[摘要]本文針對歐姆龍CS1系列PLC在北京八達嶺隧道群監控系統改造中的應用，介紹了隧道機電設備進行分散控制、集中管理等內容。系統通過對隧道內外環境和機電設備進行監控，既能滿足高速公路隧道對交通、照明和通風等系統的控制要求，又達到整個系統的協調和節能目的。本系統充分利用了OMRON PLC的Controller Link總線方式組成光纖冗余環網代替RS485總線，提高了系統的可靠、穩定、抗干擾性。 [關鍵詞] 隧道區域控制器；OMRON; Controller Link總線方式；光纖冗余環網　 Abstract:This essay introduces OMRON series Programmable Logic Controller be used in rebuilding monitor system of BADALING’s tunnels of BeiJing .Which introduces decentralization control and centralize manage be used in the tunnels. The system is bit for the control of traffic and lighting and ventilation as well as reaches the aim of correspond and saving energy.The Controller Link of OMRON PLC replaced RS485 .It advanced stability and anti-jamming and reliability. Key Words：Tunnel RTU，OMRON, Controller Link, Circle net 1.概述 八達嶺高速公路起點位于北京市區馬甸橋，終點位于市界。途經北京市海淀區、昌平縣和延慶縣，全長約69.665公里，沿線共設有10座隧道，分布在路段的左右兩線上構成隧道群，總長度6139米。隧道是單向3車道，于1998年投入使用，當時隧道控制系統完全引進德國BOSCH公司控制系統，隧道設備接入本地控制器（單板機組成），系統采用RS485總線，從站通過主站與監控中心計算機相連。 經過近十年的運營，隧道內現有設施的使用狀態已無法達到原隧道機電系統設計的功能需求，影響到隧道正常的運營管理。目前，隧道缺少日常的交通統計分析，火災檢測和CO檢測系統無法達到自動檢測的功能要求，主要依靠攝像機和人控檢測的方式發現異常狀況，風機也無法實現自動啟動，給道路運營以及隧道安全造成了極大的影響。高速公路運營管理部門經過招標對隧道機電及監控系統進行改造。北京云星宇交通工程有限公司有幸承擔本次改造項目，于2005年底開始改造并于2006年底完成。隧道區域控制器主要采用OMRON CS1系列PLC模塊集成。系統采用Controller Link總線方式組成光纖冗余環網，傳輸速率2Mbps，上位監控軟件采用組態軟件開發。系統改造后達到理想的效果，并得到業內的好評和肯定。 2.系統硬件結構： 硬件結構如下圖所示： 系統采用Controller Link工業現場總線和工業以太網組網，是典型的四級控制系統，即現場設備層、現場控制層、中心控制層、上級管理層。 現場設備層：主要由執行機構交通燈、風機、照明和CO、能見度傳感器等。 現場控制層：由OMRON CS1系列可編程控制器組成，稱為區域控制器，區域控制器之間通過Controller Link工業現場總線組成冗余光纖環網。 中心控制層：由雙機熱備服務器、通信計算機和兩臺監控計算機組成。 上級管理層：由監控總中心數據服務器，終端計算機組成，可以進行web發布。 3.隧道區域控制功能 隧道監控系統由通風照明控制系統、交通檢測與控制系統、火災檢測與報警系統、閉路電視監視系統、緊急電話系統、有線廣播系統等組成，其監控信息通過通信系統上傳到監控分中心。監控系統中各類計算機互相通信、共享資源，與PLC網絡拓撲采用星形結構，經PLC系統可自動分散控制隧道設施正常運行。 由于隧道集中監控系統傳輸距離長，控制規模較大，采用四級控制較為靈活、安全、高效。四級控制即總中心計算機系統控制、監控分中心計算機系統控制、隧道PLC網絡控制、現場手動控制。隧道監控系統一般情況下是在監控分中心主控計算機的控制下，交由控制器自動控制運行。隧道PLC網絡在計算機的控制下，運行各自局部設施的自動控制。監控中心控制計算機采集來自分中心及隧道控制單元、各類檢測報警單元的運行數據，并給相應的控制單元發送命令，以執行相應任務。 正常情況下監控中心系統處于自動運行狀態，一旦監控計算機出現故障，PLC系統會自動代替監控計算機，完成對隧道設施的基本控制功能。最后一級是設備的手動控制和現場的緊急控制。 3.1 隧道正常運營的控制 各分控系統對現場設備及信息進行實時監測，預處理后上傳至監控分中心，并得到確認。在待命確認狀態下，分控系統則根據運行程序對隧道照明、通風交通等實施基本控制。監控計算機則對上傳的數據信息運算處理，按一定模塊存檔、制表及顯示，并根據所制定的控制模式提出決策建議，發布控制命令供操作人員修改確認執行。應用軟件隨機生成隧道動態運行工況模擬圖及各類數據信息圖表。系統控制方式如下： （1）安全控制：隧道火災事故報警均24小時在線工作，經PLC系統向監控室發出報警信號，并在顯示器模擬顯示，有聲光報警提示。 （2）交通信號控制：經隧道現場PLC系統對車輛檢測信息及各類顯示標志狀態信息進行實時檢測，由分控系統預處理后，上傳給監控室監控計算機，運算處理后得出車流量、車速、區段占有率等數據，從而控制隧道信號燈、車道指示器、可變情報板。 （3）隧道照明控制：選擇時序或手動控制方式，向分控系統發出控制命令，按照不同亮度等級啟動/關閉相應照明配電回路。 （4）隧道通風控制：由監控計算機對隧道CO、VI檢測數據、風速風向、交通狀態、火災報警狀態的數據運算處理，向分控系統發出啟動/關閉相應位置的風機和相應的通風級別指令。 （5）隧道閉路電視監視控制：監控分中心監控計算機根據隧道安全檢測系統及交通信號系統的信息，決策出啟動/遙控相應位置的攝像機，并做特殊放大顯示。 3.2 隧道運營異常的控制 （1）在火災手動報警、火災自動報警、緊急電話報警發生后，火災報警按最優先原則通知火災報警計算機，向其發送火災地點及特征信息。監控計算機向隧道閉路電視監視系統發送指令，把事故地段的畫面切換到主監視器上，經確認后監控計算機立即依此提出相應的交通控制方案和通風控制方案，快速清除火災地段車輛，將通風、照明模式轉為火災模式。 （2）在隧道交通擁擠或事故情況下，隧道車輛檢測器發出某區段交通阻塞的報警信號，監控計算機同時提出相應的交通控制方案，并向隧道閉路電視監視系統發出指令，把事故地段的畫面切換到圖像計算機上監視并錄像。在隧道CO、VI超標的情況下,隧道監控軟件會自動彈出提示信息并根據預先設置好的預案，經過自動判斷提示執行滿足條件的預案，監控人員經過視頻確認，可以對預案進行調整，確認后，系統會開啟風機，照明，發布提示信息，開封閉車道等。 （3）為確保隧道運營的安全，最大限度地降低誤報警率，計算機在所有異常情況下控制指令的發出，原則上都必須經操作人員確認，由人工鍵入命令后發出。 （4）根據控制模式，針對各種異常情況，計算機將提出相應的各種控制方案，操作人員可通過鍵盤/鼠標選擇某一種方案，發布正確命令，以控制事故的蔓延。 （5）操作人員鍵入的命令、發生事故的地點、時間和性質等參數將存入計算機，可隨時調用、打印和顯示。 （6）操作人員可通過電話向上級及消防、搶救單位求援。 3.3 系統信息的采集、傳輸和運行周期 隧道監控原始信息來自于各類檢測設備，如火災報警、緊急電話、車輛檢測器、CO/VI檢測器、光強檢測器、設備狀態反饋信號等。上述信息經隧道現場設置的PLC及Controller link光纖冗余總線環網傳輸到通信節點站，并經通信系統上傳監控中心。控制信息經上述通道反向傳輸至設備。 運行周期和表示： 報警：所有報警從發生到顯示在5秒以內； 事件：10％在5秒之內，其余在10秒之內； 命令：從發生至執行2秒之內； 模擬量顯示：在15秒之內； 圖像：一般表示或更換一個圖像在5秒之內。 根據招標文件要求，省中心具有路網信息匯集、路網信息處理、路網交通協調、交通控制、信息顯示功能。 4.結論 隧道監控系統采用以太網、Controller Link總線網，使系統的穩定性、可靠性、靈活性得到很好的保證和提高。采用光纖冗余環網，使系統的安全性、干擾能力增強；整個系統的有用信息得到完全共享,便于系統集成和相關設備遠程維護。這種監控方式較好地發揮了工業PC和PLC的各自優勢,充分利用了工業PC在信息管理和處理上的強大能力及PLC在現場控制中的靈活性。 作者資料 許志斌：男，工程師，本科，西安金路交通工程科技發展有限責任公司，E-mail：XUZHIBIN168@163.com 幺進祥：男，工程師，本科，北京云星宇交通工程有限公司技術開發部，工作電話：010-83681820-122，移動電話：13641254699，E-mail：jinxiangyao@163．Com 通信地址：北京豐臺區海鷹路1號院4號樓5層，郵編：100070 趙永忠：男，高級工程師，博士，北京云星宇交通工程有限公司技術開發部，工作電話：010-83681820-188