plc的隧道火灾联动控制系统设计
目 录
1.引言 1
1.1隧道火灾联动建设的国内外研究现状 1
1.1.1国外发展概况 1
1.1.2国内发展状况 1
1.1.3发展趋势 1
1.2主要研究内容 2
2.隧道火灾联动系统的组成 3
2.1隧道火灾联动控制系统的场外设施 3
2.2火灾报警系统 4
2.3照明控制系统 4
2.4 通风控制系统 4
2.5交通控制系统 4
2.6闭路电视监控系统 4
2.7研究思路和解决方案 5
2.8本章小结 5
3.隧道火灾联动控制系统的方案设计 6
3.1隧道火灾联动交通控制方案设计 6
3.1.1正常运营 6
3.1.2交通拥挤异常 7
3.1.3异常点故障 7
3.2隧道火灾联动照明控制方案设计 13
3.2.1隧道照明控制方式 13
3.2.2隧道照明控制策略 14
3.3隧道通风系统控制方案设计 14
3.3.1隧道通风的方式 14
3.4.2隧道通风控制策略 14
3.4火灾联动系统的监控界面设计 14
3.4.1组态王定义 14
3.4.2组态王特点 14
3.4.3监控画面的设计 14
4.基于PLC的隧道火灾联动控制系统软硬件设计 17
4.1 PLC概述 17
4.1.1 PLC的特点 17
4.2 PLC的基本结构 17
4.3隧道火灾联动的硬件设计 18
4.3.1模块配置 18
4.3.2 I/O点分配 18
4.3.3 PLC的硬件接线 21
4.4 PLC控制程序的设计 23
4.4.1 PLC程序编写 23
4.4.2 PLC程序运行流程 26
4.5 PLC控制程序的调试 27
4.6本章小结 27
5.结论和建议 2
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
8
5.1结论 28
5.2建议 28
参考文献 29
附录 30
致谢 41
1.引言
1.1隧道火灾联动建设的国内外研究现状
1.1.1国外发展概况
隧道建设国外的要比国内的发展起步要早很多，有关于隧道火灾联动控制建设研究也比较早，已经建成的隧道也比较长，并且多，比如日本于1987年建成了青函海底隧道，全长54公里，海底部分23公里 。历时8年多，耗资约100亿英镑(约150亿美元)于1994年5月6日开通的英法海底隧道，是由三条长51公里的平行隧道构成，是目前世界上最长的海底隧道。法国至意大利Montblanc隧道全长11.6km。而且国外隧道在运营过程中发生过不同大小的事故，因此，处理此内隧道交通事故经验比较多，并得到了相关专家们的高度重视，对于隧道交通的安全方面做的工作也比较多，他们通过增加隧道交通的场外设施来采集更多的交通、环境信息。比如增加车辆检测器、光电池式检测器等的数量，以便现场设备及时的采集车辆数等数据进行处理或通过通信系统提供给中央控制室。比如瑞士勒奇山山底铁路隧道，隧道设有两个救援站，一旦发生火灾，可以让乘客从救援站逃到疏散通道，在疏散通道救援人员将通过汽车疏散乘客。通风系统有助于自救到救援站，并确保救援线路无烟，扶梯、应急出口标志、应急灯、高音喇叭等有助于乘客疏散到安全地带。另外，还有通过一些其它方式加强安全措施的，比如西班牙瓜达拉马铁路隧道，在隧道中部设置了500m长的安全和紧急救援带以及一个渡线，列车可以在隧道内上行线渡到下行线。横洞的间隔是250米，因此当隧道发生火灾时乘客的最大行走距离为125米，并且横洞的门是防火的，可以耐火120分钟。
1.1.2国内发展状况
我国的隧道火灾联动控制系统的发展相对于国外有所滞后，在这方面所开展的工作不甚系统、人力物力投入不足，需要进一步与国际合作。并且我国的硬件开发以及软件开发有所不足，都需要依靠进口，软件跟硬件价格比较贵，有的也不适合国情。我国也在研究隧道的烟气数值模拟、衬砌承载力评估、隧道内温度场分布等。研究认为：通行车辆的类型主要决定了隧道火灾规模。虽然最近几年来，我国的学者们以及专家在隧道火灾联动控制系统方面做了大量研究，但整个安全系统的建设还需要加强。
1.1.3发展趋势
随着交通建设和交通事业的发展，我国隧道越来越长，面临的问题也越来越多，不断增长的交通量、路况的改善以及运输物品的复杂性，增加了隧道交通建设的难度。但随着计算机技术和图像处理技术、通讯技术、控制技术的快速飞跃，以太网技术和总线技术突破了原有的技术瓶颈 ，使隧道的智能化火灾控制系统提供了有效的解决途径，并且使社会经济发展与人们文明生活的高标准的要求得到满足，创造了一个安全、方便、快捷、舒适、经济、高效的交通与生活环境使人们方便出行。以后隧道监控系统必跟一下几方面相结合；l、隧道与线路结合监控 2、以太网在隧道监控中得到应用 3、供配电监控系统逐渐加入隧道监控系统 4、增强隧道监控应用软件功能、实现综合监控
1.2主要研究内容
本论文主要针对隧道的具体运营情况，以及隧道的火灾联动控制系统进行研究和讨论。采用组态王软件作为中央控制系统的开发工具，并使用西门子公司的S7300系列PLC实现对照明、交通、通风的控制以及信息采集。
本文的主要结合西门子公司的S7300PLC与组态王，完成对隧道交通系统、照明控制系统、通风系统的控制，主要内容有：
（1）结合隧道的实际情况，分别对隧道的交通进行控制，解决隧道发生各种异常状况时的交通控制方案，并利用组态王工具开发控制系统。
1.引言 1
1.1隧道火灾联动建设的国内外研究现状 1
1.1.1国外发展概况 1
1.1.2国内发展状况 1
1.1.3发展趋势 1
1.2主要研究内容 2
2.隧道火灾联动系统的组成 3
2.1隧道火灾联动控制系统的场外设施 3
2.2火灾报警系统 4
2.3照明控制系统 4
2.4 通风控制系统 4
2.5交通控制系统 4
2.6闭路电视监控系统 4
2.7研究思路和解决方案 5
2.8本章小结 5
3.隧道火灾联动控制系统的方案设计 6
3.1隧道火灾联动交通控制方案设计 6
3.1.1正常运营 6
3.1.2交通拥挤异常 7
3.1.3异常点故障 7
3.2隧道火灾联动照明控制方案设计 13
3.2.1隧道照明控制方式 13
3.2.2隧道照明控制策略 14
3.3隧道通风系统控制方案设计 14
3.3.1隧道通风的方式 14
3.4.2隧道通风控制策略 14
3.4火灾联动系统的监控界面设计 14
3.4.1组态王定义 14
3.4.2组态王特点 14
3.4.3监控画面的设计 14
4.基于PLC的隧道火灾联动控制系统软硬件设计 17
4.1 PLC概述 17
4.1.1 PLC的特点 17
4.2 PLC的基本结构 17
4.3隧道火灾联动的硬件设计 18
4.3.1模块配置 18
4.3.2 I/O点分配 18
4.3.3 PLC的硬件接线 21
4.4 PLC控制程序的设计 23
4.4.1 PLC程序编写 23
4.4.2 PLC程序运行流程 26
4.5 PLC控制程序的调试 27
4.6本章小结 27
5.结论和建议 2
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
8
5.1结论 28
5.2建议 28
参考文献 29
附录 30
致谢 41
1.引言
1.1隧道火灾联动建设的国内外研究现状
1.1.1国外发展概况
隧道建设国外的要比国内的发展起步要早很多，有关于隧道火灾联动控制建设研究也比较早，已经建成的隧道也比较长，并且多，比如日本于1987年建成了青函海底隧道，全长54公里，海底部分23公里 。历时8年多，耗资约100亿英镑(约150亿美元)于1994年5月6日开通的英法海底隧道，是由三条长51公里的平行隧道构成，是目前世界上最长的海底隧道。法国至意大利Montblanc隧道全长11.6km。而且国外隧道在运营过程中发生过不同大小的事故，因此，处理此内隧道交通事故经验比较多，并得到了相关专家们的高度重视，对于隧道交通的安全方面做的工作也比较多，他们通过增加隧道交通的场外设施来采集更多的交通、环境信息。比如增加车辆检测器、光电池式检测器等的数量，以便现场设备及时的采集车辆数等数据进行处理或通过通信系统提供给中央控制室。比如瑞士勒奇山山底铁路隧道，隧道设有两个救援站，一旦发生火灾，可以让乘客从救援站逃到疏散通道，在疏散通道救援人员将通过汽车疏散乘客。通风系统有助于自救到救援站，并确保救援线路无烟，扶梯、应急出口标志、应急灯、高音喇叭等有助于乘客疏散到安全地带。另外，还有通过一些其它方式加强安全措施的，比如西班牙瓜达拉马铁路隧道，在隧道中部设置了500m长的安全和紧急救援带以及一个渡线，列车可以在隧道内上行线渡到下行线。横洞的间隔是250米，因此当隧道发生火灾时乘客的最大行走距离为125米，并且横洞的门是防火的，可以耐火120分钟。
1.1.2国内发展状况
我国的隧道火灾联动控制系统的发展相对于国外有所滞后，在这方面所开展的工作不甚系统、人力物力投入不足，需要进一步与国际合作。并且我国的硬件开发以及软件开发有所不足，都需要依靠进口，软件跟硬件价格比较贵，有的也不适合国情。我国也在研究隧道的烟气数值模拟、衬砌承载力评估、隧道内温度场分布等。研究认为：通行车辆的类型主要决定了隧道火灾规模。虽然最近几年来，我国的学者们以及专家在隧道火灾联动控制系统方面做了大量研究，但整个安全系统的建设还需要加强。
1.1.3发展趋势
随着交通建设和交通事业的发展，我国隧道越来越长，面临的问题也越来越多，不断增长的交通量、路况的改善以及运输物品的复杂性，增加了隧道交通建设的难度。但随着计算机技术和图像处理技术、通讯技术、控制技术的快速飞跃，以太网技术和总线技术突破了原有的技术瓶颈 ，使隧道的智能化火灾控制系统提供了有效的解决途径，并且使社会经济发展与人们文明生活的高标准的要求得到满足，创造了一个安全、方便、快捷、舒适、经济、高效的交通与生活环境使人们方便出行。以后隧道监控系统必跟一下几方面相结合；l、隧道与线路结合监控 2、以太网在隧道监控中得到应用 3、供配电监控系统逐渐加入隧道监控系统 4、增强隧道监控应用软件功能、实现综合监控
1.2主要研究内容
本论文主要针对隧道的具体运营情况，以及隧道的火灾联动控制系统进行研究和讨论。采用组态王软件作为中央控制系统的开发工具，并使用西门子公司的S7300系列PLC实现对照明、交通、通风的控制以及信息采集。
本文的主要结合西门子公司的S7300PLC与组态王，完成对隧道交通系统、照明控制系统、通风系统的控制，主要内容有：
（1）结合隧道的实际情况，分别对隧道的交通进行控制，解决隧道发生各种异常状况时的交通控制方案，并利用组态王工具开发控制系统。
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