某公路隧道自控系统

系统构成

　　隧道控制系统按照各个子系统可分为：照明系统、通风系统、交通通行灯系统、CO/VI检测系统。按照设备的类型可分为：检测设备、控制设备、显示设备和通信设备。检测设备如：火灾报警探头、车辆检测器、COVI、能见度检测仪及风速风向仪等；控制设备如：交通区域控制器、照明区域控制器及通风区域控制器等；显示设备如：计算机工作站、大屏幕监视器及声光报警器等；通信设备如：交换机、集线器、串口信号传输设备及光端机等。

解决方案

　　隧道控制系统通信网络和PLC是隧道监控系统的核心组成部分，它们的性能对隧道监控系统会起到决定性的作用。根据隧道本身的特点和控制需求选择合适的PLC及通信网络是保证隧道监控系统性能的重要因素。

　　一般情况下为隧道选择全分布式现场总线控制模式的控制系统，中控室对现场设施不直接进行控制，由现场各种设施的控制器进行控制。分布式现场总线控制模式从网络构成来看，一般分3个层次：上层为中央计算机系统，即本地控制中心，中间是由各区域控制器组成的控制层，下层为各种检测设备和控制及诱导设备组成的设备层。

　　隧道控制的核心思想就是将所有纵向及横向的系统有机地结合起来，通过算法分析，最终实现智能化控制。区域控制器就是其实现的核心。

　　各区域控制器负责采集现场检测设备的信息，处理后传给本地控制中心，而本地控制中心的控制命令则发给区域控制器，再由区域控制器直接控制相应设备。在本地控制中心与区域控制器通信中断的情况下，区域控制器仍然具备独立控制现场设备的能力。因此区域控制器应高效且高度可靠。作为区域控制器的核心控制部分，PLC应用******，其稳定性、实时性以及对环境很强的适应能力，非常适用于隧道的现场环境。

1、通信网络

　　在隧道监控系统的结构上，国内在管理体制上主要采用三级管理，即控制总中心、区域控制分中心和控制站。由于监控站不直接对隧道的外场设备进行直接控制，因此按照系统结构的划分把监控系统划分为信息层、控制层和设备层。

　　******层为信息层，主要负责大量信息及不同厂家不同设备之间的信息传输，工业以太网Ethernet为目前较常用的一种信息网络，世界各大PLC生产厂商均支持工业以太网，并且他们在原有TCP/IP的基础上，相继开发出实时性更高的工业以太网，如Omron和Rockwell支持的Ethernet/IP，Schneider支持的Modbus-TCP/IP以及Siemens支持的ProfiNet等。由于Ethernet的信息量大，因此在一般隧道控制系统中采用工业以太网用于各个隧道管理所与监控中心的数据传输，包括各种交通流量信息，各传感器数据等大量历史数据信息。

　　第二层为控制层，主要采用现场总线组成隧道区域控制器网络，其特点是由于采用了标准总线组网，既能满足实时通信的要求，又具有开放协议的标准接口，能在总线上方便地挂接各种外场设备，有利于控制系统的扩展。目前，现场总线有40多种，常规隧道控制系统中应用的现场总线主要有Controller Link、LonWorks、Inetrtbus、Profibus、CAN和Modbus+。它们的共同特点是高速、高可靠，适合PLC与计算机、PLC与PLC及其他设备之间的大量数据的高速通信。为使系统的稳定可靠，控制层的网络结构采用星型网的方式组成，包括线缆型和光纤作为传输介质。

　　第三层为设备层，这一层用于PLC与现场设备、远程I/O端子及现场仪表之间的通信，常规项目采用DeviceNet、Modbus以及Profibus/DP协议通讯等。

2、控制中心及上位监控软件

　　控制中心一般将设置一台SCADA工作站（工控机）。用于隧道内隧道内各种设备的状态显示、自动控制、半自动控制、打印报警、分析报表等工作。同时，控制中心预留标准网络接口以便于远程操作。

　　上位机软件采用思异隧道智能控制定制开发版软件。具有高可靠性、稳定性、快速性。界面友好，可扩展性强。