隧道施工电控柜制作及安装解析

隧道施工电控柜制作及安装解析

高子谦任勇

中铁隧道集团二处有限公司制造公司河北三河065201

摘要：对于隧道施工而言，电控柜制作及安装中的稳定性至关重要。因此，笔者结合自身工作经验，发现PLC电控柜在制作及安装中出现的问题，来提出相应的解决方案，这为将其整体故障率，提升电控柜的可靠性提供良好的参考价值及实践意义。

关键词：隧道施工；电控柜；电涌；供电

引言

隧道监控系统是一种利用隧道内及附件安装的各类检测设备对有关交通、环境及设备状态数据进行采集、分析、处理，并根据一定的规则进行决策，然后，通过信息发布设备和交通控制设备来对隧道交通进行指挥和调度的集检测、控制、管理于一体的综合性交通指挥系统。

目前，隧道监控系统主要是基于PLC来实现现场数据信息采集，进而控制隧道现场设备运转。然而，对于一些恶劣环境的特殊隧道而言，为提升系统的可靠性，需要选择高腐蚀性、高湿度的模块，配置双电源冗余模块，基于双链路及CPU冗余等实现。这种在我国山区高速公路构建中多次使用，然而笔者基于实践调研发现，PLC电控柜在安装及制作过程中经常出现一些问题，给实践使用带来了重重不便，影响施工效率及质量。为此，笔者对其展开分析探讨，提出相应的解决方案。

1隧道施工电控柜安装时中的问题解析

目前，隧道施工电控柜在安装中出现的问题主要聚集在四个层面。

1.1电涌现象

在隧道电控柜中，雷击是产生电涌现象的主要因素。电涌主要是在极短时间内产生异常的电流波动，波头时间一般在0.2至0.3us时间内，由于瞬间产生的电压，导致隧道电控柜内的元器件或者半导体产生损坏，大大降低了使用寿命。

1.2密封问题

目前，在一些隧道电控柜设计及装配过程中，没有安装相应的密封条，导致进入隧道的汽车尾气很容易吸附在模块的电路板及内侧壁上。由于汽车燃烧不充分，尾气中油膜的整体黏度相对较高，在一定程度上加速了电路板、电器元件的老化，使得电器元件发热，从而导致电路板发生短路现象，无法进行正常工作。

1.3屏蔽线及接地问题

笔者调研发现，很多PLC柜体在设计中没有对地线设定专门的接地排，模拟量与串口之间的信号线在选用上也没有采用电缆接地的方法，从而使得电涌衍生的乱流现象无法进行过滤，使得信号在传播过程中产生失真及漂移现象，在一定程度上使得模块产生功能性损坏。例如，当没有将模拟信号线选用屏蔽线时，传感器信号无法顺利进入控制器模块；当屏蔽线未产生连接时，虽然外设的PLC模拟量与屏蔽线之间进行了有效的连接，但是进入柜体后屏蔽层被直接切断，因此无法产生有效的预防维护[1]。

1.4走线及其他问题

在隧道电控柜施工过程中，受施工方工人素质的影响，为了提升工程进度，不按照设计规定来进行走线，选择从柜体侧面或者上方来进行走线的方案，最终使得电控柜体在使用中进水，导致设备产生功能性损坏，影响了使用，这一问题屡见不鲜。此外，隧道电控柜没有设置相应的防雷设备，导致设备被雷击穿的时常发生。

2隧道施工电控柜设计及装配中的经验见解

结合隧道施工电控柜在施工及设计中出现的问题，笔者融合自身经验，从多重视角展开对策设计。

2.1硬件布局

隧道监控系统主要是基于PLC来实现现场数据信息采集，进而控制隧道现场设备运转，为此在硬件布局中应做到：

第一：隧道电控柜必须按照设计规定，最少设置两个接地铜牌来进行保障，其中分别用于连接信号及电源的接地等；

第二：为提升散热效果，交换机、PLC必须与开关电源控制在一定距离范畴，提升整体散热水平；

第三：对设备走线严格按照走线装配作业指导书进行，选取柜子左下侧为进线位置，禁止从其他位置来进行引线；

第四：对PLC电控柜的进行整体布置，建立将主要功能元器件及核心子系统放置于内部顶端位置，其余辅助配件放置于下部位置，提升整体设备后期维护的效率，实现高性价比[2]。

2.2柜体要求

电控柜体的设计必须满足如下原则：

第一：柜体门封在设计时优选阶梯式的结构样式，其中密封胶的位置要保持均匀，使得汽车尾气无法在第一时间内进行柜体内部；

第二：电控柜需要采用双层的对开门设计方案，在连接处增加密封装置，保证柜体的整体密封性；

第三：柜体中所采用的吊环、铰链等必须选用金属材质的合格产品，整体柜体表面需要进行防锈、防腐蚀的处理，做好质量检验；

第四：为防止电控柜体发生形变，电柜门需要设置加强筋板，同时在门锁设计上，需要采用双点式的设计方案，来保证电柜门实现紧密配合[3]。

2.3供电回路

隧道电控柜施工过程中，供电回路应满足如下要求：

第一：电源进线位置必须配置浪涌保护器，且在品牌选取上以国内外一线品牌为主；

第二：一切进入控制柜的电源，必须进过隔压变压器的转换，不允许从三相变压器中进行引入；

第三：根据功能进行相应元器件配置，要求每一路均需要配置熔断器及相应的单级断路器，对于给PLC供电的回路，必须要增加熔断器进行保护；

第四：为避免模拟量回路产生损坏，应在回路中设置防雷器及隔离器进行双重保护；

第五：I/0供电及PLC供电不可以采用同一个电源进行供应，应裁员工独立电源进行分别供电，避免产生乱流现象。同时对于串行回流必须增加防雷器，来防止雷电击穿[4]。

2.4其他

一方面，对于接地系统而言。在隧道电控柜接地系统中，不允许将屏蔽线进行随意隔断，需要将屏蔽线进行接地处理；实现电源与信号之间的隔离；PLC整体柜体需要进行接地处理。

另一方面，应增强隧道施工人员的整体素质。采用定期培训的方式，来增强施工人员的施工水平，同时引入考核机制，对不按照规定施工的人员及领导进行双重处罚，增强施工人员责任感，从而提升隧道电控柜的整体设计水平[5]。

结束语

笔者结合自身在隧道中电控柜制作及安装中出现的问题，融合自身所学的电学理论知识，提出相应的解决方案，这可以为同行提供一定的参考作用，避免后期在同类项目中产生一样的问题，造成电控柜内元器件产生不必要的损坏，来提升隧道电控系统的稳定性及可靠性。

参考文献

[1]高文中,赖涤泉,朱永全.青藏铁路隧道施工电力设备选型及高原适应性技术研究[J].石家庄铁道学院学报,2004(04):9-12.

[2]冯斌进.隧道施工质量控制的关键技术分析[J].山西建筑,2018(34):178-179.

[3]韩檬.桥梁隧道施工质量控制[J].交通世界,2018(33):96-97.

[4]袁承兴,于科峰,赵淑丽.隧道安全管理存在的问题及对策[J].交通世界,2018(32):21-23.

[5]尹锋,赵等层,祝勇.高速公路隧道监控系统的设计[J].公路工程，2010（35）：

85-91.