基于西门子PLC控制的隧道风机系统设计

龙源期刊网控制的隧道风机系统设计作者：黄贝来源：《科学导报·学术》2017年第12期摘要：本文确定了西门子S7-200smartPLC，并将其用于隧道风机远程控制系统，借助Delphi软件科学地编写触摸屏界面，主站可以对多个从站进行控制。对电气设备来说，可靠性是最为基础的性能。PLC选择大规模集成电路技术，根据规范的生产工艺对内部电路进行制作，有不错的抗干扰力。除上述外，PLC呈现出控制能力突出、构成系统方便、周期偏短、易于维护等诸多优势，维护隧道风机系统整体的安全。关键词：西门子plc控制；隧道风机；系统设计【中图分类号】TP241【文献标识码】A【文章编号】2236-1879（2017）12-0211-021隧道通风控制技术1.1手动控制法：该方法，需要操作人员通过手动的方式来对隧道风机进行控制，其地点可以是隧道现场，也可以利用上位机进行远程操作。1.2程序控制法：该方法，某种意义上属于定时控制。它根据不同的时间区段（节假日或是工作日，白天或是晚上）编制出来的程序，对风机进行启停。但没有估计实时CO/VI值或是交通量的具体变化。1.3前馈控制法：该方法，结合车辆检测器在某隧道中统计到的交通数据，将其视作控制参数，进行前馈控制。据此，也可对启停组数作出良性地控制。运用CO/VI检测器最后所得浓度值，可以实时进行控制或是校正[1]。风机启停，则可利用前馈以及反馈信号共同进行控制。2基于西门子plc控制的隧道风机系统设计2.1隧道风机系统原理：本系统引入了地感线圈或是风力传感器两项工具，分别对隧道内部的车流量以及风力风向作出有效地测量。同时，将相应的信息传输给PLC。根据预先设置好的阈值，来对风机有无启龙源期刊网动进行判断，使隧道拥有足够的含氧量，维护隧道总体的行车安全。隧道风机控制系统，大致分成风机（组）、风地感线圈以及力传感器等诸多必备的设备。2.2隧道风机控制系统流程（1）手动控制：道路某侧中的控制柜里，大多已经装载手动控制装置。按钮也有多个，如启动、反转、正转以及停止等等。若遇到各种突发情况，可以让检修人员进行测试。（2）自动控制：硬件系统安装之后，需对电源开关进行接通。此时，隧道中所有的车流量或是风力情况，均能够处于监测的状态。若符合下列条件，以PLC控制为支撑，风机能够自动进行启停。①车流量控制。主站PLC周边的道路通行方向，可以配备相应的地感线圈。车辆每通行1次，PLC计数便会增加1。将辆/h视作单位，若检测值≥预先设定值，此时风机便可自动启动（结合风力传感器实际测量得到的风向数据[2]，我们可以对风机正、反转作出判断）。本项目中，预设值最初设定为300辆/h。②隧道堵车控制。若隧道遇到了某些紧急情况，使得交通发生堵塞。若车辆处于地感线圈的值已经超出预先设定值，那么风机同样能够自动启动（结合风力传感器实际测量得到的风向数据，我们也可以对风机正反转作出判断）。本项目中，其设定值均为2min。③隧道风力过小控制。本系统早就搭载了英国生产出来的风力传感器，可以对隧道中实际的风力状况进行监测。如果是隧道风力明显低于预先设定值，此时风机便多数都能够自动启动。本项目中，我们将风力预设值控制在3级。传感器实际监测到的风力级数以及隧道风向（控制于0～360°）。结合地方条件和不同的影响因素，我们认定工程设计若为正转方向，那么风力传感器实际测量出来的风向数据，若为0～180°，那么风机启动可认定为正转；如果介于180～360°之间，那么认定是反转。（3）故障报警：控制柜中，对正常以及故障指示灯分别进行了设置。系统在工作的状态下，风机均可符合启停条件。若风机遇到故障，或是和控制柜彼此遭遇通信故障，那么故障灯便会亮起[3]。该情况下，从业人员可及时进行检修。2.3控制系统硬件部分设计（1）PLC选型：出于项目本身的需求，本设计最终确定了西门子S7-200SMART系列推出的PLC。该系列PLC呈现出下列独特的属性。①机型相对比较齐全，可供不同的选择。该PLC有多种类型、I/O点数较为多样化的CPU模块，且单体I/O点数峰值约为60点，能够适应小型自动化设备所提出的控制需求。除上述外，CPU模块同时也搭载了标准型以及经济型，每位用户均可酌龙源期刊网情作出选择。结合现实的应用需求，其产品可以做出恰当地配置，从而有效节约成本。②高速芯片，有不错的性能。搭载西门子独特的处理器芯片，指令执行能够持续0.15μs。同级别小型PLC系列产品中，其排名靠前。在程序逻辑或是工艺要求比较严格的情况下，同样可以有不错的表现。③以太互联，相对比较经济。CPU模块本体，配置了独立的太网接口，可以支持太网通信。一根简单的网线，便可在PLC中对如下程序进行下载，操作起来很方便，无需其他不同的编程电缆。利用以太网接口，能够和CPU模块或是触摸屏之间完成通信，顺利组网。④通用SD卡，给用户下载提供诸多便利。本机对MicroSD卡插槽实现了有效集成，选择常见的MicroSD卡便可对程序进行更新，同时也可对PLC固件进行升级。客户工程师可以对用户提供最佳的服务支持，防止PLC固件升级带来的诸多不便。（2）地感线圈：地感线圈，可以对隧道中的车流量进行监测。根据线圈上车辆实际的停留时间，对隧道有没有堵车作出判断。地感线圈，可以把采集成功的数据从I/O端口顺利地传输至PLC中。据此，PLC可以对风机有无动作作出最后地判断。地感线圈及其参数，见表1。（3）风力传感器：风力传感器，可以对风力以及风向进行测量。同时，可以将数据及时地发送至PLC。PLC根据外界条件，可以判断风机有没有发生动作。通过做好市场调研，再考虑项目本身的需求，本次我们选择了某电子科技有限公司生产出来的风力传感器，其参数见表2。2.4软件部分设计若车辆在地感线圈中实际的停留时间大于60s，提示有堵车现象。若风速3级，则风机无法被启动。若车流量300辆/h，通过和风力传感器进行结合，可以对风机有无启动进行判断；若车流量（1）Modbus通信主站指令：①Addr描述了远方（从站）Modbus协议上标注出来的40001起始地址。这个地址，也即是我们常说的VD型变量。然而，它的具体计数基本上为VW，相当于word型。②Count也可解释为立即数，其计数基本上均和Addr参数有一定关联。如果Addr写作0xxxx或是1xxxx，则提示Count等于bit数。若Addr为3xxxx、4xxxx，那么Count代表了word数。③Dataptr代表本数据区中的首地址，应当为VB类型，&代表了指针。若写作VW，其运行结果错误，无法调试，此时联机调试必然会提示错误。（2）Smart系列的Bug：通过Copy某个程序段，使其转入另外程序，若已调用子程序，尽管其名称没有错，且子程序号也无变化，不过各个子程序号有较大的差异，极易带来下列结果。①若出现该号子程序，那么会提示误调用；②若没有，那么会弹出“系统错误”，无法找出龙源期刊网原因。处理方法：在目的程序中需对该调用进行删除，再次添加，那么子程序号也会保持准确。3结语根据PLC来对风机通风系统完成设计，优化了整个系统，同时也使设备变得更加可靠，对今后的操作以及维护提供了诸多便利，降低了能耗，增强了隧道工程的安全系数。除上述外，我们应当配备足够的通信模块，对集散式控制系统进行组建，通过远程的方式对现场设备进行监测，维护隧道系统的运行安全。参考文献[1]何世龙.公路长隧道前馈式通风控制系统原理与方法研究[D].西南交通大学，2004.[2]孙巧燕，杜爱月，苏诗琳.基于模糊控制的公路隧道通风控制系统[J].长安大学学报，2003.[3]诸静.模糊控制原理与应用[M].北京：机械工业出版社，2005.