无锡长江电力隧道PLC方案

1.1.1 设备监控系统

1.1.1.1 概述

设备监控系统（简称BAS）是无锡长江电力电缆隧道综合监控系统的重要组成部分，系统主要由PLC、以太网交换机、远程I/O及光电缆等设备组成。它是集数据采集、通信处理、协调控制、操作监视、设备控制于一体的综合应用管理系统，该系统主要作用是监测隧道环境质量、通风系统、给排水消防系统、照明系统的设备工作状态，确保各系统设备工作正常，并根据隧道正常运行需要对各分系统设备实施远程人工控制或自动控制，异常工况下联动各系统设备协同运作，以达到设备运行智能化、自动化的需求，以达到改变环境状况，营造隧道内安全环境的目的。

设备监控系统的设计实施的中心指导原则是提供优化节能、设备减损、能降级使用的设备控制运行方案，本方案中设备监控系统设计为三级控制构架。

第一级为计算机集中控制层，主要实现设备监控预案制定、预案发布、多系统协同控制等复杂功能，系统数据库记录、报表生成、设备管理等信息管理功能也在本层实现，本层设备和软件集中在监控中心进行实施。

第二级为区域控制器分布控制层，是设备控制系统主体，主要用于实现预案执行、设备闭环自动控制、设备运行信息采集等现场流程控制功能，本层设备包括无锡长江电力隧道沿线逐次分部在工作井之内的区域控制器ACU。

第三级为现场设备层、主要由隧道内各分系统设备控制柜、智能仪表、硬件执行机构组成，主要用于执行控制系统发出的指令，实现硬件级自动控制、硬件自保护、以及人工现场手动操作功能。

在以上三级构架中，计算机集中控制层提供完善的管理以及监控功能，预置各种预案模式，以期节约能源、减轻设备损耗、优化设备管理；在第二级和第三级主要强化安全、可靠等功能，保障财产不受损失。

正常情况下，位于计算机集中控制层的监控中心可根据环境条件和隧道运行情况，合理调度、控制隧道内的机电设备，实现节能运行。系统也具有降级处理功能，当上一级控制出现故障时，操作管养人员可以在低一级的层次上实现对设备的监控操作，继续利用剩下的可用资源对受控系统进行控制，而不会因为故障导致系统完全失效。

1.1.1.2 系统图

1A23452#作井废水泵6789101#工作井废水泵1112131415161718192021227#工作井废水泵232425262728A工计算机集中管理层照轴流风机明控制柜BCDEFG照明控制柜管理网交换机管理网交换机计算机集中管理层照轴流风机明控制柜BCD ACU2ACU1ACU7FG工业交换机HI工业交换机工业交换机工业交换机工业交换机HI无锡长江电力电缆隧道光纤环以太网JKJK工业交换机LMNOPQ项目名称Proj.Name工业交换机工业交换机工业交换机LACU3ACU4ACU5ACU6MN轴流风机无锡长江电力电缆隧道工程监控系统上海宝信软件股份有限公司Shanghai Baosight Software Co.,Ltd.3#工作井废水泵照明控制柜4#射工照流作明风井控机废制水柜5#射工照流作明风井控机废制水柜泵6#射工照流作明风井控机废制水柜泵OPQ标题Title工程编号泵页-1设计Designed By制图Drawed By审核图号比例Scale日期DateChecked By Drawing No.版本VersionProject No.第 页 共 页Page of 12345678910111213141516171819202122232425262728

无锡长江电力电缆隧道设备监控系统示意图如上所示：

现场数据传输网络采用工业以太环网方式，在电缆隧道、弱电工作井ACU内设置多台百兆以太环网交换机（如图所示），将分布在隧道内的各台PLC组成光纤控制环网，完成现场的信息采集与控制。

1.1.1.3 组成及功能

无锡长江电力电缆隧道设备监控系统由计算机集中控制层的I/O服务器和操作站；分布控制层的7套隧道ACU,以及工业级百兆以太网光交换机；现场设备层的各类机电设备控制箱、采集仪表、智能断路器等设备组成。

ACU按数据就近采集的原则设置在隧道沿线工作井的弱电设备箱内。每套ACU包括PLC及现场总线设备和中继继电器等。分布控制层是设备监控系统的主体部分，在整个设备监控系统中承上启下。

设备监控系统是整个隧道机电系统的重要组成部分，它通过监控各分系统的设备工作状态，确保各系统设备工作正常，并根据隧道运行需要对各分系统设备实施自动控制，联动各系统设备协同运作，以达到设备运行智能化、自动化的需求。

本工程中，隧道设备监控的对象包括通风系统、给排水消防系统、照明系统等。下文就每个子系统监控分别论述。

①通风设备监控

通风设备包括安装在隧道沿线顶部的通风井内的轴流风机备，具体分为送风风机和排风风机。

设备监控系统监测通风设备的运行状态，根据工艺要求实施中央自动/手动控制，采集设备的故障信号，在中控室显示和报警。

（1） 隧道通风要求

通风监控系统根据相关检测数据，对风机实现通断、控制、监测等操作，实现智能调节风量工作。

（2） 信息采集

监控系统实时采集各类风机等设备的运行状态、故障状态，主要包括： 1）轴流风机

开关量（DI）：受电开关合/分状态、电源故障状态、风机运行/停止状态、本地/远程操作状态、过载故障

开关量（DO）：风机运行控制、停止控制 6）设备用房送/排风机

开关量（DI）：开机、关机、本地/远程操作状态、过载报警 开关量（DO）：开机、关机

（3）通风模式控制

对于模式控制，设有正常运行模式、阻塞模式、火灾模式三种控制方案。各种模式下的环境控制指标以及模式转换条件按工艺要求实现。

通风控制子系统控制方式要求有如下四级： ——监控室：自动控制、人工远程控制 ——隧道区域控制器 ：自动控制、人工控制 ——通风机开关箱：人工手动控制

通风控制子系统根据检测到的相关环境数据，控制风机的运行台数、风向和运行时间，实现节能运行和保持风机较佳寿命的控制运行；并在发生火灾时，根据不同地点，进行相应的火灾排烟处理，以保证隧道的安全及运行环境的舒适性。

1）正常工况监控

正常通风情况下，充分体现利用三层网络控制架构优点。 计算机集中控制层分为中央手动和自动两种控制方式。

中央手动根据操作人员的主观判断决定风机采取何种操作，在此模式下，操作人员可启动或停止任何一台设备。

中央自动控制情况下，计算机集中控制层预置风机控制模糊数学算法，通过对隧道温度趋势（由于外界温度、隧道内照明灯具，造成空气温度上升）、隧道相关环境数据趋势分析和表决处理，预见性实施自动化控制，并在隧道的长期运行过程中，产生经验值，存储在专家库中，从而实现智能化通风控制。集中控制层将采用模糊控制模式计算的结果发布到分布层区域控制器，执行控制输出。区域控制器接受集中控制层的手/自动控制指令，执行输出。

分布式控制层实现正常工况下的降级控制功能，在集中层控制系统故障情况下，区域控制器ACU根据现场的探测数据，在环境数据超限且超时情况下，自动计算风机启动台数，并执行控制输出。

设备控制层通过风机配电柜实现现场就地控制，具有最高的优先级，当设备需要进行故障维修或正常保养时，可转入就地控制，防止远程误操作带来额外危险。

2）火灾工况监控

火灾工况下，通风监控系统将及时接收火灾报警信号，监视FAS系统的联动工作，并进行延时计时操作，当发现FAS联动排烟设备失效时，自动执行与本系统相关的联动控制操作，监视各类设备运营状态，确保烟雾就近及时排除，避免其在隧道中蔓延，有利于疏散、救援。