淺析隧道機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)升級改造

陳柏君

摘? 要：在我國的公路工程建設(shè)中，快速隧道是重要的組成部分。隨著人們對公路的使用率逐漸提升，道路智能化和安全化發(fā)展將會是一個重要趨勢。其中快速隧道由于本身是一種特殊環(huán)境，因此在進(jìn)行機(jī)電設(shè)備控制中需要進(jìn)行科學(xué)嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，以便在事故發(fā)生以后可以做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)、盡快處理解決?；诖耍撐膶⒅攸c(diǎn)闡述隧道機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)升級改造技術(shù)。

關(guān)鍵詞：隧道機(jī)電設(shè)備;控制系統(tǒng);升級改造技術(shù)

中圖分類號：U453? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

我國近年來的工程建設(shè)進(jìn)度不斷加快，逐漸滿足了人們?nèi)找嬖鲩L的物質(zhì)需要。隧道機(jī)電設(shè)備的設(shè)計(jì)和管理對于道路運(yùn)行安全具有重要影響。我國由于技術(shù)層面的原因，在設(shè)計(jì)應(yīng)用時(shí)依然存在一定的不足，因此改善當(dāng)前的機(jī)電設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)自動化處理是我國公路事業(yè)發(fā)展的重要課題。

1 當(dāng)前國內(nèi)隧道系統(tǒng)中存在的相關(guān)問題

1.1 機(jī)電設(shè)計(jì)與實(shí)際情況存在不同程度的脫節(jié)情況

當(dāng)前，隧道機(jī)電設(shè)計(jì)存在的一個重要問題就是與現(xiàn)實(shí)情況的吻合度較差問題，導(dǎo)致在運(yùn)營過程中出現(xiàn)這樣那樣的問題。原因在于在設(shè)計(jì)之前沒有進(jìn)行整體性的考慮，對于機(jī)電設(shè)備的功能進(jìn)行割裂處理，總體的優(yōu)勢被抑制，各項(xiàng)自動化設(shè)備的功能利用率下降十分明顯。

1.2 智能化水平較低

與發(fā)達(dá)國家相比，我國在公路工程、隧道設(shè)計(jì)的信號處理上以及基站的建立上，還存在較大差距，這種技術(shù)性的硬傷也導(dǎo)致有些隧道的控制系統(tǒng)盡管是按照自動化標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的，但是在實(shí)際應(yīng)用中需要人員監(jiān)管，遠(yuǎn)程控制，智能化水平大打折扣。

1.3 電網(wǎng)質(zhì)量相對較低

我國在高速公路的電網(wǎng)設(shè)計(jì)上存在一定的問題，通常情況下在設(shè)計(jì)上不會使用高速公路專用電網(wǎng)，更多的是就近使用農(nóng)村電網(wǎng)，這種電網(wǎng)的供電質(zhì)量相對較差，在使用過程中會有斷網(wǎng)的可能，一旦供電中斷，非常有可能造成大型的交通事故，影響人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。

1.4 照明和電力設(shè)備問題

隧道在照明設(shè)計(jì)上不僅應(yīng)該重視內(nèi)部的亮度表現(xiàn)，同時(shí)還應(yīng)該重視節(jié)能降耗。但是我國在照明設(shè)備的設(shè)計(jì)上存在嚴(yán)重的浪費(fèi)能源問題。同時(shí)在區(qū)域控制機(jī)電設(shè)備的使用上，對于可編程邏輯控制器存在極大的依賴性，這種設(shè)備的使用也造成了成本的增加和資源的浪費(fèi)。

2 隧道機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)升級改造技術(shù)

隧道機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)主要指的是通過各項(xiàng)控制功能充分發(fā)揮系統(tǒng)的自動化特點(diǎn)，從而保證隧道的安全運(yùn)營，下面以具體實(shí)例進(jìn)行介紹。

2.1 機(jī)電控制系統(tǒng)介紹

某快速隧道內(nèi)機(jī)電控制系統(tǒng)主要有現(xiàn)場情報(bào)板塊、車道識別燈具、交通信號燈、環(huán)境監(jiān)測設(shè)備、通風(fēng)風(fēng)機(jī)等機(jī)電設(shè)備以及各種控制系統(tǒng)模塊和通信網(wǎng)絡(luò)組成。如圖1所示。

2.2 隧道機(jī)電控制系統(tǒng)改造中存在的困難

該快速路由于使用率較高，車輛較多，因此隧道內(nèi)的條件相對惡劣，另外加上長期的運(yùn)行，存在嚴(yán)重的設(shè)備老化問題。部分機(jī)電設(shè)備已經(jīng)出現(xiàn)不同程度的損壞，導(dǎo)致整個項(xiàng)目在運(yùn)行過程中存在嚴(yán)重的安全風(fēng)險(xiǎn)。按照工程需要，需在原有的機(jī)電設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)，在工作開展過程中存在如下問題。

第一，相應(yīng)的機(jī)電設(shè)備安裝結(jié)束后，監(jiān)控室的服務(wù)設(shè)備與可編程邏輯控制器難以形成有效連接。

第二，在通信故障緩解后，依然存在數(shù)據(jù)傳輸干擾、主機(jī)傳輸錯誤等問題。

第三，由于監(jiān)控的軟件無法做到遠(yuǎn)程控制，因此現(xiàn)場的車流量和環(huán)境參數(shù)等檢測數(shù)據(jù)難以準(zhǔn)確讀數(shù)。

由于現(xiàn)場使用的機(jī)電設(shè)備數(shù)量較多，同時(shí)也包括大量的理論知識，呈現(xiàn)出復(fù)雜、困難的特點(diǎn)。為解決以上問題，確保機(jī)電系統(tǒng)升級改造工作順利完成，現(xiàn)需要對現(xiàn)場的設(shè)備進(jìn)行排查，并與原來的系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行對比，具體體現(xiàn)在系統(tǒng)的軟件和硬件兩個方面，根據(jù)排查結(jié)果，分析故障的原因，現(xiàn)提出以下改進(jìn)措施。

第一，針對網(wǎng)絡(luò)正常后的服務(wù)器每個設(shè)備的IP，發(fā)現(xiàn)所有的可編程邏輯控制器無法連接，發(fā)現(xiàn)通信指示燈存在故障。通過進(jìn)一步研究，決定對現(xiàn)場所有的可編程邏輯控制器進(jìn)行斷電處理，通過測量CPU模塊兩端的電壓，發(fā)現(xiàn)干電池的電壓不達(dá)標(biāo)，在斷電之后發(fā)現(xiàn)CPU的相應(yīng)數(shù)據(jù)存在嚴(yán)重的丟失現(xiàn)象。通過使用歐姆龍編程軟件對現(xiàn)場的故障進(jìn)行處理，發(fā)現(xiàn)可編程邏輯控制器的IP地址在配置過程中存在一定的問題，之后通過對IP地址的重新調(diào)整，整個機(jī)電設(shè)備的連接恢復(fù)正常。

在可編程邏輯控制器通信恢復(fù)以后，整個觸摸屏上的可編程邏輯控制器顯示如下：

Communication error detected while downloading by the following case：

Corrupted data by noise

Transmit error by the host

MRES = XXXX， SRES = XXXX.

結(jié)合報(bào)錯的類型以及上述屏幕顯示的相關(guān)信息，通過與歐姆龍售后技術(shù)人員給出的說明書進(jìn)行核對，判斷造成該故障的原因有可能是以下2個方面：第一是不同程度的數(shù)據(jù)干擾造成的;第二是由于主機(jī)的通信命令無效造成。針對這種情況，決定對線纜進(jìn)行再次檢查，并做好連續(xù)性測試。必要時(shí)需要重新布置電纜線。

對于更換的部分電纜需要進(jìn)行及時(shí)更換，決定采用專用線纜，價(jià)格如下：專用線纜500元/m～800元/m。在正式更換之前，對存在故障可編程邏輯控制器以及外場的可編程邏輯控制器系統(tǒng)進(jìn)行連接，通過替換電纜，發(fā)現(xiàn)線纜正常，因此更換電纜的方案并不可行。

現(xiàn)對外場的可編程邏輯控制器與歐姆龍通信設(shè)備進(jìn)行連接可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場的PLC在觸摸屏上可以生成可視化的操作界面，并通過設(shè)置統(tǒng)一的靜態(tài)路由表導(dǎo)入，由路由表或者本地網(wǎng)絡(luò)確定IP地址，通過改良，實(shí)現(xiàn)正常的遠(yuǎn)程控制。

對可編程邏輯控制器設(shè)定靜態(tài)路由表之后，監(jiān)控室的交通控制軟件遠(yuǎn)程監(jiān)測功能依然沒有恢復(fù)正常，導(dǎo)致隧道現(xiàn)場的車流量數(shù)據(jù)以及環(huán)境參數(shù)等依然無法顯示。通過進(jìn)一步對比交通控制軟件維護(hù)的使用說明書，發(fā)現(xiàn)造成以上問題的原因。

3 結(jié)語

綜上所述，公路工程中的隧道工程是一項(xiàng)重要工作，其中的機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)改進(jìn)可以提升遠(yuǎn)程監(jiān)控的自動化水平，實(shí)現(xiàn)智能化管理，從而及時(shí)對隧道內(nèi)的車輛信息和環(huán)境參數(shù)進(jìn)行控制，盡可能地保證隧道內(nèi)的環(huán)境安全。在進(jìn)行機(jī)電設(shè)計(jì)改進(jìn)的過程中需要重視利用現(xiàn)有的可編程控制器系統(tǒng)進(jìn)行檢測，在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，從而降低改進(jìn)成本，提高控制系統(tǒng)的功能。

參考文獻(xiàn)

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