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隧道通风系统(梁涛).论文doc

隧道通风系统(梁涛)

我只想为你发光
2017-09-19 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《隧道通风系统(梁涛)doc》,可适用于综合领域

西安工程技术学院级毕业设计论文题目:基于PLC、变频器、触摸屏的隧道通风系统(设计)指导老师:党志勇  所在系部:工业自动化系所在班级:级电气维修预备技师班学生姓名:秦晓川周松松梁涛张宵完成时间:年 月摘要随着电子技术和微电子技术的迅速发展PLC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易于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有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对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PLC与变频器及触摸屏有机地结合起来为监控隧道内行车环境隧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隧道通风机通风高效、安全达到了明显的节能效果。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系统的节能技术改造提供一条新途径。关键词:隧道、通风机、PLC、变频器、触摸屏 目录一前言……………………………………………………………………()二系统介绍………………………………………………………………()系统结构………………………………………………………………()设计要求………………………………………………………………()三. 各单元简介…………………………………………………………()PLC的控制单元简介及选择…………………………………………()触摸屏简介及选择……………………………………………………()风机的简介……………………………………………………………()变频器应用及选择……………………………………………………()传感器简介与选择……………………………………………………()四.通讯安装与接线………………………………………………………()N:N网络的通讯连接………………………………………………()变频器与PLC的接线…………………………………………………()触摸屏与PLC的通讯连接……………………………………………()调试……………………………………………………………………()五程序……………………………………………………………………()PLC程序………………………………………………………………()触摸屏程序……………………………………………………………()六.致谢……………………………………………………………………()七.参考文献………………………………………………………………()前言随着我国经济的高速发展通畅高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。而最近几年PLC、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、控制三电于一体是实现机电一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着力点的。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车流温度及其它突发事件的发生有效的实时的调节能量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量的要求。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PLC再通过PLC控制变频器输出控制风机供给不同流量并通过触摸屏监视运行状态并控制。这就需要运用PLC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综合运用二系统介绍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一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。同时作为本专业技师与高级技师专业必会之一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×kWPLC、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。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                                                                  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PLCPLC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。在有烟尘的隧道供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AD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。车流量的计量: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经过第二个传感器出路口时使统计数减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进口车辆传感器X温度报警Y出口车辆传感器X烟尘报警Y温度传感器X车辆超限报警Y烟尘传感器X主电机继电器Y急停X副电机继电器Y启动 X变频低速RHY变频器报警X变频中速RMY变频高速RLY表 主PLCIO接口分配表设计要求:系统硬件结构 本系统的硬件电路如下图所示它由台电动机一台智能型电控柜(包括三菱变频器、PLC、交流接触器、触摸屏、继电器等)一套车流量传感器、断相相序保护装置以及供电主回路等构成。 设计要求::系统的监控及控制均在触摸屏上进行。:系统上电在触摸屏上按下启动按钮系统即进入运行模式。:以车流量为基准信号进行主控制调节A、当隧道内车数量在辆风机以HZ频率运行B、当隧道内车数量在辆风机以HZ运行C、当隧道内车数量在辆风机以HZ运行D、当隧道内车数量在辆风机以HZ运行E、当车数量大于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HZ运行:当隧道内因火灾或其它原因引起温度高于℃各组主副风机均以HZ全速运行并显示温度过高报警直到温度下降到正常范围。:当隧道内因烟尘或大雾造成能见度降低各组风机以全速HZ运行直到环境恢复正常并显示报警。:各组主副风机如有一台发生故障另一台自动投入运行。三.各单元介绍可编程逻辑控制器(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。本文采用三菱PLC(FxN-MR)、触摸屏(MT)、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。PLC的控制单元简介及选择:PLC概述:PLC即可编程控制器(ProgrammablelogicController是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在年国际电工委员会(InternationalElectricalCommittee)颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义:PLC英文全称ProgrammableLogicController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。它采用一类可编程的存储器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PLC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有很重要的应用可以说有半导体的地方就有PLC。PLC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器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字式或模拟式的输入和输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体易于扩展其功能的原则而设计。()CPU的构成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IO数量及软件容量等因此限制着控制规模。()IO模块PLC与电气回路的接口是通过输入输出部分(IO)完成的。IO模块集成了PLC的IO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。IO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IO分类如下:开关量:按电压水平分有VAC、VAC、VDC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(mA,mA)、电压型(V,V,V)等按精度分有bitbitbit等。除了上述通用IO外还有特殊IO模块如热电阻、热电偶、脉冲等模块。按IO点数确定模块规格及数量IO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。()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V的工作电源。电源输入类型有:交流电源(VAC或VAC)直流电源(常用的为VDC)。PLC外部连接:传感器作输入信号个操作键分别是自动方式开关、手动方式开关、停机按钮及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.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()温度PLC要求环境温度在~℃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。()湿度为了保证PLC的绝缘性能空气的相对湿度应小于(无凝露)。()震动应使PLC远离强烈的震动源防止振动频率为~Hz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。()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。()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V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IO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)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。)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。)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IO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。)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。)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。)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()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: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。()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。) 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。) 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Ω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。) 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。PLC的选用:根据设计要求得出主站PLC需要一个启动按钮X、和一个急停按钮X、进口车辆传感器X、出口车辆传感器X、温度传感器X、烟尘传感器X、变频器故障输入X七个输入信号而输出共需个输出信号。 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FXNMR系列的PLC机型。FXN系列是FX系列PLC家族中比较先进的系列。由于FXN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IO高速计数器。内置V直流电源V、mA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FXN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。RUNSTOP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。FXNMR的PLC机型IO总点数为点输入点数为(X~X)点输出点为(Y~Y),为继电器输出交流电源、V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个基本单元中的每个单元可扩展个IO。有高速运算基本指令:us指令应用指令:至几百us指令。有突出的寄存器容量FXN系列包括K步内置RAM寄存器用一个寄存器盒可扩展到RAM或EEPROM。有丰富的元件资源点辅助继电器点计时器点计数器数据存储器。满足我的设计需要。为了简约整个系统组件及成本提高工作可靠性交通等选用VAC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A若高于A则要采取隔离技术手段。触摸屏的介绍:触摸屏的定义与简介触摸屏(Touchpanel)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触控屏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。触摸屏作为一种最新的电脑输入设备它是目前最简单、方便、自然的一种人机交互方式。它赋予了多媒体以崭新的面貌是极富吸引力的全新多媒体交互设备。触摸屏在我国的应用范围非常广阔主要是公共信息的查询如电信局、税务局、银行、电力等部门的业务查询城市街头的信息查询此外应用于领导办公、工业控制、军事指挥、电子游戏、点歌点菜、多媒体教学、房地产预售等。将来触摸屏还要走入家庭。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。触摸屏的工作原理:为了操作上的方便人们用触摸屏来代替鼠标或键盘。工作时我们必须首先用手指或其它物体触摸安装在显示器前端的触摸屏然后系统根据手指触摸的图标或菜单位置来定位选择信息输入。触摸屏由触摸检测部件和触摸屏控制器组成触摸检测部件安装在显示器屏幕前面用于检测用户触摸位置接受后送触摸屏控制器而触摸屏控制器的主要作用是从触摸点检测装置上接收触摸信息并将它转换成触点坐标再送给CPU它同时能接收CPU发来的命令并加以执行。目前触摸屏的应用范围从以往的银行自动柜员机、工控计算机等小众商用市场迅速扩展到手机、PDA、GPS(全球定位系统)、MP甚至平板电脑(UMPC)等大众消费电子领域。展望未来触控操作简单、便捷人性化的触摸屏有望成为人机互动的最佳界面而迅速普及。目前的触控技术尚存在屏幕所使用的材源透光较差影响显示画面的清晰度或者长期使用后出现坐标漂移、影响使用精度等问题。而且全球主要触摸屏生产大厂多集中在日、美、韩等国家以及我国台湾地区主要技术、关键零组件和原材料更是基本掌握在日、美厂商手中中国大陆的触摸屏触控面板产业还基本处于起步阶段。但正因如此整个触控行业未来的上升空间还非常大它也有望成为我国电子企业今后创新发展、大有作为的重要领域。触摸屏目前主要还是集中在小尺寸上的应用未来的发展将是一个触控和遥控的世界所以大尺寸触摸屏的发展是目前触摸屏发展的趋势在市场的应用中给了民众耳目一新的感觉深的广大民众的喜爱。所以未来的世界是个触控的世界是个遥控的世界大尺寸触摸屏的发展有着广泛的空间。触摸屏的选用: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MTT型号的触摸屏。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。触摸屏程序设计本系统的触摸屏人机交互界面的开发平台采用MT触摸屏的编程软件实现。该软件类似于组态软件采用图形化的编程方法只需将相关元件拖到预先定义的画面上根据需要设置相关参数、合理配置PLC写入地址即可完成操作。主要参数型号MT外壳颜色黑色显示屏"彩色STN液晶屏分辨率×像素亮度CDM色彩色对比度:背光灯支CCFL(最低保证寿命>小时)触摸屏线精密电阻网络(表面硬度H)CPU位RISCCPUMHz存储器MBFlashROMMBDRAM通信端口COM:PCRSPLCRSCOM:PLCRS配方存储器标准内置KB实时时钟打印端口无系统诊断电源失效检测触摸屏实物图 编程软件对编程PC机要求不高利用触摸屏自带RS串口或者USB接口通信将设计完成后的人机交互界面下载到触摸屏。对于程序分别设计了监视、报警、控制以及频率显示、控制键可由相应的控键实现对电机运转状态的控制和监控。触摸屏上电后自动进入所设计的画面操作人员可以根据需要直接通过人机交互的方式对下位机PLC进行控制。通风机:我国隧道使用通风机主要就是。G系列通风机G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°~°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。G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V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mgm。变频器的选型和容量的确定:参数号参数值说明Pr转矩提升Pr上限频率Pr下限频率Pr基底频率Pr多段速(高速)RHPr多段速(中速)RMPr多段速(低速)RLPrRMRLPrRHRLPr加速时间Pr减速时间Pr电子过流保护Pr启动频率Pr参数禁止写入Pr操作模式选择在电机的容量确定并选定其型号后接下来就要确定变频器的容量。异步电动机是电力、化工等生产企业最主要的动力设备。作为高能耗设备其输出功率不能随负荷按比例变化大部分只能通过挡板或阀门的开度来调节而电动机消耗的能量变化不大从而造成很大的能量损耗。近年来随着变频器生产技术的成熟以及变频器应用范围的日益广泛使用变频器对电动机电源进行技术改造成为各企业节能降耗、提高效率的重要手段。确定变频器容量的主要依据是输出电流其原则为:变频器的输出额定电流应大于或等于电机的额定电流。但在连续的变动负载或断续负载中因电动机允许有短时间的过载而且这种过载的时间经常超过变频器一般允许的一分钟。故应考虑选择变频器的额定电流大于或等于电动机运行过程中的最大电流。电动机的型号确定后其额定电流可以从制造商提供的样本中查到。或者也可从电机的输出功率由下式计算                      式中P为额定输出功率(KW)U为额定电压(KV)I为额定电流(A)η为电机效率为功率因数。本系统选用的是三菱全新一代标准变频器D,功能强大应用广泛。它采用高性能的矢量控制技术提供低速高转矩输出和良好的动态特性同时具备超强的过载能力以满足广泛的应用场合变频调速:异步电动机是电力、化工等生产企业最主要的动力设备。作为高能耗设备其输出功率不能随负荷按比例变化大部分只能通过挡板或阀门的开度来调节而电动机消耗的能量变化不大从而造成很大的能量损耗。近年来随着变频器生产技术的成熟以及变频器应用范围的日益广泛使用变频器对电动机电源进行技术改造成为各企业节能降耗、提高效率的重要手段。              n= f(-S)P            ()式中n异步电动机的转速f异步电动机的频率       s电动机转差率         变频器实物图  p电动机极对数。  由式()可知转速n与频率f成正比只要改变频率f即可改变电动机的转速当频率f在~Hz的范围内变化时电动机转速调节范围非常宽。变频调速就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的。 变频器主要采用交直交方式先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制个部分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器逆变部分为IGBT三相桥式逆变器且输出为PWM波形中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。传感器介绍与选择:车辆检测电传感器的使用对本次的设计尤为重要本次设计所采用的传感器是电磁感应线圈。电感式传感器其主要部件是埋设在隧道路面下的柱状状霍尔传感器当有高频电流通过电感时公路面上就会形成高频磁场。当汽车进入这一高频磁场区时汽车就会产生涡流损耗环状绝缘电线的电感开始减少。当汽车正好在该感应线圈的正上方时该感应线圈的电感减到最小值。当汽车离开这高频磁场区时该感应线圈电感逐渐复原到初始状态。传感器实物图检测原理电感式传感器是利用金属导体和交变电磁场的互感原理。位于传感器前端的检测线圈产生高频磁场当金属物体接近该磁场金属物体内部产生涡电流导致磁场能量衰减当金属物体不断靠近传感器感应面能量的被吸收而导致衰减当衰减达到一定程度时触发传感器开关输出信号从而达到非接触式之检测目的。由于电感变化该感应线圈中流动的高频电流的振幅(本论文所涉及的检测工作方式)和相位发生变化因此在环的始端连接上检测相位或振幅变化的检测器就可得到汽车通过的电信号。若将环状绝缘电线作为振荡电路的一部分则只要检测振荡频率的变化即可知道汽车的存在和通过。电感式传感器的高频电流频率为kHz尺寸为×m电感约为μH这种传感器可检测的电感变化率在%以上。电感式传感器安装在隧道墙壁上从交通安全和美观考虑,它是理想的传感器。传感器最好选用防潮性能好的原材料。温度传感器温度是自然界中和人类打交道最多的物理参数之一无论是在生产实验场所还是在居住休闲场所温度的采集或控制都十分频繁和重要而且网络化远程采集温度并报警是现代科技发展的一个必然趋势。由于温度不管是从物理量本身还是在实际人们的生活中都有着密切的关系所以温传感器就会相应产生。 在此系统中选用精度高且价格性能比高的PT温度传感器。 由于PT热电阻的温度与阻值变化关系人们便利用它的这一特性发明并生产了PT热电阻温度传感器。它是集温度湿度采集于一体的智能传感器。温度的采集范围可以在℃~℃湿度采集范围是~。主要参数工业级环境采集温度范围为-℃~+℃显示精度℃综合精度℃。将我们的热电阻传感器与我们的RS-中继器可将原来只能连接个PT、PT热电阻采集模块连到同一网络曾多到个且最大通信距离为m。LMPT、LMPT热电阻温湿度传感器还可以和LMNET配合组成TCPIP的温度采集网络可实现远程采集温度。烟尘传感器在隧道内因乘客吸烟或从车外侵人灰尘等及汽车排放尾气造成车内空气污染将严重危害人体健康因此必须时刻检测空气质量以保持空气清新。烟尘浓度传感器就是与PLC检测控制结合当烟尘浓度传感器感知烟尘的存在时就会使PLC自动控制风机运转当没有烟尘时就会使运转恢复正常使隧道空气始终保持清洁。 如图示为烟尘浓度传感器的结构图它由发光元件、光敏元件和信号处理电路等组成。烟尘浓度传感器的工作原理如图所示通过烟尘浓度传感器的开口缝隙空气能够自由流动发光元件(发光二极管)产生肉眼看不见的间歇红外光在空气中没有烟雾的情况下红外光射不到光敏元件上电路不工作当烟雾进人烟尘浓度传感器时间歇的红外光使烟雾粒子漫反射进入光敏元件这时烟尘浓度传感器就判定烟雾存在空气净化器鼓风机电动机运转而开始工作。为防止烟尘浓度传感器受外部干扰而引起误动作传感器内部采用了脉冲振荡电路即使射人相同波长的红外光而因脉冲周期不同传感器也不会判断有烟雾。另外传感器内部还设有定时、延时电路此处经查阅相关资料最终确定为TCS,烟气检测有专门的光电烟雾传感器可以反应透明度、烟气浓度!价格便宜简单可靠!如果烟尘检测的目的在于火灾检测推荐使用一氧化碳传感器这个检测火灾比烟雾报警器还准确、灵敏、可靠!四.通讯安装与接线:PC机通过专用电缆与PLC模块和触摸屏模块进行通信连接编制调试程序完毕可以直接下载到触摸屏和PLC各自程序存储器。PLC模块与触摸屏之间由专用电缆连接触摸屏按键指令可以由通信电缆加载到控制程序以执行相应的操作。另外外部按钮指令直接加载在PLC输入端以实现相应的指令操作。N:N网络的通讯连接: 可编程控制器的通讯和网络是近年来工业自动化领域发展十分迅速的技术。简易PLC间链接也叫做N∶N网络。最多可以有台PLC连接构成N∶N网络,实现PLC之间的数据通讯。数据传送方式()并行通讯和串行通讯性能双绞线同轴电缆光缆传送速率~Mbps~Mbps~Mbps连接方法点对点,多点km不用中继器点对点,多点km不用中继器(基带)km不用中继器(宽带)点对点km不用中继器传送信号数字信号、调制信号、模拟信号(基带)数字信号、调制信号(基带)数字、声音、图像(宽带)调制信号(基带)数字、声音、图像(宽带)支持网络星型、环行总线型、环型总线型、环型抗干扰好很好极好()RS通讯线有一对平衡差分信号线以半双工方式传送数据能够在远距离高速通讯中以最少的信号线完成通讯任务。工业控制网络的结构PLC网络结构示意图主站与从站连接在网络中的通讯站点根据功能可分为主站与从站。  主站可以对网络中的其他设备发出初始化请求  从站只能响应主站的初始化请求不能对网络中的其他设备发出初始化请求。  网络中可以采用单主站(只有一个主站)连接方式或多主站(有多个主站)连接方式。适配器FXNADPPLC间N∶N接口并联链接的∶接口以计算机为主机的专用协议通讯用接口硬件通讯形式 计算机与台PLC连接示意图通讯系统的参数设置元件号说    明MM=ON时,表示该PLC为主站MM=ON时,表示该PLC为从站MM=ON时,表示PLC工作在并行通讯方式MM=ON时,表示PLC在标准并行通讯工作方式,发生MM的设置错误MM=ON时,表示PLC工作在高速并行通讯方式,仅用于个字的读写操作D并行通讯的警戒时钟WDT(默认值为ms)N∶N网络的特殊数据寄存器功能说明寄存器号功能说明响应类型读写方式D站号保存PLC自身的站号主站、从站读D从站数量保存网络中从站的数量主站、从站读D更新范围保存要更新的数据范围主站、从站读D站号设置对网络中PLC站号的设置主站、从站写D设置从站数量对网络中从站的数量进行设置从站写D更新范围设置对网络中数据的更新范围进行设置从站写通讯连接图变频器与PLC的接线: 在此PLC主要控制着变频器的频率控制控制变频器的RH、RL、RM及SD口即可。并将变频器报警的AC端输入到PLC输入口。触摸屏与PLC的通讯连接用RS线连接注意设定好与PC机的端口设定下载好程序后需关机后复位调试接线检查要查接线、核对地址。要对应IO分配表逐点进行要确保正确无误。可不带电核对那就是查线较麻烦。也可带电查加上信号后看电控系统的动作情况是否符合设计的目的。  检查模拟量输入输出。看输入输出模块是否正确指示是否正常工作是否正常。设备检查、检查与测试通讯。PLC控制面板上的指示灯应先对应主从站的通讯显示进行检查。一方面查看连接上没有另一方面检查逻辑关系是否正确。先调好它将对进一步调试提供方便。 而后再查PLC与触摸屏通讯是否正常如不正确或混乱可看参数设置是否正确或通讯线连接是否正常。 、检查手动动作及手动控制逻辑关系。完成了以上调试继而可进行手动动作及手动控制逻辑关系调试。要查看各个手动控制的输出点是否有相应的输出以及与输出对应的动作然后再看各个手动控制是否能够实现。如有问题立即解决。  、半自动工作。系统可自动工作那先调半自动工作能否实现。调试时可一步步推进。直至完成整个控制周期。哪个步骤或环节出现问题就着手解决哪个步骤或环节的问题。 自动工作。在完成半自动调试后可进一步调试自动工作。要多观察几个工作循环确保系统能正确无误地连续工作。 、模拟量调试、参数确定。以上调试的都是逻辑控制的项目。这是系统调试时首先要调通的。这些调试基本完成后可着手调试模拟量、脉冲量控制。最主要的是选定合适控制参数。一般讲这个过程是比较长的。要耐心调参数也要作多种选择再从中选出最优者。有的PLC它的参数可通过自整定获得。但这个自整定过程也是需要相当的时间才能完成的。  异常条件检查完成上述所有调试整个调试基本也就完成了。但是好再进行一些异常条件检查。看看出现异常情况或一些难以避免的非法操作是否会停机保护或是报警提示。若查对后均正确无误可进行试运行。五.程序部分  PLC程序   站PLC程序.站PLC程序站PLC程序站PLC程序指令表()主站指令表   ()从站指令表 ()从站指令表 ()从站指令表 触摸屏程序                   致谢此次毕业设计历经?月终于完成在设计过程中得到指导老师党老师的悉心指导与真切关怀。特别是在课题的定性探讨和设计过程中及对设计中遇到的技术问题老师都花费了大量的心血付出了大量的劳动并一直给予我无微不至的指导与多方面的帮助与指点使我的知识、能力等各方面都有了很大的进步在此谨向党老师表示最衷心的感谢!在课题进行期间学院为我们提供了良好的学习和设计环境。在课题的研究和进展中各任课老师及同组同学也给予了很大的帮助最后还有能在白忙之中来听取我们答辩的学院领导及各位老师在这里也一同表示感谢!由于时间和知识水平所限论文中还可能会有许多纰漏或错误之处恳请各位老师和同学批评指正。参考文献[]党志勇曹建国等电气技术一体化教材 西安工程技术学院校本教材[]张万忠.可编程控制器应用技术.化学工业出版社[]张玉莲传感器与自动检测技术.机械工业出版社 []马宁孔红.SPLC和MM变频器的原理与应用机械工业出版社[]许明言自行刘坚.大型泵机组状态监测及工况调控系统的研制.机械工程学报[]徐国林.PLC应用技术.机械工业出版社[]陈建明等.电气控制与PLC应用.电子工业出版社[]李国厚杨青杰余泽通.球磨机润滑站控制系统的设计.金属矿山[]丁纪凯许逸舟.基于PLC和现场总线的污水处理系统.机电一体化[]吴中立.矿井通风与安全中国矿业大学出版社[]傅贵秦跃平杨伟民等.矿井通风系统分析与优化.北京:机械工业出版社[]高广军贾世胜朱学军等.通风系统调整中常见问题及对策.山西煤炭[]徐鹏.张双楼矿西翼通风系统调整及经济效果分析.煤矿安全[]石秋洁.变频器应用基础.机械工业出版社.[]陈仕玮.矿井主要用通风机在线监测监控现状及展望.煤矿安全[]李月红吴永祥.变电所监控及其网络系统的设计.工矿自动化

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