行業背景

　　隧道是高速公路及城市公路的重要組成部分，按照目前國際上的設計標準，長隧道和特長隧道需要監控系統以保證隧道內行車的安全和通暢。隧道中又有各種復雜的系統，例如：照明系統、通風系統、交通誘導系統、CCTV系統、火災報警系統、消防控制系統、緊急電話系統、廣播系統等。而連接的設備更的品種復雜，可分為：檢測設備、控制設備、顯示設備、通訊設備。檢測設備如：火災報警探頭、車輛檢測器COVI、能見度檢測儀、風速風向儀等；控制設備如交通區域控制器、照明區域控制器、通風區域控制器等；顯示設備如：計算機工作站、大屏幕監視器、聲光報警器等。通訊設備如：交換機、集線器、串口信號傳輸設備、光端機等。

　　整個系統中又分為區域控制和控制中心兩個部分

區域控制

　　無論是哪種方法，其核心思想就是將所有縱向及橫向的系統有機地結合起來，通過算法分析，最終實現最人性化的自動控制。而這一切的核心就是區域控制器。各區域控制器負責采集現場檢測設備的信息，處理后傳給本地控制中心，而本地控制中心的控制命令則發給區域控制器，再由區域控制器控制相應設備。而且，在本地控制中心與區域控制器通訊中斷的情況下，區域控制器仍然具備獨立控制現場設備的能力。因此對區域控制器的要求就是高效且高度可靠。

控制中心

　　本地控制中心一般由現場監控工作站（控制計算機）、監控系統軟件、主區域控制器及相應的附屬設備構成，用于實現對整個隧道監控系統的統一監控。監控系統軟件不斷與PLC控制器交換數據，實時地把所有設備的當前狀態以顏色、閃爍、數值等方式顯示在操作界面上；而操作人員在操作界面的每個動作，也由監控系統軟件將相關的命令、參數寫入PLC，實現設備的手動控制。

通訊網絡

　　除了區域控制器本身必須具備高性能以外，貫穿于整個系統的通訊網絡則是保證區域控制器成為控制核心的關鍵。隨著隧道建設技術的不斷完善，長隧道、特長隧道已經越來越多，洞內的區域控制器就越來越多，這就意味著網絡的結點在不斷增加。通訊網絡不僅需要有較高的通訊速率以保證大量數據有效傳輸，還必須具有容錯能力以提高通訊的可靠性，即網絡上出現故障時能夠實現自我恢復，同時，構成通訊網絡的設備必須符合工業級要求，以適應隧道內苛刻的工作環境。

工業以太網

　　以太網通信速率的大幅提高，網絡交換技術的普遍應用，大大消除了以太網通信的不確定性，提高了以太網通訊的實時性和QoS。同時，工業自動化系統向分布式，智能化的方向發展，使用通信成為關鍵，用戶對統一的通信協議和網絡的要求日益迫切。以上因素使用得以太網從辦公自動化領域迅速走向工業自動化領域。
　　工業以太網是將以太網應用于工業控制和管理的局域網技術，其技術上和普通以太網完全兼容，同時考慮到工業現場的丙烯酸工作環境和極高的可靠性要求，工業以太網對普通以太網做了相應的完善，以適應工業應用的要求。

Moxa EDS系列介紹
　　MOXA EtherDevice Switch EDS-508系列是特別為工業應用所設計的8端口以太網絡交換器，除具備高性能的以太網絡交換功能、冗余以太網絡及多種實時網絡狀態顯示功能外，高信賴度的質量更能保證讓您的工業自動化系統能24小時不間斷地運作。

超快速Redundant Ring的功能 (Recovery Time < 300 ms)
　　對工業自動化的應用而言，redundancy是增加系統穩定度的重要條件。MOXA EtherDevice™ Redundant Switch EDS-508具備MOXA所研發的網絡備援協議"Turbo Ring"。Turbo Ring可以讓您輕松地建立Redundant Ethernet Network，其迅速及穩定的Redundant Ring，提供自動化系統在網絡斷線后，于300ms之內迅速自動建立Reudndant Ethernet Ring，馬上恢復正常聯機。

利用IGMP Snooping來控制網絡流量
IGMP (Internet Group Management Protocol)功能對于工業連網應用來說頗為重要，且可與field bus協議共同應用在以太網絡上，如Allen-Bradley EtherNet/IP, Siemens Profibus,和Foundation Fieldbus HSE (高速以太網絡)。這些工業以太網絡協議利用publisher/subscriber通訊模型來multicast封包，避免封包過多造成網絡流量過大。IGMP Snooping可以整理multicast的流量，讓封包傳輸至真正需要這些流量的目的地，進而減少以太網絡上的流量。


VLAN讓網絡規劃更容易
VLAN由一群設備所組成，可位在網絡的任何一個地方，其交流的方式彷佛所有設備都位在同一個實體層。 VLANs可用于切割網絡，卻不受限于實體連結。這是傳統網絡設計所無法做到的。除此之外，因為所有自動化系統都包含敏感的設備，而這些設備都需要預防未經授權的存取動作。因此，身分認證系統的建立非常重要，只有經過授權的使用者才能進出系統。如果設備分別屬于不同的VLAN，它們彼此之間不能互相溝通，以提供安全性及避免未經授權的進出或流量。IEEE 802.1Q標準和GVRP協議可以交換彼此之間的參數，讓整個網絡內的VLAN設定是一致的。


QoS提高確定性
Quality of Service (QoS)功能提供了流量優先化的能力，確保重要的資料可以一致地、可預期地傳送出去。EDS-508系列可以偵測IEEE 802.1p/1Q layer 2 CoS tag和layer 3 TOS的信息，以便對整個網絡進行一致性的分級。EDS-508系列的QoS功能改善了工業網絡內mission-critical應用的效能及確定性。


Redundant Ethernet Ring的功能 (全流量時的recovery time < 300 ms)
利用IGMP Snooping控制網絡流量
支持IEEE 802.1Q VLAN和GVRP協議, 讓網絡規劃更容易
支持QoS—IEEE 802.1p/1Q和TOS/DiffServ 以提高確定性
適用于嚴苛的工業環境設計
帶寬流量管理功能避免不可預計的網絡狀態
Port Lock讓只有特定MAC address可進行存取動作
Port mirroring功能提供在線除錯
偵測到異常狀態時自動發出email、Relay輸出警告
透過數字輸入端整合感應器及警報器
自動取得連網設備的IP地址
專利Line-swap fast recovery
雙直流可備接DC電源輸入
操作溫度范圍從-40 to 75°C (-T寬溫機型)
堅固耐用的IP 30高強度外殼
DIN-Rail或壁掛式安裝
平均故障時間(MTBF)超過260,000小時
可運用Web browser, Telnet/Serial console及Windows utility進行設定
利用ping指令檢查網絡區段的完整性
案例1：單隧道監控
在單隧道監控中，一般被分為幾個區域，由區域控制器來控制本區域內的現場設備。其它的照明系統及通風系統等由變電所的控制器控制，主控制器負責將監控計算機的命令解析后，下達給各個區域控制器及通風照明控制器；同時，區控、通控、最控的反饋信號也通過主控制器解析后，顯示在臨近計算機的人機界面上。


案例2：隧道群監控
對于隧道群的臨近可將多個單獨的光纖環網相連接。通常，整個隧道群由一個監控中心控制，因此無端的隧道必定遠離監控中心較遠，所以在光纜連接時需要先用單模光纖的光纜。如圖所示，先用單模光纖轉換器，就可將普通的以太網交換機的電口信號轉為光纖信號，從而達到遠距離輿的目的，并將各個光纖環網連接到監控中心，由監控中心集中控制。
由于隧道群中的各隧道長箴短不一，對于很多距離短的小隧道，控制點數較少，配以全套的輸入輸出顯得較為浪費。所以更適合應用分布式PLC控制系統。