PLC的隧道照明控制系统设计
PLC的隧道照明控制系统设计[20200121204303]
摘要
随着我国公路建设越来越完善，隧道照明控制系统的智能化控制也越来越重要。
本文分析了隧道照明系统的组成。根据隧道照明控制系统要求，确定了隧道照明的控制方式，并且根据隧道照明系统设计规范，设计了隧道照明控制系统。选用西门子S7-200PLC为控制核心，Win CC为监测软件实现隧道照明的监控。根据照度仪检测隧道内外亮度结合当地日出日落时间，通过逻辑开关的方法控制照明灯具，保证了隧道照明亮度要求，为道路交通安全提供了保障，同时减少了能源浪费。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:PLCWinCC隧道照明逻辑开关
目录
1.引言 1
1.1论文研究的目的及意义 1
1.2我国目前隧道照明控制系统的现状分析 1
1.3论文研究的内容 1
2.隧道照明控制系统设计规范及设备选型 3
2.1隧道照明设计规范 3
2.2 照明灯具的选择 3
3.隧道照明控制方案设计 4
3.1隧道照明的设置 4
3.2照明灯具的布置 5
3.3 照明供电及应急照明 5
3.4隧道照明的控制方式 5
3.4.1手动控制 5
3.4.2时序自动控制 6
3.4.3 亮度自动控制 7
3.4.4 时间-亮度自动控制 8
3.4.5 流程图 8
4.照明控制系统的硬件实现 11
4.1 PLC的选型 11
4.2 照度仪 11
4.2.1照度仪的构造 11
4.2.2照度仪实例 11
4.3 硬件原理图 14
5.隧道照明控制系统的软件实现 16
5.1 PLC的I/0分配 16
5.2梯形图的设计 16
5.3 WinCC 的组态过程 21
5.4 Win CC与PLC的通信 22
6.程序调试 24
6.1调试过程中问题与解决方法 24
6.2调试心得： 24
致谢 26
参考文献 27
附录一 28
附录二 43
1.引言
1.1论文研究的目的及意义
随着我国经济的飞速发展，我国在道路交通方面也有了巨大的飞跃，各种穿山隧道，公路隧道也日益增多，单条隧道的长度也越来越长，根据国家有关部门的相关规定，长度超过一百米的隧道，应该设置照明设备，这就为隧道照明的控制提出了一个极具挑战性的课题。如果不采取合理的照明控制方案，而只是一味的增加照明，不仅浪费了大量能源，而且对于驾驶人员的安全性和舒适性也会造成极大的威胁，形成道路交通安全隐患。因此，本论文提出的方案就是为了解决这一问题，增加隧道照明能源利用效率，提高司机在隧道中安全行车系数，极大程度的改善了我国目前隧道行车的安全问题。目前，我国在隧道照明方面的成本非常大，本论文提出的方案在很大程度上达到了降低能耗的目的，对于降低隧道照明成本也具有很大的意义。由于我国长期以来，缺乏理论的指导，加上隧道环境的复杂性，因此我国在隧道照明控制方面还有很多局限性，本文提出的方案，就为隧道照明提供了一种比较安全有效的策略，提高了公路等级，保证隧道的便捷高效和安全。
1.2我国目前隧道照明控制系统的现状分析
我国在道路方面的建设越来越完善，最近十几年来，随着道路交通建设方面的投入加大，各种隧道也日益增多。隧道不仅能够江公路的等级提高，而且是实现高速、便捷、安全运输的重要工程设施。但是，隧道越来越多，同样带来一系列的问题。由于在进隧道和出隧道时光线的急剧，导致人眼睛无法迅速适应隧道内外环境，导致司机的驶入隧道时，，由于光线很黑，甚至无法辨识障碍物，会产生“黑洞效应”，司机在驶出隧道时，由于隧道口亮度较大，会看到一个光亮的白圈，影响司机看清楚洞口附近的情况，甚至会出现极度短暂的“失明”，这个就是“白洞效应”，“黑洞效应”和“白洞效应”会极大的影响隧道行车安全，并且由于我国在隧道照明方面的控制还不够成熟，因此，隧道成为了事故多发地段。这种现状对于隧道照明合理安全的控制方案便提出了严峻挑战。目前，我国大部分的隧道照明还是采用的是人工控制的方案，更有一些地区的隧道，采用的是让照明灯组长明的控制方式，不仅不能够保证行车的安全，而且造成了能源的极大浪费。因此，提供一种安全有效的隧道照明控制意义重大，不仅能够节约资源，而且对于保证司机的行车安全有极大作用。
1.3论文研究的内容
通过调查研究了解了我国目前现在隧道照明的现状，以及基于隧道内外环境的复杂性以及隧道安全的关键性，论文研究提出了一套比较有效的控制策略。
首先，考虑到隧道照明的智能化和隧道照明的安装调试维修，本方案采用手动控制和自动控制相结合的思路设计，手动控制由人工对于隧道照明灯具进行开启或者关闭，在安装调试时，或者隧道出现故障，需要人工进行检修时时，由人工控制，保证隧道内照明。由于隧道内外的环境十分复杂，隧道外亮度会因为天气，季节，时间段等因素发生变化，因此在设计思路时，采用光强控制与时序控制相结合的控制策略。光强控制和时序控制各有优点和局限性，因此必须将两种控制策略相结合，使两种自动控制方式能够自由切换，保证隧道照明控制的智能化和有效性，同时也能保证司机在隧道中行车时的舒适性。
在隧道照明中，考虑到照明灯具需要进行亮度调节，根据现有的LED调光技术，采用逻辑开关法，通过控制多组照明灯组的开关达到亮度调节的目的是目前来说最有效和最经济的方案，并且在硬件和软件结构的搭建上，也更加简洁有效。
由于，一天之内隧道内外光强度的变化非常大，为了适应这一变化，本方案在设计了普通照明，加强1级照明，加强2级照明，加强3级照明，通过A,B,C,D四组回路，来进行隧道内亮度的调节。在光线较弱时，只有一组回路开启，随着隧道外的亮度变化，依次开启其他回路，最后回路再依次关闭，如此反复循环，达到隧道照明亮度的连续变化，并且根据外界的光强，调整亮度变化，很大程度的达到了减低照明功耗的目的，提高了能源的利用效率，保障了司机在行车过程中的舒适性。
考虑到可能的照明故障，在进行设计时，还要增加一组应急照明灯组，应急照明灯组在出现故障时开启，与其他回路独立，再一次提供了安全保障。
综合以上的要求，在方案思路设计中，决定采用PLC作为控制照明灯具的控制设备，PLC在控制照明灯具的逻辑开关时具有有无比的优越性。
2.隧道照明控制系统设计规范及设备选型
2.1隧道照明设计规范
1.长度大于100米的隧道应设置照明；
2.照明设计应进行下列调查：
a. 环境条件 b. 土建结构物的设计方案 c.交通状况 d.通风条件 e.供电条件 f.营运管理方式
3.隧道照明系统包括：
a.入口段照明 b.过渡段照明 c.中间段照明 d.出口段照明 e.洞外引道照明 f.应急照明 g. 接近段减光照明。
4. 隧道的各个路段亮度均有最低标准，标准如下：
入口段亮度可按下式计算:
(1)
式中, 代表隧道入口段亮度( )，k代表入口段的亮度折减系数,根据相应规范，可通过查表得知; 代表洞外亮度( )。
摘要
随着我国公路建设越来越完善，隧道照明控制系统的智能化控制也越来越重要。
本文分析了隧道照明系统的组成。根据隧道照明控制系统要求，确定了隧道照明的控制方式，并且根据隧道照明系统设计规范，设计了隧道照明控制系统。选用西门子S7-200PLC为控制核心，Win CC为监测软件实现隧道照明的监控。根据照度仪检测隧道内外亮度结合当地日出日落时间，通过逻辑开关的方法控制照明灯具，保证了隧道照明亮度要求，为道路交通安全提供了保障，同时减少了能源浪费。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:PLCWinCC隧道照明逻辑开关
目录
1.引言 1
1.1论文研究的目的及意义 1
1.2我国目前隧道照明控制系统的现状分析 1
1.3论文研究的内容 1
2.隧道照明控制系统设计规范及设备选型 3
2.1隧道照明设计规范 3
2.2 照明灯具的选择 3
3.隧道照明控制方案设计 4
3.1隧道照明的设置 4
3.2照明灯具的布置 5
3.3 照明供电及应急照明 5
3.4隧道照明的控制方式 5
3.4.1手动控制 5
3.4.2时序自动控制 6
3.4.3 亮度自动控制 7
3.4.4 时间-亮度自动控制 8
3.4.5 流程图 8
4.照明控制系统的硬件实现 11
4.1 PLC的选型 11
4.2 照度仪 11
4.2.1照度仪的构造 11
4.2.2照度仪实例 11
4.3 硬件原理图 14
5.隧道照明控制系统的软件实现 16
5.1 PLC的I/0分配 16
5.2梯形图的设计 16
5.3 WinCC 的组态过程 21
5.4 Win CC与PLC的通信 22
6.程序调试 24
6.1调试过程中问题与解决方法 24
6.2调试心得： 24
致谢 26
参考文献 27
附录一 28
附录二 43
1.引言
1.1论文研究的目的及意义
随着我国经济的飞速发展，我国在道路交通方面也有了巨大的飞跃，各种穿山隧道，公路隧道也日益增多，单条隧道的长度也越来越长，根据国家有关部门的相关规定，长度超过一百米的隧道，应该设置照明设备，这就为隧道照明的控制提出了一个极具挑战性的课题。如果不采取合理的照明控制方案，而只是一味的增加照明，不仅浪费了大量能源，而且对于驾驶人员的安全性和舒适性也会造成极大的威胁，形成道路交通安全隐患。因此，本论文提出的方案就是为了解决这一问题，增加隧道照明能源利用效率，提高司机在隧道中安全行车系数，极大程度的改善了我国目前隧道行车的安全问题。目前，我国在隧道照明方面的成本非常大，本论文提出的方案在很大程度上达到了降低能耗的目的，对于降低隧道照明成本也具有很大的意义。由于我国长期以来，缺乏理论的指导，加上隧道环境的复杂性，因此我国在隧道照明控制方面还有很多局限性，本文提出的方案，就为隧道照明提供了一种比较安全有效的策略，提高了公路等级，保证隧道的便捷高效和安全。
1.2我国目前隧道照明控制系统的现状分析
我国在道路方面的建设越来越完善，最近十几年来，随着道路交通建设方面的投入加大，各种隧道也日益增多。隧道不仅能够江公路的等级提高，而且是实现高速、便捷、安全运输的重要工程设施。但是，隧道越来越多，同样带来一系列的问题。由于在进隧道和出隧道时光线的急剧，导致人眼睛无法迅速适应隧道内外环境，导致司机的驶入隧道时，，由于光线很黑，甚至无法辨识障碍物，会产生“黑洞效应”，司机在驶出隧道时，由于隧道口亮度较大，会看到一个光亮的白圈，影响司机看清楚洞口附近的情况，甚至会出现极度短暂的“失明”，这个就是“白洞效应”，“黑洞效应”和“白洞效应”会极大的影响隧道行车安全，并且由于我国在隧道照明方面的控制还不够成熟，因此，隧道成为了事故多发地段。这种现状对于隧道照明合理安全的控制方案便提出了严峻挑战。目前，我国大部分的隧道照明还是采用的是人工控制的方案，更有一些地区的隧道，采用的是让照明灯组长明的控制方式，不仅不能够保证行车的安全，而且造成了能源的极大浪费。因此，提供一种安全有效的隧道照明控制意义重大，不仅能够节约资源，而且对于保证司机的行车安全有极大作用。
1.3论文研究的内容
通过调查研究了解了我国目前现在隧道照明的现状，以及基于隧道内外环境的复杂性以及隧道安全的关键性，论文研究提出了一套比较有效的控制策略。
首先，考虑到隧道照明的智能化和隧道照明的安装调试维修，本方案采用手动控制和自动控制相结合的思路设计，手动控制由人工对于隧道照明灯具进行开启或者关闭，在安装调试时，或者隧道出现故障，需要人工进行检修时时，由人工控制，保证隧道内照明。由于隧道内外的环境十分复杂，隧道外亮度会因为天气，季节，时间段等因素发生变化，因此在设计思路时，采用光强控制与时序控制相结合的控制策略。光强控制和时序控制各有优点和局限性，因此必须将两种控制策略相结合，使两种自动控制方式能够自由切换，保证隧道照明控制的智能化和有效性，同时也能保证司机在隧道中行车时的舒适性。
在隧道照明中，考虑到照明灯具需要进行亮度调节，根据现有的LED调光技术，采用逻辑开关法，通过控制多组照明灯组的开关达到亮度调节的目的是目前来说最有效和最经济的方案，并且在硬件和软件结构的搭建上，也更加简洁有效。
由于，一天之内隧道内外光强度的变化非常大，为了适应这一变化，本方案在设计了普通照明，加强1级照明，加强2级照明，加强3级照明，通过A,B,C,D四组回路，来进行隧道内亮度的调节。在光线较弱时，只有一组回路开启，随着隧道外的亮度变化，依次开启其他回路，最后回路再依次关闭，如此反复循环，达到隧道照明亮度的连续变化，并且根据外界的光强，调整亮度变化，很大程度的达到了减低照明功耗的目的，提高了能源的利用效率，保障了司机在行车过程中的舒适性。
考虑到可能的照明故障，在进行设计时，还要增加一组应急照明灯组，应急照明灯组在出现故障时开启，与其他回路独立，再一次提供了安全保障。
综合以上的要求，在方案思路设计中，决定采用PLC作为控制照明灯具的控制设备，PLC在控制照明灯具的逻辑开关时具有有无比的优越性。
2.隧道照明控制系统设计规范及设备选型
2.1隧道照明设计规范
1.长度大于100米的隧道应设置照明；
2.照明设计应进行下列调查：
a. 环境条件 b. 土建结构物的设计方案 c.交通状况 d.通风条件 e.供电条件 f.营运管理方式
3.隧道照明系统包括：
a.入口段照明 b.过渡段照明 c.中间段照明 d.出口段照明 e.洞外引道照明 f.应急照明 g. 接近段减光照明。
4. 隧道的各个路段亮度均有最低标准，标准如下：
入口段亮度可按下式计算:
(1)
式中, 代表隧道入口段亮度( )，k代表入口段的亮度折减系数,根据相应规范，可通过查表得知; 代表洞外亮度( )。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/4791.html
