）分別與正轉交流接觸器、反轉交流接觸器的輔助觸點、報警觸點相連接，實現風機的運轉狀態(tài)回檢。

（5）通風控制功能

隧道通風控制系統的目標是在實時檢測隧道內的CO、能見度等基本環(huán)境數據的基礎上，結合隧道當前的交通情況、其他系統連鎖情況和通風控制工藝要求進行隧道通風風機的開關控制，實現整個隧道通風系統的控制功能，在保障行車安全的環(huán)境條件下，盡量減少風機的運轉，在為車輛駕駛人員營造一個安全、舒適的行駛環(huán)境的同時達到節(jié)約能源的目的。

一氧化碳總排放量：

Q=q×W×f×f+q×W×f×f 單位：m3/km×輛

隧道需風量：

Q=× 單位： m/km×s

交通阻塞時需風量：

Q=× 單位： m/km×s

煙霧總排放量：

Q=q×W× f× f 單位： m/km

其中：

Qco為車輛CO排放量， m3/km×輛

qcco為轎車CO排放量，一般為0.017m/km×t

Wc為轎車重量，一般為1.5t/輛

fHm為轎車CO排放量的海拔高度修正系數

flvc為轎車CO排放量的道路坡度修正系數

qico為貨車CO排放量，一般為0.005m/km×t

Wi為貨車重量，一般為15t/輛

fH為貨車CO排放量的海拔高度修正系數

參考文獻：

[1]高宇琦.PLC在臨吉高速隧道群控制系統中的應用[J].電子世界，2012（22）.

摘 要：根據鳳永高速公路監(jiān)控系統隧道群監(jiān)控子系統方案設計，結合隧道監(jiān)控系統中對交通應用的實際需求，探索智能聯動控制的實現方法和管理方案，對隧道監(jiān)控系統性能提升有很深遠的意義。

關鍵詞：隧道；監(jiān)控；應用

1 系統構成

（一）系統組成

鳳永高速公路隧道群的PLC系統，主控PLC選用帶冗余的雙CPU、雙電源、雙通信模塊配置；從PLC選用單CPU、單電源、帶熱插拔功能的配置；通行采用工業(yè)以太網交換系統。

（二）區(qū)域控制器的功能

（1）收集本區(qū)段檢測設備檢測的信息，包括CO檢測器、能見度檢測器、透過率檢測儀、車輛檢測器等；

（2）對收集信息進行預處理（如：隧道內的CO正常運營時允許的濃度一般在150-250ppm，，交通阻滯（隧道內各車道均以怠速行駛，平均車速為10km/h時可為300ppm，經歷時間不超過20分鐘；隧道內煙霧允許濃度為7.0*0.001 1/m；隧道內風速正常運營時推薦為10m/s），并儲存在本地的存儲單元內；

（3）隧道內的區(qū)域控制器的存儲單元中處理好的信息（CO濃度、能見度、煙霧濃度、透過率、車輛檢測、交通信號標志等）上傳給隧道的主控制器，再通過主控制器與監(jiān)控中心的服務器以以太網的方式通訊；

2 通風控制系統

從先進性、可靠性、經濟性等諸方面考慮出發(fā)，隧道的弱電檢測控制系統采用全PLC可編程控制器完成現場采集、控制，通過光總線方式與中央控制與管理系統的監(jiān)控計算機系統相連接，利用先進的人機界面圖形控制軟件進行人機交互，實現整個隧道機電系統的控制、協調和管理。通風與環(huán)境檢測系統的設計和配置將符合總體設計思想并體現該系統體系結構設計的各種特性。

（1）方案描述

為了最合理和有效的使用隧道通風設備，在保障行車安全的前提下，節(jié)約能耗，故在隧道內設置通風檢測控制系統。該系統由CO、VI檢測器獲得基本數據，在隧道內設置遠程終端控制器，在中央控制室設置交通控制計算機，實現分散控制、集中管理的分級控制。

通風檢測控制系統在實時檢測隧道內的CO、能見度等環(huán)境數據的基礎上，與交通檢測與誘導系統通訊獲取有關交通流數據信息，并根據交通流信息、參考環(huán)境數據進行隧道通風風機的開關控制和變頻控制，從而達到在保障行車安全的環(huán)境條件下，盡量減少風機運轉，節(jié)約能源。

（2）系統構成

通風檢測控制系統主要由遠程終端控制器、CO檢測器、VI檢測器、風機驅動柜和相應的弱電控制設施構成。

通風檢測控制系統結合機電系統總體控制方案采用SIEMENS S7-300可編程控制器進行分散區(qū)域控制，通過調制解調器輪詢方式和中央控制系統相連，達到總體的控制、協調和連鎖。

通風設施在變電所和隧道內分別按組設置配電屏和配電箱，現場配電箱內安裝變頻器、接觸器等電氣設備，實行分級控制，滿足變電所集中監(jiān)控和現場靈活控制的需要。

在隧道內分別設置以SIEMENS S7-300可編程控制器為主組成的遠程終端控制器，通過開關量輸入（DI）、開關量輸出（DO）連接各風機控制接觸器，通過模擬量輸入、開關量輸入實現CO、VI檢測器數據采集。

（3） PLC控制系統

PLC控制系統結合總體控制方案采用SIEMENS 或OMRON中大型系列可編程控制器，配置工業(yè)以太網接口和中央控制系統相連。

PLC控制系統能夠檢測各測點的CO、VI數據信息，并按照通風控制算法通過開關量輸出（DO）自動控制各風機的啟停、正轉、反轉。

PLC控制系統能夠實時采集、處理通風檢測信息，并與中央通風控制計算機可靠通訊，按照中心通風控制計算機的指令，控制風機的運轉。

（4）射流風機控制

PLC控制系統通過開關量輸入（DI）、開關量輸出（DO）與隧道內風機驅動柜的射流風機交流接觸器相連接實現射流風機啟停控制與信號回檢。

PLC控制系統的兩路開關量輸出（DO）信號分別與正轉交流接觸器、反轉交流接觸器的控制端相連接，控制風機的正轉啟停、反轉啟停。

PLC控制系統通過四路開關量輸入（DI）分別與正轉交流接觸器、反轉交流接觸器的輔助觸點、報警觸點相連接，實現風機的運轉狀態(tài)回檢。

（5）通風控制功能

隧道通風控制系統的目標是在實時檢測隧道內的CO、能見度等基本環(huán)境數據的基礎上，結合隧道當前的交通情況、其他系統連鎖情況和通風控制工藝要求進行隧道通風風機的開關控制，實現整個隧道通風系統的控制功能，在保障行車安全的環(huán)境條件下，盡量減少風機的運轉，在為車輛駕駛人員營造一個安全、舒適的行駛環(huán)境的同時達到節(jié)約能源的目的。

一氧化碳總排放量：

Q=q×W×f×f+q×W×f×f 單位：m3/km×輛

隧道需風量：

Q=× 單位： m/km×s

交通阻塞時需風量：

Q=× 單位： m/km×s

煙霧總排放量：

Q=q×W× f× f 單位： m/km

其中：

Qco為車輛CO排放量， m3/km×輛

qcco為轎車CO排放量，一般為0.017m/km×t

Wc為轎車重量，一般為1.5t/輛

fHm為轎車CO排放量的海拔高度修正系數

flvc為轎車CO排放量的道路坡度修正系數

qico為貨車CO排放量，一般為0.005m/km×t

Wi為貨車重量，一般為15t/輛

fH為貨車CO排放量的海拔高度修正系數

參考文獻：

[1]高宇琦.PLC在臨吉高速隧道群控制系統中的應用[J].電子世界，2012（22）.