基于PLC的隧道通风控制系统设计.doc

-范文最新推荐- 基于PLC的隧道通风控制系统设计 摘要：我国的科技发展在新中国成立以来的提升十分巨大。其中，微电子领域的发展更是有质的飞跃。PLC和变频器开始频繁出现在人们的视线中，并以其性能好、价格便宜、通用性佳等特点被广泛地运用于控制和驱动各种设备。变频调速技术运用在公路隧道通风技术中能突出PLC比一般隧道通风系统更加降低能耗和安全的特点。能够构成一个整体自动化的系统，便于人们进行集中控制和监控。12410本课题的主要设计内容是把PLC与变频器有机地结合在一起，并在隧道内安装车辆检测传感器、温度传感器与烟尘能见度传感器来监测公路隧道中的行车环境。传感器采集到的数据源源不断地传输到PLC管理的整个隧道排风网络中去，然后经过程序输出信号来操控每组扇片的运作。这个排风过程使得隧道里的有毒气体和烟尘能及时排出隧道。这样才能既保证司机的行车安全性又能节省能源消耗。所有被监测到的参数都是被PLC的虚拟量输入模块负责捕捉到的，PLC中的启停量输出模块里保存的程序负责开关通风机。实际上是程序把信号传输给变频器，最后这个动作是由接触器来完成的。隧道内的汽车数量是重要的采集数据，这些数据决定了扇片在各种汽车数量时不同的工作频率。而且各个风机组都配备了相应的备用风机以防突发情况的发生。制动扇片运作的电机在PLC操控的隧道排风网络中具有在出错时自动发出警报、过热时自动切断电源的功能。给传统的隧道通风技术带来了更为简便、安全、环保和高效的方式。关键词：PLC；隧道通风技术；通风机；传感器；变频器Tunnel Ventilation Control System Design Based on PLCAbstract：Improvements in technology development in China since the founding of New China is huge. Among them, the development of the field of microelectronics is a qualitative leap. PLC and inverter starts frequently appear in peoples sight, and its performance is good, cheap, good versatility and so is widely used to control and drive a variety of devices. Frequency control technology used in highway tunnel ventilation technology can reduce energy consumption and outstanding PLC more secure than tunnel ventilation system features. It can make a whole automated system to facilitate centralized control and monitoring of people. 目录1绪论11.1 课题背景及意义11.2 隧道通风系统国内外发展概况21.3本论文的主要工作32公路隧道通风控制系统简介42.1 系统结构42.2 设计要求52.3 PLC简介62.3.1 PLC概述62.3.2 PLC在隧道通风中的运用92.4 变频器简介92.4.1 变频器简介92.4.2 变频器的工作原理92.5 本章小结103隧道通风控制系统的硬件设计113.1 PLC的选用113.1.1 PLC在安装使用过程中要考虑的一些问题113.1.2 PLC的选型规则123.1.3 PLC的选用123.2变频器的选型及确定143.3相应传感器的选择153.3.1车辆计数传感器及其原理153.3.2温度传感器及其原理163.3.3烟尘传感器173.4风机的选用183.5本章小结194隧道通风控制系统的软件设计194.1程序流程图204.2PLC程序204.2.10站的PLC程序204.2.21站的PLC程序254.2.32站的PLC程序264.2.43站的PLC程序274.3本章小结275总结与展望285.1总结285.2展望28致谢29 本系统设计的隧道通风系统中的通风机在工作时的频率是随环境的变化而变化的，当传感器采集到的车流量、烟尘浓度和温度等的参数发生变化时会发出相应的信号来控制风机运作。在不同的情况下，风机的运行台数，每台风机的运行频率各不相同。传感器把所采集到的模拟数据通过程序传输给逆变器，使其来操控扇片输出不同的频率来提供不同的排风量。触摸屏为工作人员提供更方便的操作和监控平台。通过对PLC技术，变频器技术，触摸屏技术的综合应用而完成此次的设计4。如何使隧道通风技术更加高效是我国发展经济过程中的一个意义重大的问题。首先，我国国土面积大，在如此辽阔的一个国家，数量众多的交通主干路线都需要穿过公路隧道，所以深入探究山体隧道对经济的发展尤为重要；其次，由于隧道中的能见度低，烟尘大，在相关部门的统计下，每年我国的交通意外有非常大的一部分发生在山体隧道中。因此隧道内的安全技术特别是通风技术需要着重发展以提高隧道的安全性。1.2 隧道通风系统国内外发展概况1.3本论文的主要工作本系统设计的隧道通风系统中的通风机在工作时的频率是随环境的变化而变化的，当传感器采集到的车流量、烟尘浓度和温度等的参数发生变化时会发出相应的信号来控制风机运作。要想实现这样的自动控制就要实行一定的技术方法。大体的过程是这样的：当传感器监测到周围环境的参数改变的时候，会传输给PLC这些参数的信号。PLC则根据用户设定的程序发送信号给逆变器来调节扇片输出不同的风量，工作的状态可以从触摸屏上轻松的操作。变频器和PLC的知识和运用就得到了体现，触摸屏是以辅助元件的形式出现在本系统中的。熟练的操练会了本系统，对于其他与实际隧道相结合在一起的案例，也能以相类似的方法加以应对。 本隧道通风系统能够在驱动通风机的电机的工作状态下进行连锁、控制、保险等操作。PLC与其他元器件之间的配合可以使风机更有效地工作，达到准确排风的作用。本系统的工作模式是自动的，能够进行控制，状态的显示和紧急情况报警等工作。车辆计数传感器会在自动工作的状态下把采集的数据传输给PLC，PLC通过与程序的比对再输出相对应的处理信号给风机。如果传感器监测出隧道内的车辆数量低于系统设定的数值，则工作通风机和备用的离心通风机相互循环运作。而当隧道内车辆数量高于系统设定的数值或者发生了突发情况，则工作通风机与备用离心通风机自动变换成同时运作，增加对隧道的排风量，及时把有害气体排出。当传感器监测到隧道内的空气质量达到标准之后，通风机就又会自动回到循环运作。在一般的公路的隧道中都存在一定量的烟尘，所以烟尘传感器是必须的。它可以将采集的空气数据统一传送到A/D转化模块中去实行数据的转换，再将其传送到PLC中。PLC则把采集到的数据与系统设定好的数值比较处理，如果烟尘多于设定的数值，那么PLC会通过输出信号使风机增大功率，把有害气体及时排出以防发生意外。一条单向车道上的车流量由传感器采集并传输给PLC计算。如果有车辆驶入放置在入口的传感器，隧道内的车辆数就增加一辆，当出口的传感器检测到有车辆驶出，则隧道内车辆数就减少一辆。之后再把隧道内车辆数与程序设置的数值进行比对，做出相应调整之后来控制扇片运作的频率。2.2 设计要求(1)系统的监控及控制均在触摸屏上进行。(2)系统上电，在触摸屏上按下启动按钮，系统即进入运行模式。(3)以车流量为基准信号进行主控制调节计数传感器检测到129辆，扇片的工作频率为20赫兹 11 / 11