基于PLC网络的公路隧道测控系统的实现

0 引言

隧道是公路中的一个特殊路段,其管状的构造和封闭的环境容易诱发诸如追尾、拥堵、火灾等事故的发生,为保证车辆在隧道中能够安全行驶,营造舒适的行车环境,在隧道中安装了通风、照明、监控、消防等交通工程设施,这些设施相对均匀的分布在隧道当中,为实施对这些设施的控制,并将布设在隧道内的各种检测装置所采集的交通流参数值、车辆运行的环境指标和现场设备的运行状况等信息能够准确、及时的传输到监控中心,则需要建立一套快速、安全、可靠的隧道测控系统。随着计算机技术的发展,PLC的性能和功能得到了很大的改善和提高,特别是PLC的高可靠性、高抗干扰能力及高机电一体化的特点,使得PLC更适应在公路隧道这样的特殊环境中应用,加上其通信和网络功能大大增强,可以方便的实现PLC与计算机、PLC与PLC、PLC与其它现场设备的链接。此外,PLC系统可极大的节省配线,方便安装,简化系统维护。因此基于PLC网络的隧道测控系统正在得到广泛的推崇和应用。

1 网络结构

1.1 系统方案

隧道测控系统上位管理计算机较多,整个网络采用二层网络结构,第一层为管理层(即信息层),采用Ethernet局域网,承担管理、决策和控制任务;第二层为控制层,采用PLC的光纤环型网络(Controller Link),实施现场数据采集、数据传输和设备的控制。现场PLC网络由主PLC通过以太网模块与局域网连接,实现以太网通信。这种控制系统实现了区域控制器的现场控制,并且信号传输实现了全数字化,从底层到顶层均采用通信网络连接;系统结构采用全分散化,由现场的控制器直接控制设备;上层通信网络采用以太网通信,可方便地实现数据共享。此网络结构体现了FCS控制控制系统的优势,当环型网络上的仅有一点发生故障时,数据可正常传输,系统可正常工作,当有多点故障时,现场PLC可独立工作,等待系统恢复正常后再接受指令,交换数据,大大增强了控制系统运行的可靠性。系统构成如图1所示。

1.2 Controller Link网络特点

Controller Link网络即控制器网络,是FA领域用于在PLC之间、计算机和PLC之间进行大容量数据交换的网络。计算机可通过Controller Link支持软件对网络上的PLC进行监控,用于个人计算机的CLK支持卡有两种:一种是线缆型的3G8F5-CLK21-E,另一种是光缆型的3G8F5-CLK11-E。Controller Link网络支持数据链接、数据共享和信息通信,数据链接区域可自由设定构成一个数据链接系统。

(1)通信介质可采用双绞线或光缆

线缆型的Controller Link网采用双绞线连接,双绞线比同轴电缆或光缆容易处理和维护,减少连网费用。通信距离可达1km。

光缆型的Controller Link网采用光纤连接,能够获得更多大容量的数据链接和更长距离的通信,它的通信距离可达20km。

(2)高速度的数据通信

控制器网络的通信波特率可达2Mbps,远远高于PC Link网的128Kbps。

(3)大容量的数据链接

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