基于PLC的隧道通风系统.论文文档.docx

平顶山工业职业技术学院级毕业设计论文题目：基于P1.C、变频器、触摸屏的隧道通风系统（设计）指导老师：一所在系部：所在班级，.学生姓名：完成时间：前言随着我国经济的高速发展，通畅效的交通系统成为经济进一步发展的基本需求，从而高速公路亦得以蓬勃发展。作为高速公路路段中相对事故率较高的隧道区域，为保证行车安全，提高行车效率，通常在长隧道或特长隧道内设置隧道监控系统，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盛个隧道区域，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.而最近几年，P1.C、变频器以其诸多优异特点获得广泛的使用，在工业先进国家已成为工业控制的标准设备。它专为工业控制而设计，集电气、仪表、控制三电于体，是实现机电体化的理想控制设备。因此研究本课题的意义和目的主要是本着：安全，节能，高效，稳定，智能及人性化的目的为主要若力点的。目前国内大多数隧道内的通风系统采用的是定流量继电器恒流控制系统。这种系统虽然简便，但是不能根据乍流，温度及其它突发事件的发生，有效的，实时的，调节能St供应，耗能极大，而且故障率高，不易发现问题所在。本课题从使用功能上要求通风系统要求的风量不是恒定的，而是随着隧道内车流量，人员多少，环境条件，在不同状况能够自动的，实时的输出不同流址的要求。这就需要采用一定的技术手段，在此处定为：在不同的环境条件下通过传感器等器件感知环境的变化，把这些变化转变为电信号传送给P1.C,再通过P1.C控制变频器输出控制风机，供给不同流垃，并通过触摸屏监视运行状态并控制-这就需要运用P1.C及变频技术，采用触摸屏技术。达到练习和熟悉操作这些新兴技术并同实际项目相结合，系统的完成对他们的粽合运用。目录二.系统介绍O2.1 系统结构O2.2 设计要求O三.各单元简介O3.1 P1.C的控制单元简介及选择O3.2 触摸屏荷介及选择O3.3 风机的简介O3.4 变频器应用及选择O3.5 传感器简介与选择O四.通讯安装与接线O4.1 N:N网络的通讯连接O4.2 变频器与P1.C的接战O4.3触摸屏与P1.C的通讯连接4.4调试O五.程序O5.1P1.C程序()5.2触摸屏程序O六.致谢1.参考文献0八.附图摘要随着电子技术和微电子技术的迅速发展，P1.C和变频器正成为通用、廉价和性能可靠的控制和驱动设备,得到广泛的应用。由P1.C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，易丁组建成整体的自控系统,很方便地实现各种控制切换和远程监控。通过对国内现行铁路，公路的观察和分析，其中隧道的占有比已达到很高的地位，而隧道内通风系统在其中的安全作用及能耗占有很高的比重.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内运行环境条件、运行效率、运行安全密切相关。随着我国政府对各行各业安全生产监管力度的不断加强，尤其对公路、铁路安全运行的要求越来越高，时隧道通风系统进行技术改造，提高其运行稳定性、可靠性、节能降耗等势在必行。本系统将P1.C与变频器及触摸屏有机地结合起来，为监控陞道内行车环境,陵道内设置有计数传感器、温度及能见度检测仪,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P1.C模拟员输入模块采集，风机的启停通过P1.C的开关量输出模块程序控制变猱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，使隧道通风机通风高效、安全，达到了明显的节能效果。P1.C控制系统具有对驶动风机的电机过热保护、故障报警、断电等功能特点，为隧道通风系统的节能技术改造提供一条新途径.关健词：隧道、通风机、P1.C、变频器、触摸屏二.系统介绍2.1系统结构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P1.C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匆杂接线，降低了对运行人员的技术要求：同时对重耍开关输入信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。同时，作为本专业技师与高缎技师专业必会之，我们将理论与实际相结合，对我们掌握新技术新理念，提高动手能力，有很好的指导意义和现实意义.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P1.C、一台变频器控制。系统共有8台电机、四台P1.C、四台变频器、一台触摸屏组成.每台电机驱动一台风机，对隧道进行供风，采用风机2X4.5kW,P1.C、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。其中还包括接触涔、热继电器、断路器等系统保护电器，实现对电机和P1.-C的有效保护，以及对电机的切换控制。利用P1.C变频器和窗心机通风系统进行节能技术改造，不仅简化了系统，提高了设备的可除性和稳定性，设备的操作和维护方便，节省能耗，同时也大大地提高了道路的安全系数。另外还可以根据需要配置相应的通信模块.很方便地组成集散式控制系统，进行远程监控现场设备的运行状态，提高了运行效率和经济效益，具有一定的推广价值。本控制系统以传感器为感应元件，P1.C识别并控制，变频器输出可变频率，从而实现风机臼动运行等功能，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，汽车尾气沉枳，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，P1.C系统具有故障率低、可驱性高、接线简单、维护方便等诸多优点.P1.C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。触费屏P1.C控制器- I变Ii磐-IIH¾IT翅餐二Ir- I蝴虹I-三三1- Im11IFWjn- I3度传韩I- I车说半鳏I- 偈尘存鲤系统樨图本P1.C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。P1.C与车流量、烟尘、温度传感涔配合使用，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。在自动方式卜.，利用车流量感器检测车流量的电信号，然后送入P1.C,P1.C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，直至陵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更循环工作。在有烟尘的隧道供风系统中，陂道内的烟尘浓度传感涔检测烟尘浓度，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P1.C,同样P1.C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，P1.C输出信号控制通风机全速工作，防止事故发生。2.1.1车流量的计量：每股行车道的车流量通过P1.C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I,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。输入输出序号名称地址序号名称地址1进口车辆传感器XO1温度报警YO2出口车辆传感器X1.2烟尘报警Y1.3温度传感器X23车辆超限报警Y24烟尘传感器X34主电机继电器Y35急停X45副电机继电器Y46启动X56变频低速RHY57变频耦报警X67变频中速RMY6变频高速R1.Y7表1主P1.CI/0接口分配表2.2设计要求t2.2.1 系统硬件结构本系统的硬件电路如下图所示，它由8台电动机,台智能型电控柜（包括:菱变缴器、P1.C,交流接触器、触摸解、继电罂等），一套车流量传感器、电源保护装置以及供电主回路等构成。2.2.2 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A、当隧道内车数员在1-29辆，风机以20HZ频率运行B、当磁道内车数量在30-59辆，风机以25HZ运行C、当碳道内车数量在60-89辆，风机以35HZ运行Dx当隧道内车数量在90-120辆,风机以40HZ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4：当隧道内因火灾或其它原因引起温度高于40C,各组主副风机均以50HZ全速运行，并显示温度过高报警，直到温度下降到正常范围.5：当磁道内因烟尘或大雾，造成能见度降低，各组风机以全速50HZ运行，直到环境恢更正常，并显示报警。6：各组主副风机如有一台发生故障，另一台自动投入运行。=.各单元介绍可编程逻辑控制器(P1.C)以其编程简总方便、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定程度上减少P1.C的外部I/0点的使用以及减轻系统外部按钮开关的连线在杂程度，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里化、易操作化、智能化的要求的不断提高，基于P1.C和触摸屏的交流变频调速系统的应用前景将非常广阔.，本文采用三菱P1.C(FXIN-MR)、触摸解(MT506)、三菱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。3.1 P1.C的控IM单元简介及选择：3.1.1 P1.Cftj¢:P1.C即可编程控制器(Programmab1.e1.ogicContro1.1.er.是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会(Internationa1.E1.ectrica1.Conmittee)顽布的P1.C标准草案中对P1.C做了如下定义:P1.C英文全称ProgramUbIe1.ogicContro1.1.er,中文全称为可编程逻辑控制器，定义是：一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用类可编程的存储潜,用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制.定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程，P1.C是可编程逻辑电路，也是一种和硬件结合很紧的语言，在半导体方面仃很重要的应用，可以说有半导体的地方就有P1.aP1.C是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置.它采用可以编制程序的存储储，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数