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摘要：在社會經濟發展的背景下，國內高速公路數量不斷增加，為確保交通運輸安全，plc逐漸被應用于高速公路隧道監控系統之中，并取得了良好的效果。本文以PLC在高速公路隧道監控系統中的應用為研究內容，首先介紹PLC在高速公路隧道監控系統中的應用實例，然后分析PLC系統的組成和實現的功能，最后研究PLC系統的編程，希望為相關行業提供借鑒。
關鍵詞：PLC；高速公路；監控系統
在道路交通中，高速公路隧道屬于管理重難點，在高速公路數量增加的同時，隧道數量也持續增加，我國雖然擁有廣闊的疆域，但地域環境卻極為復雜，在交通管理方面十分依賴監控系統。在這一背景下，高速公路隧道監控系統是否具備經濟穩定性、可開發拓展性和先進性成為了有關部門關注的重點。而PLC的應用，則有助于上述目標的實現。因此對此項課題進行研究，其意義十分重大。
1PLC在高速公路隧道監控系統中的應用實例
南方某地區的高速公路是國家規劃的重點線路，連接眾多省市地區，本工程的修建標準為山嶺重丘區高速公路標準，擁有四個車道，設計時速為每小時80km，總長度為141km，公路沿線的立交橋數量為10座，同時還有8條長度超過1km的隧道以及5條長度小于1km的隧道，隧道總長度為20km，因此，在該條高速公路中，隧道監控系統在全線監控中具有舉足輕重的地位。在查閱資料后得知，8條長隧道均設置了完整的監控系統，該系統由諸多子系統組成，如通風照明、隧道廣播、供配電等。其中，PLC在其中負責采集和發布隧道內的各類信息，包括交通監控信息、供配電信息和通風照明信息。
2PLC系統概述
案例高速公路所采用的PLC數量多達78套，這些PLC組成了冗余令牌環網的控制系統。該系統能夠為PLC和上位機之間的自動數據連接提供支持，同時，還能傳送可編程數據，其應用有助于提高數據傳輸效率和質量。
2.1PLC系統的組成
每個隧道中設置的PLC會組成光纖冗余令牌環網，這里所說的PLC分別位于隧道的左右兩端，每個令牌環網均屬于獨立的控制系統，并不會互相影響。主控PLC與監控設備內的PLC，會通過Hostlink相連接，同時，還能基于以太網達成數據交換的目的。位于監控室內的主控PLC，會連接一塊觸摸屏，并以MODEM為媒介連接監控分部的觸摸屏，最終構成一個監控網絡。
2.2PLC系統應用實現的功能
PLC應用實現的功能如下所述：（1）對所在區域的檢測設備所獲取的信息進行采集，目前，在高速公路隧道監控系統中應用的檢測設備主要以能見度、CO、車輛和透過率檢測器為主。（2）預處理采集信息。以CO檢測信息為例，在正常狀況下，高速公路隧道中CO濃度普遍為150～250ppm，這個濃度屬于允許濃度。但在交通堵塞的情況下，平均車速可能會下降到每小時10km，假設堵塞時間為小于20min，隧道內的CO濃度允許值會上升到300ppm，此時，PLC控制系統就會自動開啟通風裝置，通過這種方式，使隧道內CO濃度值下降。隧道內對正常風速的要求為每秒10m，本地單元需要對這個數值進行儲存。簡言之，就是隧道監控系統內的PLC會處理存儲單元內的各項信息，并向服務器上傳處理后的信息。（3）PLC程序可以響應工業計算機所下發的控制命令，包括照明開關控制、通風設備啟動和停止等，與此同時，還能對比命令與設備運行狀態，并在此基礎上，針對下端設備發出控制指令，從而實現對這些設備的有效控制。（4）本地控制器具有兩種控制模式，分別是手動控制和自動控制，手動控制主要是指工作人員利用觸摸屏替代自動控制。這種控制方式需要在通信中斷的情況下使用。（5）具有程序存儲功能，多個常用和特殊程序的存儲，有助于應對安全事故。如在發生交通事故時，PLC程序會通過下達控制指令的方式，對交通信號燈進行調整，并發出報警信息。
3PLC系統的編程
3.1交通控制
在PLC系統編程中，交通控制程序的重要性不言而喻，該程序的主要功能是信息讀取、數據上傳和控制功能。具體表現為，對車輛檢測裝置、車道指示標志和情報板狀態信息進行讀取，然后向上位機傳遞這些數據，同時將上位機設定好的交通模式作為依據，對上述裝置進行控制。如果高速公路隧道中發生交通事故，交通控制程序還會發出報警信號。此外，還具有定期校時功能，確保監控系統內全部車輛檢測器的時間保持一致。以交通信號燈和車道指示標志狀態控制為例，其控制可以分為三級，如下所述：第一，監控分中心控制：控制方式為兩種，分別是自動和手動控制，其中自動控制是指由上位機發出控制指令，而手動控制由人工借助上位機和觸摸屏實現對上述裝置的遠程控制。第二，隧道監控室控制：主要控制方式為手動控制。第三，現場設備：控制方式與隧道監控室相同。
3.2通風控制
這個程序能夠將各種檢測裝置所檢測的數據作為依據，對風機的運行狀態進行控制，在節能的基礎上，延長風機的使用壽命。此外，在發生火災事故后，通風控制程序還能將火災發生地點作為依據，及時開啟所在地的風機，降低火災現場的煙霧濃度，保證出行人員和隧道的安全。以案例工程的通風控制程序為例，該程序控制風機的依據包括以下數據：第一，透光率；第二，交通量數據；第三，CO濃度數據，在接收到這些數據后，通風控制程序就會對風機的運行時間、風向和開啟數量進行控制。與傳統的通風控制程序相比，基于PLC的通風控制程序，對風機的控制效果較為顯著，能夠控制風機的轉動方式和啟停時間，在這一過程中，還能顯示每臺風機當前所處的狀態，并向上位機傳遞。此外，還具有自動統計功能，根據統計結果，合理啟停風機，簡言之，就是在啟動風機時，優先選擇運行時間短的風機，實現平衡各臺風機的工作時間，延長風機整體使用壽命的目的。通風控制子系統的控制方式可以分為四級，如表1所示。在一般情況下，位于隧道變電所內的風機控制轉換開關的設置以自動為主，簡言之，就是風機由監控分中心自動控制。若控制系統出現故障，需要將主系統控制切換為子系統控制，以保持控制效果。在維修和測試風機和子系統時，應該將控制模式切換為通風機開關箱手動控制方式。風機控制模式包括兩種，第一種是在特殊情況下選用某種預先編制的控制程序，在由人工確認的基礎上，自動控制風機的運行；第二種是對比CO和透光率檢測器所獲取的數據和標準值，依據對比結果，實現對風機運轉的有效調節。
3.3變電站監視控制
在高速公路隧道監控系統中應用PLC，可以實現監視變電站當前運行狀態的目的。其原理如下所述：PLC可以監視高壓電源、低壓總開關、各段低壓母線、總信號、發電機信號和是否存在故障，然后向監控分中心上傳這些數據信息，如果存在故障信號，監視分中心會自動告警。此外，PLC還能將變電站電源狀況作為依據，對風機系統加以控制。
3.4照明控制
在高速公路隧道監控系統中，照明控制程序極為關鍵，與交通安全息息相關。而基于PLC的照明控制程序，能夠依據各種信息數據，對照明系統進行有效控制。從而實現節能運行和保護行車安全的目的，與此同時，還可以監視隧道內照明設備當前的狀態。這里所說的信息數據主要是指洞內光照強度、洞外光照強度、交通量和天氣狀況。基于PLC的照明控制程序，在發現隧道內存在不亮或亮度不足的燈具時會進行報警，簡言之，就是利用光強檢測儀對燈具光強數據進行檢測，并對比設定值，如果燈具光強低于設定值，就會通知維護部門及時檢修或更換。以本文所研究的監控系統為例，在自動控制模式下，如果發生火災，PLC在接收監控系統所發出的指令后，會開啟隧道內的全部燈具。在自動和遠程控制模式下，任何時間內，都能保證至少有一路的照明燈具開啟。這個隧道的照明控制方式主要包括三種，分別為自動控制、遠程控制和人工控制。其中，照明系統可以自行完成自動控制和人工控制，監控系統在配合照明系統后可以完成遠程控制。在控制完成后，照明系統會向監控系統傳遞控制狀態信號。
4結語
綜上所述，在高速公路隧道數量不斷增加的背景下，如何管理隧道，保證行車安全成為了交管部門關注的重點。本文在研究后發現，高速公路隧道的環境較為惡劣，因此，應用PLC能取得良好的效果，這種監控方式，可以使工業計算機和PLC的優勢充分發揮，具體表現為在工業計算機強度計算能力的支持下，PLC在現場控制中的靈活性會有效實現。但PLC技術的作用不僅于此，有關部門應加強研究力度，完善監控系統的功能。
參考文獻：
[1]趙學武,吳學文,郭愛濤等.PLC在高速公路隧道監控系統中的應用[J].工程技術研究,2021,6(01):65-66.
[2]武文天.PLC在高速公路隧道監控系統中的實踐分析[J].無線互聯科技,2020,17(04):56-57.
作者：賀俊華 單位：中交四航局江門航通船業有限公司