[摘要]本文主要介紹應(yīng)用于昆石高速公路陽宗、小團山隧道的區(qū)域控制器RTU,介紹了以西門子SIMATIC系列PLC為基礎(chǔ)構(gòu)建的系統(tǒng)構(gòu)架和控制思想，系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，表明區(qū)域控制器RTU在昆石高速公路中的應(yīng)用取得很好的效果。
[關(guān)鍵詞] 昆石高速，RTU,西門子PLC, Profibus


一、項目簡介
全長78.07千米的昆明至石林高速公路是中國西部大開發(fā)中重點公路建設(shè)項目，設(shè)計時速為每小時100千米。由于昆石路是昆明通往著名風(fēng)景區(qū)石林的高速公路，云南省政府從建設(shè)打通通往東南亞的國際大通道和旅游大環(huán)境的需要，將昆石高速公路的質(zhì)量目標(biāo)定位為“創(chuàng)全國高原山區(qū)一流的高速公路”。昆石路為雙向6車道高速公路，沿途有小團山、陽宗四條長隧道，以及清水溝1#，2#四條短隧道。
北京云星宇交通工程有限公司負責(zé)為昆石高速公路上隧道提供全套區(qū)域控制器RTU，區(qū)域控制器的控制系統(tǒng)選用西門子SIMATIC系列可編程序控制器。承接的工程范圍包括：硬件供貨，系統(tǒng)集成，技術(shù)支持和客戶培訓(xùn)等。
二、系統(tǒng)介紹
1.區(qū)域控制器的功能介紹
區(qū)域控制器的PLC通過相應(yīng)的模擬量、開關(guān)量模塊和串口通訊模塊收集、處理和存貯各隧道內(nèi)外場設(shè)備的檢測數(shù)據(jù)，監(jiān)視外場設(shè)備工作狀態(tài)，上傳給監(jiān)控中心，并接收監(jiān)控中心命令對外場設(shè)備進行控制。另外區(qū)域控制器系統(tǒng)還具有本地自動控制的功能，在維修、測試、監(jiān)控中心設(shè)備故障、通信故障等情況下可由本地控制系統(tǒng)代替監(jiān)控中心進行控制。
2.選用西門子自動化產(chǎn)品介紹
在項目中使用了5套S7-300PLC,22套S7-200PLC，幾十個數(shù)字量、模擬量模塊以及21套光纖通訊模塊PROFIBU OLM模塊,組成光纖冗余環(huán)網(wǎng)。
3.控制對象
接收現(xiàn)場設(shè)備CO/VI檢測器的一氧化碳濃度，光透過率數(shù)據(jù)；車檢器的車流量、車道占有率、車速、車距、車輛逆行等數(shù)據(jù)；光強檢測器的光照度數(shù)據(jù)；風(fēng)速風(fēng)向檢測器的風(fēng)速風(fēng)向信息；火災(zāi)報警系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù)。
遠程控制風(fēng)機的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止；照明系統(tǒng)的多級實現(xiàn)；交通指示器、車道指示器的配合指示功能；以及情報板的顯示等。
三、控制系統(tǒng)構(gòu)成
八條隧道共設(shè)21個區(qū)域控制器（27個PLC站），采用3套CPU314,2套CPU313C-2PtP,22套CPU226,各區(qū)域控制器均配置PROFIBUS OLM模塊，采用PROFIBUS-DP協(xié)議通過光纖為主干網(wǎng)與中控室主機通訊。另配置三塊手操屏TP270，以實現(xiàn)本地控制。整個系統(tǒng)設(shè)計嚴(yán)密，尤其是控制部分基本采用西門子公司SIMATIC工業(yè)型產(chǎn)品，現(xiàn)場采用高度可靠的Profibus-DP光纖環(huán)網(wǎng)，大大加強了網(wǎng)絡(luò)抗電磁干擾的能力，使得控制系統(tǒng)安全可靠，保證全天24小時不間斷正常工作。保證了系統(tǒng)可以常年不間斷地監(jiān)測各種設(shè)備，連續(xù)采集設(shè)備信息和交通信息，保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理的及時性、準(zhǔn)確型和完整性。兩條長隧道的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1，圖2所示：


四、系統(tǒng)完成的主要功能和實現(xiàn)方法
1.系統(tǒng)的工作方式
主PLC通過Profibus-DP網(wǎng)采集現(xiàn)場PLC的所有I/O信號及相關(guān)信息，并對這些信息匯總、分析和處理，判斷出整條隧道各部分的當(dāng)前運行狀態(tài)，并把這些運行狀態(tài)存入主PLC內(nèi)的相應(yīng)數(shù)據(jù)塊DB。這些信息隨著主PLC運行周期實時更新。現(xiàn)場的隧道管理工作站和遠端監(jiān)控中心的計算機可以獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)，從而得到隧道當(dāng)前運行狀態(tài)信息。


2.各種設(shè)備運行的狀態(tài)反饋和控制
a)通過PLC的串口接收車輛監(jiān)測器的車型分類、車流量、車道占有率和平均車速等參數(shù)。
b)通過PLC的DI/DO模塊接收和控制車道指示器的顯示和關(guān)閉狀態(tài)。
c)通過PLC的DI/DO模塊接收和控制交通指示器的顯示和關(guān)閉狀態(tài)。
d)通過PLC的AI模塊接收風(fēng)速、風(fēng)向信息，作為正常通風(fēng)和火災(zāi)排煙時的風(fēng)機運行依據(jù)。
e)通過PLC的DI/DO模塊接收和控制車（人）行橫洞指示標(biāo)志的顯示和關(guān)閉狀態(tài)；控制車行橫洞門的開啟和關(guān)閉。
f)通過PLC的串口模塊接收和控制可變情報板的顯示內(nèi)容及工作狀態(tài)，引導(dǎo)車輛運行。
g)通過PLC的AI模塊接收一氧化碳和光透過率的數(shù)據(jù)信息，并以此為依據(jù)之一開啟和關(guān)閉風(fēng)機，保證隧道內(nèi)交通的安全和暢通。
h)通過PLC的AI模塊接收洞內(nèi)、外光強檢測器的信息，并以此為依據(jù)調(diào)節(jié)照明系統(tǒng)，避免司機視覺上眩光和黑洞的出現(xiàn)，保證司機的安全。
3.項目中的難點
NORTECH公司的車輛檢測器提供的串口為四線制RS485，但西門子的SIMATIC S7-200的串口只能接收兩線制的RS485串口信號，最終采用第三方轉(zhuǎn)換模塊，先把四線制485轉(zhuǎn)為兩線制485，再作接收處理。
5.典型設(shè)備照片


五、結(jié)束語
本文介紹了昆石高速公路小團山、陽宗等隧道的PLC控制系統(tǒng)。我國隨著高速公路建設(shè)的發(fā)展，隧道項目將會越來越多，但隧道控制的安全理念還需進一步加強和實踐，通過這樣的項目，公司希望進一步推廣高速公路隧道系統(tǒng)的“以人為本”理念。
六、應(yīng)用體會
在該系統(tǒng)中成功地應(yīng)用了西門子公司SIMATIC產(chǎn)品的技術(shù)，其中現(xiàn)場總線Profibus-DP技術(shù)在該系統(tǒng)中起到關(guān)鍵的作用，他把系統(tǒng)的各部分有機的構(gòu)成一個整體，實現(xiàn)了復(fù)雜的控制和監(jiān)測功能；主PLC的CPU314運行速度高、存儲量大保證系統(tǒng)實時運行，從站選用CPU314和CPU226以保證較高的性價比。


［作者資料］
張利兵，北京云星宇交通工程有限公司產(chǎn)品開發(fā)部，工作電話：010-60246342-29，移動電話：13311084203，電子郵件：zhlbing@sohu.com
趙永忠，北京云星宇交通工程有限公司產(chǎn)品開發(fā)部