上界高速公路全線長22.7公里,全線雙向六車道,是重慶外環(huán)線的一段,路線起于成渝高速公路上橋互通,止于界石,共有5座互通式立交、1座特大橋馬桑溪大橋以及小泉、吉慶兩條隧道。全線設(shè)1個監(jiān)控中心、若干外場監(jiān)控點、一個隧道監(jiān)控站。
上界高速公路的兩座隧道中,小泉隧道長935m,雙向雙洞;吉慶隧道長1150m,雙向雙洞。兩座隧道共用一個隧道現(xiàn)場控制室,現(xiàn)場控制室位于吉慶隧道出口外兩線間。整個監(jiān)控系統(tǒng)由中心計算機系統(tǒng)、隧道現(xiàn)場控制系統(tǒng)、隧道檢測與控制設(shè)備、隧道有線廣播系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)、緊急系統(tǒng)、路段外場監(jiān)控設(shè)備以及監(jiān)控系統(tǒng)軟件構(gòu)成。現(xiàn)場控制計算機通過交換機與監(jiān)控中心的以太網(wǎng)連接,并作為PLC網(wǎng)絡(luò)的上位機,負(fù)責(zé)與PLC網(wǎng)絡(luò)的通訊。經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計,系統(tǒng)采用PROFIBUS冗余光纖環(huán)網(wǎng),可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障的自愈。
現(xiàn)場檢測與控制系統(tǒng)的方案采用德國西門子公司的全集成自動化技術(shù),以滿足監(jiān)控系統(tǒng)的*性、可靠性、經(jīng)濟性等諸方面要求,其優(yōu)點包括:
·S7系列PLC具有高度的IT集成性和良好的開放性
·PROFIBUS現(xiàn)場總線能輕松實現(xiàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和系統(tǒng)功能
·RIO可輕易擴展RS232、RS485、RS422等通訊接口
·基于標(biāo)準(zhǔn)的PLC及其網(wǎng)絡(luò)的組態(tài)、編程軟件STEP7
·上位監(jiān)控軟件WINCC提供了基于標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一、開放的數(shù)據(jù)庫接口
·PROFIBUS冗余光環(huán)組網(wǎng)距離可達90公里,站點距可達15公里,傳輸速率達12M/s;在本項目中,輕易可在雙環(huán)光纜上掛接14個光中繼器??梢詫崿F(xiàn)優(yōu)化方案將區(qū)域控制器和RIO全部接入光纜的要求
·西門子的PROFIBUS已被中國機械工業(yè)聯(lián)合會確認(rèn)為中華人民共和國機械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn):國標(biāo)JB/T10308.32001,發(fā)布日期:2001年11月2日,正式執(zhí)行日期為:2002年3月1日
區(qū)域控制器LC0由西門子(SIEMENS)提供的S7-400系列PLC及相關(guān)附屬器件構(gòu)成,作為PROFIBUS現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)主站,不但監(jiān)控相關(guān)機電設(shè)備,而且傳遞其他區(qū)域控制器(LC1-LC13)的數(shù)據(jù),負(fù)責(zé)與現(xiàn)場監(jiān)控工作站交換數(shù)據(jù)。隧道內(nèi)共設(shè)13臺區(qū)域控制器(LC1-LC13),根據(jù)就近原則負(fù)責(zé)一定范圍內(nèi)的機電設(shè)備的監(jiān)測控制?,F(xiàn)場工作站運行WINCC,為現(xiàn)場操作人員提供人機界面并與PLC主控制柜LC0交換數(shù)據(jù)。
根據(jù)我們優(yōu)化過的設(shè)計路線,我們采用區(qū)域控制器和遠(yuǎn)程I/O全部接入PROFIBUS冗余光纖環(huán)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),這樣不但能夠簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和布線,也會提高系統(tǒng)的可靠性并降低系統(tǒng)的維護費用。
重慶上界高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)已設(shè)計安裝完成,并于2003年9月1日投入試運行。測試結(jié)果和試運行情況表明,該監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計合理,方案得當(dāng),所選器件安全可靠,系統(tǒng)具有很好的可靠性、*性、易用性和開放性,*了業(yè)主的需求。