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PLC联网群控技术的开发与应用－隧道交通监控系统
[正文]:一、引言 近年来出现的利用plc网络技术来实现分布式采样已成为一种共识，即在被控点附近设置采样单元一套，就近完成被控点的状态采样和控制输出，各采样单元间通过工业控制网络相连构成监控系统的下位机系统。
该网络可根据用户需求构成冗余网络，在技术上充分满足了现场采样的需求。
在监控系统的上位机，采用图形化的监控终端来完成受控设备的集中控制、数据分析、统一调度和管理。
在上位机与下位机之间的通讯，可选择工业控制网以构成当地监控系统，或选择电话通讯线路等以构成远程监控系统。
而plc在网络技术及系统控制领域中也具有相当的优势，就国外各大公司而言，schneider、ab、ge公司等已把plc联网动手术应用于许多大型的工程项目中，做最底层的控制、联锁、通讯。
在高速公路隧道交通监控系统中，随着自动化监控系统功能要求的不断提高，要求综合自动化控制技术的不断改善和提高。
由于隧道的长度和交通控制的复杂度增加，在发生交通事故后，隧道的交通控制应依据交通现场的情况而控制，中央控制室上位机对现场的情况有时不能及时了解，因此需要通过隧道内的下位机plc控制单元直接对整个交通监控系统进行直接控制。
而一般隧道监控系统中的plc下位机系统只是一个执行机构，响应上位机系统的操作或只对plc本单元的操作，不可能实现对整个隧道交通进行控制；并且在一般的隧道交通监控系统中plc的自动化控制功能没有完全发挥出来，也没有将工业控制网络的高速传输性能充分发挥出来。
这种隧道交通监控系统在很多情况下不能满足隧道内现场交通控制的要求。
而采用plc联网群控技术可解决这一问题。
隧道交通监控系统plc联网群控技术是指利用集成方法，将智能型计算机技术、高性能的网络通信技术、信息处理技术、综合自动化控制技术与交通控制有机结合，通过对隧道附近的交通状况、交通设备的监视、谐调、自动控制各种交通控制设备的一种隧道交通监控技术，在这种隧道交通监控系统中，各下位机plc本地测控终端都配备有本地人机操作界面，以便通过本地测控终端对整个隧道交通进行监视并控制，改善隧道内交通状态。
这种隧道交通监控系统能对隧道附近区域的效能状况实施监控，预防并及时感知和排除隧道内的各种交通事故，以保证高速公路上隧道内外的交通安全和畅通。
二、系统概述 华蓥山隧道位于四川省广安市境内的广安至邻水的高速公路上。
华蓥山隧道全长4706米，是中国现已开通的最长的一条双洞双车道的高速公路隧道。
广邻高速公路华蓥山隧道交通监控系统是对广邻高速公路上的华蓥山隧道及其附近区域的运营状况实施监控，预防并及时感知和排除隧道内的各种交通事故，以保证高速公路上的行车安全和畅通。
系统主要是对交通参数进行检测和统计及监视交通状况，并对隧道的各种交通设施进行集中监控和管理。
华蓥山隧道交通监控系统是利用plc工业控制技术和网络通讯技术，以实现变隧道交通监控系统的综合控制系统。
本系统分为下位机与上位机两个部分，其中：下位机采用schneider公司的campact系列的plc产品，并采用该公司的concept2.2下位机编程组态软件进行系统开发，该软件支持梯形图、功能块图，结构化文本语言等多编程语言进行系统开发。
而上位机则配备工业控制用主机、网卡等相关设备，做为图形化监视控制终端，在windows 2000做软件环境下，采用vc＋＋编程软件，自行开发监控软件，用于实现隧道内外所有设备的统一监控。
下位机plc本地测控终端系统由工业控制modbus plus（mb＋）网络协议组成本地控制网，通过交换机软件以太网与中心监控系统（上位机）相连，交通监控系统通过中心监控系统的控制计算机或各plc单元自带的magelis（人机界面）操作系统，对整个隧道的交通状况及各种交通设备进行全面的监视、谐调、控制。
隧道交通监控系统下位机plc控制器自带有两个rs232串口，一个用于联接magelis（人机操作界面），另一个作为预留，可用于下位机程序的编制下载、调试和系统维护；一个modbus plus网络通讯口，用于与整个交通监控系统的本地工业控制（mb＋）网络相连。
操作员可在上位机图形监控终端或通过本地magelis（人机操作界面）对整个隧道的交通诱导设备等进行监控与控制管理。
三、方案比选 结合华蓥山隧道工程现场运行的方便，我们提出如下三个交通监控系统方案以供比选： 方案(一)：利用plc网络技术来实现分布式采样，即在被控点附近设置采样单元一套，就近完成被控点的状态采样和控制输出，主要为响就控制信号输出和信息采集，各采样单元间通过工业控制网络相连构成监控系统的下位机系统。
另设图形化监控终端一套构成监控系统的上位机，通过工业控制网络通讯，控制各采样单元之间控制信号；实现对隧道内设备、交通状况的监控。
方案(二)：利用plc网络技术来实现分布式，即在被控点附近设置采样单元一套，就近完成被控点的状态采样和控制输出，并完成该采样单元内部各控制信号的互锁；各采样单元间通过工业控制网络相连构成监控系统的下位机系统。
另设图形化监控终端一套构成监控系统的上位机，通过工业控制网络通讯，谐调并控制各采样单元之间控制信号；实现对隧道内设备、交通状况的监控。
方案(三)：利用plc网络技术来实现分布式采样，即在被控点附近设置采样单元一套，就近完成被控点的状态采样和控制输出，并完成该采样单元内部各控制信号的互锁；并增加各采样单元间的通讯功能，即在各采样单元之间，通过工业控制网络通讯，进行相互谐调、控制；各采样单元组成下位机系统。
另外，设图形化监控终端一套构成监控系统的上位机，通过工业控制网络通讯，谐调并控制各采样单元之间控制信号；实现对隧道内设备、交通状况的监控。
以上三个方案中，方案(一)仅仅只是利用plc网络技术来实现分布式采样，再将各plc控制单元通过工业控制网与图形上位机系统联接，完成信号的采集，传送、处理。
这样的系统下，不能实现整个隧道的群控。
方案(二)在方案(一)的基础上，增加了上位机对下位机各plc控制单元的谐调功能，也即具有群控功能，但plc的功能及高速mb+网络的通讯功能没有完全发挥出来。
并且可编程控制器性能也没有充分发挥出来。
方案(三)在方案(二)的基础上，充分利用高速的工业控制网（mb＋网）通讯技术及plc的自动化控制性能，增加了各采样单元间的通讯功能，即使下位机各plc控制单元之间能相互谐调控制（也就是所说的群控）。
这样不但充分发挥可编程控制器高性能的自动化控制优势，而且发挥出了工业控制网（mb+网）的高速通讯性能，使得隧道监控系统自动化程度更高，稳定性更好；这样的采用群控技术的隧道交通监控系统特别适应当今要求越来越高的高速公路综合自动化交通控制系统的需求。
四、系统配置 整个华蓥山隧道交通监控系统如下图。