黃貝
摘要:本文確定了西門子S7-200smartPLC,并將其用于隧道風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng),借助Delphi軟件科學(xué)地編寫觸摸屏界面,主站可以對多個從站進(jìn)行控制。對電氣設(shè)備來說,可靠性是最為基礎(chǔ)的性能。PLC選擇大規(guī)模集成電路技術(shù),根據(jù)規(guī)范的生產(chǎn)工藝對內(nèi)部電路進(jìn)行制作,有不錯的抗干擾力。除上述外,PLC呈現(xiàn)出控制能力突出、構(gòu)成系統(tǒng)方便、周期偏短、易于維護(hù)等諸多優(yōu)勢,維護(hù)隧道風(fēng)機(jī)系統(tǒng)整體的安全。
關(guān)鍵詞:西門子plc控制;隧道風(fēng)機(jī);系統(tǒng)設(shè)計(jì)
【中圖分類號】TP241【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A【文章編號】2236-1879(2017)12-0211-02
1隧道通風(fēng)控制技術(shù)
1.1手動控制法:
該方法,需要操作人員通過手動的方式來對隧道風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制,其地點(diǎn)可以是隧道現(xiàn)場,也可以利用上位機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。
1.2程序控制法:
該方法,某種意義上屬于定時控制。它根據(jù)不同的時間區(qū)段(節(jié)假日或是工作日,白天或是晚上)編制出來的程序,對風(fēng)機(jī)進(jìn)行啟停。但沒有估計(jì)實(shí)時CO/VI值或是交通量的具體變化。
1.3前饋控制法:
該方法,結(jié)合車輛檢測器在某隧道中統(tǒng)計(jì)到的交通數(shù)據(jù),將其視作控制參數(shù),進(jìn)行前饋控制。據(jù)此,也可對啟停組數(shù)作出良性地控制。運(yùn)用CO/VI檢測器最后所得濃度值,可以實(shí)時進(jìn)行控制或是校正[1]。風(fēng)機(jī)啟停,則可利用前饋以及反饋信號共同進(jìn)行控制。
2基于西門子plc控制的隧道風(fēng)機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1隧道風(fēng)機(jī)系統(tǒng)原理:
本系統(tǒng)引入了地感線圈或是風(fēng)力傳感器兩項(xiàng)工具,分別對隧道內(nèi)部的車流量以及風(fēng)力風(fēng)向作出有效地測量。同時,將相應(yīng)的信息傳輸給PLC。根據(jù)預(yù)先設(shè)置好的閾值,來對風(fēng)機(jī)有無啟動進(jìn)行判斷,使隧道擁有足夠的含氧量,維護(hù)隧道總體的行車安全。隧道風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng),大致分成風(fēng)機(jī)(組)、風(fēng)地感線圈以及力傳感器等諸多必備的設(shè)備。
2.2隧道風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)流程
(1)手動控制:
道路某側(cè)中的控制柜里,大多已經(jīng)裝載手動控制裝置。按鈕也有多個,如啟動、反轉(zhuǎn)、正轉(zhuǎn)以及停止等等。若遇到各種突發(fā)情況,可以讓檢修人員進(jìn)行測試。
(2)自動控制:
硬件系統(tǒng)安裝之后,需對電源開關(guān)進(jìn)行接通。此時,隧道中所有的車流量或是風(fēng)力情況,均能夠處于監(jiān)測的狀態(tài)。若符合下列條件,以PLC控制為支撐,風(fēng)機(jī)能夠自動進(jìn)行啟停。①車流量控制。主站PLC周邊的道路通行方向,可以配備相應(yīng)的地感線圈。車輛每通行1次,PLC計(jì)數(shù)便會增加1。將輛/h視作單位,若檢測值≥預(yù)先設(shè)定值,此時風(fēng)機(jī)便可自動啟動(結(jié)合風(fēng)力傳感器實(shí)際測量得到的風(fēng)向數(shù)據(jù)[2],我們可以對風(fēng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)作出判斷)。本項(xiàng)目中,預(yù)設(shè)值最初設(shè)定為300輛/h。②隧道堵車控制。若隧道遇到了某些緊急情況,使得交通發(fā)生堵塞。若車輛處于地感線圈的值已經(jīng)超出預(yù)先設(shè)定值,那么風(fēng)機(jī)同樣能夠自動啟動(結(jié)合風(fēng)力傳感器實(shí)際測量得到的風(fēng)向數(shù)據(jù),我們也可以對風(fēng)機(jī)正反轉(zhuǎn)作出判斷)。本項(xiàng)目中,其設(shè)定值均為2min。③隧道風(fēng)力過小控制。本系統(tǒng)早就搭載了英國生產(chǎn)出來的風(fēng)力傳感器,可以對隧道中實(shí)際的風(fēng)力狀況進(jìn)行監(jiān)測。如果是隧道風(fēng)力明顯低于預(yù)先設(shè)定值,此時風(fēng)機(jī)便多數(shù)都能夠自動啟動。本項(xiàng)目中,我們將風(fēng)力預(yù)設(shè)值控制在3級。傳感器實(shí)際監(jiān)測到的風(fēng)力級數(shù)以及隧道風(fēng)向(控制于0~360°)。結(jié)合地方條件和不同的影響因素,我們認(rèn)定工程設(shè)計(jì)若為正轉(zhuǎn)方向,那么風(fēng)力傳感器實(shí)際測量出來的風(fēng)向數(shù)據(jù),若為0~180°,那么風(fēng)機(jī)啟動可認(rèn)定為正轉(zhuǎn);如果介于180~360°之間,那么認(rèn)定是反轉(zhuǎn)。
(3)故障報(bào)警:
控制柜中,對正常以及故障指示燈分別進(jìn)行了設(shè)置。系統(tǒng)在工作的狀態(tài)下,風(fēng)機(jī)均可符合啟停條件。若風(fēng)機(jī)遇到故障,或是和控制柜彼此遭遇通信故障,那么故障燈便會亮起[3]。該情況下,從業(yè)人員可及時進(jìn)行檢修。
2.3控制系統(tǒng)硬件部分設(shè)計(jì)
(1)PLC選型:
出于項(xiàng)目本身的需求,本設(shè)計(jì)最終確定了西門子S7-200SMART系列推出的PLC。該系列PLC呈現(xiàn)出下列獨(dú)特的屬性。①機(jī)型相對比較齊全,可供不同的選擇。該P(yáng)LC有多種類型、I/O點(diǎn)數(shù)較為多樣化的CPU模塊,且單體I/O點(diǎn)數(shù)峰值約為60點(diǎn),能夠適應(yīng)小型自動化設(shè)備所提出的控制需求。除上述外,CPU模塊同時也搭載了標(biāo)準(zhǔn)型以及經(jīng)濟(jì)型,每位用戶均可酌情作出選擇。結(jié)合現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用需求,其產(chǎn)品可以做出恰當(dāng)?shù)嘏渲?,從而有效?jié)約成本。②高速芯片,有不錯的性能。搭載西門子獨(dú)特的處理器芯片,指令執(zhí)行能夠持續(xù)0.15μs。同級別小型PLC系列產(chǎn)品中,其排名靠前。在程序邏輯或是工藝要求比較嚴(yán)格的情況下,同樣可以有不錯的表現(xiàn)。③以太互聯(lián),相對比較經(jīng)濟(jì)。CPU模塊本體,配置了獨(dú)立的太網(wǎng)接口,可以支持太網(wǎng)通信。一根簡單的網(wǎng)線,便可在PLC中對如下程序進(jìn)行下載,操作起來很方便,無需其他不同的編程電纜。利用以太網(wǎng)接口,能夠和CPU模塊或是觸摸屏之間完成通信,順利組網(wǎng)。④通用SD卡,給用戶下載提供諸多便利。本機(jī)對MicroSD卡插槽實(shí)現(xiàn)了有效集成,選擇常見的MicroSD卡便可對程序進(jìn)行更新,同時也可對PLC固件進(jìn)行升級。客戶工程師可以對用戶提供最佳的服務(wù)支持,防止PLC固件升級帶來的諸多不便。
(2)地感線圈:
地感線圈,可以對隧道中的車流量進(jìn)行監(jiān)測。根據(jù)線圈上車輛實(shí)際的停留時間,對隧道有沒有堵車作出判斷。地感線圈,可以把采集成功的數(shù)據(jù)從I/O端口順利地傳輸至PLC中。據(jù)此,PLC可以對風(fēng)機(jī)有無動作作出最后地判斷。地感線圈及其參數(shù),見表1。
(3)風(fēng)力傳感器:
風(fēng)力傳感器,可以對風(fēng)力以及風(fēng)向進(jìn)行測量。同時,可以將數(shù)據(jù)及時地發(fā)送至PLC。PLC根據(jù)外界條件,可以判斷風(fēng)機(jī)有沒有發(fā)生動作。通過做好市場調(diào)研,再考慮項(xiàng)目本身的需求,本次我們選擇了某電子科技有限公司生產(chǎn)出來的風(fēng)力傳感器,其參數(shù)見表2。
2.4軟件部分設(shè)計(jì)
若車輛在地感線圈中實(shí)際的停留時間大于60s,提示有堵車現(xiàn)象。若風(fēng)速<3級,則風(fēng)機(jī)將被啟動;若<60s,風(fēng)速>3級,則風(fēng)機(jī)無法被啟動。若車流量>300輛/h,通過和風(fēng)力傳感器進(jìn)行結(jié)合,可以對風(fēng)機(jī)有無啟動進(jìn)行判斷;若車流量<300輛/h,風(fēng)機(jī)沒有啟動。
(1)Modbus通信主站指令:
①Addr描述了遠(yuǎn)方(從站)Modbus協(xié)議上標(biāo)注出來的40001起始地址。這個地址,也即是我們常說的VD型變量。然而,它的具體計(jì)數(shù)基本上為VW,相當(dāng)于word型。②Count也可解釋為立即數(shù),其計(jì)數(shù)基本上均和Addr參數(shù)有一定關(guān)聯(lián)。如果Addr寫作0xxxx或是1xxxx,則提示Count等于bit數(shù)。若Addr為3xxxx、4xxxx,那么Count代表了word數(shù)。③Dataptr代表本數(shù)據(jù)區(qū)中的首地址,應(yīng)當(dāng)為VB類型,&代表了指針。若寫作VW,其運(yùn)行結(jié)果錯誤,無法調(diào)試,此時聯(lián)機(jī)調(diào)試必然會提示錯誤。
(2)Smart系列的Bug:通過Copy某個程序段,使其轉(zhuǎn)入另外程序,若已調(diào)用子程序,盡管其名稱沒有錯,且子程序號也無變化,不過各個子程序號有較大的差異,極易帶來下列結(jié)果。①若出現(xiàn)該號子程序,那么會提示誤調(diào)用;②若沒有,那么會彈出“系統(tǒng)錯誤”,無法找出原因。處理方法:在目的程序中需對該調(diào)用進(jìn)行刪除,再次添加,那么子程序號也會保持準(zhǔn)確。
3結(jié)語
根據(jù)PLC來對風(fēng)機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)完成設(shè)計(jì),優(yōu)化了整個系統(tǒng),同時也使設(shè)備變得更加可靠,對今后的操作以及維護(hù)提供了諸多便利,降低了能耗,增強(qiáng)了隧道工程的安全系數(shù)。除上述外,我們應(yīng)當(dāng)配備足夠的通信模塊,對集散式控制系統(tǒng)進(jìn)行組建,通過遠(yuǎn)程的方式對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測,維護(hù)隧道系統(tǒng)的運(yùn)行安全。
參考文獻(xiàn)
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