高速公路隧道PLC控制系统优化技术

高速公路隧道PLC控制系统优化技术

舒畅

云南省交通科学研究院有限公司 云南省 650000

摘要：PLC是高速公路隧道的主要区域控制器，对控制系统内的各设备进行信号采集和控制，其运行状况直接关系着控制系统的整体状况。但是在当前的PLC控制系统中却存在一些问题，对隧道的运营产生的一定的影响。本文将围绕着高速公路隧道PLC控制系统优化技术展开研究，对高速公路隧道PLC控制系统进行简要概述，分析其中存在的问题，并对相应的优化方案做出探索，以期为相关工作提供一定参考，促进交通事业健康稳定发展。

关键词：高速公路隧道；PLC控制系统；优化技术

引言

改革开放以来，经济飞速发展，其中公路工程发挥了重要的作用，安全畅通的高速公路为区域间的物资流通提供了基础条件。同时，伴随着经济的发展，高速公路工程也在不断建设当中。如今，隧道在高速公路中发挥着越来越重要的作用，做好隧道的运营和维护是高速公路管理中的重要内容，相关部门必须重视高速公路PLC控制系统的优化和革新，对其中存在的问题进行针对性解决，才能够促使高速公路隧道的稳定运营。

1高速公路隧道PLC控制系统概述

高速公路隧道应用PLC控制系统的优势在于具有可靠性和抗干扰性，而且可以通过简单的编程来更高效的控制高速公路的隧道。通过将PLC控制系统配置到高速公路隧道的变电所处，然后间隔一段距离再布置一套，通过布置完善的PLC控制系统收集系统运行过程中产生的数据，也能够全面的获取，然后可以将获取的数据传输到主PLC监控中心进行集中处理。主PLC监控中心就会对数据进行处理，并将处理后的结果以控制指令的方式，再反馈到PLC内部控制系统当中，这有利于维持各个PLC子系统的运行。在进行高速公路隧道的PLC控制系统的设计过程中，可以进行模块的划分，将整个系统划分为PLC控制器模块、电源模块、模拟量I/O模块、CPU模块以及网络通信模块等。

2高速公路隧道PLC存在的问题分析

2.1PLC控制柜维护方面的问题

高速公路在施工过程中会需要考虑施工的成本，尽可能将施工的成本控制在合理的范围内，通常就会预留出较小的空间来设置隧道内的PLC控制柜，但是PLC控制柜中却需要容纳复杂的设备以及线路，不易于进行维护。在PLC控制柜中含有工业以太网交换机、空气开关、触摸屏、开关电源以及PLC等多种设备，而且需要接入大量的电缆将设备连接起来，方便进行控制。在维护PLC控制柜时，由于操作空间狭窄很难对设备进行检测以及置换，长久以往是会影响PLC控制系统运行的。

2.2开关电源损坏方面的问题分析

在中间继电器监控、触摸屏以及以太网交换机等设备中开关电源对于其供电是十分关键的，需要十分关注开关电源的安全性，但是开关电源在长时间使用后会在内部含有大量的灰尘，而且开关电源内部模块大多处于满载运行的状态，而且对于电源开关来说要定期进行清洗，如果其滤网处存在大量的灰尘，很容易导致电源开关无法正常的工作。开关电源在不能正常运行则很可能也会引发设备的损坏，对触摸屏以及以太网交换机的正常工作造成影响，导致无法调控隧道内部设备的运转。

2.3信号干扰方面的问题

高速公路隧道PLC控制系统能够控制消防系统、中心监控系统、通风系统、供电系统、照明系统在内的多个系统，对于高速公路的正常通行是十分必要的，而且PLC控制系统是通过发出信号来实现控制功能的，为实现对多个系统的控制就会导致控制信号类型繁多。如果需要控制的设备间隔PLC较远，PLC在发出信号之后很可能由于不同信号之间的干扰，导致PLC模块出现故障。

2.4信号防雷方面的问题

在高速公路当中出现问题频率最高的PLC模块，大多是位于隧道洞口外部安装设备所连接的PLC接入模块。高速公路隧道设置的位置大多都处于山区这种偏远的区域，在这种位置安装立杆非常容易遭受雷击，在接收到雷击后就会顺着电缆破坏PLC接入模块。

3基于高速公路隧道PLC控制系统优化方案

基于上述PLC中存在的问题，进行针对性的优化，从而使PLC系统能够保持稳定的运行。

3.1PLC控制柜配置方面的优化方案

（1）为了避免在应用过程中PLC模块受到外界环境的影响，可以通过安装小型的隔离变压器来进行保护，将其安装在电源进线的位置，这样外界环境就不会直接的影响PLC模块。

（2）针对PLC控制柜中的控制网络，当触摸屏或者交换机发生故障时，不仅故障需要的修复时间长，而且能够影响整个控制系统的运行，所以需要设置单独的电源为其供电。

（3）对于天气状况对PLC运行的影响，主要就是雷击，可以通过安装信号防雷器进行避免。可以通过在接线端子以及I/O模块中安装中间继电器，也能够有效防止电流破坏PLC模块。

（4）在PLC控制柜中，中间继电器在其中占有大部分的空间，所以在选择时，优先选择纤薄型的继电器。

3.2开关电源损坏方面的优化

针对开关电源处存在的问题，开关电源出现故障的原因很有可能就是在运行期间温度升高或者是电流的变化造成的部分元件脱焊，此外，还应该检查电阻器有没有出现阻值异常变化的情况。在开关电源中的部分半导体元件对温度的变化敏感，受到温度的影响导致出现软故障，可以对疑似发生问题的元件进行加热，查看故障是否再次出现，或者在故障刚发生时对元件进行降温处理，查看故障问题是否消失等办法进行检测。当开关电源处于正常的工作状态时会发出轻微的响声，如果在开关电源通电后没有发出任何的声音，大多是由于开关电源没有起振导致的。而如果响声存在异常，比如时断时续的问题，则表明负载浮动较大开关电源处于不稳定的工作状态，而如果响声较低沉，则表明存在着短路或者负载过重的问题。

3.3PLC系统通信结构优化方案

PLC控制系统能够在高速公路隧道中发挥通信功能其核心是变电所中的主PLC，该故障容易定位，因为主PLC发生故障，整个控制系统都无法运行。为了保持通信的流畅，应该调整通信结构，采用星型结构进行组网。星形结构的通信网络结构能够将各个PLC与主PLC收集的数据直接上传中心监控系统，同时也能够直接的接收中心监控系统下达的指令。监控系统能够与不同的PLC进行通信，这个过程不需要进行中转，这样就避免了由于主PLC的故障影响整个系统的运行。

3.4信号传输方面的优化方案

在构建高速公路隧道时，可能会受到环境因素的限制，导致PLC控制柜与设备安装的位置有一定的距离，例如，交通信号系统就需要安装到隧道外部回转车道的位置。这就导致了设备与控制部分具有较远的间隔，在控制部分发出信号时，容易受到外界因素的干扰，影响设备控制的精确性，也会导致采集数据的质量下降。为了解决这个问题，可以通过安装数据光端机来辅助信号的传输，确保信号传输的稳定，这样能够避免外界因素干扰信号的传输，之后在PLC控制柜中进行信号的逆变，然后再传入到PLC模块。还需要注意在设计控制系统时，不同的信号电缆要进行区分，分别进行铺设，这样就能避免信号之间的相互干扰。

结束语

综上所述，当前的高速公路隧道PLC控制系统仍不完善，其开关电源损坏方面、信号干扰方面、信号防雷方面、PLC控制柜维护方面都存在一定的问题。对此，相关部门需着重开展PLC控制系统的不断优化，针对各方面的问题进行全面深入的分析，探索相应的解决对策，尤其加强通信结构、PLC控制柜信号传输以及软件方面的优化设计，切实提升高速公路隧道PLC控制系统的稳定性，降低运维成本，促进高速公路工程高效运行。

参考文献

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