基于plc的隧道通風控制系統(tǒng)畢業(yè)論文

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）</b></p><p>　　題目 基于PLC的隧道通風控制系統(tǒng) </p><p>　　系 別 電氣工程系 </p><p>　　專 業(yè) 電氣自動化技術(shù) </p><p>　　班 級 &

2、lt;/p><p>　　姓 名 </p><p>　　學 號 </p><p>　　指導(dǎo)教師（職稱） （講師） </p><p>　　日 期 2012.2.24 </p><p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書</p>

3、<p>　　電氣工程系2012屆電氣自動化技術(shù)專業(yè)</p><p>　　注：本任務(wù)書要求一式兩份，一份打印稿交系辦，一份打印稿交學生。同時提交電子稿到系辦。</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著我國科學技術(shù)的逐步提高，微電子技術(shù)和電子技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，PLC和變頻器漸漸成了通用、廉價和性能可靠的

4、控制和驅(qū)動設(shè)備，得到廣泛的應(yīng)用。由PLC控制的變頻調(diào)速離心風機的通風系統(tǒng)，具有較高的可靠性和較好的節(jié)能效果，便于組建成整體的自控系統(tǒng)，很方便地實現(xiàn)各種控制和遠程監(jiān)控。</p><p>　　本課題設(shè)計內(nèi)容是將PLC、變頻器和觸摸屏相結(jié)合，并且隧道內(nèi)設(shè)置計數(shù)傳感器，溫度傳感器和能見度傳感器，以此來檢測隧道內(nèi)行車的環(huán)境。通風控制系統(tǒng)即在實時檢測這些環(huán)境參數(shù)的基礎(chǔ)上，控制隧道內(nèi)風機的開啟，以使各項空氣指標符合安全行車標準

5、，達到既保障安全行車、同時節(jié)約能源的目的。各空氣指標數(shù)據(jù)由PLC模擬量輸入模塊采集，風機的啟停通過PLC的開關(guān)量輸出模塊程序控制變頻器并由接觸器實現(xiàn)控制。采用以隧道的車流量為主控參數(shù)，實現(xiàn)對風機工作過程和運轉(zhuǎn)速度的有效控制，使風機在不同車輛數(shù)時以相應(yīng)的頻率運行，以便隧道通風機通風高效、安全，達到明顯的節(jié)能效果。并且風機的各個部分都準備了備用風機，以防因風機故障而影響整體系統(tǒng)的運行。PLC控制系統(tǒng)具有對驅(qū)動風機的電機過熱保護、故障報警、斷

6、電等功能特點，為隧道通風控制系統(tǒng)的簡易控制、節(jié)能、安全技術(shù)提供了一條新途徑。</p><p>　　關(guān)鍵詞：隧道通風；通風機；PLC；變頻器；觸摸屏；傳感器 </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Along with the science and technology change rapidly, ele

7、ctronic technology and microelectronics technology has been rapidly developed, PLC and inverter gradually became common, inexpensive and reliable control and drive equipment, widely used. Controlled by the PLC variable s

8、peed centrifugal fan ventilation systems, with high reliability and good energy-saving effect, convenient for building integrated automation system, very convenient to achieve a variety of control and remote monitoring.&

9、lt;/p><p>　　The system of PLC and frequency converter and touch screen to efficiently combine, for monitoring tunnel traffic environment, the tunnel is arranged in a counting sensor, temperature sensor and visi

10、bility detecting instrument. Ventilation control system in real-time detection of these environmental parameters based on the control of fan, tunnel opening, so that the air index conforms to the safety standard, to prot

11、ect the safety of driving, and the purpose of saving energy. The air index data fr</p><p>　　Key words: tunnel ventilation; ventilation; PLC; inverter;touch screen; sensor.</p><p><b>　　目 錄&

12、lt;/b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　1.緒 論1</b></p><p>　　1.1 課題背景及意義1</p><p>　　1.2 隧道通風系統(tǒng)國內(nèi)外發(fā)展概況1<

13、;/p><p>　　1.2.1 國外隧道通風控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀1</p><p>　　1.2.2 國內(nèi)隧道通風控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀2</p><p>　　1.3 隧道通風系統(tǒng)的發(fā)展趨勢2</p><p>　　1.4 課題主要研究內(nèi)容2</p><p>　　1.5 本章小結(jié)3</p><p>　　

14、2.公路隧道通風控制系統(tǒng)簡介4</p><p>　　2.1課題硬件控制方案的確定4</p><p>　　2.1.1 PLC功能特點4</p><p>　　2.1.2 單片機功能特點4</p><p>　　2.1.3 控制器的確定4</p><p>　　2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)介紹5</p><p

15、>　　2.3 本章小結(jié)7</p><p>　　3.硬件部分設(shè)計8</p><p>　　3.1 PLC的控制單元簡介及選擇8</p><p>　　3.1.1 PLC概述8</p><p>　　3.1.2 PLC外部連接10</p><p>　　3.1.3 PLC使用中需要注意的問題10</p>

16、;<p>　　3.1.4 PLC的選用12</p><p>　　3.2 觸摸屏簡介與選擇13</p><p>　　3.3 風機簡介及選用14</p><p>　　3.4 變頻器的選型及確定14</p><p>　　3.4.1 變頻器簡介14</p><p>　　3.4.2 變頻器工作原理15&

17、lt;/p><p>　　3.4.3 變頻器的確定15</p><p>　　3.5傳感器簡介與選擇17</p><p>　　3.5.1 車輛檢測電傳感器及其原理17</p><p>　　3.5.2 溫度傳感器及原理17</p><p>　　3.5.3 煙塵傳感器18</p><p>　　3.

18、6 本章小結(jié)18</p><p>　　4.軟件設(shè)計部分19</p><p>　　4.1 程序流程圖19</p><p>　　4.2 PLC程序20</p><p>　　4.2.1 0站PLC程序20</p><p>　　4.2.21站PLC程序22</p><p>　　4.2.3

19、2站PLC程序24</p><p>　　4.2.43站PLC程序25</p><p>　　4.4 本章小結(jié)27</p><p><b>　　結(jié) 論28</b></p><p><b>　　致 謝29</b></p><p><b>　　參考文獻30&

20、lt;/b></p><p><b>　　1.緒 論</b></p><p>　　1.1 課題背景及意義</p><p>　　隨著世界經(jīng)濟的逐步發(fā)展，一個國家的交通運輸業(yè)逐漸成為經(jīng)濟發(fā)展的主要制約因素之一。而我國是一個多山多丘陵的國家，縱橫交錯的交通運輸線有很大一部分需要隧道，隧道的高效安全就顯得尤為重要。在公路隧道內(nèi)，一方面由于汽車行駛

21、時排放的有害氣體(一氧化碳等)污染了空氣，影響了人體健康；另一方面，由于柴油機汽車排放的煤煙(主要是游離碳素等)和車輛行駛所揚起的粉塵有吸收隧道光線的作用，降低了隧道內(nèi)行車的能見度，危及了行車安全。所以為了稀釋汽車排放的污染物濃度，保持隧道內(nèi)清晰和空氣新鮮，確保人體健康和行車安全，必須進行通風監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計。隧道監(jiān)控系統(tǒng)集中監(jiān)控隧道內(nèi)通風、照明以及行車情況，在必要時候發(fā)布誘導(dǎo)和指導(dǎo)性信息。而隧道內(nèi)通風、照明、以及交通誘導(dǎo)設(shè)備均分散于整個隧

22、道區(qū)域，因此集成隧道內(nèi)各要素信息，方便隧道監(jiān)控人員的集中監(jiān)控與管理，成為隧道監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置的主要目的。由于近年來PLC和變頻器的顯著優(yōu)點而被廣泛使用，成為了實現(xiàn)機電一體化的理想控制設(shè)備。</p><p>　　較長的隧道具有特殊的運行環(huán)境,它具有封閉性強、噪音大、能見度低、光過度等特點。汽車尾氣中含有多種有害成分,造成了對隧道內(nèi)空氣的污染。而隧道是個閉塞空間,污染物不能很快擴散,隧道內(nèi)污染空氣的濃度會逐漸積累,煙塵量

23、達到一定程度后,就會使能見度下降,威脅行車安全的同時也可造成人體中毒。公路隧道安裝通風系統(tǒng)的目的是使隧道內(nèi)的空氣品質(zhì)維持在一定的水平,為車輛駕駛員及隧道維護管理人員提供一個健康通道和工作場所。通風控制系統(tǒng)還應(yīng)及時有效地處理火災(zāi)等緊急狀態(tài)。【1】</p><p>　　隧道通風系統(tǒng)從實際的運行中要求風量不是恒定的，而是隨著隧道內(nèi)環(huán)境參數(shù)的變化而變化，比如隧道內(nèi)人數(shù)、車輛數(shù)量、以及溫度和粉塵顆粒物的污染程度。在不同的情

24、況下，風機的運行臺數(shù)，每臺風機的運行頻率各不相同。系統(tǒng)從傳感器獲得模擬量信號，然后由PLC通過變頻器控制風機運行的頻率以提供相應(yīng)狀態(tài)的通風量，并通過觸摸屏監(jiān)視和控制運行狀態(tài)。通過對PLC技術(shù)，變頻器技術(shù)，觸摸屏技術(shù)的綜合應(yīng)用而完成此次的設(shè)計。</p><p>　　隧道通風系統(tǒng)對于我國的經(jīng)濟發(fā)展具有非常重要的意義。一方面我國國土廣闊，在廣闊的土地上，縱橫的是一條條交通要道，其中有很大一部分交通要道都要經(jīng)過隧道，因此

25、隧道技術(shù)的深層次研究成了我國經(jīng)濟發(fā)展的必要因素；在一方面，據(jù)有效數(shù)據(jù)統(tǒng)計，我國每年的交通事故發(fā)生在隧道內(nèi)的占有很大的比重，因此隧道技術(shù)在安全運營和事故救援方面有著舉足輕重的低位。</p><p>　　1.2 隧道通風系統(tǒng)國內(nèi)外發(fā)展概況</p><p>　　1.2.1 國外隧道通風控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀</p><p>　　國外對隧道通風問題的研究起步比較早，最早出現(xiàn)于鐵路

26、隧道。隨著公路隧道的出現(xiàn)，針對公路隧道通風的技術(shù)問題才得到研究。瑞士等歐洲國家在公路及鐵路隧道建設(shè)方面有著很高的聲譽，現(xiàn)世界上的第一、第二長大隧道分別位于挪威和瑞士。瑞士作為一個多山的國家在隧道及其地下工程建設(shè)方面積累了豐富的經(jīng)驗，早在100多前就修建了一條長15km的St.Gotthard鐵路隧道。瑞士的公路交通亦非常發(fā)達，高速公路建設(shè)始于20世紀60年代初，現(xiàn)已建成高速公路總里程超過1550km，其中包括160多座高速公路隧道,隧道

27、總長度達130多km，1980年建成的St.Gotthard公路隧道長達17km，在近20年內(nèi)一直為世界上第一長大公路隧道。北歐國家由于氣候條件和地質(zhì)投機倒把獨特，地下隧道被廣泛應(yīng)用。特別是挪威水工引水隧道及公路隧道尤為顯著，在2000年建成并投入運營的Lserdal隧道長25km，成為世界最長的公路隧道。在100多年的隧道建設(shè)中，歐洲各國逐步形成了自己的風格和特色，并積累了豐富的經(jīng)驗，許多技術(shù)和經(jīng)驗值得國內(nèi)隧道同行們借鑒和學習。191

28、9年，美國在修建紐約市荷蘭隧道時，以美國礦務(wù)局為主，在一些大學和研究所</p><p>　　1.2.2 國內(nèi)隧道通風控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀</p><p>　　我國的公路隧道建設(shè)起步較晚，對公路隧道通風的研究也落后于歐美和日本。1994年蘭州鐵道學院完成了依托中梁山隧道和縉云山隧道的公路長隧道縱向通風模型模擬試驗研究;1999年重慶公路科研設(shè)計院在隧道通風方面曾做過一些相應(yīng)的研究，在我國現(xiàn)有的經(jīng)

29、驗基礎(chǔ)上，借鑒國外公路隧道的成功經(jīng)驗和先進技術(shù)，主持編寫了《公路隧道通風照明設(shè)計規(guī)范JTJ 026．1—1999》，使得隧道通風設(shè)計有了更新的參考依據(jù)。國內(nèi)一些大學對隧道通風技術(shù)也進行了大量研究，如湖南大學孫一堅等對鐵路隧道風模型進行了試驗研究，長安大學的趙峰系統(tǒng)地推導(dǎo)了縱向通風、半橫向通風和全橫向通風三種通風方式的計算公式西南交通大學曾艷華等研究了全射流通風技術(shù)在特長公路隧道中的應(yīng)用;重慶交通大學的楊秀軍等對公路隧道通風中射流風機縱向

30、最小間距進行了研究?！?】</p><p>　　隧道通風技術(shù)在我國的引用量遠遠超過了其他國家，但在技術(shù)上卻處于起步狀態(tài)，各方面技術(shù)都不夠成熟。無論在控制方法還是元器件的生產(chǎn)制造技術(shù)上，都還處于開始階段，這對于我們是一個很大的重任。</p><p>　　1.3 隧道通風系統(tǒng)的發(fā)展趨勢</p><p>　　世界各國的隧道通風技術(shù)在近年來都達到了很大的發(fā)展。從系統(tǒng)控制方式

31、上來看，由原來單一的直接控制和間接控制法到現(xiàn)在的組合控制、智能控制，使隧道通風控制系統(tǒng)具有更高的精確度和穩(wěn)定性，更全面，更省力的控制整個系統(tǒng)，降低了能耗和隧道工作人員的勞動強度。在控制理念里也有了較大的轉(zhuǎn)變，系統(tǒng)開始更加智能化、網(wǎng)絡(luò)化和軟件化，使現(xiàn)在的隧道通風控制系統(tǒng)的輸入?yún)?shù)更多，從而達到更精確的控制系統(tǒng)的目的，利用先進的控制理論和技術(shù)，從而達到了更加良好的通風效果，節(jié)約了大量能源。</p><p>　　1.4

32、 課題主要研究內(nèi)容</p><p>　　基于PLC的隧道通風控制系統(tǒng)的課題研究內(nèi)容主要有以下幾點：</p><p>　?。?）基于PLC的隧道通風控制系統(tǒng)的設(shè)計；</p><p>　?。?）變頻調(diào)速技術(shù)在隧道通風控制系統(tǒng)中的應(yīng)用； </p><p>　?。?）隧道通風控制系統(tǒng)的分析。</p><p><b>

33、　　1.5 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章系統(tǒng)的介紹了隧道通風控制系統(tǒng)的背景和研究的重要意義，介紹了國內(nèi)外隧道控制技術(shù)的發(fā)展和研究現(xiàn)狀，在此次的課題設(shè)計中我們需要完成的關(guān)于變頻調(diào)速、編程軟件</p><p>　　和隧道控制系統(tǒng)的設(shè)計。</p><p>　　2.公路隧道通風控制系統(tǒng)簡介</p><p>　　2.1 課題硬

34、件控制方案的確定</p><p>　　2.1.1 PLC功能特點</p><p>　　PLC經(jīng)過一代的更新?lián)Q代，截止到目前，它主要有以下幾方面功能：</p><p>　　(1)數(shù)據(jù)處理：PLC是具有微處理器的一種智能電子產(chǎn)品, 它具有數(shù)值運算、數(shù)據(jù)比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、以及數(shù)據(jù)傳輸通信等功能。</p><p>　　(2)邏輯控制：PLC具有邏輯運算

35、功能, 可實現(xiàn)多種通斷控制。 </p><p>　　(3)定時控制：由于PLC為用戶提供了很多計時器, 且時間設(shè)定值可由用戶程序設(shè)定修改, 所以有很強的定時功能。 </p><p>　　(4)計數(shù)功能：同時PLC 為用戶提供了很多的計數(shù)器, 也可通過軟件進行計數(shù)值的設(shè)定。</p><p>　　(5)順序控制：可依據(jù)生產(chǎn)加工過程, 實現(xiàn)定位輸出、順序啟動等控制。<

36、;/p><p>　　(6)通信聯(lián)網(wǎng)：可以對調(diào)節(jié)器、變頻器等實現(xiàn)遠程控制。也可與其它PLC或計算機之間進行數(shù)據(jù)傳輸通信, 構(gòu)成“ 集中管理分散控制” 的分布式控制系統(tǒng)。</p><p>　　目前PLC的主要優(yōu)點是體積小，速度快，性能高，除輸入出16～25點的獨立用途外，還可以適用于多個基本組件間的連接，模擬控制，定位控制等特殊用途，可以滿足多樣化廣泛的需要。</p><p&g

37、t;　　2.1.2 單片機功能特點</p><p>　　單片機是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計時器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的計算機系統(tǒng)。</p><p>　　其主要優(yōu)點有設(shè)計簡單

38、，成本低，可以編寫復(fù)雜的優(yōu)化程序。缺點有處理速度慢，功能少，精度低，編程設(shè)備繁瑣，程序算法和可靠性驗證困難，抗干擾能力低，故障率高且不易擴展。</p><p>　　2.1.3 控制器的確定</p><p>　　單片機與PLC控制的區(qū)別</p><p>　?。?）PLC是建立在單片機之上的產(chǎn)品，單片機是一種集成電路，兩者不具有可比性。</p><p

39、>　　（2）單片機可以構(gòu)成各種各樣的應(yīng)用系統(tǒng)，從微型、小型到中型、大型都可，PLC是單片機應(yīng)用系統(tǒng)的一個特例。 </p><p>　?。?）不同廠家的PLC有相同的工作原理，類似的功能和指標，有一定的互換性，質(zhì)量有保證，編程軟件正朝標準化方向邁進。這正是PLC獲得廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)。而單片機應(yīng)用系統(tǒng)功能千差萬別，質(zhì)量參差不齊，學習、使用和維護都很困難。</p><p>　　最后

40、，從工程的角度，談?wù)凱LC與單片機系統(tǒng)的選用： </p><p>　?。?）對單項工程或重復(fù)數(shù)極少的項目，采用PLC方案是可行、快捷的途徑，成功率高，可靠性好，手尾少，但成本較高。</p><p>　?。?）對于量大的配套項目，采用單片機系統(tǒng)具有成本低、效益高的優(yōu)點，但這要有相當?shù)难邪l(fā)力量和行業(yè)經(jīng)驗才能使系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠地運行。</p><p>　　經(jīng)過對單

41、片機與PLC的優(yōu)缺點及應(yīng)用場合的綜合對比，本課采用中央計算機加可編程控制器PLC構(gòu)成隧道通風控制系統(tǒng)。中央計算機即上位機用于監(jiān)控系統(tǒng)中各風機的運行狀況，包括模擬量輸人顯示、開關(guān)量輸人顯示、開關(guān)量輸出顯示。下位機采用可編程控制器PLC，完成與風機相關(guān)的所有邏輯控制、頻率和相位的實時檢測、數(shù)據(jù)通信等功能?！?】</p><p>　　由于可編程控制器和觸摸屏及三相異步電機的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)充分利用了PLC強大的邏輯處理

42、功能和人機界面的良好的交互性，避免傳統(tǒng)的繼電器—接觸器控制電路的復(fù)雜接線，降低了對運行人員的技術(shù)要求；同時對重要開關(guān)輸入量實現(xiàn)觸摸屏按鍵和外部按鈕備用模式，提高了系統(tǒng)的可靠性，為現(xiàn)場操作人員對運行過程的實時監(jiān)控和維護帶來了方便。</p><p>　　本系統(tǒng)設(shè)計原則:正常行車和發(fā)生交通阻塞時,隧道通風系統(tǒng)應(yīng)提供足夠的新風量,稀釋隧道內(nèi)車輛行駛時排出的廢氣,為安全行車提供良好的空氣清新度和舒適性;隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)事故時

43、,系統(tǒng)應(yīng)具有排煙功能,控制煙霧和熱量的擴散,為逗留在隧道內(nèi)的司乘人員、消防人員提供一定的新風量,以利于人員和車輛的安全疏散；通風系統(tǒng)盡可能采用新設(shè)備、新工藝、新材料和新技術(shù)?？紤]到近遠期相結(jié)合和緩裝的可能性,通風設(shè)備的選用和配置盡可能采用國內(nèi)成熟產(chǎn)品和維修保養(yǎng)方便的設(shè)備，注重環(huán)境保護措施。</p><p>　　2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)介紹</p><p>　　通風控制系統(tǒng)主要由 4 臺風機組構(gòu)成，

44、每個風機組有兩臺電機，由一臺PLC、一臺變頻器控制。系統(tǒng)共有8臺電機、四臺PLC、四臺變頻器、四臺觸摸屏組成。每臺電機驅(qū)動一組扇片，兩組扇片是對旋的，一組用于吸風，一組為增加風速，對隧道進行供風，采用風機 2 ×45 kW ，PLC、觸摸屏、車流量、煙塵傳感器和變頻器等組成一個完整的閉環(huán)控制系統(tǒng)。其中還包括接觸器、中間繼電器、熱繼電器、斷路器等系統(tǒng)保護電器，實現(xiàn)對電 機和 PLC的有效保護，以及對電機的切換控制。</p

45、><p>　　每一組風機的控制中包括兩臺風機，風機的狀態(tài)，包括“正?！焙汀肮收稀薄ⅰ罢D(zhuǎn)”、“反轉(zhuǎn)”、“停止”按鈕分別為操作風機正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止的控制按鈕，當風機的當前設(shè)備狀態(tài)為“故障”時，禁止對此風機進行控制，任何對風機的操作，均會觸發(fā)警告消息提示，操作無效，直至將控制權(quán)限交還監(jiān)控所上位機。</p><p>　　若風機正在運轉(zhuǎn)，當對此風機進行反向操作時，須先將風機停止，然后再反向開啟。如假設(shè)

46、風機1當前的運行狀況為正轉(zhuǎn)，單擊“反轉(zhuǎn)”按鈕，則觸發(fā)“請先停止風機再反向開啟!”的消息提示，并且反轉(zhuǎn)操作被視為無效操作。【3】</p><p>　　圖2.4 系統(tǒng)框圖</p><p>　　本控制系統(tǒng)以傳感器為感應(yīng)元件，PLC識別并控制，變頻器輸出可變頻率，從而實現(xiàn)風機自動運行等功能，且由于高速公路隧道區(qū)域作為一個相對封閉區(qū)域，通風不暢，汽車尾氣沉積，油污污染，高低壓線纜布線的空間限制導(dǎo)致

47、電磁干擾等等因素，使其成為一個非常惡劣的電氣環(huán)境，對應(yīng)用的電氣設(shè)備的適應(yīng)性提出很高的要求；而且隧道距離長，設(shè)備布設(shè)分散，也為監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建造成一定難度所以在此設(shè)計由觸摸屏監(jiān)視控制。與常規(guī)繼電器實施的通風系統(tǒng)相比，PLC系統(tǒng)具有故障率低、可靠性高、接線簡單、維護方便等諸多優(yōu)點。 PLC和變頻器及各種傳感器配合使用，使系統(tǒng)控制的安全性、可靠性大大提高，也使通風機運行的故障率大大降低，不僅節(jié)約了電能，而且還提高了設(shè)備的運轉(zhuǎn)率?？刂乒δ苁雇L系

48、統(tǒng)的自動化程度大大提高，減輕了崗位人員勞動強度。系統(tǒng)框圖詳見圖2.4</p><p>　　本PLC控制系統(tǒng)具有對通風機的電動機啟動與運行，進行監(jiān)控、聯(lián)鎖和過熱保護等功能。PLC與車流量、煙塵、溫度傳感器配合使用，使系統(tǒng)控制的安全性、可靠性大大提高，也使通風機運行的故障率大大降低，提高了設(shè)備的運轉(zhuǎn)率。</p><p>　　本系統(tǒng)采用自動工作模式，具有現(xiàn)場控制方式、狀態(tài)顯示以及故障報警等功能。

49、</p><p>　　在自動方式下，利用車流量感器檢測車流量的電信號，然后送入 PLC，PLC將檢測到車輛值與設(shè)定的車輛值進行比較和處理，輸出信號控制通風機工作。當隧道的車輛低于設(shè)定范圍數(shù)值，工作通風機與備用離心通風機循環(huán)工作；當出現(xiàn)突發(fā)事故，隧道的車輛高于設(shè)定的數(shù)值，工作離心通風機與備用通風機不再循環(huán)工作，并自動切換為同時工作，加大對隧道內(nèi)的通風量，直至隧道內(nèi)的空氣升至設(shè)定的空氣數(shù)值以上，工作通風機與備用通風機

50、恢復(fù)循環(huán)工作。</p><p>　　在有煙塵的隧道通風系統(tǒng)中，隧道內(nèi)的煙塵濃度傳感器檢測煙塵濃度，用變送器將現(xiàn)場信號變換成統(tǒng)一的標準信號，送入 A /D 轉(zhuǎn)換模塊進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后送入 PLC，同樣 PLC將檢測到的數(shù)值與設(shè)定的數(shù)值進行比較，當煙塵濃度大于設(shè)定數(shù)值后，PLC輸出信號控制通風機全速工作，防止事故發(fā)生。</p><p><b>　　車流量的計算：</b>&

51、lt;/p><p>　　每股行車道的車流量通過PLC進行統(tǒng)計。當車輛進入路口經(jīng)過第一個傳感器時，使統(tǒng)計數(shù)加1，經(jīng)過第二個傳感器2出路口時，使統(tǒng)計數(shù)減1，其差值為該股車道上車輛的滯留量(動態(tài)值)，可以與設(shè)定值進行比較，據(jù)此作為調(diào)整風機運行頻率的依據(jù)。</p><p><b>　　2.3 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章系統(tǒng)的介紹了單片機和P

52、LC兩大控制器的優(yōu)缺點，并做了詳細的對比，通過對此次課題設(shè)計的深入研究，本人決定選用PLC作為本系統(tǒng)的硬件部分控制器，其余系統(tǒng)由八臺風機，四臺PLC，四臺觸摸屏，四臺變頻器組成。</p><p><b>　　3.硬件部分設(shè)計</b></p><p>　　本系統(tǒng)采用中央計算機加可編程邏輯控制器PLC構(gòu)成隧道通風控制系統(tǒng)。中央計算機即上位機用于監(jiān)控系統(tǒng)中各風機的運行狀況，

53、包括模擬量輸人顯示、開關(guān)量輸人顯示、開關(guān)量輸出顯示。下位機采用可編程控制器PLC，完成與風機相關(guān)的所有邏輯控制、頻率和相位的實時檢測、數(shù)據(jù)通信等功能?！?】</p><p>　　可編程邏輯控制器(PLC)以其編程簡單方便、控制穩(wěn)定可靠、功能強大等優(yōu)點通常作為控制器廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)控制領(lǐng)域。觸摸屏作為人機交互界面在一定程度上減少PLC的外部I／O點的使用以及減輕系統(tǒng)外部按鈕開關(guān)的連線復(fù)雜程度，同時也提高了運行維護

54、的方便性。隨著工業(yè)現(xiàn)場對控制設(shè)備小型化、易操作化、智能化的要求的不斷提高，基于PLC和觸摸屏的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用前景將非常廣闊。本系統(tǒng)采用PLC、觸摸屏、變頻器和外部模擬按鈕實現(xiàn)兩臺三相異步電機的交流變頻調(diào)速實驗系統(tǒng)設(shè)計。</p><p>　　采用CO/VI檢測儀測量CO濃度和可見度,由PLC的模擬量轉(zhuǎn)換模塊將被測模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量,經(jīng)PLC程序處理、判斷,控制隧道射流風機的啟停,達到排除CO和煙霧,保證滿足

55、最大車流量的通風要求,達到隧道空氣衛(wèi)生要求?！?】</p><p>　　3.1 PLC的控制單元簡介及選擇</p><p>　　3.1.1 PLC概述</p><p>　　可編程控制器，英文Programmable Controller,簡稱PLC，本課題中用PLC作為它的簡稱。PLC是用于工業(yè)現(xiàn)場的電控制器。它源于繼電器控制技術(shù)，但基于電子計算機。它以微處理器為核

56、心，集自動化技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)為一體，它通過運行儲存在其內(nèi)存中的程序，把經(jīng)輸入電路的物理過程得到的輸入信息，變換為所要求的輸出信息，進而再通過輸出電路的物理過程去實現(xiàn)對負載的控制。</p><p>　　PLC基于電子計算機，但并不等同于計算機。普通計算機進行入出信息交換時，大多只考慮信息本身，信息入出的物理過程一般不考慮的。而PLC則要考慮信息入出的可靠性、實時性、以及信息的實際使用。特別要考慮怎樣適應(yīng)于

57、工業(yè)環(huán)境，如便于安裝便于門內(nèi)外感應(yīng)采集信號，便于維修和抗干擾等問題，入出信息變換及可靠地物理實現(xiàn)，可以說是PLC實現(xiàn)控制的兩個基本點。PLC可以通過他的外設(shè)或通信接口與外界交換信息。其功能要比繼電器控制裝置多得多、強得多。PLC有豐富的指令系統(tǒng)，有各種各樣的I/O接口、通信接口，有大容量的內(nèi)存，有可靠的自身監(jiān)控系統(tǒng)，因而具有以下基本功能：</p><p><b>　　1.邏輯處理功能；</b>

58、;</p><p><b>　　2.數(shù)據(jù)運算功能；</b></p><p><b>　　3.準確定時功能；</b></p><p><b>　　4.高速計數(shù)功能；</b></p><p>　　5.中斷處理(可以實現(xiàn)各種內(nèi)外中斷)功能；</p><p>　

59、　6.程序與數(shù)據(jù)存儲功能；</p><p><b>　　7.聯(lián)網(wǎng)通信功能；</b></p><p>　　8.自檢測、自診斷功能。</p><p>　　可以說，凡普通小型計算機能實現(xiàn)的功能，PLC幾乎都可以做到。像PLC這樣，集豐富功能于一身，是別的電控制器所沒有的，更是傳統(tǒng)的繼電器控制電路所無法比擬的。豐富的功能為PLC 的廣泛應(yīng)用提供了可能，

60、同時，也為自動門行業(yè)的遠程化、信息化、智能化創(chuàng)造了條件。</p><p>　　PLC與其它典型控制系統(tǒng)的區(qū)別：</p><p>　　繼電器控制系統(tǒng)雖有較好的抗干擾能力，但使用了大量的機械觸點。是設(shè)備連線復(fù)雜，且觸點在開閉時易受電弧的損害，壽命短，系統(tǒng)可靠性差。</p><p><b>　　a控制邏輯 </b></p><p&

61、gt;　　繼電器控制邏輯采用硬件接線邏輯，利用繼電器機械觸點的串聯(lián)或并聯(lián)，及時間繼電器等組合成控制邏輯，其接線多而復(fù)雜、體積大、功耗大、故障率高，一旦系統(tǒng)構(gòu)成后，想在改變或增加功能都很困難。另外，繼電器觸點數(shù)目有限，每個只有4-8對觸點，因此靈活性和擴展性很差，而PLC采用存儲器邏輯，其控制邏輯以程序方式儲存在內(nèi)存中，要改變控制邏輯，只需要改變程序即可，因此靈活性和擴展性很好。</p><p><b>

62、　　b.工作方式</b></p><p>　　電源接通時，繼電器控制線路中各繼電器同時處于受控制狀態(tài)，它屬于并行方式。而PLC得控制邏輯中，各內(nèi)部期間都處于周期性掃描過程中，各種邏輯、數(shù)值輸出地結(jié)果都是按照在程序中的前后順序計算出來的，它屬于串行方式。</p><p>　　PLC有微型計算機的許多特點，但他的工作方式卻與微機有很大不同。微機一般采用等待命令的工作方式。而PLC則

63、采用不斷循環(huán)的順序掃描的工作方式。每次掃描所用的時間稱為掃描周期或工作周期。CPU從第一條指令開始，按順序逐條的執(zhí)行用戶程序知道用戶程序結(jié)束，然后返回第一條指令開始新一輪的掃描。PLC就是這樣周而復(fù)始的重復(fù)上述循環(huán)掃描的，這種工作方式是在系統(tǒng)的控制下，順次掃描各輸入點的狀態(tài)，按用戶程序進行運算處理，然后順序向輸出點發(fā)出相應(yīng)的控制信號。</p><p>　　PLC是一種工業(yè)控制計算機，所以他的工作原理是建立在計算機

64、的工作原理基礎(chǔ)上的，即通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實現(xiàn)的。但是CPU是分時操作方式來處理各項任務(wù)的，計算機在每一瞬間只能做一件事，所以程序的執(zhí)行是按程序順序一次完成相應(yīng)各電器的動作，便成為時間上的串行。由于運算速度極高，各電器的動作似乎是同時完成的，但實際輸入輸出的響應(yīng)是有滯后的。</p><p><b>　　c.控制速度</b></p><p>　　繼電器控制邏

65、輯依靠觸點的機械動作實現(xiàn)控制，工作頻率低，觸點開閉動作一般幾十毫秒數(shù)量級。另外機械觸點還會出現(xiàn)抖動問題；而PLC是由程序指令控制半導(dǎo)體電路來實現(xiàn)控制，屬于無觸點控制，速度極快，一般一條用戶指令的執(zhí)行時間在微秒數(shù)量級，且不會出現(xiàn)抖動。</p><p>　　CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC至少有一個CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀

66、態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中。同時，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程。</p><p>　　CPU主要由運算器、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。</p><p>　　CPU速度和內(nèi)存容量是PLC的重要參數(shù)，它們決定著PLC的工作速度，I/O數(shù)量及軟件

67、容量等，因此限制著控制規(guī)模。</p><p><b>　　工作原理： </b></p><p>　　PLC有兩種工作狀態(tài)，運行狀態(tài)（RUN）和停止狀態(tài)（STOP）。在運行狀態(tài)中，PLC通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實現(xiàn)控制。為了使PLC的輸出及時地響應(yīng)隨時可能變化的輸入信號，用戶程序不是只執(zhí)行一次，而是反復(fù)不斷的重復(fù)執(zhí)行，直到PLC停機或者切換停止工作狀態(tài)。除了執(zhí)行

68、用戶程序外，每次循環(huán)過程中，PLC要完成內(nèi)部處理、通信處理等工作，一次循環(huán)可分為5個階段：</p><p>　　開始→診斷→與編程器通信→讀入程序→執(zhí)行程序→輸出結(jié)果→開始</p><p>　　PLC這種周而復(fù)始的循環(huán)工作方式被稱為“掃描工作方式” 。在工作狀態(tài)下，這種工作方式被稱為“掃描周期” 。其典型值為1-100ms。 </p><p><b>　　

69、I/O模塊:</b></p><p>　　PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O分為開關(guān)量輸入（DI），開關(guān)量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。</p><p>　　常用的I

70、/O分類如下：</p><p>　　開關(guān)量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC；按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。</p><p>　　模擬量：按信號類型分，有電流型（4～20mA,0～20mA）、電壓型（0～10V,0～5V,-10～10V）等；按精度分，有12bit，14bit，16bit等。</p><p>　　除了上述通用I/O外，

71、還有特殊I/O模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。</p><p>　　按I/O點數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少。但其最大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機架槽數(shù)限制。</p><p><b>　?。?）電源模塊</b></p><p>　　PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時，有的還為輸入電路

72、提供24V的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VDC）。</p><p>　　3.1.2 PLC外部連接</p><p>　　傳感器作輸入信號，5個操作鍵分別是自動方式開關(guān)、手動方式開關(guān)、停機按鈕，及2個在手動控制下控制通風機運行的按鈕開關(guān)，開關(guān)量傳感器為拖動通風機的吸風電機和增風速電機發(fā)生堵轉(zhuǎn)故障時熱繼電器。</p>&

73、lt;p>　　3.1.3 PLC使用中需要注意的問題</p><p>　　PLC是一種用于工業(yè)生產(chǎn)自動化控制的設(shè)備，一般不需要采取什么措施，就可以直接在工業(yè)環(huán)境中使用。然而，盡管有如上所述的可靠性較高，抗干擾能力較強，但當生產(chǎn)環(huán)境過于惡劣，電磁干擾特別強烈，或安裝使用不當，就可能造成程序錯誤或運算錯誤，從而產(chǎn)生誤輸入并引起誤輸出，這將會造成設(shè)備的失控和誤動作，從而不能保證PLC的正常運行，要提高PLC控制系

74、統(tǒng)可靠性，一方面要求PLC生產(chǎn)廠家提高設(shè)備的抗干擾能力；另一方面，要求設(shè)計、安裝和使用維護中引起高度重視，多方配合才能完善解決問題，有效地增強系統(tǒng)的抗干擾性能。因此在使用中應(yīng)注意以下問題：</p><p><b>　　工作環(huán)境</b></p><p><b>　　（1）溫度</b></p><p>　　PLC要求環(huán)境溫度在

75、0～55℃，安裝時不能放在發(fā)熱量大的元件下面，四周通風散熱的空間應(yīng)足夠大。</p><p><b>　?。?）濕度</b></p><p>　　為了保證PLC的絕緣性能，空氣的相對濕度應(yīng)小于85%（無凝露）。</p><p><b>　　（3）震動</b></p><p>　　應(yīng)使PLC遠離強烈的震

76、動源，防止振動頻率為10～55Hz的頻繁或連續(xù)振動。當使用環(huán)境不可避免震動時，必須采取減震措施，如采用減震膠等。 </p><p><b>　　（4）空氣</b></p><p>　　避免有腐蝕和易燃的氣體，例如氯化氫、硫化氫等。對于空氣中有較多粉塵或腐蝕性氣體的環(huán)境，可將PLC安裝在封閉性較好的控制室或控制柜中。</p><p><b&

77、gt;　?。?）電源</b></p><p>　　PLC對于電源線帶來的干擾具有一定的抵制能力。在可靠性要求很高或電源干擾特別嚴重的環(huán)境中，可以安裝一臺帶屏蔽層的隔離變壓器，以減少設(shè)備與地之間的干擾。一般PLC都有直流24V輸出提供給輸入端，當輸入端使用外接直流電源時，應(yīng)選用直流穩(wěn)壓電源。因為普通的整流濾波電源，由于紋波的影響，容易使PLC接收到錯誤信息。</p><p>　　

78、控制系統(tǒng)中干擾及其來源：</p><p>　　現(xiàn)場電磁干擾是PLC控制系統(tǒng)中最常見也是最易影響系統(tǒng)可靠性的因素之一，所謂治標先治本，找出問題所在，才能提出解決問題的辦法。因此必須知道現(xiàn)場干擾的源頭。</p><p><b>　　干擾源及一般分類：</b></p><p>　　影響PLC控制系統(tǒng)的干擾源，大都產(chǎn)生在電流或電壓劇烈變化的部位，其原因

79、是電流改變產(chǎn)生磁場，對設(shè)備產(chǎn)生電磁輻射；磁場改變產(chǎn)生電流，電磁高速產(chǎn)生電磁波。通常電磁干擾按干擾模式不同，分為共模干擾和差模干擾。共模干擾是信號對地的電位差，主要由電網(wǎng)串入、地電位差及空間電磁輻射在信號線上感應(yīng)的共態(tài)（同方向）電壓疊加所形成。共模電壓通過不對稱電路可轉(zhuǎn)換成差模電壓，直接影響測控信號，造成元器件損壞（這就是一些系統(tǒng)I/O模件損壞率較高的主要原因），這種共模干擾可為直流，亦可為交流。差模干擾是指作用于信號兩極間的干擾電壓，主

80、要由空間電磁場在信號間耦合感應(yīng)及由不平衡電路轉(zhuǎn)換共模干擾所形成的電壓，這種干擾疊加在信號上，直接影響測量與控制精度。</p><p>　　PLC系統(tǒng)中干擾的主要來源及途徑：</p><p><b>　　1）強電干擾</b></p><p>　　PLC系統(tǒng)的正常供電電源均由電網(wǎng)供電。由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣，它將受到所有空間電磁干擾而在線路上感應(yīng)電壓。

81、尤其是電網(wǎng)內(nèi)部的變化，刀開關(guān)操作浪涌、大型電力設(shè)備起停、交直流傳動裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等，都通過輸電線路傳到電源原邊。</p><p><b>　　2）柜內(nèi)干擾</b></p><p>　　控制柜內(nèi)的高壓電器，大的電感性負載，混亂的布線都容易對PLC造成一定程度的干擾。</p><p>　　3）來自信號線引入的干擾</p>

82、;<p>　　與PLC控制系統(tǒng)連接的各類信號傳輸線，除了傳輸有效的各類信息之外，總會有外部干擾信號侵入。此干擾主要有兩種途徑：一是通過變送器供電電源或共用信號儀表的供電電源串入的電網(wǎng)干擾，這往往被忽視；二是信號線受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾，即信號線上的外部感應(yīng)干擾，這是很嚴重的。由信號引入干擾會引起I/O信號工作異常和測量精度大大降低，嚴重時將引起元器件損傷。</p><p>　　4）來自接地系統(tǒng)混亂

83、時的干擾</p><p>　　接地是提高電子設(shè)備電磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正確的接地，既能抑制電磁干擾的影響，又能抑制設(shè)備向外發(fā)出干擾；而錯誤的接地，反而會引入嚴重的干擾信號，使PLC系統(tǒng)將無法正常工作。</p><p>　　5）來自PLC系統(tǒng)內(nèi)部的干擾</p><p>　　主要由系統(tǒng)內(nèi)部元器件及電路間的相互電磁輻射產(chǎn)生，如邏輯電路相互輻射及其對模擬電路的

84、影響，模擬地與邏輯地的相互影響及元器件間的相互不匹配使用等。</p><p><b>　　6）變頻器干擾 </b></p><p>　　一是變頻器啟動及運行過程中產(chǎn)生諧波對電網(wǎng)產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾，引起電網(wǎng)電壓畸變，影響電網(wǎng)的供電質(zhì)量；二是變頻器的輸出會產(chǎn)生較強的電磁輻射干擾，影響周邊設(shè)備的正常工作。 </p><p><b>　　主要抗干擾

85、措施： </b></p><p>　?。?）電源的合理處理，抑制電網(wǎng)引入的干擾 </p><p>　　對于電源引入的電網(wǎng)干擾可以安裝一臺帶屏蔽層的變比為1：1的隔離變壓器，以減少設(shè)備與地之間的干擾，還可以在電源輸入端串接LC濾波電路。 </p><p>　?。?）正確選擇接地點，完善接地系統(tǒng) </p><p>　　良好的接地是保證

86、PLC可靠工作的重要條件，可以避免偶然發(fā)生的電壓沖擊危害。接地的目的通常有兩個，其一為了安全，其二是為了抑制干擾。完善的接地系統(tǒng)是PLC控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一。 </p><p>　　PLC控制系統(tǒng)的地線包括系統(tǒng)地、屏蔽地、交流地和保護地等。接地系統(tǒng)混亂對PLC系統(tǒng)的干擾主要是各個接地點電位分布不均，不同接地點間存在地電位差，引起地環(huán)路電流，影響系統(tǒng)正常工作。例如電纜屏蔽層必須一點接地，如果電纜屏蔽層兩

87、端A、B都接地，就存在地電位差，有電流流過屏蔽層，當發(fā)生異常狀態(tài)如雷擊時，地線電流將更大。 </p><p>　　此外，屏蔽層、接地線和大地有可能構(gòu)成閉合環(huán)路，在變化磁場的作用下，屏蔽層內(nèi)又會出現(xiàn)感應(yīng)電流，通過屏蔽層與芯線之間的耦合，干擾信號回路。若系統(tǒng)地與其它接地處理混亂，所產(chǎn)生的地環(huán)流就可能在地線上產(chǎn)生不等電位分布，影響PLC內(nèi)邏輯電路和模擬電路的正常工作。PLC工作的邏輯電壓干擾容限較低，邏輯地電位的分布干

88、擾容易影響PLC的邏輯運算和數(shù)據(jù)存貯，造成數(shù)據(jù)混亂、程序跑飛或死機。模擬地電位的分布將導(dǎo)致測量精度下降，引起對信號測控的嚴重失真和誤動作。 </p><p>　　1）安全地或電源接地 </p><p>　　將電源線接地端和柜體連線接地為安全接地。如電源漏電或柜體帶電，可從安全接地導(dǎo)入地下，不會對人造成傷害。 </p><p><b>　　2）系統(tǒng)接地 &l

89、t;/b></p><p>　　PLC控制器為了與所控的各個設(shè)備同電位而接地，叫系統(tǒng)接地。接地電阻值不得大于4Ω，一般需將PLC設(shè)備系統(tǒng)地和控制柜內(nèi)開關(guān)電源負端接在一起，作為控制系統(tǒng)地。 </p><p>　　3）信號與屏蔽接地 </p><p>　　一般要求信號線必須要有唯一的參考地，屏蔽電纜遇到有可能產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾的場合，也要在就地或者控制室唯一接地，防止形

90、成“地環(huán)路”。信號源接地時，屏蔽層應(yīng)在信號側(cè)接地；不接地時，應(yīng)在PLC側(cè)接地；信號線中間有接頭時，屏蔽層應(yīng)牢固連接并進行絕緣處理，一定要避免多點接地；多個測點信號的屏蔽雙絞線與多芯對絞總屏蔽電纜連接時，各屏蔽層應(yīng)相互連接好，并經(jīng)絕緣處理，選擇適當?shù)慕拥靥巻吸c接點?！?】</p><p>　　3.1.4 PLC的選用</p><p>　　根據(jù)設(shè)計要求得出，主站PLC需要一個啟動按鈕X5、和一

91、個急停按鈕X4、進口車輛傳感器X0、出口車輛傳感器X1、溫度傳感器X2、煙塵傳感器X3、變頻器故障輸入X6七個輸入信號，而輸出共需8個輸出信號。由于隧道集中監(jiān)控系統(tǒng)傳輸距離長，控制規(guī)模較大，采用四級控制較為靈活、安全、高效。四級控制即總中心計算機系統(tǒng)控制、監(jiān)控分中心計算機系統(tǒng)控制、隧道PLC網(wǎng)絡(luò)控制、現(xiàn)場自動控制。隧道監(jiān)控系統(tǒng)一般情況下是在監(jiān)控分中心主控計算機的控制下，交由控制器自動控制運行。隧道PLC網(wǎng)絡(luò)在計算機的控制下，運行各自局部

92、設(shè)施的自動控制。監(jiān)控中心控制計算機采集來自分中心及隧道控制單元、各類檢測報警單元的運行數(shù)據(jù)，并給相應(yīng)的控制單元發(fā)送命令，以執(zhí)行相應(yīng)任務(wù)。</p><p>　　為了避免大材小用，而造成的資金浪費，同時要保證實現(xiàn)操作的可行性，及以后擴展需要，則選用三菱型號為FX1N系列的PLC機型。</p><p>　　FX1N系列是FX系列PLC家族中比較先進的系列。由于FX1N系列具備如下特點：最大范圍的

93、包容了標準特點、程式執(zhí)行更快、全面補充了通信功能、適合世界各國不同的電源以及滿足單個需要的大量特殊功能模塊，他可以為你的工廠自動化應(yīng)用提供最大的靈活和控制能力。為大量實際應(yīng)用而開發(fā)的特殊功能開發(fā)了各個范圍的特殊功能模塊以滿足不同的需要，模擬I/O，高速計數(shù)器。內(nèi)置24V直流電源，24V、400mA直流電源可用于外圍設(shè)備，如傳感器或其他元件?？焖贁嚅_端子塊因為采用了優(yōu)良的可維護性快速斷開端子，即使接著電纜也可以更換單元。時鐘功能和小時表功

94、能在所有的FX1N的PLC中都有實時時鐘標準。時間設(shè)置和比較指令易于操作。小時表功能對過程跟蹤和機器維護提供了有價值的信息。持續(xù)掃描功能為應(yīng)用所需求的持續(xù)掃描時間定義操作周期在線程序編輯在線改變程序不會損失工作時間或者停止生產(chǎn)運轉(zhuǎn)。RUN/STOP開關(guān)面板上運行/停止開關(guān)易于操作。遠程維護遠處的編程軟件可以通過調(diào)制調(diào)解器來檢測、上載或是卸載程序和數(shù)據(jù)密碼保護使用一個八位數(shù)字密碼保護您的程序。</p><p>　　

95、FX1N-40MR001的PLC機型，I/O總點數(shù)為40點，輸入點數(shù)為24(X000～X023)點，輸出點為16（Y000～Y15）,為繼電器輸出，交流電源、24V直流輸入類型。它具有靈活的配置，除了滿足特殊需求的大量特殊模塊，6個基本單元中的每個單元可擴展256個I/O。有高速運算，基本指令：0.08us/指令，應(yīng)用指令：1.52至幾百us/指令。有突出的寄存器容量，F(xiàn)X1N系列包括8K步內(nèi)置RAM寄存器，用一個寄存器盒可擴展到16R

96、AM或EEPROM。有豐富的元件資源，3072點輔助繼電器，256點計時器，235點計數(shù)器，8000數(shù)據(jù)存儲器。滿足我的設(shè)計需要。 整個系統(tǒng)組件及成本，提高工作可靠性，交通等選用220VAC為宜，選用其他型號的交通燈，只需加裝相應(yīng)等級電壓轉(zhuǎn)換裝置即可，同時要特別注意單點負載電流不能超過2A，若高于2A則要采取隔離技術(shù)手段。</p><p>　　3.2 觸摸屏簡介與選擇</p><p&g

97、t;　　觸摸屏（Touch panel）又稱為觸控面板，是個可接收觸頭等輸入訊號的感應(yīng)式液晶顯示裝置，當接觸了屏幕上的圖形按鈕時，屏幕上的觸覺反饋系統(tǒng)可根據(jù)預(yù)先編程的程式驅(qū)動各種連結(jié)裝置，可用以取代機械式的按鈕面板，并借由液晶顯示畫面制造出生動的影音效果。</p><p>　　隨著多媒體信息查詢的與日俱增，人們越來越多地談到觸摸屏，因為觸摸屏不僅適用于中國多媒體信息查詢的國情，而且觸摸屏具有堅固耐用、反應(yīng)速度快、

98、節(jié)省空間、易于交流等許多優(yōu)點。利用這種技術(shù)，我們用戶只要用手指輕輕地碰計算機顯示屏上的圖符或文字就能實現(xiàn)對主機操作，從而使人機交互更為直截了當，這種技術(shù)大大方便了那些不懂電腦操作的用戶。</p><p>　　隨著使用電腦作為信息來源的與日俱增，觸摸屏以其易于使用、堅固耐用、反應(yīng)速度快、節(jié)省空間等優(yōu)點，使得系統(tǒng)設(shè)計師們越來越多的感到使用觸摸屏的確具有相當大的優(yōu)越性。觸摸屏出現(xiàn)在中國市場上至今只有短短的幾年時間，這個

99、新的多媒體設(shè)備還沒有為許多人接觸和了解，包括一些正打算使用觸摸屏的系統(tǒng)設(shè)計師，還都把觸摸屏當作可有可無的設(shè)備，從發(fā)達國家觸摸屏的普及歷程和我國多媒體信息業(yè)正處在的階段來看，這種觀念還具有一定的普遍性。事實上，觸摸屏是一個使多媒體信息或控制改頭換面的設(shè)備，它賦予多媒體系統(tǒng)以嶄新的面貌，是極富吸引力的全新多媒體交互設(shè)備。發(fā)達國家的系統(tǒng)設(shè)計師們和我國率先使用觸摸屏的系統(tǒng)設(shè)計師們已經(jīng)清楚的知道，觸摸屏對于各種應(yīng)用領(lǐng)域的電腦已經(jīng)不再是可有可無的東

100、西，而是必不可少的設(shè)備。它極大的簡化了計算機的使用，即使是對計算機一無所知的人，也照樣能夠信手拈來，使計算機展現(xiàn)出更大的魅力。解決了公共信息市場上計算機所無法解決的問題。</p><p>　　由于在此系統(tǒng)中，觸摸屏要擔任監(jiān)控各部分運行狀態(tài)，而且還用于控制作用，所以在此擔任的任務(wù)還是比較重的。所以在此選定的觸摸屏為MT506T型號。</p><p>　?、倏蓪崟r顯示設(shè)備和系統(tǒng)的運行狀態(tài)。&l

101、t;/p><p>　　②通過觸摸向PLC發(fā)出指令和數(shù)據(jù)，再通過PLC完成對系統(tǒng)或設(shè)備的控制。</p><p>　?、劭勺龀啥喾喾N監(jiān)控畫面，替代了傳統(tǒng)的電氣操作盤及顯示記錄儀表等，且功能更加強大。</p><p>　　3.3 風機簡介及選用 </p><p>　　我國隧道使用通風機主要就是 G4-73系列通風機，G4-73系列通風機最初是為鍋爐通

102、風(引風) 設(shè)計的，后來被引用到隧道通風中并擁有一定的市場占有量。該系列通風機的特點是特性曲線較平緩、無駝峰、運行噪聲較小、效率高。啟動時關(guān)閉調(diào)節(jié)門(也叫前導(dǎo)器)，具有啟動功率較小，啟動容易的特點。運行時調(diào)節(jié)門可在 0°～70°范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，用以改變運行工況，還可通過配置不同轉(zhuǎn)速的電動機來改變其運行工況,適應(yīng)性較好。G4 —73系列通風機的特性曲線較平緩，運行噪聲較小，效率高，適用于通風阻力不是太大的中小型隧道。我國地

103、方隧道中使用該系列通風機較多，由于機型小，配置電動機的容量也小,可配用380V的電動機使用。但對初、后期風壓變化大的隧道，通風機的調(diào)節(jié)性能差。風機的作用：風機是依靠輸入的機械能，提高氣體壓力并排送氣體的機械，它是一種從動的流體機械。 </p><p>　　通風機廣泛用于工廠、礦井、隧道、冷卻塔、車輛、船舶和建筑物的通風、排塵和冷卻；鍋爐和工業(yè)爐窯的通風和引風；空氣調(diào)節(jié)設(shè)備和家用電器設(shè)備中的冷卻和通風；谷物的烘干和

104、選送；風洞風源和氣墊船的充氣和推進等。 </p><p>　　通風機的工作原理與透平壓縮機基本相同，只是由于氣體流速較低，壓力變化不大，一般不需要考慮氣體比容的變化，即把氣體作為不可壓縮流體處理。風機可制成右旋和左旋兩種型式。從電動機一側(cè)正視，葉輪順時針旋轉(zhuǎn)，稱為右旋轉(zhuǎn)風機，逆時針旋轉(zhuǎn)，稱為左旋。</p><p>　　一般的高壓風機，其主要的動力設(shè)備是電動機，此外還包括用來控制風機風閥位置

105、的電動或手動執(zhí)行器、風機閥門限位開關(guān)等部件。風機動力設(shè)備的傳統(tǒng)控制方法是通過手動或繼電器控制，存在可靠性和靈活性較差的問題，比如：由于電機的容量大，就存在啟動時間長、啟動電流大、運行安全可靠性差等問題，為了解決這些問題，需要采取在啟動離心風機時減少啟動負荷、通過星—三角降壓啟動來降低啟動電流、進行安全互鎖控制等措施。通風機工作時，動力機(主要是電動機)驅(qū)動葉輪在蝸形機殼內(nèi)旋轉(zhuǎn)，空氣經(jīng)吸氣口從葉輪中心處吸入。由于葉片對氣體的動力作用，氣體

106、壓力和速度得以提高，并在離心力作用下沿著葉道甩向機殼，從排氣口排出。因氣體在葉輪內(nèi)的流動主要是在徑向平面內(nèi)。</p><p>　　風機的用途：一般用于高壓強制通風，如冶煉、送料、礦井、隧道、地下室、鐵路等，亦可輸送空氣及其它無腐蝕性、不含粘性物質(zhì)、非易燃、易爆之氣體，介質(zhì)溫度最高不超過八十度，介質(zhì)中硬質(zhì)顆粒物中大于150mg/m3。【8】</p><p>　　3.4 變頻器的選型及確定&l

107、t;/p><p>　　3.4.1 變頻器簡介</p><p>　　變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、再次整流（直流變交流）、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成的。變頻器容量是變頻器的最重要的參數(shù)，如何選擇變頻器容量是變頻器選型的關(guān)鍵。 衡量變頻器的過載能力有兩種方法:不管是哪一種表示方法，歸根到底還是對變頻器額定電流的選擇，應(yīng)結(jié)合實際情況根據(jù)電動機有可能向變頻器吸收的電流

108、來決定。通常變頻器的過載能力有兩種:①12倍的額定電流，可持續(xù)1分鐘；②1.5倍的額定電流，可持續(xù)1分鐘；而且變頻器的允許電流與過程時間呈反時限的關(guān)系。如12(1.5)倍的額定電流可持續(xù)lmin；而LS(2.0)倍的額定電流，可持續(xù)0.5min。這就意味著:（1）不論任何時候向電動機提供在lmin以上的電流都必須在某些范圍內(nèi)。（2）過載能力這個指標，對電動機來說，只有在啟動 (加速)過程中才有意義，在運行過程中，實際上等同于不允許過