基于profinet总线协议在云南高速公路隧道监控系统中的应用

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1、基于总线协议在云南高速公路Profinet隧道监控系统中的应用鲍学俊(云南省交通规划设计研究院，云南昆明650011)摘要:随着国家高速公路的快速发展，以及智能交通和智能控制概念的深入，对于高速公路隧道内设备的控制有了更高的要求。基于PＲOFINET新型工业以太网传输协议的PLC控制器，以其可靠的传输速率、灵活的组网方式以及与其他设备极强的兼容性，很好地满足并推动了高速公路隧道监控智能化的发展。关键词:Profinet;总线协议;PLC控制;隧道监控;高速公路中图分类号:U45文献标识码:B制，及时发现各种异常情况并采取应急措施，以确保高速公路高速、

2、安全、舒适、经济地运营。隧道监控系统构成隧道监控具有交通流量大、行车速度快等特点，高速公路隧道是高速公路路网的咽喉地段需要采用先进的监控管理措施。在交通量大、气候恶劣的情况下，极易发生交通事故和交通阻塞。因此，在高速公路监控系统中就需要对高速公路收费口、隧道进出口及隧道中间段、高速公路事故易发点等位置进行监控。隧道监控系统可分为:视频监控、收费系统、通信系统以及隧道机电监控系统，自动化应用则主要侧重于隧道机电监控。而隧道机电监控系统又可分为以下4个子系统:交通监控系统、照明系统、通风系统、环境监测系统、供配电系统，通过以上这些子系统监控隧道内环境、照

3、明、车流、供电情况、诱导以及设备的控制等。交通监控系统主要负责监控隧道内的车道红指示、红绿灯、诱导以及隧道内视频监控等，所涉及设备则是诸如车道指示器、红绿灯、可变情报板、横道门、交通诱导灯等;照明系统主要负责洞外引道照明、洞内主线照明、应急照明、应急停车带照明、横洞照明等;环境监测系统通过车检器、一氧化碳/能见度检测器、风速风向检测器、气象监测站等监测隧道内的车流、CO含量、亮度、风向等参数;通风系统主要负责:满足隧道内阻塞、火灾等情况时通风要求;供配电系统主要为通风、照明，以及少量消防、监控、通信设施用电。此外还有火灾报警、紧急电话等系统。通过以上

4、各系统实现对关键路段实施交通适时控1解决方案2监控系统通讯网络和PLC控制是隧道监控系统的核心组成部分，他们的性能对隧道监控系统会起到决定性的作用。根据隧道本身的特点和监控需求选择合适的PLC及通讯网络是保证隧道监控系统险能的重要因素。隧道监控系统从结构上来说主要分为3层:监控层、控制层、设备层(见图1)。图1自动化监控系统隧道监控层:一般设置多台SCADA工作站由多台PC组成，负责提供中心级的监控界面、采集现场数据并存入数据库并为上一级提供数据接口。在PC上运行的SCADA系统通过OPC、MODBUSTCP或者PLC驱动等方式来实现对现场层设备的

5、控制与监视，如现场数据采集、设备控制、测量、参数调节、信号报警等功能。隧道监控层，即监控分中心一般将设置多台SCADA工作站。分别用于交通监控、消防2014年9期(总第117期)193桥隧工程报警、图形控制、通风照明控制、视频监控等，完成隧道内各种设备的状态显示、自动控制、半自动控制、打印报警、分析报表等工作。同时，监控分中心还将设置了多台服务器，为其它计算机提供支援和与监控总中心进行通信隧道控制层:早期以现场总线为桥梁实现隧道区域控制器控制网络，常见的比如ControllerLink、Lon-Works、Modbus等协议。它们共同特点是高速、可靠

6、。但随着自动化的不断发展以及工业以太网出现，诸如Profinet、Ethernet/IP等工业以太网的出现直接实现变电所主控制器与隧道内现场控制器或者现场IO之间进行通讯，一网到底或者说IP－POWEＲAu-tomation的概念被人们不断提及。在这种架构下，可以直接通过工业以太网方便的组建网络架构、保证系统实时性、兼容性并可以利用原有投资的网络进行方便的改造。因此，工业以太网是今后自动化的一个大趋势及发展方向。隧道现场层:则通过现场总线实现PLC与现场输入输出等模块、通讯模块之间数据交换。它们有Interbus、Profibus、DeviceNet

7、、Modbus等等常见总线。而Profibus已经成为工业界的标准总线，两者在不同行业都占据着领先位置并得到广泛应用。2．1可编程控制器作为隧道监控的核心控制器，其必须具备以下几大功能特点:首先本身必须稳定可靠，并具有预先处理数据和集中传输数据的能力，具有较高的故障保护能力。其次，区域控制器可以独立承担控制分区的基本控制任务，即使监控站或者监控中心因故障停止运行，相邻区域的控制器也能交换交通量信息。再次，当某区域的交通量出现变化时，可按预定方案和程序采取相应的算法，对相关区域的流量做出相应的调整。因此，它必须至少有如下功能模块，数据采集存储处理功能，

8、实现集中和独立工作方式，尤其是在独立控制时能与相邻控制器实现数据交换;通信功能、容错功能、自动诊断功能和本地