基于PLC的隧道通风控制系统
毕业设计（论文）题目基于PLC的隧道通风控制系统设计
课题内容性质工程技术研究
课题来源性质教师收集的结合生产实际的课题
一、题目说明（背景、目的和意义）
隧道通风系统是隧道安全运行的重要组成部分，通风系统能否正常工作与隧道运行环境条件、运行效率、运行安全密切相关.通风控制系统即在实时监测这些隧道环境参数的基础上，控制隧道内风机的开启及功率大小，以使各项空气指标符合安全行车标准，达到既保障安全行车、同时节约能源的目的.通过PLC和变频器及各种传感器的配合使用，使通风控制的安全性、可靠性大大的提高，不仅节约了电能，而且还提高了设备的运转率.通风系统自动化程度的提高，必将大大减轻岗位人员劳动强度.
通过本课题使学生能够掌握PLC的选型及I／O点分配，掌握电动机变频调速的控制方法，掌握PLC控制系统的设计方法，提高学生解决实际问题的能力.
二、设计（论文）要求（工作量、内容、设计成果）
1.说明：
本设计将PLC与变频器进行有机结合，由PLC模拟量输入模块采集各空气指标数据，风机的启停通过PLC的开关量输出模块程序控制.采用以车流量为主控参数，实现对风机工作过程和运转速度的有效控制，使隧道通风机通风高效、安全，达到明显的节能效果.
2技术要求：
（1）系统上电，在触摸屏上按下启动按钮，系统即进入运行模式.
（2）以车流量为基准型号进行主控制调节
A、当隧道内车数量在1－29辆，风机以20HZ频率运行
B、当隧道内车数量在30－59辆，风机以25HZ频率运行
C、当隧道内车数量在60－89辆，风机以35HZ频率运行
D、当隧道内车数量在90－120辆，风机以40HZ频率运行
E、当车数量大于120辆，在触摸屏上显示报警信号，表明隧道内发生堵塞，且
各组主副电机同时全速50HZ运行
（3）当隧道内因火灾或其他原因引起温度高于400C,各组主副风机均以50HZ全速运行
（4）当隧道内因烟尘或大雾，造成能见度降低，各组风机以全速50HZ运行，知道环境恢复正常，并显示报警.
3设计成果
（1）设计报告1.5～2万字左右；
（2） 1#以上的设计图纸最少一张；
（3）有一定数量的定性分析和定量计算；
（4）基本软件清单.
三、进度表
日期
2011—2012学年秋
第十五周
第十六周
第十七周
第十八周
第十九周
第二十周2011—2012学年春第一周
第二周查阅、笑话资料
总体方案论证
硬件线路设计、分析、确定软件总体设计及细化分析撰写论文
准备答辩材料
毕业答辩
毕业答辩
完成日期2011—2012学年秋第二十周
答辩日期2011—2012学年春第一、二周
四、主要参考文献、资料、设备和实习地点及翻译工作量
【1】张万忠.编程控制器应用技术【M】.北京：机械工业出版社.2005
【2】张玉莲.传感器与自动检测技术【M】.机械工业出版社.2006
【3】马宁，孔红.7-300PLC和MM440变频器的原理与应用【M】.机械工业出版社，2006 【4】许明，言自行等.大型泵机组态检测及工况调控系统的研制【J】.机械工程学报，2002
【5】徐国林.PLC应用技术【M】.机械工业出版社，2007
【6】陈建明.电子控制与PLC应用【M】.电子工业出版社，2006
【7】吴中立.矿井通风与安全【M】.中国矿业出版社,1989
【8】傅贵，秦跃平，杨伟明等.矿井通风系统分析与优化【M】：机械工业出版社，1995 【9】高广军，贾世胜，朱学军等，通风系统调整中常见问题及对策【J】.山西煤矿，2002 【10】徐鹏，张双楼，煤矿西翼通风系统调整及经济效果分析【J】.煤矿安全，2001 【11】石秋杰，变频器应用基础【M】.北京：机械工业出版社，2003
【12】陈仕伟，矿井主要用通风机在线检测控制现状及展望【J】.煤矿安全，1999 【13】李月红，吴永祥，变电所监控及其网络系统的设计【J】.工矿自动化，2005
教研室意见：
教研室主任（签字）
2016年10月31日
注：本任务书要求一式两份，一份打印稿交系办，一份打印稿交学生.同时提交电子稿到系办.
摘要
随着我国科学技术的逐步提高，微电子技术和电子技术得到了迅速的发展，PLC和变频器渐渐成了通用、廉价和性能可靠的控制和驱动设备，得到广泛的应用.由PLC控制的变频调速离心风机的通风系统，具有较高的可靠性和较好的节能效果，便于组建成整体的自控系统，很方便地实现各种控制和远程监控.
本课题设计内容是将PLC、变频器和触摸屏相结合，并且隧道内设置计数传感器，温度传感器和能见度传感器，以此来检测隧道内行车的环境.通风控制系统即在实时检测这些环境参数的基础上，控制隧道内风机的开启，以使各项空气指标符合安全行车标准，达到既保障安全行车、同时节约能源的目的.各空气指标数据由PLC模拟量输入模块采集，风机的启停通过PLC的开关量输出模块程序控制变频器并由接触器实现控制.采用以隧道的车流量为主控参数，实现对风机工作过程和运转速度的有效控制，使风机在不同车辆数时以相应的频率运行，以便隧道通风机通风高效、安全，达到明显的节能效果.并且风机的各个部分都准备了备用风机，以防因风机故障而影响整体系统的运行.PLC控制系统具有对驱动风机的电机过热保护、故障报警、断电等功能特点，为隧道通风控制系统的简易控制、节能、安全技术提供了一条新途径.
关键词：隧道通风；通风机；PLC；变频器；触摸屏；传感器
Abstract
Along with the science and technology change rapidly, electronic 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 speed 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.
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 visibility 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 protect the safety of driving, and the purpose of saving energy. The air index data from the PLC analog input module, the fan to start and stop the PLC through the switch quantity output module procedure control and by the contactor control. Using tunnel traffic flow as the main control parameter, realize the fan working process and speed control, so that the fan in different vehicle number corresponding to the frequency of operation, so that the tunnel ventilation fan ventilation efficiency, security, achieve obvious energy saving effect. And the wind machine parts prepared standby fan, to guard against the fan failure affecting the overall operation of the system. PLC control system of driving fan motor overheat protection, fault alarm, electricity and other features, as the tunnel ventilation control system of simple control, energy saving, safety technology provide a new way.
Key words: tunnel ventilation; ventilation; PLC; inverter;touch screen; sensor.
目录
摘要..................................................................... I ABSTRACT ................................................................. II 1.绪论. (1)
1.1课题背景及意义 (1)
1.2隧道通风系统国内外发展概况 (1)
1.2.1 国外隧道通风控制系统研究现状 (1)
1.2.2 国内隧道通风控制系统研究现状 (2)
1.3隧道通风系统的发展趋势 (2)
1.4课题主要研究内容 (2)
1.5本章小结 (3)
2.公路隧道通风控制系统简介 (4)
2.1课题硬件控制方案的确定 (4)
2.1.1 PLC功能特点 (4)
2.1.2 单片机功能特点 (4)
2.1.3 控制器的确定 (4)
2.2系统结构介绍 (5)
2.3本章小结 (7)
3.硬件部分设计 (8)
3.1PLC的控制单元简介及选择 (8)
3.1.1 PLC概述 (8)
3.1.2 PLC外部连接 (10)
3.1.3 PLC使用中需要注意的问题 (10)
3.1.4 PLC的选用 (12)
3.2触摸屏简介与选择 (13)
3.3风机简介及选用 (14)
3.4变频器的选型及确定 (14)
3.4.1 变频器简介 (14)
3.4.2 变频器工作原理 (15)
3.4.3 变频器的确定 (15)
3.5传感器简介与选择 (17)
3.5.1 车辆检测电传感器及其原理 (17)
3.5.2 温度传感器及原理 (17)
3.5.3 烟尘传感器 (18)
3.6本章小结 (18)
4.软件设计部分 (19)
4.1程序流程图 (19)
4.2PLC程序 (20)
4.2.1 0站PLC程序 (20)
4.2.21站PLC程序 (22)
4.2.32站PLC程序 (24)
4.2.43站PLC程序 (25)
4.4本章小结 (27)
结论 (28)
致谢 (29)
参考文献 (30)
1.绪论
1.1 课题背景及意义
随着世界经济的逐步发展，一个国家的交通运输业逐渐成为经济发展的主要制约因素之一.而我国是一个多山多丘陵的国家，纵横交错的交通运输线有很大一部分需要隧道，隧道的高效安全就显得尤为重要.在公路隧道内，一方面由于汽车行驶时排放的有害气体(一氧化碳等)污染了空气，影响了人体健康；另一方面，由于柴油机汽车排放的煤烟(主要是游离碳素等)和车辆行驶所扬起的粉尘有吸收隧道光线的作用，降低了隧道内行车的能见度，危及了行车安全.所以为了稀释汽车排放的污染物浓度，保持隧道内清晰和空气新鲜，确保人体健康和行车安全，必须进行通风监控系统设计.隧道监控系统集中监控隧道内通风、照明以及行车情况，在必要时候发布诱导和指导性信息.而隧道内通风、照明、以及交通诱导设备均分散于整个隧道区域，因此集成隧道内各要素信息，方便隧道监控人员的集中监控与管理，成为隧道监控系统设置的主要目的.由于近年来PLC和变频器的显著优点而被广泛使用，成为了实现机电一体化的理想控制设备.
较长的隧道具有特殊的运行环境,它具有封闭性强、噪音大、能见度低、光过度等特点.汽车尾气中含有多种有害成分,造成了对隧道内空气的污染.而隧道是个闭塞空间,污染物不能很快扩散,隧道内污染空气的浓度会逐渐积累,烟尘量达到一定程度后,就会使能见度下降,威胁行车安全的同时也可造成人体中毒.公路隧道安装通风系统的目的是使隧道内的空气品质维持在一定的水平,为车辆驾驶员及隧道维护管理人员提供一个健康通道和工作场所.通风控制系统还应及时有效地处理火灾等紧急状态.【1】
隧道通风系统从实际的运行中要求风量不是恒定的，而是随着隧道内环境参数的变化而变化，比如隧道内人数、车辆数量、以及温度和粉尘颗粒物的污染程度.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.系统从传感器获得模拟量信号，然后由PLC通过变频器控制风机运行的频率以提供相应状态的通风量，并通过触摸屏监视和控制运行状态.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.
隧道通风系统对于我国的经济发展具有非常重要的意义.一方面我国国土广阔，在广阔的土地上，纵横的是一条条交通要道，其中有很大一部分交通要道都要经过隧道，因此隧道技术的深层次研究成了我国经济发展的必要因素；在一方面，据有效数据统计，我国每年的交通事故发生在隧道内的占有很大的比重，因此隧道技术在安全运营和事故救援方面有着举足轻重的低位.
1.2 隧道通风系统国内外发展概况
1.2.1 国外隧道通风控制系统研究现状
国外对隧道通风问题的研究起步比较早，最早出现于铁路隧道.随着公路隧道的出现，针对公路隧道通风的技术问题才得到研究.瑞士等欧洲国家在公路及铁路隧道建设方面有着很高的声誉，现世界上的第一、第二长大隧道分别位于挪威和瑞士.瑞士作为一个多山的国家在隧道及其地下工程建设方面积累了丰富的经验，早在100多前就修建了一条长15km的St.Gotthard铁路隧道.瑞士的公路交通亦非常发达，高速公路建设始于20世纪60年代初，现已建成高速公路总里程超过1550km，其中包括160多座高速公路隧道,隧道总长度达130多km，1980年建成的St.Gotthard公路隧道长达17km，在近20年内一直为世界
上第一长大公路隧道.北欧国家由于气候条件和地质投机倒把独特，地下隧道被广泛应用.特别是挪威水工引水隧道及公路隧道尤为显著，在2000年建成并投入运营的Lserdal隧道长25km，成为世界最长的公路隧道.在100多年的隧道建设中，欧洲各国逐步形成了自己的风格和特色，并积累了丰富的经验，许多技术和经验值得国内隧道同行们借鉴和学习.1919年，美国在修建纽约市荷兰隧道时，以美国矿务局为主，在一些大学和研究所的协助下，对汽车CO排放量和人体对CO浓度的容许值进行了研究，并以此作为隧道通风计算的依据，这是历史上首次对公路隧道通风的研究，研究结果决定将400 ppm作为CO的设计浓度，并以此算出所需要的通风量.1973年成立的空气动力学和隧道通风国际研讨会(Interna-tional Symposium on the Aerodynamics and Ventila-tion of Vehicle Tunnels)，每3年召开一次，各国隧道通风专家展示自己的研究成果，大大推进了隧道通风技术的发展.1985年，日本的关越隧道一线首次将纵向式通风应用于10km以上公路隧道，并通过编制的一套程序对隧道通风系统进行了模拟，验证其通风系统的可靠性和实用性.
1.2.2 国内隧道通风控制系统研究现状
我国的公路隧道建设起步较晚，对公路隧道通风的研究也落后于欧美和日本.1994年兰州铁道学院完成了依托中梁山隧道和缙云山隧道的公路长隧道纵向通风模型模拟试验研究;1999年重庆公路科研设计院在隧道通风方面曾做过一些相应的研究，在我国现有的经验基础上，借鉴国外公路隧道的成功经验和先进技术，主持编写了《公路隧道通风照明设计规范JTJ 026．1—1999》，使得隧道通风设计有了更新的参考依据.国内一些大学对隧道通风技术也进行了大量研究，如湖南大学孙一坚等对铁路隧道风模型进行了试验研究，长安大学的赵峰系统地推导了纵向通风、半横向通风和全横向通风三种通风方式的计算公式西南交通大学曾艳华等研究了全射流通风技术在特长公路隧道中的应用;重庆交通大学的杨秀军等对公路隧道通风中射流风机纵向最小间距进行了研究.【2】
隧道通风技术在我国的引用量远远超过了其他国家，但在技术上却处于起步状态，各方面技术都不够成熟.无论在控制方法还是元器件的生产制造技术上，都还处于开始阶段，这对于我们是一个很大的重任.
1.3 隧道通风系统的发展趋势
世界各国的隧道通风技术在近年来都达到了很大的发展.从系统控制方式上来看，由原来单一的直接控制和间接控制法到现在的组合控制、智能控制，使隧道通风控制系统具有更高的精确度和稳定性，更全面，更省力的控制整个系统，降低了能耗和隧道工作人员的劳动强度.在控制理念里也有了较大的转变，系统开始更加智能化、网络化和软件化，使现在的隧道通风控制系统的输入参数更多，从而达到更精确的控制系统的目的，利用先进的控制理论和技术，从而达到了更加良好的通风效果，节约了大量能源.
1.4 课题主要研究内容
基于PLC的隧道通风控制系统的课题研究内容主要有以下几点：
（1）基于PLC的隧道通风控制系统的设计；
（2）变频调速技术在隧道通风控制系统中的应用；
（4）隧道通风控制系统的分析.
1.5 本章小结
本章系统的介绍了隧道通风控制系统的背景和研究的重要意义，介绍了国内外隧道控制技术的发展和研究现状，在此次的课题设计中我们需要完成的关于变频调速、编程软件和隧道控制系统的设计.
2.公路隧道通风控制系统简介
2.1 课题硬件控制方案的确定
2.1.1 PLC功能特点
PLC经过一代的更新换代，截止到目前，它主要有以下几方面功能：
(1)数据处理：PLC是具有微处理器的一种智能电子产品, 它具有数值运算、数据比较、数制转换、以及数据传输通信等功能.
(2)逻辑控制：PLC具有逻辑运算功能, 可实现多种通断控制.
(3)定时控制：由于PLC为用户提供了很多计时器, 且时间设定值可由用户程序设定修改, 所以有很强的定时功能.
(4)计数功能：同时PLC 为用户提供了很多的计数器, 也可通过软件进行计数值的设定.
(5)顺序控制：可依据生产加工过程, 实现定位输出、顺序启动等控制.
(6)通信联网：可以对调节器、变频器等实现远程控制.也可与其它PLC或计算机之间进行数据传输通信, 构成“ 集中管理分散控制” 的分布式控制系统.
目前PLC的主要优点是体积小，速度快，性能高，除输入出16～25点的独立用途外，还可以适用于多个基本组件间的连接，模拟控制，定位控制等特殊用途，可以满足多样化广泛的需要.
2.1.2 单片机功能特点
单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统.
其主要优点有设计简单，成本低，可以编写复杂的优化程序.缺点有处理速度慢，功能少，精度低，编程设备繁琐，程序算法和可靠性验证困难，抗干扰能力低，故障率高且不易扩展.
2.1.3 控制器的确定
单片机与PLC控制的区别
（1）PLC是建立在单片机之上的产品，单片机是一种集成电路，两者不具有可比性.
（2）单片机可以构成各种各样的应用系统，从微型、小型到中型、大型都可，PLC是单片机应用系统的一个特例.
（3）不同厂家的PLC有相同的工作原理，类似的功能和指标，有一定的互换性，质量有保证，编程软件正朝标准化方向迈进.这正是PLC获得广泛应用的基础.而单片机应用系统功能千差万别，质量参差不齐，学习、使用和维护都很困难.
最后，从工程的角度，谈谈PLC与单片机系统的选用：
（1）对单项工程或重复数极少的项目，采用PLC方案是可行、快捷的途径，成功率高，可靠性好，手尾少，但成本较高.
（2）对于量大的配套项目，采用单片机系统具有成本低、效益高的优点，但这要有相
当的研发力量和行业经验才能使系统稳定、可靠地运行.
经过对单片机与PLC的优缺点及应用场合的综合对比，本课采用中央计算机加可编程控制器PLC构成隧道通风控制系统.中央计算机即上位机用于监控系统中各风机的运行状况，包括模拟量输人显示、开关量输人显示、开关量输出显示.下位机采用可编程控制器PLC，完成与风机相关的所有逻辑控制、频率和相位的实时检测、数据通信等功能.【3】由于可编程控制器和触摸屏及三相异步电机的交流变频调速系统充分利用了PLC强大的逻辑处理功能和人机界面的良好的交互性，避免传统的继电器—接触器控制电路的复杂接线，降低了对运行人员的技术要求；同时对重要开关输入量实现触摸屏按键和外部按钮备用模式，提高了系统的可靠性，为现场操作人员对运行过程的实时监控和维护带来了方便.
本系统设计原则:正常行车和发生交通阻塞时,隧道通风系统应提供足够的新风量,稀释隧道内车辆行驶时排出的废气,为安全行车提供良好的空气清新度和舒适性;隧道内发生火灾事故时,系统应具有排烟功能,控制烟雾和热量的扩散,为逗留在隧道内的司乘人员、消防人员提供一定的新风量,以利于人员和车辆的安全疏散；通风系统尽可能采用新设备、新工艺、新材料和新技术.考虑到近远期相结合和缓装的可能性,通风设备的选用和配置尽可能采用国内成熟产品和维修保养方便的设备，注重环境保护措施.
2.2 系统结构介绍
通风控制系统主要由 4 台风机组构成，每个风机组有两台电机，由一台PLC、一台变频器控制.系统共有8台电机、四台PLC、四台变频器、四台触摸屏组成.每台电机驱动一组扇片，两组扇片是对旋的，一组用于吸风，一组为增加风速，对隧道进行供风，采用风机 2 ×45 kW ，PLC、触摸屏、车流量、烟尘传感器和变频器等组成一个完整的闭环控制系统.其中还包括接触器、中间继电器、热继电器、断路器等系统保护电器，实现对电机和 PLC的有效保护，以及对电机的切换控制.
每一组风机的控制中包括两台风机，风机的状态，包括“正常”和“故障”、“正转”、“反转”、“停止”按钮分别为操作风机正转、反转和停止的控制按钮，当风机的当前设备状态为“故障”时，禁止对此风机进行控制，任何对风机的操作，均会触发警告消息提示，操作无效，直至将控制权限交还监控所上位机.
若风机正在运转，当对此风机进行反向操作时，须先将风机停止，然后再反向开启.如假设风机1当前的运行状况为正转，单击“反转”按钮，则触发“请先停止风机再反向开启!”的消息提示，并且反转操作被视为无效操作.【3】
图2.4 系统框图
本控制系统以传感器为感应元件，PLC识别并控制，变频器输出可变频率，从而实现风机自动运行等功能，且由于高速公路隧道区域作为一个相对封闭区域，通风不畅，汽车尾气沉积，油污污染，高低压线缆布线的空间限制导致电磁干扰等等因素，使其成为一个非常恶劣的电气环境，对应用的电气设备的适应性提出很高的要求；而且隧道距离长，设备布设分散，也为监控系统的构建造成一定难度所以在此设计由触摸屏监视控制.与常规继电器实施的通风系统相比，PLC系统具有故障率低、可靠性高、接线简单、维护方便等诸多优点. PLC和变频器及各种传感器配合使用，使系统控制的安全性、可靠性大大提高，也使通风机运行的故障率大大降低，不仅节约了电能，而且还提高了设备的运转率.控制功能使通风系统的自动化程度大大提高，减轻了岗位人员劳动强度.系统框图详见图2.4 本PLC控制系统具有对通风机的电动机启动与运行，进行监控、联锁和过热保护等功能.PLC与车流量、烟尘、温度传感器配合使用，使系统控制的安全性、可靠性大大提高，也使通风机运行的故障率大大降低，提高了设备的运转率.
本系统采用自动工作模式，具有现场控制方式、状态显示以及故障报警等功能.
在自动方式下，利用车流量感器检测车流量的电信号，然后送入 PLC，PLC将检测到车辆值与设定的车辆值进行比较和处理，输出信号控制通风机工作.当隧道的车辆低于设定范围数值，工作通风机与备用离心通风机循环工作；当出现突发事故，隧道的车辆高于设定的数值，工作离心通风机与备用通风机不再循环工作，并自动切换为同时工作，加大对隧道内的通风量，直至隧道内的空气升至设定的空气数值以上，工作通风机与备用通风机恢复循环工作.
在有烟尘的隧道通风系统中，隧道内的烟尘浓度传感器检测烟尘浓度，用变送器将现
场信号变换成统一的标准信号，送入 A /D 转换模块进行模数转换，然后送入 PLC，同样PLC将检测到的数值与设定的数值进行比较，当烟尘浓度大于设定数值后，PLC输出信号控制通风机全速工作，防止事故发生.
车流量的计算：
每股行车道的车流量通过PLC进行统计.当车辆进入路口经过第一个传感器时，使统计数加1，经过第二个传感器2出路口时，使统计数减1，其差值为该股车道上车辆的滞留量(动态值)，可以与设定值进行比较，据此作为调整风机运行频率的依据.
2.3 本章小结
本章系统的介绍了单片机和PLC两大控制器的优缺点，并做了详细的对比，通过对此次课题设计的深入研究，本人决定选用PLC作为本系统的硬件部分控制器，其余系统由八台风机，四台PLC，四台触摸屏，四台变频器组成.
3.硬件部分设计
本系统采用中央计算机加可编程逻辑控制器PLC构成隧道通风控制系统.中央计算机即上位机用于监控系统中各风机的运行状况，包括模拟量输人显示、开关量输人显示、开关量输出显示.下位机采用可编程控制器PLC，完成与风机相关的所有逻辑控制、频率和相位的实时检测、数据通信等功能.【2】
可编程逻辑控制器(PLC)以其编程简单方便、控制稳定可靠、功能强大等优点通常作为控制器广泛应用于现代工业控制领域.触摸屏作为人机交互界面在一定程度上减少PLC 的外部I／O点的使用以及减轻系统外部按钮开关的连线复杂程度，同时也提高了运行维护的方便性.随着工业现场对控制设备小型化、易操作化、智能化的要求的不断提高，基于PLC和触摸屏的交流变频调速系统的应用前景将非常广阔.本系统采用PLC、触摸屏、变频器和外部模拟按钮实现两台三相异步电机的交流变频调速实验系统设计.
采用CO/VI检测仪测量CO浓度和可见度,由PLC的模拟量转换模块将被测模拟量转换成数字量,经PLC程序处理、判断,控制隧道射流风机的启停,达到排除CO和烟雾,保证满足最大车流量的通风要求,达到隧道空气卫生要求.【6】
3.1 PLC的控制单元简介及选择
3.1.1 PLC概述
可编程控制器，英文Programmable Controller,简称PLC，本课题中用PLC作为它的简称.PLC是用于工业现场的电控制器.它源于继电器控制技术，但基于电子计算机.它以微处理器为核心，集自动化技术、计算机技术、通信技术为一体，它通过运行储存在其内存中的程序，把经输入电路的物理过程得到的输入信息，变换为所要求的输出信息，进而再通过输出电路的物理过程去实现对负载的控制.
PLC基于电子计算机，但并不等同于计算机.普通计算机进行入出信息交换时，大多只考虑信息本身，信息入出的物理过程一般不考虑的.而PLC则要考虑信息入出的可靠性、实时性、以及信息的实际使用.特别要考虑怎样适应于工业环境，如便于安装便于门内外感应采集信号，便于维修和抗干扰等问题，入出信息变换及可靠地物理实现，可以说是PLC实现控制的两个基本点.PLC可以通过他的外设或通信接口与外界交换信息.其功能要比继电器控制装置多得多、强得多.PLC有丰富的指令系统，有各种各样的I/O接口、通信接口，有大容量的内存，有可靠的自身监控系统，因而具有以下基本功能：
1.逻辑处理功能；
2.数据运算功能；
3.准确定时功能；
4.高速计数功能；
5.中断处理(可以实现各种内外中断)功能；
6.程序与数据存储功能；
7.联网通信功能；
8.自检测、自诊断功能.
可以说，凡普通小型计算机能实现的功能，PLC几乎都可以做到.像PLC这样，集丰富功能于一身，是别的电控制器所没有的，更是传统的继电器控制电路所无法比
拟的.丰富的功能为PLC 的广泛应用提供了可能，同时，也为自动门行业的远程化、信息化、智能化创造了条件.
PLC与其它典型控制系统的区别：
继电器控制系统虽有较好的抗干扰能力，但使用了大量的机械触点.是设备连线复杂，且触点在开闭时易受电弧的损害，寿命短，系统可靠性差.
a控制逻辑
继电器控制逻辑采用硬件接线逻辑，利用继电器机械触点的串联或并联，及时间继电器等组合成控制逻辑，其接线多而复杂、体积大、功耗大、故障率高，一旦系统构成后，想在改变或增加功能都很困难.另外，继电器触点数目有限，每个只有4-8对触点，因此灵活性和扩展性很差，而PLC采用存储器逻辑，其控制逻辑以程序方式储存在内存中，要改变控制逻辑，只需要改变程序即可，因此灵活性和扩展性很好.
b.工作方式
电源接通时，继电器控制线路中各继电器同时处于受控制状态，它属于并行方式.而PLC得控制逻辑中，各内部期间都处于周期性扫描过程中，各种逻辑、数值输出地结果都是按照在程序中的前后顺序计算出来的，它属于串行方式.
PLC有微型计算机的许多特点，但他的工作方式却与微机有很大不同.微机一般采用等待命令的工作方式.而PLC则采用不断循环的顺序扫描的工作方式.每次扫描所用的时间称为扫描周期或工作周期.CPU从第一条指令开始，按顺序逐条的执行用户程序知道用户程序结束，然后返回第一条指令开始新一轮的扫描.PLC就是这样周而复始的重复上述循环扫描的，这种工作方式是在系统的控制下，顺次扫描各输入点的状态，按用户程序进行运算处理，然后顺序向输出点发出相应的控制信号.
PLC是一种工业控制计算机，所以他的工作原理是建立在计算机的工作原理基础上的，即通过执行反映控制要求的用户程序来实现的.但是CPU是分时操作方式来处理各项任务的，计算机在每一瞬间只能做一件事，所以程序的执行是按程序顺序一次完成相应各电器的动作，便成为时间上的串行.由于运算速度极高，各电器的动作似乎是同时完成的，但实际输入输出的响应是有滞后的.
c.控制速度
继电器控制逻辑依靠触点的机械动作实现控制，工作频率低，触点开闭动作一般几十毫秒数量级.另外机械触点还会出现抖动问题；而PLC是由程序指令控制半导体电路来实现控制，属于无触点控制，速度极快，一般一条用户指令的执行时间在微秒数量级，且不会出现抖动.
CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每套PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中.同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程.
CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据控制及状态总线构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路.内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元.
CPU速度和内存容量是PLC的重要参数，它们决定着PLC的工作速度，I/O数量及软件容量等，因此限制着控制规模.
工作原理：
PLC有两种工作状态，运行状态（RUN）和停止状态（STOP）.在运行状态中，PLC通过执行反映控制要求的用户程序来实现控制.为了使PLC的输出及时地响应随时可能变化的输入信号，用户程序不是只执行一次，而是反复不断的重复执行，直到PLC停机或者切换停止工作状态.除了执行用户程序外，每次循环过程中，PLC要完成内部处理、通信处理
等工作，一次循环可分为5个阶段：
开始→诊断→与编程器通信→读入程序→执行程序→输出结果→开始
PLC这种周而复始的循环工作方式被称为“扫描工作方式” .在工作状态下，这种工作方式被称为“扫描周期” .其典型值为1-100ms.
I/O模块:
PLC与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I/O）完成的.I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态.输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统，输出模块相反.I/O分为开关量输入（DI），开关量输出（DO），模拟量输入（AI），模拟量输出（AO）等模块.
常用的I/O分类如下：
开关量：按电压水平分，有220VAC、110VAC、24VDC；按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离.
模拟量：按信号类型分，有电流型（4～20mA,0～20mA）、电压型（0～10V,0～5V,-10～10V）等；按精度分，有12bit，14bit，16bit等.
除了上述通用I/O外，还有特殊I/O模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块.
按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少.但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制.
（3）电源模块
PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源.同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源.电源输入类型有：交流电源（220VAC或110VAC），直流电源（常用的为24VDC）.
3.1.2 PLC外部连接
传感器作输入信号，5个操作键分别是自动方式开关、手动方式开关、停机按钮，及2个在手动控制下控制通风机运行的按钮开关，开关量传感器为拖动通风机的吸风电机和增风速电机发生堵转故障时热继电器.
3.1.3 PLC使用中需要注意的问题
PLC是一种用于工业生产自动化控制的设备，一般不需要采取什么措施，就可以直接在工业环境中使用.然而，尽管有如上所述的可靠性较高，抗干扰能力较强，但当生产环境过于恶劣，电磁干扰特别强烈，或安装使用不当，就可能造成程序错误或运算错误，从而产生误输入并引起误输出，这将会造成设备的失控和误动作，从而不能保证PLC的正常运行，要提高PLC控制系统可靠性，一方面要求PLC生产厂家提高设备的抗干扰能力；另一方面，要求设计、安装和使用维护中引起高度重视，多方配合才能完善解决问题，有效地增强系统的抗干扰性能.因此在使用中应注意以下问题：
工作环境
（1）温度
PLC要求环境温度在0～55℃，安装时不能放在发热量大的元件下面，四周通风散热的空间应足够大.
（2）湿度
为了保证PLC的绝缘性能，空气的相对湿度应小于85%（无凝露）.
（3）震动
应使PLC远离强烈的震动源，防止振动频率为10～55Hz的频繁或连续振动.当使用环境不可避免震动时，必须采取减震措施，如采用减震胶等.
（4）空气
避免有腐蚀和易燃的气体，例如氯化氢、硫化氢等.对于空气中有较多粉尘或腐蚀性气体的环境，可将PLC安装在封闭性较好的控制室或控制柜中.
（5）电源
PLC对于电源线带来的干扰具有一定的抵制能力.在可靠性要求很高或电源干扰特别严重的环境中，可以安装一台带屏蔽层的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰.一般PLC都有直流24V输出提供给输入端，当输入端使用外接直流电源时，应选用直流稳压电源.因为普通的整流滤波电源，由于纹波的影响，容易使PLC接收到错误信息.
控制系统中干扰及其来源：
现场电磁干扰是PLC控制系统中最常见也是最易影响系统可靠性的因素之一，所谓治标先治本，找出问题所在，才能提出解决问题的办法.因此必须知道现场干扰的源头.
干扰源及一般分类：
影响PLC控制系统的干扰源，大都产生在电流或电压剧烈变化的部位，其原因是电流改变产生磁场，对设备产生电磁辐射；磁场改变产生电流，电磁高速产生电磁波.通常电磁干扰按干扰模式不同，分为共模干扰和差模干扰.共模干扰是信号对地的电位差，主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态（同方向）电压叠加所形成.共模电压通过不对称电路可转换成差模电压，直接影响测控信号，造成元器件损坏（这就是一些系统I/O模件损坏率较高的主要原因），这种共模干扰可为直流，亦可为交流.差模干扰是指作用于信号两极间的干扰电压，主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压，这种干扰叠加在信号上，直接影响测量与控制精度.
PLC系统中干扰的主要来源及途径：
1）强电干扰
PLC系统的正常供电电源均由电网供电.由于电网覆盖范围广，它将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压.尤其是电网内部的变化，刀开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路传到电源原边.
2）柜内干扰
控制柜内的高压电器，大的电感性负载，混乱的布线都容易对PLC造成一定程度的干扰.
3）来自信号线引入的干扰
与PLC控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信息之外，总会有外部干扰信号侵入.此干扰主要有两种途径：一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰，这往往被忽视；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这是很严重的.由信号引入干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤.
4）来自接地系统混乱时的干扰
接地是提高电子设备电磁兼容性（EMC）的有效手段之一.正确的接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰；而错误的接地，反而会引入严重的干扰信号，使PLC系统将无法正常工作.
5）来自PLC系统内部的干扰
主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生，如逻辑电路相互辐射及其对模拟电路的影响，模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等.
6）变频器干扰
一是变频器启动及运行过程中产生谐波对电网产生传导干扰，引起电网电压畸变，影响电网的供电质量；二是变频器的输出会产生较强的电磁辐射干扰，影响周边设备的正常工作.
主要抗干扰措施：
（1）电源的合理处理，抑制电网引入的干扰
对于电源引入的电网干扰可以安装一台带屏蔽层的变比为1：1的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰，还可以在电源输入端串接LC滤波电路.
（2）正确选择接地点，完善接地系统
良好的接地是保证PLC可靠工作的重要条件，可以避免偶然发生的电压冲击危害.接地的目的通常有两个，其一为了安全，其二是为了抑制干扰.完善的接地系统是PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施之一.
PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等.接地系统混乱对PLC系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均，不同接地点间存在地电位差，引起地环路电流，影响系统正常工作.例如电缆屏蔽层必须一点接地，如果电缆屏蔽层两端A、B都接地，就存在地电位差，有电流流过屏蔽层，当发生异常状态如雷击时，地线电流将更大.
此外，屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路，在变化磁场的作用下，屏蔽层内又会出现感应电流，通过屏蔽层与芯线之间的耦合，干扰信号回路.若系统地与其它接地处理混乱，所产生的地环流就可能在地线上产生不等电位分布，影响PLC内逻辑电路和模拟电路的正常工作.PLC工作的逻辑电压干扰容限较低，逻辑地电位的分布干扰容易影响PLC的逻辑运算和数据存贮，造成数据混乱、程序跑飞或死机.模拟地电位的分布将导致测量精度下降，引起对信号测控的严重失真和误动作.
1）安全地或电源接地
将电源线接地端和柜体连线接地为安全接地.如电源漏电或柜体带电，可从安全接地导入地下，不会对人造成伤害.
2）系统接地
PLC控制器为了与所控的各个设备同电位而接地，叫系统接地.接地电阻值不得大于4Ω，一般需将PLC设备系统地和控制柜内开关电源负端接在一起，作为控制系统地.
3）信号与屏蔽接地
一般要求信号线必须要有唯一的参考地，屏蔽电缆遇到有可能产生传导干扰的场合，也要在就地或者控制室唯一接地，防止形成“地环路”.信号源接地时，屏蔽层应在信号侧接地；不接地时，应在PLC侧接地；信号线中间有接头时，屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理，一定要避免多点接地；多个测点信号的屏蔽双绞线与多芯对绞总屏蔽电缆连接时，各屏蔽层应相互连接好，并经绝缘处理，选择适当的接地处单点接点.【8】
3.1.4 PLC的选用
根据设计要求得出，主站PLC需要一个启动按钮X5、和一个急停按钮X4、进口车辆传感器X0、出口车辆传感器X1、温度传感器X2、烟尘传感器X3、变频器故障输入X6七个输入信号，而输出共需8个输出信号.由于隧道集中监控系统传输距离长，控制规模较大，采用四级控制较为灵活、安全、高效.四级控制即总中心计算机系统控制、监控分中心计算机系统控制、隧道PLC网络控制、现场自动控制.隧道监控系统一般情况下是在监控分中心主控计算机的控制下，交由控制器自动控制运行.隧道PLC网络在计算机的控制下，运行各自局部设施的自动控制.监控中心控制计算机采集来自分中心及隧道控制单元、各类检测报警单元的运行数据，并给相应的控制单元发送命令，以执行相应任务.
为了避免大材小用，而造成的资金浪费，同时要保证实现操作的可行性，及以后扩展需要，则选用三菱型号为FX1N系列的PLC机型.
FX1N系列是FX系列PLC家族中比较先进的系列.由于FX1N系列具备如下特点：最大范围的包容了标准特点、程式执行更快、全面补充了通信功能、适合世界各国不同的电源
以及满足单个需要的大量特殊功能模块，他可以为你的工厂自动化应用提供最大的灵活和控制能力.为大量实际应用而开发的特殊功能开发了各个范围的特殊功能模块以满足不同的需要，模拟I/O，高速计数器.内置24V直流电源，24V、400mA直流电源可用于外围设备，如传感器或其他元件.快速断开端子块因为采用了优良的可维护性快速断开端子，即使接着电缆也可以更换单元.时钟功能和小时表功能在所有的FX1N的PLC中都有实时时钟标准.时间设置和比较指令易于操作.小时表功能对过程跟踪和机器维护提供了有价值的信息.持续扫描功能为应用所需求的持续扫描时间定义操作周期在线程序编辑在线改变程序不会损失工作时间或者停止生产运转.RUN/STOP开关面板上运行/停止开关易于操作.远程维护远处的编程软件可以通过调制调解器来检测、上载或是卸载程序和数据密码保护使用一个八位数字密码保护您的程序.
FX1N-40MR001的PLC机型，I/O总点数为40点，输入点数为24(X000～X023)点，输出点为16（Y000～Y15）,为继电器输出，交流电源、24V直流输入类型.它具有灵活的配置，除了满足特殊需求的大量特殊模块，6个基本单元中的每个单元可扩展256个I/O.有高速运算，基本指令：0.08us/指令，应用指令：1.52至几百us/指令.有突出的寄存器容量，FX1N系列包括8K步内置RAM寄存器，用一个寄存器盒可扩展到16RAM或EEPROM.有丰富的元件资源，3072点辅助继电器，256点计时器，235点计数器，8000数据存储器.满足我的设计需要.
整个系统组件及成本，提高工作可靠性，交通等选用220VAC为宜，选用其他型号的交通灯，只需加装相应等级电压转换装置即可，同时要特别注意单点负载电流不能超过2A，若高于2A则要采取隔离技术手段.
3.2 触摸屏简介与选择
触摸屏（Touch panel）又称为触控面板，是个可接收触头等输入讯号的感应式液晶显示装置，当接触了屏幕上的图形按钮时，屏幕上的触觉反馈系统可根据预先编程的程式驱动各种连结装置，可用以取代机械式的按钮面板，并借由液晶显示画面制造出生动的影音效果.
随着多媒体信息查询的与日俱增，人们越来越多地谈到触摸屏，因为触摸屏不仅适用于中国多媒体信息查询的国情，而且触摸屏具有坚固耐用、反应速度快、节省空间、易于交流等许多优点.利用这种技术，我们用户只要用手指轻轻地碰计算机显示屏上的图符或文字就能实现对主机操作，从而使人机交互更为直截了当，这种技术大大方便了那些不懂电脑操作的用户.
随着使用电脑作为信息来源的与日俱增，触摸屏以其易于使用、坚固耐用、反应速度快、节省空间等优点，使得系统设计师们越来越多的感到使用触摸屏的确具有相当大的优越性.触摸屏出现在中国市场上至今只有短短的几年时间，这个新的多媒体设备还没有为许多人接触和了解，包括一些正打算使用触摸屏的系统设计师，还都把触摸屏当作可有可无的设备，从发达国家触摸屏的普及历程和我国多媒体信息业正处在的阶段来看，这种观念还具有一定的普遍性.事实上，触摸屏是一个使多媒体信息或控制改头换面的设备，它赋予多媒体系统以崭新的面貌，是极富吸引力的全新多媒体交互设备.发达国家的系统设计师们和我国率先使用触摸屏的系统设计师们已经清楚的知道，触摸屏对于各种应用领域的电脑已经不再是可有可无的东西，而是必不可少的设备.它极大的简化了计算机的使用，即使是对计算机一无所知的人，也照样能够信手拈来，使计算机展现出更大的魅力.解决了公共信息市场上计算机所无法解决的问题.
由于在此系统中，触摸屏要担任监控各部分运行状态，而且还用于控制作用，所以在此担任的任务还是比较重的.所以在此选定的触摸屏为MT506T型号.
①可实时显示设备和系统的运行状态.
②通过触摸向PLC发出指令和数据，再通过PLC完成对系统或设备的控制.
③可做成多幅多种监控画面，替代了传统的电气操作盘及显示记录仪表等，且功能更加强大.
3.3 风机简介及选用
我国隧道使用通风机主要就是 G4-73系列通风机，G4-73系列通风机最初是为锅炉通风(引风) 设计的，后来被引用到隧道通风中并拥有一定的市场占有量.该系列通风机的特点是特性曲线较平缓、无驼峰、运行噪声较小、效率高.启动时关闭调节门(也叫前导器)，具有启动功率较小，启动容易的特点.运行时调节门可在 0°～70°范围内调节，用以改变运行工况，还可通过配置不同转速的电动机来改变其运行工况,适应性较好.G4 —73系列通风机的特性曲线较平缓，运行噪声较小，效率高，适用于通风阻力不是太大的中小型隧道.我国地方隧道中使用该系列通风机较多，由于机型小，配置电动机的容量也小,可配用380V的电动机使用.但对初、后期风压变化大的隧道，通风机的调节性能差.风机的作用：风机是依靠输入的机械能，提高气体压力并排送气体的机械，它是一种从动的流体机械.
通风机广泛用于工厂、矿井、隧道、冷却塔、车辆、船舶和建筑物的通风、排尘和冷却；锅炉和工业炉窑的通风和引风；空气调节设备和家用电器设备中的冷却和通风；谷物的烘干和选送；风洞风源和气垫船的充气和推进等.
通风机的工作原理与透平压缩机基本相同，只是由于气体流速较低，压力变化不大，一般不需要考虑气体比容的变化，即把气体作为不可压缩流体处理.风机可制成右旋和左旋两种型式.从电动机一侧正视，叶轮顺时针旋转，称为右旋转风机，逆时针旋转，称为左旋.
一般的高压风机，其主要的动力设备是电动机，此外还包括用来控制风机风阀位置的电动或手动执行器、风机阀门限位开关等部件.风机动力设备的传统控制方法是通过手动或继电器控制，存在可靠性和灵活性较差的问题，比如：由于电机的容量大，就存在启动时间长、启动电流大、运行安全可靠性差等问题，为了解决这些问题，需要采取在启动离心风机时减少启动负荷、通过星—三角降压启动来降低启动电流、进行安全互锁控制等措施.通风机工作时，动力机(主要是电动机)驱动叶轮在蜗形机壳内旋转，空气经吸气口从叶轮中心处吸入.由于叶片对气体的动力作用，气体压力和速度得以提高，并在离心力作用下沿着叶道甩向机壳，从排气口排出.因气体在叶轮内的流动主要是在径向平面内.
风机的用途：一般用于高压强制通风，如冶炼、送料、矿井、隧道、地下室、铁路等，亦可输送空气及其它无腐蚀性、不含粘性物质、非易燃、易爆之气体，介质温度最高不超过八十度，介质中硬质颗粒物中大于150mg/m3.【8】
3.4 变频器的选型及确定
3.4.1 变频器简介
变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、再次整流（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的.变频器容量是变频器的最重要的参数，如何选择变
公路隧道通风
公路隧道通风。汽车排出的废气含有多种有害物质，如一氧化碳(CO)、氮氧化合物(NO)、碳氢化合物(HC)，亚硫酸气体(SO：)和烟雾粉尘，造成隧道内空气的污染。公路隧道空气污染造成危害的主要原因是一氧化碳，用通风的方法从洞外引进新鲜空气冲淡一氧化碳的浓度至卫生标准，即可使其他因素处于安全浓度。 隧道通风方式的种类很多，按送风形态、空气流动状态、送风原理等划分如图5.33所示： 图5.33 隧道的通风方式分类 ①自然通风。这种通风方式不设置专门的通风设备，是利用存在于洞口间的自然压力差或汽车行驶时活塞作用产生的交通风力，达到通风目的。但在双向交通的隧道，交通风力有相互抵消的情形，适用的隧道长度受到限制。由于交通风的作用较自然风大，因此单向交通隧道，即使隧道相当长，也有足够的通风能力。 ②射流式纵向通风。纵向式通风是从一个洞口直接引进新鲜空气，由另一洞口排出污染空气的方式。射流式纵向通风是将射流式风机设置于车道的吊顶部，吸人隧道内的部分空气，并以30m/s左右的速度喷射吹出，用以升压，使空气加速，达到通风的目的，如图5.34所示。射流式通风经济，设备费少，但噪声较大。 ③竖井式纵向通风。机械通风所需动力与隧道长度的立方成正比，因此在长隧道中，常常设置竖井进行分段通风，如图5.35所示。竖井用于排气，有烟囱作用，效果良好。对向交通的隧道，因新风是从两侧洞口进入，竖井宜设于中间。单向交通时，由于新风主要自人口一侧进入，竖井应靠近出口侧设置。 图5.34 射流式纵向通风图5.35 竖井式纵向通风 ④横向式通风。横向式通风，如图5.36所示。风在隧道的横断面方向流动，一般不发生纵向流动，因此有害气体的浓度在隧道轴线方向均匀分布。该通风方式有利于防止火灾蔓延和处理烟雾。但需设置送风道和排风道，增加建设费用和运营费用。
plc课程设计通风机祥解
1 引言 1.1 设计任务与要求 在一个通风系统中，有4台电动机驱动4台风机运转。为了保证工作人员的安全，一般要求至少3台电动机同时运转。因此，用绿、黄、红三色柱状指示灯来对电动机的运行状态进行指示。要求当3台及以上电动机同时运行时，绿灯亮，表示系统通风良好；当两台电动机同时运行时，黄灯亮，表示通风状况不佳，需要改善；少于两台电动机运行时，红灯亮起并闪烁，发出警告表示通风太差，需要马上排除故障或进行人员疏散。 由控制任务可知，这是一个对通风机运行状态进行监视的问题。显然，必须把4台通风机的各种运行状态的信号输入到PLC中(由PLC外部的输入电路来实现)；各种运行状态对应的显示信号是PLC的输出。 2.PLC概况 首先介绍一下可编程控制器（PLC）和PLC控制系统的基本知识，包括PLC的产生和发展、特点、技术指标、基本结构、工作原理及PLC控制系统等相关知识。 2. 1 PLC的基本概念 可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC
2.2 PLC发展概况 PLC自问世以来，经过40多年的发展，在美、德、日等工业发达国家已成为重要的产业之一。世界总销售额不断上升、生产厂家不断涌现、品种不断翻新。产量产值大幅度上升而价格则不断下降。 目前，世界上有200多个厂家生产PLC，较有名的：美国：AB通用电气、莫迪康公司；日本：三菱、富士、欧姆龙、松下电工等；德国：西门子公司；法国：TE 施耐德公司；韩国：三星、LG公司等。 2.3 PLC技术发展动向 1. 产品规模向大、小两个方向发展 大：I/O点数达14336点、32位为微处理器、多CPU并行工作、大容量存储器、扫描速度高速化。小：由整体结构向小型模块化结构发展，增加了配置的灵活性，降低了成本。 2. PLC在闭环过程控制中应用日益广泛 3. 不断加强通讯功能 4. 新器件和模块不断推出 高档的PLC除了主要采用CPU以提高处理速度外，还有带处理器的EPROM或RAM的智能I/O模块、高速计数模块、远程I/O模块等专用化模块。 5. 编程工具丰富多样，功能不断提高，编程语言趋向标准化 有各种简单或复杂的编程器及编程软件，采用梯形图、功能图、语句表等编程语言，亦有高档的PLC指令系统。 6. 发展容错技术 采用热备用或并行工作、多数表决的工作方式。 7.追求软硬件的标准化。 3.设计过程 为了讨论问题方便，设四台通风机分别为A、B、C、D，红灯为F1, 绿灯为F2.。由于各种运行情况所对应的显示状态是惟一的，故可将几种运行情况分开进行程序设计。
LED隧道照明控制系统的研究与开发
2011年8月第22卷第4期照明工程学报 ZHAOMING GONGCHENG XUEBAO Aug．2011Vol.22No.4 LED 隧道照明控制系统的研究与开发 张玲 郝翠霞 （南京工业职业技术学院，江苏南京 210046） 摘 要：针对山区高速公路隧道车流量较小、能耗高等特点，研制出一种隧道LED 照明控制系统。系统包括控制 计算机、隧道照明控制器以及LED 照明控制调光模块，本文介绍了LED 隧道照明控制系统架构、控制策略、通信方式和所采用的DALI 数字可寻址照明协议，着重介绍了基于PWM 技术的LED 照明调光控制模块的原理、硬件构成、工作方式、技术要点。LED 隧道照明控制系统能自动采集洞外照度、时间、车流量等信息，分析计算后下发调光指令，由LED 照明调光控制模块通过PWM 方式调节LED 灯平均工作电流，从而自动调节隧道内照明灯的光通量，以最大限度地节能降耗，提高隧道运营管理效益，具有一定的推广应用价值。关键词：高速公路隧道照明；LED 照明控制器；DALI 协议；节能 The Research and Development of LED Tunnel Lighting Control System Zhang Ling Hao Cuixia （Nanjing Institute of Industry Technology ，Nanjing 210046） Abstract A LED lighting control system ，which consisted of control computer ，tunnel light controller and LED lighting dimming control module ，is developed for the low traffic volume and high energy consumption freeway tunnel in mountain area．This paper describes the frame ，control strategy ，communication mode of LED tunnel lighting controller system and the DALI Digital Addressable Lighting Agreement that used ，and highlights the principle ，hardware ，work pattern ，technical points of the LED lighting dimming control module which based on PWM technology．The LED tunnel lighting control system can automatically capture the illuminance outside the tunnel ，time ，traffic volume and so on．And based on all the information collected ，the system can analyze and send dimming command to adjust the average working current of LED by the PWM method in LED lighting dimming control module ，so that the brightness of the lights inside the tunnel can automatically be adjusted to maximize energy-saving and improve the effectiveness of the operation and management ，which is worth to be promoted and applied． Key words ：freeway tunnel lighting ；LED lighting controller ；DALI protocol ；energy-saving 基金项目：南京工业职业技术学院科研基金项目YK09- 04-021引言 在山区高速公路建设中，隧道所占比例很大， 建成通行后公路隧道用电费用相当惊人。由于偏远 山区经济欠发达，车流量很小，隧道照明费用已成为高速公路隧道管理部门的一笔沉重负担，特别在运营的前几年，征收的通行费还不够运营养护支出。
基于PLC的隧道通风控制系统
毕业设计（论文）题目基于PLC的隧道通风控制系统设计 课题内容性质工程技术研究 课题来源性质教师收集的结合生产实际的课题 一、题目说明（背景、目的和意义） 隧道通风系统是隧道安全运行的重要组成部分，通风系统能否正常工作与隧道运行环境条件、运行效率、运行安全密切相关.通风控制系统即在实时监测这些隧道环境参数的基础上，控制隧道内风机的开启及功率大小，以使各项空气指标符合安全行车标准，达到既保障安全行车、同时节约能源的目的.通过PLC和变频器及各种传感器的配合使用，使通风控制的安全性、可靠性大大的提高，不仅节约了电能，而且还提高了设备的运转率.通风系统自动化程度的提高，必将大大减轻岗位人员劳动强度. 通过本课题使学生能够掌握PLC的选型及I／O点分配，掌握电动机变频调速的控制方法，掌握PLC控制系统的设计方法，提高学生解决实际问题的能力. 二、设计（论文）要求（工作量、内容、设计成果） 1.说明： 本设计将PLC与变频器进行有机结合，由PLC模拟量输入模块采集各空气指标数据，风机的启停通过PLC的开关量输出模块程序控制.采用以车流量为主控参数，实现对风机工作过程和运转速度的有效控制，使隧道通风机通风高效、安全，达到明显的节能效果. 2技术要求： （1）系统上电，在触摸屏上按下启动按钮，系统即进入运行模式. （2）以车流量为基准型号进行主控制调节 A、当隧道内车数量在1－29辆，风机以20HZ频率运行 B、当隧道内车数量在30－59辆，风机以25HZ频率运行 C、当隧道内车数量在60－89辆，风机以35HZ频率运行 D、当隧道内车数量在90－120辆，风机以40HZ频率运行 E、当车数量大于120辆，在触摸屏上显示报警信号，表明隧道内发生堵塞，且 各组主副电机同时全速50HZ运行 （3）当隧道内因火灾或其他原因引起温度高于400C,各组主副风机均以50HZ全速运行 （4）当隧道内因烟尘或大雾，造成能见度降低，各组风机以全速50HZ运行，知道环境恢复正常，并显示报警. 3设计成果 （1）设计报告1.5～2万字左右； （2） 1#以上的设计图纸最少一张； （3）有一定数量的定性分析和定量计算； （4）基本软件清单. 三、进度表 日期
公路隧道通风设计细则
公路隧道通风设计细则 公路隧道通风设计细则是非常重要的，制定的初衷是为了能第一时间解决问题，而不是遇到事情之后再想解决办法。我们就公路隧道通风设计细则为大家详细解释一下。 1一般要求 1.1设置机械通风系统的隧道应设置通风控制系统。高速公路和一级公路隧道宜以自动控制方式为主，辅以手动控制方式；二级、三级及四级公路隧道可采用自动控制方式或手动控制方式。 条文说明通风控制的目的是以公路隧道交通安全为前提，通过及时对隧道内空气中的有害物浓度、风速、风向等环境参数进行实时监测，根据需要控制通风设备。同时，通风控制是实现隧道通风系统节能运行的重要措施，通过控制通风设备的运行时间及数量，达到节能目的。 1.2公路隧道通风系统控制方案应根据采用的通风方式，分别针对正常运营工况、火灾及交通阻滞等异常工况、养护维修工况等通风需求制订。 条文说明设计阶段，通风系统设计人员应根据不同工况所需的风机数量、运行方式等提出通风系统的控制方案及策略，包括各工况下 第1页共5页
的风机数量、风机组合方式、风机的正转或反转，以及火灾工况下的 排烟、救援方案等，以便于监控系统设计人员按通风系统的运营要求设置相应的设施及编制控制软件等，从而满足隧道内污染空气的通风标准，并实现经济运行。 1.3通风控制系统应与照明控制系统、火灾报警与消防系统、交通监控系统、中央控制系统等实现联动控制。 条文说明通风控制系统应与照明控制系统、火灾报警与消防系统、交通监控系统、中央控制系统等联合使用，形成有效、可靠、及时的控制系统，满足隧道在各种情况，尤其是紧急情况、火灾工况下的风机启停要求等。 1.4风机控制应设定相应于隧道运营需求的风量级档。风量级档划分不宜过细，并应充分考虑运营动力消耗与风机运行时间。当隧道通风系统中有轴流送风机、轴流排风机与射流风机时，应针对各种风机确定合理的组合风量级档。 条文说明一般来说，风机（含排风机、送风机、射流风机）的叶片转速可以无级改变其输出风量，但如果按无级控制或级档分得过细，对隧道而言，一方面其风量感应迟缓，控制效率低下，另一方面会导致控制系统复杂化，设备消耗大，费用增加。因此本条提出风量级档的划分不宜过细。 1.5风机控制应满足下列要求： 当每日交通量分布较为固定或柴油车混入率变化较小时，宜采用 程序控制方式。 第2页共5页
基于PLC控制的变频通风机系统(毕业设计)
毕业设计（论文） 题目：基于PLC控制的变频调速 通风机系统 学生姓名张海斌指导教师刘旭明 二级学院机电工程学院专业电气工程及其自动化 班级11电气一班学号 1104102012 提交日期 2015年5月14日答辩日期2015年5月16日
目录 摘要............................................................ I II Abstract .......................................................... I V 第一章绪论. (1) 1.1前言 (1) 1.2国内外的研究水平及趋势 (1) 第二章控制系统总体设计 (3) 第三章硬件设计及选型 (4) 3.1 可编程控制器 (4) 3.1.1 PLC的选型 (4) 3.1.2 PLC与PC连接 (4) 3.2 模拟量输入扩展模块 (5) 3.2.1 A/D的选型 (5) 3.2.2 PLC与A/D模块连接 (6) 3.3 触摸屏 (7) 3.3.1触摸屏的选型 (7) 3.3.2 触摸屏与PLC连接 (7) 3.4 变频器 (7) 3.4.1 变频器的选型 (7) 3.4.2 变频器与通风机的连接 (9) 3.5 通风机 (9) 3.5.1 通风机的选型 (9) 3.6 温度传感器 (11) 3.6.1 温度传感器的选型 (11) 3.6.2 温度传感器与A/D模块的连接 (11) 第四章系统软件设计 (13) 4.1西门子编程软件 (13) 4.1.1创建本次程序 (13)
4.1.2下载本次程序 (14) 4.1.3 PLC系统流程图 (15) 4.1.4 PLC接线图 (17) 4.1.5 PLC程序分析 (17) 4.2触摸屏编程软件 (24) 4.2.1 设置触摸屏变量 (24) 4.2.2 创建画面 (25) 4.2.3 运行系统 (26) 第五章结论 (31) 参考文献 (32) 附录 (33) 致谢 (39)
高速公路隧道照明自适应智能控制系统
高速公路隧道照明自适应智能控制系统 引言 安全、经济、环保、节能是公路工程建设追求的目标，隧道照明系统的安全性和节能性存在着此消彼长的矛盾。隧道的建成通车，在照明系统应用方面迫切需要解决两个重要的现实问题： 1.如何保障隧道行车的舒适性及安全性 隧道通车后交通量较大且本工程隧道所占路线比重大，易造成驾驶员的紧张和疲劳，因此隧道内行车的舒适性及安全性显得尤为重要，如何保障隧道行车的舒适性及安全性是需要解决的首要问题。 2.隧道照明系统节能 通过对隧道较多的江西、湖南、广东、福建等地隧道管理部门的调查表明，隧道照明费用已成为公路隧道运营中一笔沉重的负担，研究节能、高效、安全、维护费用低的隧道智能照明系统已显得非常重要。 因此，以上述两个问题为导向，根据广东省高速公路隧道运营照明的实际问题，本文采用文献调研、理论分析、实验分析、现场测试等科学手段，对高速公路隧道照明需求与节能技术进行分析。并结合国内外隧道照明节能技术的现状和发展趋势，系统性地解决公路隧道照明节能问题。 现通过电能浪费的主要因素分析，总结目前的隧道照明系统的发展现状及存在的问题，提出基于新一代照明节能系统解决方案。 隧道照明电能浪费的主要因素分析 洞外亮度大范围变化而洞内亮度相对固定 在隧道照明系统设计时，规范要求按照夏天中午时的最大洞外亮度进行计算，并考虑足够的维护系数。但在实际运营期间，洞外亮度会随着天气、季节和时辰的不同而每时每刻变化，图1给出了明天隧道洞外亮度的变化情况。对于这种连续变化的洞外亮度，仅仅采用简单的分级调光方式照明，显示电能浪费相当巨大。
夏至白天亮度曲线冬至白天亮度曲线 早晨中午傍晚 图1 晴天隧道洞外亮度的变化情况 图2给出了晴天分级调光系统与LED自适应智能控制系统的调光功率、能耗相对比值曲线。图中曲线以上部的面积即为浪费的电能，它是实际需求能耗的三倍以上。即使是四级调光的LED灯，其晴天的能耗也是实际需求的2倍。因此，隧道加强照明若能采用自适应智能控制系统可实现按需照明的目标。 图2 不同季节晴天隧道加强照明功率变化图灯具功率规格少 隧道照明的标准标准值在待业标准中是有具体规定的。若照度大幅度地超出行业标准，则属过度照明。由于高压钠灯光源的功率规格通用型只有100、150、250、400瓦几种，而许多高速公路隧道基本照明灯具仅需40-100瓦即可，但市场上技术成熟的的高压钠灯光源并没有这些规格，因此隧道的基本照明不得不选用100瓦的高压钠灯。这使得隧道单侧开灯亮度不够，双侧开灯过渡照明现象严重。而选用LED灯具，其设计功率一般在35-70瓦之间，过度照明较钠灯要低得多，但依旧存在着过度照明。若采用智能无级控制，则可根据需要进行照明，可有效地避免过度照明。例如某条隧道基本照明灯具采用45瓦的LED灯亮度正好达到规范要求的4.5cd/㎡，而实际设计功率一般选
PLC控制系统的设计流程与基本要求
（1）根据工艺流程分析控制要求，明确控制任务，拟定控制系统设计的技术条件。技术条件一般以设计任务书的形式来确定，它是整个设计的依据。工艺流程的特点和要求是开发PLC控制系统的主要依据，所以必须详细分析、认真研究，从而明确控制任务和范围。如需要完成的动作（动作时顺、动作条件，相关的保护和联锁等）和应具备的操作方式（手动、自动、连续、单周期，单步等）。 （2）确定所需的用户输入设备（按钮、操作开关、限位开关、传感器等）、输出设备（继电器、接触器、信号灯等执行元件）以及由输出设备驱动的控制对象（电动机、电磁阀等），估算PLC的I/O点数；分析控制对象与PLC之间的信号关系，信号性质，根据控制要求的复杂程度，控制精度估算PLC的用户存储器容量。 （3）选择PLC。PLC是控制系统的核心部件，正确选择PLC对于保证整个控制系统的各项技术、经济指标起着重要的作用，PLC的选择包括机型的选择、容量的选择、I/O模块的选择、电源模块的选择等。选择PLC的依据是输入输出形式与点数，控制方式与速度、控制精度与分辨率，用户程序容量。 （4）分配、定义PLC的I/O点，绘制I/O连接图。根据选用的PLC所给定的元件地址范围（如输入、输出、辅助继电器、定时器、计数器。数据区等），对控制系统使用的每一个输入、输出信号及内部元件定义专用的信号名和地址，在程序设计中使用哪些内部元件，执行什么功能格都要做到清晰，无误。 （5）PLC控制程序设计。包括设计梯形图、编写语句表、绘制控制系统流程图。控制程序是控制整个系统工作的软件，是保证系统工作正常，安全。可靠的关键，因此，控制程序的设计必须经过反复测试。修改，直到满足要求为止。 （6）控制柜（台）设计和现场施工。在进行控制程序设计的同时，可进行硬件配备工作，主要包括强电设备的安装、控制柜（台）的设计与制作、可编程序控制器的安装、输入输出的连接等。在设计继电器控制系统时，必须在控制线路设计完成后，才能进行控制柜（台）设计和现场施工。可见，采用PLC控制系统，可以使软件设计与硬件配备工作平行进行，缩短工程周期。如果需要的话，尚需设计操作台、电气柜、模拟显示盘和非标准电器元部件。 （7）试运行、验收、交付使用，并编制控制系统的技术文件。编制控制系统的技术文件包括说明书、设计说明书和使用说明书、电器图及电器元件明细表等。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，
地铁隧道通风系统
?简介：本文结合广州地铁环控系统设计对如何充分发挥设备的设置功能从六个方面进行了讨论，提出了较为简明的隧道通风系统设计新方案，可供新建地铁环控系统设计时使用或参考?关键字：设备功能，隧道通风，系统设计，备用风机，兼用设计 前言 广州地铁1、2号线已经开通运营，3号线即将开通运营，4、5号线正在进行设计。就设计进度和设计水平而言，广州处于国内最前列的位置，对广州地铁进行研究具有更大现实意义。广州地铁1号线环控制式采用开/闭式系统，对其设计问题已在个人所写的《广州地铁1号线环控设计总结》（收入《回顾与思考》一书第九章—环境控制系统）中进行了讨论，文中的一些见解和意见，对其它采用开/闭系统的城市地铁设计有一定的参考价值。广州地铁2、3、4、5号线环控制式采用了屏蔽门系统，对于屏蔽门系统，个人仅参加了一些车站工点的设计或设计咨询工作，对全线系统设计的资料不够全面了解，本文就个人所了解的情况和问题发表一些见解或看法，难免存在不够准确之处，仅供同行们对这些问题进行深入研究或讨论时参考。 一、地铁隧道通风系统设计方案简介 广州地铁隧道通风设备均设于车站的两端，2、3号线车站两端的隧道通风系统设计如图1所示，本文将其称为A型设计方案。4、5号线部分车站采用A型设计方案，部分车站则采用图2所示系统，本文将其称为B型设计方案。深圳地铁1号线等国内多条地铁线路均采用A型方案，已被各方面普遍接受，B型方案是最近几年出现的，虽然一些地铁线已参照采用，但尚还存在一些争议。个人认为，从A型到B型是一个巨大的前进，应当肯定，从充分发挥设备的设置功能讲对A型和B型都有进一步研究改进的空间。 A型方案主要设计特征是每个车站有4个隧道通风亭、4个活塞通风道、4台TVF风机及2台TEF风机。每台TVF风机的设备选型技术参数是：风量QX=60m3/s、风压HX=1000Pa、电机功率NX=90KW、风机直径φ=2.0m、可正反转且正反转风量相等；每台TEF风机的选型参数是：QX=40m3/s、HX=600Pa、NX=45KW、φ=1.6m、只正转排风；
地铁隧道通风系统
究改进的空间。 A型方案主要设计特征是每个车站有4个隧道通风亭、4个活塞通风
φ=2.0m、可正反转且正反转风量相等；每台TEF风机的选型参数是：QX=40m3/s、HX=600Pa、NX=45KW、φ=1.6m、只正转排风； B型方案主要设计特征是每个车站有2个隧道通风亭、2个活塞通风道、2台TVF风机及2台TV/EF风机及2台变频器。TV/EF风机即为TVF风机兼作TEF风机使用，平时通过变频器按照TEF风量运转，事故时则按TVF 风量运转,因此TV/EF选型参数同TVF。 显然A型方案比B型工程设备数量多，设计规模大，工程投资高。 二、设备功能充分发挥问题的讨论 地铁工程投资巨大，运营费用高昂，这是许多城市修建地铁的最大障碍，环控设备在地铁设计中占用建筑面积最大，环控设备在地铁运营中耗电最多，因此对“占地大户”和“用电大户”的环控专业进行优化研究，对降低地铁工程造价具有较大意义。为减少工程投资，降低运营成本，广州地铁建设者已经作出了艰巨的努力，将A型方案修改为B型方案，这一改进其工程的经济意义巨大，使每个车站：（1）少设2台TEF 风机；（2）减少了2条活塞通风道（土建规模约4m（宽）×4m（高）×30m（长）×2（条）），（3）少建2个地面风亭。遗憾的是这一设计进步没有得到充分肯定而加以全线推广采用，本人所参与的5号线工点设计咨询范围不少车站仍然采用了A型方案。个人认为对于A、B型就充分发挥设备的设置功能而言均还有进一步研究改进的空间。设备功能如何充分发挥个人认为目前可以从以下六方面进行研究，即为：设备设置的必要性、设备功能的使用性、设备设计的兼用性、设备运转的能效性、设备容量的小型化及设备控制的简明化。从这六个方面进行讨论可能有助于我们对设计中的问题进行深入研究。 1、设备设置的必要性讨论 地下空间十分宝贵，可设可不设的设备应尽可能不设，A型方案车站两端所设4台TVF风机属于这一问题探讨范围。设置屏蔽门后，区间隧道机械通风条件较开/闭式系统有了很大改善，计算结果及各条线的隧道通风工艺设计均表明，当列车阻塞或列车发生火灾而停在单线区间隧道内对其进行通风或排烟时，前后两个车站的TVF风机一般只需要运转2
PLC课程设计
前言 自从全自动洗衣机诞生以来，其内部的电路控制系统就不断的被改进。设计方法也开始多种多样，从而使全自动洗衣机显得更加智能化。 可编程控制器（PLC）以微处理器为核心，普遍采用依据继电接触器控制系统电气原理图编制的梯形图语言进行程序设计，编程容易，功能扩展方便，修改灵活，而且结构简单，抗干扰能力强。可编程控制器指令丰富，可以接各种输出、输入扩充设备，有丰富的特殊扩展设备，其中的模拟输入设备和通信设备更是符合全自动洗衣机控制系统的要求与特点。 本设计中，为保证洗衣机及人身安全，设计了蜂鸣报警电路，功率驱动电路由可控硅实施对电动机,进水阀,排水阀的控制.为方便读者更快地了解,熟悉本设计,作为基础知识,还介绍了与全自动洗衣机有关的一些常见的PLC基本功能。
任务 1）控制要求： 启动时，首先进水，到高水位时停止进水，开始洗涤。 正转洗涤15s，暂停3s后反转洗涤15s，暂停3s后再整转 洗涤，如此反复30次。洗涤结束后，开始排水，当水位下 降到低水位时，进行脱水（同时排水），脱水时间为10s。 这样完成一次从进水到脱水的大循环过程。 经过3次上述大循环后（第2、3次为漂洗），洗衣完成，报警10s后结束全过程，自动停机。 2）设计要求： 1、画出I/O分配图 2、画出I/O接线图 3、画出状态转移图 4、画出梯形图 5、指令表 6、运行调试
实物示意图及动作流程 进水口启动按钮停止按钮 洗衣机工作示意图 如图所示，波式全自动洗衣机的洗衣桶（外桶）和脱水桶（内桶）是以同意中心安装的。外桶固定，作为盛水用，内桶可以旋转，作为脱水（甩干）用。内桶的四周有许多小孔，使内、外桶的水流相通。洗衣机的进水和排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀控制。进水时，控制系统使进水电磁阀打开，将水注入外桶；排水时，使排水电磁阀打开将水由外桶排到机外。洗涤和脱水由同一台电机拖动，通过电磁离合器来控制，将动力传递给洗涤波轮或甩干桶（内桶）。电磁离合器失电，电动机带动洗涤波轮实现正、反转，进行洗涤；电磁离合器得电，电动机带动内桶单向旋转，进行甩干（此时波轮不转）。水位高低分别由高低水位开关进行检测。启动按钮用来启动洗衣机工作。
公路隧道照明控制系统研究与实现
公路隧道照明控制系统研究与实现 郭兰英,梁波 （长安大学 信息工程学院，陕西 西安 710064） 摘要：隧道照明控制系统在达到基本的照明指标后，安全、舒适又节能的照明技术永远是系统追求的目标。将西汉高速公路铁炉沟隧道照明系统分为基于照明回路控制的手动模式，可以提高系统的安全性；基于五个照明等级控制的分段时序控制模式能够满足不同季节、不同时段的照明要求；基于电路回路控制的自动控制模式不仅能使洞内的照明亮度与外界自然光的亮度相适应，而且节约电能；建议后期采用的基于动态调光的自动控制模式，不仅更好的节约电能，而且提供了舒适的照明，通过一年多的运行证明了其技术方案的可行性。 关键字：隧道照明；控制模式；动态调光 中图分类号：U459.2 文献标识符：A Study on Lighting Control System of the Tunnel on Expressway GUO Lan-ying ,Liang Bo (School of Information Engineering , Chang’an University , Xi’an 710064 , Shaanxi , China) Abstract: When the tunnel illuminating control system has achieved its basic illumination indexes, the illuminating technology with safety, comfort, and economy of energy becomes the always aim of the system. The illuminating control system of Tie Lugou tunnel on Xi’an-Hanzhong expressway be divided into manual control pattern based on circuit control can improve the safety of the system. The illuminating control strategy based on five level time sequence can adapt different season and time. The automatic strategy based on circuit control not only can accommodate the lightness in the tunnel to the nature light outside but also can save power. We advises to adopt the automatic control strategy based on dynamic dimming technique, this scheme can saving power and achieving more comfortable effect. The feasibility of the proposed technique scheme has been demonstrated after running for one year. Key words: tunnel lighting；control strategy；Dynamic dimming 0 引言 隧道是一种特殊的管状构造物，车辆进入隧道的过程是一个明亮--黑洞--明亮的过程。人眼在明暗交替变化的过程中，往往会产生“黑洞效应”和 “白洞效应”，极易发生交通事故。因此，如何在隧道内各段采用不同强度的照明来改善隧道内的照度，创造洞内良好的工作视觉，确保在白天和夜间行驶的车辆以设计速度能够安全地接近、穿越和通过隧道，就是隧道照明控制系统要解决的问题。国内目前对隧道照明设备的控制方式有三种：手动控制模式，分时段进行的时序控制模式和有级控制模式[2]。目前大部分都采用手动控制模式 [3]。深圳的迭福山隧道与陕西的铁炉沟隧道长度相当，照明控制系统以自动控制为主，采用四个照明等级的手动遥控为辅[4]。目前隧道照明系统主要存在以下两个问题： (1)采用手动控制模式及分段时序模式的系统，不能随时根据洞外的亮度变化进行洞内 亮度调节，在隧道照明方面造成了很大的浪费。 (2)以自动控制模式为主，手动控制模式为辅的系统，洞内调光采用控制灯具的不同 开关组合有级模式，不能实现无级调光[5]。 针对以上不足，结合国内外高速公路隧道照明控制技术的应用研究，本文提出了满足铁炉沟隧道照明要求的手动控制、分段时序控制、自动控制模式，即弥补了手动控制模式及分
plc控制系统设计的一般步骤
plc控制系统设计的一般步骤 丰炜PLC说明资料1-PLC系统设计及选型方法 在现代化的工业生产设备中，有大量的数字量及模拟量的控制装置，例如电机的起停，电磁阀的开闭，产品的计数，温度、压力、流量的设定与控制等，工业现场中的这些自动控制问题，若采用可编程控制器(PLC)可以轻松的解决，PLC已成为解决自动控制问题最有效的工具之一，越来越广泛的应用于工业控制领域中，本文简要叙述了PLC控制系统设计的步骤及PLC的基本选型方法，供大家参考。 一、可编程控制器应用系统设计与调试的主要步骤 （ 1 ）深入了解和分析被控对象的工艺条件和控制要求 这是整个系统设计的基础，以后的选型、编程、调试都是以此为目标的。 a ．被控对象就是所要控制的机械、电气设备、生产线或生产过程。 b ．控制要求主要指控制的基本方式、应完成的动作、自动工作循环的组成、必要的保护和连锁等。对较复杂的控制系统，还可将控制任务分成几个独立部分，这样可化繁为简，有利于编程和调试。
（ 2 ）确定 I/O 设备 根据被控对象的功能要求，确定系统所需的输入、输出设备。常用的输入设备有按钮、选择开关、行程开关、传感器、编码器等，常用的输出设备有继电器、接触器、指示灯、电磁阀、变频器、伺服、步进等。 （ 3 ）选择合适的 PLC 类型 根据已确定的用户 I/O 设备，统计所需的输入信号和输出信号的点数，选择合适的 PLC 类型，包括机型的选择、 I/O 模块的选择、特殊模块、电源模块的选择等。 （ 4 ）分配 I/O 点 分配 PLC 的输入输出点，编制出输入 / 输出分配表或者画出输入 / 输出端子的接线图。接着就可以进行 PLC 程序设计，同时可进行控制柜或操作台的设计和现场施工。 （ 5 ）编写梯形图程序 根据工作功能图表或状态流程图等设计出梯形图即编程。这一步是整个应用系统设计的最核心工作，也是比较困难的一步，要设计好梯形图，首先
矿井通风控制系统设计改造
安全管理编号：LX-FS-A83061 矿井通风控制系统设计改造 In the daily work environment, plan the important work to be done in the future, and require the personnel to jointly abide by the corresponding procedures and code of conduct, so that the overall behavior or activity reaches the specified standard 编写：_________________________ 审批：_________________________ 时间：________年_____月_____日 A4打印/ 新修订/ 完整/ 内容可编辑
矿井通风控制系统设计改造 使用说明：本安全管理资料适用于日常工作环境中对安全相关工作进行具有统筹性，导向性的规划，并要求相关人员共同遵守对应的办事规程与行动准则，使整体行为或活动达到或超越规定的标准。资料内容可按真实状况进行条款调整，套用时请仔细阅读。 针对矿井旧通风控制系统中存在的体积庞大、接线复杂、机械触点多、排除故障困难、可靠性差、自动化程度低等缺陷,设计了一种基于先进PLC控制技术的矿井通风安全控制系统。该控制系统投入使用,运行结果表明,系统具有功能完善,运行稳定,节能效果明显等特点,提高了企业的生产效率和经济效益,具有很好的应用前景。 煤矿矿井通风系统是煤矿矿井安全生产的重要组成部分，煤矿矿井通风系统能否正常工作与矿井内工作环境条件、生产效率、安全生产密切相关。随着我国政府对各行各业安全生产监管力度的不断加强，尤
公路隧道通风设计软件 VDSHT 的编制和介绍
公路隧道通风设计软件VDSHT的编制和介绍 赵峰夏永旭 （河北新洲公司，石家庄，050051）（长安大学公路学院，西安，710064） 摘要：通风技术是21世纪公路隧道发展的关键技术之一。目前国内的通风计算仍以手工为主，工作效率较低，并且不方便于多方案的评价比选。本文介绍了一套隧道通风设计软件VDSHT[2]，它不仅可以进行各种纵向、半横向、全横向和混合通风方式的计算，而且可以进行多种通风方案的评价比选。 关键词：公路隧道通风设计软件 VDSHT 近年来,我国的公路隧道建设事业已取得了长足的进步，单洞延长超过500km,其中建成的大于3000米的特长隧道有近20多座，正在建设的秦岭终南山隧道长度达18004米。随着公路隧道的日益长大化，通风技术作为21世纪公路隧道发展的关键技术之一，已日益受到广泛的关注。目前,对公路隧道通风的一维计算已经有了一套完整的计算理论。但由于国内通风计算大多依靠手工进行，软件化程度比较低。为此，作者在现有通风计算理论的基础上，利用可视化语言DELPHI，编制了一套公路隧道通风综合设计系统VDSHT，可进行各类通风方式的计算并完成多方案评价及比选[2]。 1 VDSHT设计思路 首先完成隧道通风量的计算，然后进行隧道通风 方式的选择及计算，最后对隧道通风方案进行评 价并完成多方案比较。 VDSHT主要包含三大功能模块：通风量计算 模块、通风计算模块和通风方案评价比选模块。 其计算流程见图1。 2 VDSHT特点 程序VDSHT寄托在Windows平台上，具有 Windows程序的一贯特色：标准一致的用户界面，人机交互式输入输出，鼠标自由点取等。除此以外，VDSHT 程序本身具有以下特点： 1．VDSHT采用面向对象编程，使得用户对系统的干预能力加强。同时程序充分利用了Windows本身的资源，减少了程序代码的重复开发。在程序编制中采用对象的链接和嵌入技术，以便VDSHT与其它Windows程序能够互相调用，使程序更加灵活。 2．VDSHT的编制充分利用了Delphi语言的数据库和计算功能。在程序中主要建立了两大类数据库，一类是射流风机、轴流风机参数数据库，另一类是局部损失系数数据库。风机数据库主要包括目前常用的风机类型，局部损失系数数据库主要借鉴流体力学计算中提供的相关系数。 3．VDSHT利用Delphi语言与Excel的数据接口，使得程序的输入输出更具直观性，操作更加简单。 4．VDSHT模块具有高度开放性和独立性，可以随时进行数据添加和修正。 3 基本功能 VDSHT主要包含三大功能模块：通风量计算模块、通风计算模块和通风方案评价比选模块。 1）主要模块功能
隧道照明控制
7.1现状 单条隧道照明控制的通讯方式目前有三种： 1.总线制的控制方式 就是通过线路（网线、双绞线）作为通讯介质的控制方式。可采用不同通讯协议、电压来实现对灯具的开关及调光采集设备数据进行控制与管理。信号传输准确率较高，传输距离远，干扰性能优越，单独组网不会受到其他设备的共用网络的干扰。但需要铺设专线，施工成本高、维护负担重对线缆有一定要求；挂从机数量少，布线比较复杂，施工要求比较高，需要做总线匹配:通常有一个网络设备出现放障会导致系统整体进行或局部的瘫痪，而且又难以判断。 2.无线通讯模式控制模式 通过无线传输信号通讯方式去控制灯具。每盏灯具配备一个天线和地址进行控制与数据的收集。可以独立组网和采用公共网络组网。其监控范围广，无须单独布线，可扩展性强，安装方便。但通信距离短；单灯控制器的成本较高。每个单灯控制器内不仅有电流，电压数据采集的模块，还有GPRS/CDMA通信Modem，总的成本相对较高。 3.电力载波控制通讯控制模式 利用独立的市电供电线路作为通讯介质，采用移相监控多载波的调制技术，来进行灯具控到的一种模式。其支持点对点通信，通信速率相对较高，主机挂从机数量多，无须布线、施工方便、价格低廉、延伸方便，加入自动路由功能后监控范围成倍增加，监控范围可达数公里。但对电网环境要求比较高，需要专线供电，配电变压器对PLC信号有阻隔作用，电力线对载波信号易造成高削减，电力线存在本身固有的脉冲干扰。 控制装置向隧道内的灯具传送的控制信号可分为模拟信号和数字信号。模拟信号的优点是直观且容易实现，但存在保密性差和抗干扰能力弱的主要缺点；数字信号的优点是加强了通信的保密性和提高了抗干扰能力，但仍存在占用频带较宽即对线路的要求更高、技术要求复杂尤其是同步技术要求精度更高、进行模拟/数字信号转换时会带来量化误差等缺点。 隧道照明控制设计宜采用智能控制或自动控制为主、手动控制为辅的控制方式。控制模式方面目前只有电力载波控制方式完成工业化一体设计可靠性得到验证，所以推荐载波调光照明控制系统。照明控制系统赋予每个照明段在不同时间有不同亮度，这些亮度的控制是随隧道洞外亮度、色温、交通量、车辆速度大小而变化，隧道照明控制应根据洞外不同天气、时间段亮度的强弱或者不同时间交通量的大小采用无级连续调光控制方式。
隧道通风风机变频控制节能技术
隧道通风风机变频控制节能技术 1 前言 1.1风机变频技术概况 隧道施工一般为多作业面、多工序交替作业。施工中，由于钻孔、爆破、装碴、喷射混凝土等工序，以及内燃机械的废气排放等会产生大量的有害气体、粉尘,并 导致气温升高。施工中必须向洞内供给新鲜空气，以改善隧道施工作业环境,保障施 工作业人员的身体健康和施工装备正常运转，实现安全生产。 隧道通风方案,通常按照掘进通风中最大新鲜空气需求量选择风机,然而在掘 进工作面较短的情况下,掘进通风机仍以较大功率运行,造成了极大的能源浪费。 现有隧道施工用轴流式通风机，少数采用了变频控制技术，当需要对风机供风量 进行调整时，必须在变频控制柜面板上对外接电源频率进行手动操作（即“本地 操作”），如果通风机和控制柜安装在距离隧道口一定距离处，工序转换时需要 改变风量甚至停止风机时，由于交通等方面的原因，通风机可能一直在满负荷状 态下工作，变频功能得不到正确使用；另外，上述手动操作对象（频率值）为连 续按键设置，而不是一键操作，不利于值班人员的快速选用。根据石林隧道进口 端通风机进洞运行的要求，通过对通风机变频器自动控制和远程控制技术的研究, 使隧道通风机因采用变频技术而获得了显著的节能效果,具有良好的经济效益和广 泛的应用前景。 1.2风机变频节能的基本原理 通风机的输出风量由其转速决定，而通风机是由电动机驱动的，即电动机的 转速决定了风机的输出风量。因此通过改变电动机的转速就可以实现对风机输出 风量的调节。 由电机理论可知, 交流异步电动机的转速与电源频率成正比，与电动机极对 数成反比，由下式确定： n 60f 1s p 式中：n —异步电动机的转速； f—电动机的电源频率；