廣州華創(chuàng)電氣科技有限公司——一體化泵站自動控制系統(tǒng)

通信網(wǎng)絡(luò)

　　在隧道監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)上，國內(nèi)在管理體制上主要采用三級管理，即控制總中心、區(qū)域控制分中心和控制站。由于監(jiān)控站不直接對隧道的外場設(shè)備進(jìn)行直接控制，因此按照系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的劃分把監(jiān)控系統(tǒng)劃分為信息層、控制層和設(shè)備層。

　　層為信息層，主要負(fù)責(zé)大量信息及不同廠家不同設(shè)備之間的信息傳輸，工業(yè)以太網(wǎng)Ethernet為目前較常用的一種信息網(wǎng)絡(luò)，世界各大PLC生產(chǎn)廠商均支持工業(yè)以太網(wǎng)，并且他們在原有TCP/IP的基礎(chǔ)上，相繼開發(fā)出實(shí)時性更高的工業(yè)以太網(wǎng)，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統(tǒng)中采用工業(yè)以太網(wǎng)用于各個隧道管理所與監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)傳輸，包括各種交通流量信息，各傳感器數(shù)據(jù)等大量歷史數(shù)據(jù)信息。

隧道PLC控制系統(tǒng)系統(tǒng)組成 .每個隧道的PLC控制系統(tǒng)分別在隧道左洞和隧道右洞組成光纖冗余環(huán)網(wǎng)，兩個光纖冗余環(huán)網(wǎng)都是獨(dú)立的控制系統(tǒng)，互不干涉和影響。安裝在監(jiān)控設(shè)備室內(nèi)的PLC通過端口協(xié)議與主控PLC相連，并與隧道監(jiān)控分中心的服務(wù)器通過以太網(wǎng)、模塊、交換機(jī)、光纖收發(fā)器組成以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。主控PLC在監(jiān)控室內(nèi)連接一個本地觸摸屏，并通過網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控分中心的一個遠(yuǎn)程觸摸屏相連。

隧道PLC控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成圖：

1、收集本區(qū)段檢測設(shè)備檢測的信息，包括CO檢測器、能見度檢測器、透過率檢測儀、車輛檢測器等。

2、對收集信息進(jìn)行預(yù)處理。如：隧道內(nèi)的CO正常運(yùn)營時允許的濃度一般在150—250ppm,，交通阻滯（隧道內(nèi)各車道均以怠速行駛，平均車 速為10km/h時可為300ppm,經(jīng)歷時間不超過20分鐘;隧道內(nèi)煙霧允許濃度為7.0＊0.001 1/m;隧道內(nèi)風(fēng)速正常運(yùn)營時推薦為10m/s），并儲存在本地的存儲單元內(nèi)。

3、 隧道內(nèi)的本地控制器的存儲單元中處理好的信息（CO濃度、能見度、煙霧濃度、透過率、車輛檢測、交通信號標(biāo)志等）上傳給隧道監(jiān)控分中心的服務(wù)器。

4、 接收隧道管理站計(jì)算機(jī)的各種控制命令（如控制風(fēng)機(jī)的啟、停、照明開關(guān)等），將控制命令和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)比較后，發(fā)出對下端執(zhí)行設(shè)備的控制指令（如發(fā)給風(fēng)機(jī)、照明柜、車道控制標(biāo)志、交通信號燈、橫洞指示等的指令）。

5、 本地控制器設(shè)有手動控制，手動操作界面采用觸摸屏，當(dāng)通信中斷或其它原因和上端失去聯(lián)系時，可進(jìn)行手動操作，且手動優(yōu)先。 6、可存儲幾個常用和特殊的程序，如交通事故處理程序、火災(zāi)緊急處理程序等（即當(dāng)遇到交通事故時的緊急處理措施,如：改變交通信號標(biāo)志，發(fā)出報(bào)警信息，通知等;當(dāng)遇到火災(zāi)時的緊急處理措施，如：當(dāng)隧道內(nèi)遇到火災(zāi)時，風(fēng)機(jī)的控制等）。

第三層為設(shè)備層，這一層用于PLC與現(xiàn)場設(shè)備、遠(yuǎn)程I/O端子及現(xiàn)場儀表之間的通信，包括DeviceNet、Modbus以及Profibus/DP等，其中DeviceNet已經(jīng)成為工業(yè)界的標(biāo)準(zhǔn)總線而得到了廣泛的應(yīng)用，而Profibus/DP雖然沒有成為標(biāo)準(zhǔn)，但是其應(yīng)用也相當(dāng)廣泛。

值得指出的是，近年來以太網(wǎng)的廣泛應(yīng)用使得人們把目光投向了現(xiàn)場總線上來，工業(yè)以太網(wǎng)是否終將取代現(xiàn)場總線仍然是一個爭論的話題。然而，不論是Ethernet/IP還是Modbus-TCP/IP，以太網(wǎng)在一些重要的性能指標(biāo)上仍然無法具有現(xiàn)場總線的特點(diǎn)和優(yōu)勢。從本質(zhì)上來講，以太網(wǎng)的載波幀聽沖突監(jiān)測CSMA/CD的訪問方式，實(shí)時性并沒有現(xiàn)場總線采用的令牌總線和令牌環(huán)的訪問方式高，不論人們采用何種方式，如協(xié)議封裝、分時訪問控制等，都只能改善以太網(wǎng)的實(shí)時性，得不到本質(zhì)的改變。隧道控制的一個核心思想是必須保證隧道的安全尤其是突發(fā)事件時隧道的安全，如果突發(fā)事件的發(fā)生造成數(shù)據(jù)訪問產(chǎn)生碰撞，使得信息不能及時得到處理而導(dǎo)致重大事故，后果將不堪設(shè)想。在當(dāng)前技術(shù)還未完全成熟之前，現(xiàn)場總線應(yīng)用于控制層，是一個積極和穩(wěn)妥的選擇。隨著以太網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，今后其取代現(xiàn)場總線而用于控制層也是很有可能的。