隧道監(jiān)控系統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)常見(jiàn)問(wèn)題及對(duì)策

陳天華，王 勇

（貴陽(yáng)電氣控制設(shè)備有限公司，貴州貴陽(yáng) 550008）

0 引言

隧道監(jiān)控系統(tǒng)是一種利用隧道內(nèi)及附件安裝的各類(lèi)檢測(cè)設(shè)備對(duì)有關(guān)交通、環(huán)境及設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析、處理，并根據(jù)一定的規(guī)則進(jìn)行決策，然后，通過(guò)信息發(fā)布設(shè)備和交通控制設(shè)備來(lái)對(duì)隧道交通進(jìn)行指揮和調(diào)度的集檢測(cè)、控制、管理于一體的綜合性交通指揮系統(tǒng)。隧道監(jiān)控系統(tǒng)不僅能統(tǒng)計(jì)隧道交通數(shù)據(jù)、有效監(jiān)視隧道的交通情況和環(huán)境狀況、及時(shí)掌握隧道運(yùn)營(yíng)狀況。同時(shí)，在發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)，又能通過(guò)信息發(fā)布設(shè)備和交通控制設(shè)備進(jìn)行限速、誘導(dǎo)、轉(zhuǎn)移、分流、路段封閉等交通控制處理。高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)由于涉及交通安全，而且維護(hù)不便，所以對(duì)可靠性有較高要求。

隧道監(jiān)控系統(tǒng)主要采用PLC來(lái)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)和控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，主要用來(lái)采集光強(qiáng)、風(fēng)速風(fēng)向、CO/VI等數(shù)據(jù)和控制照明、交通指示燈、風(fēng)機(jī)和消防等設(shè)備。對(duì)于一些特殊隧道的惡劣環(huán)境，需要通過(guò)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(zhì)冗余等措施來(lái)提供系統(tǒng)的可靠性。在之前的多個(gè)高速公路項(xiàng)目中，由于PLC柜的制作和安裝的一些問(wèn)題造成現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的損壞。現(xiàn)就針對(duì)之前已實(shí)施的各個(gè)隧道項(xiàng)目的PLC柜的問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)，并給出解決措施。

1 隧道監(jiān)控系統(tǒng)PLC柜制作安裝時(shí)的常見(jiàn)問(wèn)題

1.1 密封問(wèn)題

如圖1所示，整個(gè)PLC柜沒(méi)有安裝密封條，導(dǎo)致汽車(chē)尾氣直接熱吸附在模塊外殼的內(nèi)側(cè)和電路板上。由于尾氣中油膜黏度大，不僅會(huì)加速元器件的引線、印刷電路板等的腐蝕，而且還會(huì)加速控制器元器件的發(fā)熱老化，從而導(dǎo)致電路板短路無(wú)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(gè)電源

在較長(zhǎng)的隧道中由于數(shù)字量輸入線路和傳感器線路比較長(zhǎng)，會(huì)造成電壓不穩(wěn)定，從而易造成電涌，對(duì)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(gè)電源，I/O回路中產(chǎn)生的亂電流或電涌會(huì)直接損壞CPU供電回路，造成CPU無(wú)法工作。因此建議PLC柜中PLC模塊的供電和外部I/O信號(hào)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(wèn)題

不少PLC柜沒(méi)有專(zhuān)門(mén)用于接地的接地排，串口與模擬量的信號(hào)線均未使用屏蔽電纜接地，而使電涌造成的亂流無(wú)法過(guò)濾，會(huì)使得信號(hào)受到干擾而漂移和失真，嚴(yán)重時(shí)直接造成模塊損壞。例如，①無(wú)接地排的控制柜，如某隧道現(xiàn)場(chǎng)有的控制柜弱電側(cè)都沒(méi)有接地系統(tǒng)，控制柜安裝在隧道內(nèi)無(wú)法有效接地。②模擬信號(hào)未使用屏蔽線，如傳感器信號(hào)沒(méi)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(shè)采用屏蔽線與PLC的模擬量模擬進(jìn)行連接，但是屏蔽層在進(jìn)入柜體后直接被割斷，無(wú)法有效的進(jìn)行防護(hù)。同時(shí)設(shè)備的PE線也沒(méi)有連接進(jìn)控制柜內(nèi)。

圖2 損壞的模塊情況

1.4 無(wú)防雷模塊

整個(gè)PLC柜無(wú)防雷設(shè)備，隧道中的設(shè)備因?yàn)槔讚舳鴵p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(wú)（SPD）浪涌保護(hù)器等。

1.5 安裝時(shí)從柜體上部進(jìn)線或側(cè)面進(jìn)線

某個(gè)高速公路隧道項(xiàng)目在安裝隧道內(nèi)的PLC控制柜時(shí)，施工方為了圖方便則從柜體上部進(jìn)線或側(cè)面進(jìn)線，最終造成柜體內(nèi)進(jìn)水導(dǎo)致設(shè)備大量損壞。

2 PLC控制柜制作及安裝中的經(jīng)驗(yàn)和建議

2.1 柜體要求

（1）現(xiàn)場(chǎng)側(cè)控制柜需采用雙層門(mén)設(shè)計(jì)，以增加整體控制柜的防護(hù)性。

（2）柜內(nèi)門(mén)封必須采用階梯式結(jié)構(gòu)，密封膠點(diǎn)膠要設(shè)置均勻，保證汽車(chē)尾氣無(wú)法進(jìn)入柜內(nèi)。

（3）柜門(mén)必須安裝加強(qiáng)筋，以防柜門(mén)發(fā)生變形。

（4）柜門(mén)鉸鏈必須采用合格的金屬鉸鏈。

（5）門(mén)鎖必須采用雙點(diǎn)形式，以保證關(guān)上柜門(mén)時(shí)的壓緊力。

（6）整個(gè)控制柜材質(zhì)都必須采用防腐防銹材料，包括零部件。

2.2 硬件布局

（1）現(xiàn)場(chǎng)側(cè)的控制柜必須設(shè)有2個(gè)以上的接地銅牌，分別用于電源接地和信號(hào)接地。

（2）開(kāi)關(guān)電源必須與PLC和交換機(jī)保持一定距離，便于散熱。

（3）進(jìn)線側(cè)必須在柜子左下側(cè)，禁止從上側(cè)或左右側(cè)進(jìn)線。

（4）建議PLC控制柜硬件布局分內(nèi)外兩部分，內(nèi)部以核心控制系統(tǒng)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(guò)隔離變壓器轉(zhuǎn)換后接入控制柜，禁止從三相中引單相接入。

（2）電源進(jìn)線處接入優(yōu)質(zhì)品牌的浪涌保護(hù)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(gè)單獨(dú)電源進(jìn)行供電，防止設(shè)備亂流通過(guò)I/O進(jìn)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(gè)獨(dú)立的電源供電。

（5）模擬量回路需要連接隔離器和防雷器進(jìn)行保護(hù)，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(tǒng)

（1）PLC控制柜底部采用雙銅牌接地，信號(hào)接地和電源接地分開(kāi)。

（2）屏蔽線接地，禁止將屏蔽線剪斷。

（3）PLC控制柜機(jī)身需要接地。

3 總結(jié)

總結(jié)了高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)PLC控制柜已實(shí)施安裝項(xiàng)目的一些問(wèn)題和經(jīng)驗(yàn)，給出相應(yīng)的解決辦法和建議供同行參考，以避免在同類(lèi)項(xiàng)目實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)不必要的設(shè)備損壞，提高隧道監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性。

［1］崔海龍，孫大躍，屈立成.高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)［J］.交通與計(jì)算機(jī)，2006，24（4）：61-64.

［2］尹鋒，趙等層，祝勇.高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［J］.公路工程，2010，35（3）：85-91.