隧道监控系统PLC控制系统常见问题及对策

陈天华，王 勇

（贵阳电气控制设备有限公司，贵州贵阳 550008）

0 引言

隧道监控系统是一种利用隧道内及附件安装的各类检测设备对有关交通、环境及设备状态数据进行采集、分析、处理，并根据一定的规则进行决策，然后，通过信息发布设备和交通控制设备来对隧道交通进行指挥和调度的集检测、控制、管理于一体的综合性交通指挥系统。隧道监控系统不仅能统计隧道交通数据、有效监视隧道的交通情况和环境状况、及时掌握隧道运营状况。同时，在发现异常情况时，又能通过信息发布设备和交通控制设备进行限速、诱导、转移、分流、路段封闭等交通控制处理。高速公路隧道监控系统由于涉及交通安全，而且维护不便，所以对可靠性有较高要求。

隧道监控系统主要采用PLC来采集现场数据和控制现场设备，主要用来采集光强、风速风向、CO/VI等数据和控制照明、交通指示灯、风机和消防等设备。对于一些特殊隧道的恶劣环境，需要通过选择具有涂敷涂层的抗高湿度和高腐蚀的模块，配置双电源冗余模块，主控CPU冗余和采用双链路光纤介质冗余等措施来提供系统的可靠性。在之前的多个高速公路项目中，由于PLC柜的制作和安装的一些问题造成现场设备的损坏。现就针对之前已实施的各个隧道项目的PLC柜的问题进行总结，并给出解决措施。

1 隧道监控系统PLC柜制作安装时的常见问题

1.1 密封问题

如图1所示，整个PLC柜没有安装密封条，导致汽车尾气直接热吸附在模块外壳的内侧和电路板上。由于尾气中油膜黏度大，不仅会加速元器件的引线、印刷电路板等的腐蚀，而且还会加速控制器元器件的发热老化，从而导致电路板短路无法正常工作。如图2所示。

1.2 PLC电源与外部I/O电源共用一个电源

在较长的隧道中由于数字量输入线路和传感器线路比较长，会造成电压不稳定，从而易造成电涌，对模块造成损坏。如果PLC柜中的CPU电源外部与I/O供电电源共用一个电源，I/O回路中产生的乱电流或电涌会直接损坏CPU供电回路，造成CPU无法工作。因此建议PLC柜中PLC模块的供电和外部I/O信号的供电分别采用不同的电源。

图1 未密封的PLC柜

1.3 接地及屏蔽线问题

不少PLC柜没有专门用于接地的接地排，串口与模拟量的信号线均未使用屏蔽电缆接地，而使电涌造成的乱流无法过滤，会使得信号受到干扰而漂移和失真，严重时直接造成模块损坏。例如，①无接地排的控制柜，如某隧道现场有的控制柜弱电侧都没有接地系统，控制柜安装在隧道内无法有效接地。②模拟信号未使用屏蔽线，如传感器信号没有采用屏蔽线，直接接入控制器的模拟量模块中。③屏蔽线的屏蔽层未连接，虽然洞口的外设采用屏蔽线与PLC的模拟量模拟进行连接，但是屏蔽层在进入柜体后直接被割断，无法有效的进行防护。同时设备的PE线也没有连接进控制柜内。

图2 损坏的模块情况

1.4 无防雷模块

整个PLC柜无防雷设备，隧道中的设备因为雷击而损坏的情况有很多先例，因此在PLC柜中必须要配置必要的防雷模块。例如，PLC柜未安装防雷模块，无（SPD）浪涌保护器等。

1.5 安装时从柜体上部进线或侧面进线

某个高速公路隧道项目在安装隧道内的PLC控制柜时，施工方为了图方便则从柜体上部进线或侧面进线，最终造成柜体内进水导致设备大量损坏。

2 PLC控制柜制作及安装中的经验和建议

2.1 柜体要求

（1）现场侧控制柜需采用双层门设计，以增加整体控制柜的防护性。

（2）柜内门封必须采用阶梯式结构，密封胶点胶要设置均匀，保证汽车尾气无法进入柜内。

（3）柜门必须安装加强筋，以防柜门发生变形。

（4）柜门铰链必须采用合格的金属铰链。

（5）门锁必须采用双点形式，以保证关上柜门时的压紧力。

（6）整个控制柜材质都必须采用防腐防锈材料，包括零部件。

2.2 硬件布局

（1）现场侧的控制柜必须设有2个以上的接地铜牌，分别用于电源接地和信号接地。

（2）开关电源必须与PLC和交换机保持一定距离，便于散热。

（3）进线侧必须在柜子左下侧，禁止从上侧或左右侧进线。

（4）建议PLC控制柜硬件布局分内外两部分，内部以核心控制系统以及主要元器件为主，置于PLC控制柜上部，接线端子置于PLC控制柜下部。

2.3 供电回路

（1）电源必须通过隔离变压器转换后接入控制柜，禁止从三相中引单相接入。

（2）电源进线处接入优质品牌的浪涌保护器。

（3）按功能划分每一路都必须安装单极断路器和熔断器，特别是给PLC供电的回路必须增加熔断器。

（4）PLC的供电与I/O供电必须分成2个单独电源进行供电，防止设备乱流通过I/O进入PLC。即控制器上的电源与后面I/O模块上的电源需要2个独立的电源供电。

（5）模拟量回路需要连接隔离器和防雷器进行保护，否则极易造成损坏。

（6）串行回路需要连接防雷器。

2.4 接地系统

（1）PLC控制柜底部采用双铜牌接地，信号接地和电源接地分开。

（2）屏蔽线接地，禁止将屏蔽线剪断。

（3）PLC控制柜机身需要接地。

3 总结

总结了高速公路隧道监控系统PLC控制柜已实施安装项目的一些问题和经验，给出相应的解决办法和建议供同行参考，以避免在同类项目实际应用中出现不必要的设备损坏，提高隧道监控系统的可靠性。

［1］崔海龙，孙大跃，屈立成.高速公路隧道监控系统的研究与设计［J］.交通与计算机，2006，24（4）：61-64.

［2］尹锋，赵等层，祝勇.高速公路隧道监控系统的设计［J］.公路工程，2010，35（3）：85-91.