基于PLC的隧道安全系统设计精要.pptx

基于PLC的隧道安全系统设计 答辩人：赵宝鹏 指导老师：张总 班级：检测14-2班 我国是世界上公路隧道最长的国家。在近几年国内隧道建设长度超过155KM。西安至安康高速上横穿秦岭的终南山隧道全长18.4km,为世界第二，亚洲第一。在十三五规划的大背景下，未来会有更多更长的隧道投入建设。而对与隧道的安全性研究也会进入一个新高潮。本系统是针对一般的公路隧道防火防灾设计，基于PLC实现，具有多传感器，多组风机，多主站共同工作，还能够在多站之间通信。系统不仅仅可以实现降温通风的功能，还有测车流量、报警、信号灯显示、软起动、节能等很多优点。 系统整体框图 系统简介 本系统采用多主站控制，数量大概是6个左右，第一个站与PC连接，各站与站之间能使用电缆通信。对于单个主站，每站控制两组风机，每组风机为两台，每个站由一台主控和多种传感器对数据进行采集与处理，风机由变频器进行速度控制，而变频器由主控控制。除此之外，主控还要负责对报警与故障进行控制与处理。根据隧道内车流量的大小可以控制风机转速和交通信号灯；根据隧道的温度，压力，CO，烟雾浓度控制风机的全开和全速运行；具有手动控制的功能，某些紧急情况下可以控制风机、信号灯和警报；对超载车辆能够发出警报；采用通信，在隧道内如果有一处出现灾情可以启动所有的风机。风机每次启动运行至少5分钟以上，信号灯每次切换闪烁3秒。 系统主要器件介绍 西门子公司的S7-200系列的PLC具有极高的可靠性强大的通信功能和品种丰富的扩展模块，可以用梯形图、语句表和功能块图这三种语言来编程。它的指令丰富，指令功能强，操作方便，集成有高速计数器，高速输出，PID控制器和RS-485通信/编程接口，由于它有极强的通信功能在网络控制系统中也能发挥起作用。而且它的性价比很高，在国内占有很大的市场份额。CPU224集成14输入/10输出共24个数字量I/O点。可连接7个扩展模块，最大扩展至168路数字量I/O点或35路模拟量I/O 点。16K字节程序和数据存储空间。6个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出，具有PID控制器。1个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。I/O端子排可很容易地整体拆卸。为了更好的在隧道环境中应用，本系统采用继电器输出型的PLC。是具有较强控制能力的控制器。 PLC的硬件接线图： 系统主要器件介绍： 系统选择三菱变频器FR-F540,该变频器适用于风机和泵，最大可支持同时对四台电机进行PID控制。三相380V输入时，功率为 0.75 - 55KW。具体性能见下： ①采用最适合磁通控制方式，实现更高节能运行。 ②内置PID控制器，变频器/工频切换和多泵循环运行功能。 ③柔性PWM，实现更低噪声运行。 ④内置RS485通信接口。 ⑤75kW以上随机带直流电抗器。 ⑥凭借新开发的励磁控制，实现最高水平的省功率运行。  系统主要器件介绍： 变频器在使用时，要根据情况对变频器的一些参数进行设置以达到使用要求。一些设置是在出厂时就设定好了，所以无需再设置，但有一些需要根据情况再重新设定。具体设置见下表： 参数号 数值 说明 Pr.1 50Hz 上限频率设定（第四速） Pr.2 0Hz 下限频率设定 Pr.4 20Hz 一速 Pr.5 30Hz 二速 Pr.6 40Hz 三速 Pr.7 3S 加速时间 Pr.8 3s 减速时间 Pr.79 2 选择为外部操作模式 变频器接线大图： 系统主要器件介绍： 风机的介绍与选型： 风机作为系统最主要的被控部分，它的主要作用是将电能转化为机械能，再由机械能将空气推动，流出洞外。本系统设计选用型号为SSF-4-No7.1的隧道射流风机，电机磁极对数为4，直径为7.1*1000mm. 它的一些参数见下表： 流量 （m3/s） 出口风速 （m/s） 轴向推力 （N） 电机功率 （KW） 推力/功率 （N/KW） 10.4 26.3 287.8 7.5 44.9 系统主要器件介绍： 温度传感器： AD590是其输出电流与绝对温度成比例，流过器件的电流(μA) 等于器件所处环境的热力学温度 度数，其输出电流是以绝对温度零度（-273℃）为基准，每增加1℃，它会增加1μA输出电流，因此在室温25℃时，其输出电流Iout=（273+25）=298μA，使用电压信号时，需要同AD590串联一个10k电阻，算法是Vo=Io*10k。它的电源电压范围为4～30 V。 压力传感器： CZL系列弯板式动态汽车轴重台采用整体特殊钢板作弹性体，经过两个反梁支撑建立紧固的边界条件，当车轮经过称重台有效台面时，粘贴在应变区的特殊应变计感受动态应变，进而由其组成的惠斯通电桥产生与车轮载重成比例的电信号，这些电信号再经过专用仪