基于PLC的隧道灯光控制系统设计与PLC仿真毕业论文正稿Word文档下载推荐.docx

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学号：

指导

完成时间：

2015年6月10日

二〇一五年七月

摘要

随着我国山区高速公路的快速建设和发展,隧道工程在公路工程建设中所占的比例越来越大,与此同时,隧道照明系统的设计和维护也变得越来越重要。

良好的隧道照明设计就是考虑隧道长度、路面类型、公路线型、饰、有无人行道、设计时速、交通量和汽车种类等相关因素,进行隧道光源光色、灯具选择,灯具排列布置,合理的诱导照明设计及照明控制设计,达到满足驾驶员交通安全的视觉信息采集,提高驾驶的安全性和舒适感,并最终达到降低运营成本的目的。

本论文首先介绍了本文研究背景和意义,国外研究现状和发展趋势,并且点出本文研究容是如何确定的。

然后对隧道照明回路亮度进行了详细的计算分析,并且对手动控制、分时段进行的时序控制方式和根据洞外的亮度值自动控制照明回路的全自动控制三种方式以及他们的优缺点进行了分析及对比。

同时主要详细分析了人工手动控制和分段时序两种隧道照明控制方案和详细简绍了可编程控制器PLC定义,功能,工作原理的简绍。

本次课设根据高速公路隧道照明控制要求分析选用了西门子PLCS7－200系列,设计了通过手动控制和分段时序控制对隧道照明系统进行控制,同时针对手动控制和分段时序控制方案设计了基于PLC的硬件与软件系统。

最后通过PLC仿真软件对手动和自动控制以及手动控制下的晴天,多云,阴天,夜间,更夜控制程序的仿真和结果进行了充分的分析。

关键词：

公路隧道,隧道照明,PLC,仿真模拟

Abstract

Withtherapidconstructionanddevelopmentofourcountrymountainousareahighway,tunnelengineeringinthehighwayengineeringconstructionoccupiestheproportionismoreandmore.Atthesametime,thedesignoftunnellightingsystemandmaintenancebecomesmoreandmoreimportant.Goodtunnellightingdesignistoconsiderthefactorsrelatedtothelengthofthetunnel,andthetypeoftheroad,roadshape,interior,sidewalk,designspeed,trafficvolumeandvehicletypessuchas,tunnelofcoloroflightsource,lampsandlanterns,lamparrangement,reasonableinductionlightingdesignandlightingcontroldesign,tomeetthevisualinformationgatheringofdriver'

strafficsafety,improvethedrivingsafetyandcomfort,andeventuallyreachtoreduceoperatingcosts.

Thispaperfirstintroducesthebackgroundandsignificanceofthisstudy,domesticandforeignresearchstatusanddevelopmenttrends,andpointouthowthecontentofthisresearchisdetermined.Thenthebrightnessofthetunnellightingcircuitaredetailedcalculationandanalysis,controlandthemanualcontrol,atthetimetocarryouttimingand,accordingtothebrightnessofinsideandoutsidetheholevalueautomaticcontrollightingcircuitoffullautomaticcontrolthreeway,aswellastheiradvantagesanddisadvantagesareanalyzedandcompared.Atthesametime,themaindetailedanalysisofmanualcontrolandsegmentationoftwokindsoftunnellightingcontrolschemeanddetailedsimpleintroductionoftheprogrammablecontrollerPLCdefinition,function,workingprincipleofJane.

AccordingtotherequirementsanalysisandselectionofthePLCofSiemensS7-200seriesofhighwaytunnellightingcontroldesignbymanualcontrolandsegmentaltimingcontroltocontrolthetunnellightingsystem.Atthesametime,themanualcontrolandsubtimingcontrolschemeisdesignedbasedonPLChardwareandsoftwaresystem.ThecoursedesignFinally,throughthePLCsimulationsoftware,thesimulationandresultsofthemanualandautomaticcontrolaswellasmanualcontrolofsunny,cloudy,cloudy,night,andnightcontrolprogramwereanalyzed..

Keywords:

highwaytunnel,tunnellighting,PLC,simulation

第一章绪论

1.1研究背景和意义

隧道作为高等级公路的特输路段,当车辆在驶入、通过和驶出隧道的过程中,会出现一系列的视觉问题,为适应视觉的变化,当汽车驾驶员驶车进入隧道入口时,在白天,突然面对一个亮度相对很低的光环境入口,视觉需要尽快调整以适应光环境由明到暗的变化,会出现"

黑洞效应"

；

在驶出隧道时情况正好相反,面对一个白亮的洞口视觉需要尽快调整以适应光环境由暗到明的变化,会出现"

白洞效应"

在夜晚,同样需要清楚地看到前方路况。

因此需在隧道设置附加电光照明。

需采用自动控制系统使洞亮度随洞外亮度完全同步变化,以消除司机的"

暗适应"

与"

明适应"

的视觉问题,并且最大限度的节省能源。

同时,如何在隧道各段采用不同强度的照明来改善隧道的光照及其分布,创造洞良好的工作视觉环境,确保在白天和夜间行驶的车辆以设计速度能够安全地接近、穿越和通过隧道,预防隧道交通事故的发生,保证隧道的正常运营,就是隧道照明控制系统要解决的问题。

同时隧道照明也是隧道运营费用中最大的日常开支项目之一,安全、舒适又经济节能的照明技术也是研究的目标。

1.2隧道照明

1.2.1隧道照明的意义

隧道照明可以改善隧道路面状况,改善隧道视觉享受,减轻驾驶员疲劳,有利于提高隧道通行能力保证交通安全。

隧道照明系统主要包括：

中间照明段、入口段照明、过渡段照明、出口段照明、应急照明、洞外引道照明及接近段减光设施。

根据《公路隧道通风照明设计规》〔JTJ026-1999规定,长度大于100m的隧道都应设置电光照明设施[1]。

1.2.2隧道照明的特点及照明要求

隧道照明是一种特殊路段,其管道结构决定了它的照明特点与其他路段不同,隧道照明特点有以下几点：

（1）隧道路面应具有一定的亮度水平；

（2）隧道的墙壁应具有一定的亮度水平；

（3）在设计中应考虑车速、交通量和路线线形等诸多因素；

（4）综合行车安全和舒适度等方面设定照明水平；

（5）考虑人的视觉适应性,避免隧道的入口段和出口段出现的"

和"

带来的不良后果。

（6）隧道在白天也需要照明,并且,白天的照明设计比夜晚更加复杂。

由于隧道的特殊结构,它的照明特点也是较为复杂,在设计隧道照明时,必须详尽的考虑可能影响隧道照明的因素,然后设计一系列解决这些问题的方案,消除隧道交通可能存在的安全隐患。

同时,在设计隧道照明的同时,为了实现节约能源、提高照明效果并保证隧道行车的安全性和舒适性情况下,我们通常可以考虑以下几个方面：

（1）亮度——由于隧道部和外部的正常日照光度不同,尤其是在白天,外光线亮度差较大,会给驾驶员造成视觉的不适应,影响驾驶员的判断,从而导致交通事故。

为此,隧道照明通常分为入口段照明、过渡段照明和出口段照明。

其中,白天隧道入口段的亮度要根据隧道外的亮度、车速、入口外额视场和隧道长度来确定。

过渡段的照明水平要进一步的下降,从而为驾驶员提供视觉暗适应的时间。

（2）亮度均匀度——良好的视觉功能不但要求有一个好的平均亮度,还要求路面上的平均亮度和最小亮度之间不能相差太大。

如果视场中亮度差太大,会产生眩晕效应,继而影响驾驶员的视觉,也会加重加重驾驶员的疲劳感。

总体亮度均匀度是指隧道部的路面上最小亮度和平均量的比值,纵向均匀度是指在车道轴线上最小路面亮度和最大路面亮度的比值。

如果路面上连续、反复的出现亮带和暗带,即"

斑马效应"

对于在这个车道上的道路使用者而言,会感到很烦躁,会危及到道路安全。

（3）炫光——炫光的形成是由于视场中有极高的亮度或亮度对比存在,而使视功能下降或使眼睛感到不舒适。

在隧道照明中的炫光可以来自迎面驶来的车辆前灯、隧道照明灯具、隧道出口时外面的亮度等。

炫光会使人对障碍物的辨认能力下降,危及行车安全。

隧道照明灯具应采用截光型,采取除去直射和反射炫光的特殊技术措施,形成漫反射,使光线十分柔和的进入眼球。

（4）频闪效应——频闪是指在较长的隧道中,由于照明器排列的不连续,导致司机不断地受到明暗变化多刺激而产生的烦乱。

它与敏感的亮度的变化、明暗变化的频率、频闪的总时间有关系。

（5）照明控制——合理的照明控制会随照明需求的变化而适地改变照明水平,以减少不必要的能源浪费。

在隧道照明中,根据昼夜的变化、天气原因以及车流量的大小因素,通过各种调光设备来控制隧道的照明环境,满足正常的照明需求。

1.3国外研究概况

1.3.1国外研究概况

对公路隧道照明设计的研究国外开始于20世纪50年代,相比我国较早,而且历经较长时间的研究和发展,技术已相对完善。

例如,建于20世纪60年代的法、意两国间的长为11.6km的MontBlanc隧道,它的照明设计就已经实现了根据交通量的变化来进行调光的做法;

为规隧道照明的设计和施工,降低交通事故的发生率,80年代以后,各个国家陆续颁布了隧道照明设计规,1982年CIE<

国际照明委员会>

制定