基于PLC的隧道通风控制系统--毕业论文.docx

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毕业设计（论文）

题目基于PLC的隧道通风控制系统

毕业设计（论文）任务书

电气工程系2012届电气自动化技术专业

毕业设计（论文）题目

基于PLC的隧道通风控制系统设计

课题内容性质

工程技术研究

课题来源性质

教师收集的结合生产实际的课题

校内（外）指导教师

职称

工作单位及部门

讲师

电气工程系

一、题目说明（背景、目的和意义）

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运行环境条件、运行效率、运行安全密切相关。

通风控制系统即在实时监测这些隧道环境参数的基础上，控制隧道内风机的开启及功率大小，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。

通过PLC和变频器及各种传感器的配合使用，使通风控制的安全性、可靠性大大的提高，不仅节约了电能，而且还提高了设备的运转率。

通风系统自动化程度的提高，必将大大减轻岗位人员劳动强度。

通过本课题使学生能够掌握PLC的选型及I／O点分配，掌握电动机变频调速的控制方法，掌握PLC控制系统的设计方法，提高学生解决实际问题的能力。

二、设计（论文）要求（工作量、内容、设计成果）

1.说明：

本设计将PLC与变频器进行有机结合，由PLC模拟量输入模块采集各空气指标数据，风机的启停通过PLC的开关量输出模块程序控制。

采用以车流量为主控参数，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，达到明显的节能效果。

2技术要求：

（1）系统上电，在触摸屏上按下启动按钮，系统即进入运行模式。

（2）以车流量为基准型号进行主控制调节

A、当隧道内车数量在1－29辆，风机以20HZ频率运行

B、当隧道内车数量在30－59辆，风机以25HZ频率运行

C、当隧道内车数量在60－89辆，风机以35HZ频率运行

D、当隧道内车数量在90－120辆，风机以40HZ频率运行

E、当车数量大于120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50HZ运行

（3）当隧道内因火灾或其他原因引起温度高于400C,各组主副风机均以50HZ全速运行

（4）当隧道内因烟尘或大雾，造成能见度降低，各组风机以全速50HZ运行，知道环境恢复正常，并显示报警。

3设计成果

（1）设计报告1.5～2万字左右；

（2）1#以上的设计图纸最少一张；

（3）有一定数量的定性分析和定量计算；

（4）基本软件清单。

三、进度表

日期

2011—2012学年秋

第十五周

第十六周

第十七周

第十八周

第十九周

第二十周

2011—2012学年春

第一周

第二周

查阅、笑话资料

总体方案论证

硬件线路设计、分析、确定

软件总体设计及细化分析

撰写论文

准备答辩材料

毕业答辩

毕业答辩

完成日期

2011—2012学年秋第二十周

答辩日期

2011—2012学年春第一、二周

四、主要参考文献、资料、设备和实习地点及翻译工作量

【1】张万忠.编程控制器应用技术【M】.北京：

机械工业出版社.2005

【2】张玉莲.传感器与自动检测技术【M】.机械工业出版社.2006

【3】马宁，孔红.7-300PLC和MM440变频器的原理与应用【M】.机械工业出版社，2006

【4】许明，言自行等.大型泵机组态检测及工况调控系统的研制【J】.机械工程学报，2002

【5】徐国林.PLC应用技术【M】.机械工业出版社，2007

【6】陈建明.电子控制与PLC应用【M】.电子工业出版社，2006

【7】吴中立.矿井通风与安全【M】.中国矿业出版社,1989

【8】傅贵，秦跃平，杨伟明等.矿井通风系统分析与优化【M】：

机械工业出版社，1995

【9】高广军，贾世胜，朱学军等，通风系统调整中常见问题及对策【J】.山西煤矿，2002

【10】徐鹏，张双楼，煤矿西翼通风系统调整及经济效果分析【J】.煤矿安全，2001

【11】石秋杰，变频器应用基础【M】.北京：

机械工业出版社，2003

【12】陈仕伟，矿井主要用通风机在线检测控制现状及展望【J】.煤矿安全，1999

【13】李月红，吴永祥，变电所监控及其网络系统的设计【J】.工矿自动化，2005

教研室意见：

教研室主任（签字）

2011年10月31日

注：

本任务书要求一式两份，一份打印稿交系办，一份打印稿交学生。

同时提交电子稿到系办。

摘要

随着我国科学技术的逐步提高，微电子技术和电子技术得到了迅速的发展，PLC和变频器渐渐成了通用、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，便于组建成整体的自控系统，很方便地实现各种控制和远程监控。

本课题设计内容是将PLC、变频器和触摸屏相结合，并且隧道内设置计数传感器，温度传感器和能见度传感器，以此来检测隧道内行车的环境。

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，使风机在不同车辆数时以相应的频率运行，以便隧道通风机通风高效、安全，达到明显的节能效果。

并且风机的各个部分都准备了备用风机，以防因风机故障而影响整体系统的运行。

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，为隧道通风控制系统的简易控制、节能、安全技术提供了一条新途径。

关键词：

隧道通风；通风机；PLC；变频器；触摸屏；传感器

Abstract

Alongwiththescienceandtechnologychangerapidly,electronictechnologyandmicroelectronicstechnologyhasbeenrapidlydeveloped,PLCandinvertergraduallybecamecommon,inexpensiveandreliablecontrolanddriveequipment,widelyused.ControlledbythePLCvariablespeedcentrifugalfanventilationsystems,withhighreliabilityandgoodenergy-savingeffect,convenientforbuildingintegratedautomationsystem,veryconvenienttoachieveavarietyofcontrolandremotemonitoring.

ThesystemofPLCandfrequencyconverterandtouchscreentoefficientlycombine,formonitoringtunneltrafficenvironment,thetunnelisarrangedinacountingsensor,temperaturesensorandvisibilitydetectinginstrument.Ventilationcontrolsysteminreal-timedetectionoftheseenvironmentalparametersbasedonthecontroloffan,tunnelopening,sothattheairindexconformstothesafetystandard,toprotectthesafetyofdriving,andthepurposeofsavingenergy.TheairindexdatafromthePLCanaloginputmodule,thefantostartandstopthePLCthroughtheswitchquantityoutputmoduleprocedurecontrolandbythecontactorcontrol.Usingtunneltrafficflowasthemaincontrolparameter,realizethefanworkingprocessandspeedcontrol,sothatthefanindifferentvehiclenumbercorrespondingtothefrequencyofoperation,sothatthetunnelventilationfanventilationefficiency,security,achieveobviousenergysavingeffect.Andthewindmachinepartspreparedstandbyfan,toguardagainstthefanfailureaffectingtheoveralloperationofthesystem.PLCcontrolsystemofdrivingfanmotoroverheatprotection,faultalarm,electricityandotherfeatures,asthetunnelventilationcontrolsystemofsimplecontrol,energysaving,safetytechnologyprovideanewway.

Keywords:

tunnelventilation;ventilation;PLC;inverter;touchscreen;sensor.

目录

摘要

Abstract

1.绪论

1.1课题背景及意义

1.2隧道通风系统国内外发展概况

1.2.1国外隧道通风控制系统研究现状

1.2.2国内隧道通风控制系统研究现状

1.3隧道通风系统的发展趋势

1.4课题主要研究内容

1.5本章小结

2.公路隧道通风控制系统简介

2.1课题硬件控制方案的确定

2.1.1PLC功能特点

2.1.2单片机功能特点

2.1.3控制器的确定

2.2系统结构介绍

2.3本章小结

3.硬件部分设计

3.1PLC的控制单元简介及选择

3.1.1PLC概述

3.1.2PLC外部连接

3.1.3PLC使用中需要注意的问题

3.1.4PLC的选用

3.2触摸屏简介与选择

3.3风机简介及选用

3.4变频器的选型及确定

3.4.1变频器简介

3.4.2变频器