隧道監控系統PLC控制系統常見問題及對策

陳天華，王 勇

（貴陽電氣控制設備有限公司，貴州貴陽 550008）

0 引言

隧道監控系統是一種利用隧道內及附件安裝的各類檢測設備對有關交通、環境及設備狀態數據進行采集、分析、處理，并根據一定的規則進行決策，然后，通過信息發布設備和交通控制設備來對隧道交通進行指揮和調度的集檢測、控制、管理于一體的綜合性交通指揮系統。隧道監控系統不僅能統計隧道交通數據、有效監視隧道的交通情況和環境狀況、及時掌握隧道運營狀況。同時，在發現異常情況時，又能通過信息發布設備和交通控制設備進行限速、誘導、轉移、分流、路段封閉等交通控制處理。高速公路隧道監控系統由于涉及交通安全，而且維護不便，所以對可靠性有較高要求。

隧道監控系統主要采用PLC來采集現場數據和控制現場設備，主要用來采集光強、風速風向、CO/VI等數據和控制照明、交通指示燈、風機和消防等設備。對于一些特殊隧道的惡劣環境，需要通過選擇具有涂敷涂層的抗高濕度和高腐蝕的模塊，配置雙電源冗余模塊，主控CPU冗余和采用雙鏈路光纖介質冗余等措施來提供系統的可靠性。在之前的多個高速公路項目中，由于PLC柜的制作和安裝的一些問題造成現場設備的損壞。現就針對之前已實施的各個隧道項目的PLC柜的問題進行總結，并給出解決措施。

1 隧道監控系統PLC柜制作安裝時的常見問題

1.1 密封問題

如圖1所示，整個PLC柜沒有安裝密封條，導致汽車尾氣直接熱吸附在模塊外殼的內側和電路板上。由于尾氣中油膜黏度大，不僅會加速元器件的引線、印刷電路板等的腐蝕，而且還會加速控制器元器件的發熱老化，從而導致電路板短路無法正常工作。如圖2所示。

1.2 PLC電源與外部I/O電源共用一個電源

在較長的隧道中由于數字量輸入線路和傳感器線路比較長，會造成電壓不穩定，從而易造成電涌，對模塊造成損壞。如果PLC柜中的CPU電源外部與I/O供電電源共用一個電源，I/O回路中產生的亂電流或電涌會直接損壞CPU供電回路，造成CPU無法工作。因此建議PLC柜中PLC模塊的供電和外部I/O信號的供電分別采用不同的電源。

圖1 未密封的PLC柜

1.3 接地及屏蔽線問題

不少PLC柜沒有專門用于接地的接地排，串口與模擬量的信號線均未使用屏蔽電纜接地，而使電涌造成的亂流無法過濾，會使得信號受到干擾而漂移和失真，嚴重時直接造成模塊損壞。例如，①無接地排的控制柜，如某隧道現場有的控制柜弱電側都沒有接地系統，控制柜安裝在隧道內無法有效接地。②模擬信號未使用屏蔽線，如傳感器信號沒有采用屏蔽線，直接接入控制器的模擬量模塊中。③屏蔽線的屏蔽層未連接，雖然洞口的外設采用屏蔽線與PLC的模擬量模擬進行連接，但是屏蔽層在進入柜體后直接被割斷，無法有效的進行防護。同時設備的PE線也沒有連接進控制柜內。

圖2 損壞的模塊情況

1.4 無防雷模塊

整個PLC柜無防雷設備，隧道中的設備因為雷擊而損壞的情況有很多先例，因此在PLC柜中必須要配置必要的防雷模塊。例如，PLC柜未安裝防雷模塊，無（SPD）浪涌保護器等。

1.5 安裝時從柜體上部進線或側面進線

某個高速公路隧道項目在安裝隧道內的PLC控制柜時，施工方為了圖方便則從柜體上部進線或側面進線，最終造成柜體內進水導致設備大量損壞。

2 PLC控制柜制作及安裝中的經驗和建議

2.1 柜體要求

（1）現場側控制柜需采用雙層門設計，以增加整體控制柜的防護性。

（2）柜內門封必須采用階梯式結構，密封膠點膠要設置均勻，保證汽車尾氣無法進入柜內。

（3）柜門必須安裝加強筋，以防柜門發生變形。

（4）柜門鉸鏈必須采用合格的金屬鉸鏈。

（5）門鎖必須采用雙點形式，以保證關上柜門時的壓緊力。

（6）整個控制柜材質都必須采用防腐防銹材料，包括零部件。

2.2 硬件布局

（1）現場側的控制柜必須設有2個以上的接地銅牌，分別用于電源接地和信號接地。

（2）開關電源必須與PLC和交換機保持一定距離，便于散熱。

（3）進線側必須在柜子左下側，禁止從上側或左右側進線。

（4）建議PLC控制柜硬件布局分內外兩部分，內部以核心控制系統以及主要元器件為主，置于PLC控制柜上部，接線端子置于PLC控制柜下部。

2.3 供電回路

（1）電源必須通過隔離變壓器轉換后接入控制柜，禁止從三相中引單相接入。

（2）電源進線處接入優質品牌的浪涌保護器。

（3）按功能劃分每一路都必須安裝單極斷路器和熔斷器，特別是給PLC供電的回路必須增加熔斷器。

（4）PLC的供電與I/O供電必須分成2個單獨電源進行供電，防止設備亂流通過I/O進入PLC。即控制器上的電源與后面I/O模塊上的電源需要2個獨立的電源供電。

（5）模擬量回路需要連接隔離器和防雷器進行保護，否則極易造成損壞。

（6）串行回路需要連接防雷器。

2.4 接地系統

（1）PLC控制柜底部采用雙銅牌接地，信號接地和電源接地分開。

（2）屏蔽線接地，禁止將屏蔽線剪斷。

（3）PLC控制柜機身需要接地。

3 總結

總結了高速公路隧道監控系統PLC控制柜已實施安裝項目的一些問題和經驗，給出相應的解決辦法和建議供同行參考，以避免在同類項目實際應用中出現不必要的設備損壞，提高隧道監控系統的可靠性。

［1］崔海龍，孫大躍，屈立成.高速公路隧道監控系統的研究與設計［J］.交通與計算機，2006，24（4）：61-64.

［2］尹鋒，趙等層，祝勇.高速公路隧道監控系統的設計［J］.公路工程，2010，35（3）：85-91.