淺談PLC在隧道施工過程中氧氣監(jiān)控的應(yīng)用

1、    淺談plc在隧道施工過程中氧氣監(jiān)控的應(yīng)用    凌勝菊摘要：在隧道施工過程中，防止氧氣濃度過大和缺氧是安全文明施工最重要的要求，控制好氧氣濃度是防止氧氣濃度過大和缺氧的根本措施，用plc來監(jiān)控氧氣的濃度，具有安全、可靠、適用等特點。關(guān)鍵詞：plc；氧氣濃度；監(jiān)控系統(tǒng)：u45： a0 引言隧道屬于封閉區(qū)域，在封閉區(qū)域內(nèi)施工時，特別是進(jìn)行焊接、氣割或類似加工操作時，均必須進(jìn)行足夠的通風(fēng)，以防止有害物質(zhì)、可燃?xì)怏w的累積及氧氣的缺失，這些區(qū)域內(nèi)的焊接不僅僅對焊工健康不利，對工作在這些區(qū)域的其他人也不利。潛在的危險包括缺氧、氧氣過量、有毒氣體、易燃或易爆氣

2、體及焊接煙霧或特殊物質(zhì)的累積，有時氣體可能會累積到爆炸濃度；封閉區(qū)域內(nèi)施工可能會出現(xiàn)的另一個問題是缺氧。無論是爆炸，還是缺氧都威脅到了作業(yè)人員生命財產(chǎn)安全，因此將氧氣濃度控制在安全范圍內(nèi)，對隧道安全文明施工有著重大的意義。plc具有良好的可靠性和穩(wěn)定性，用plc來監(jiān)控隧道內(nèi)氧氣的濃度有著很好的適用性和可靠性。1 設(shè)計思路在整個隧道氧氣濃度監(jiān)控系統(tǒng)中，用氧氣濃度傳感器采集現(xiàn)場氧氣濃度值，然后將該值送給plc進(jìn)行判斷，最后根據(jù)plc的判斷結(jié)果對風(fēng)機(jī)做出調(diào)整和發(fā)出報警信號，并可通過西門子的wincc組態(tài)軟件來實現(xiàn)實現(xiàn)現(xiàn)場模擬和監(jiān)視功能。2 監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)2.1 硬件的選型（1）plc的選型：本文采用

3、fx2n系列plc來做主控制器；（2）氧氣傳感器：采用gyh25氧氣傳感器，該設(shè)備可以連續(xù)自動地將隧道內(nèi)氧氣濃度轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電信號輸送給plc設(shè)備，并具超限聲光報警等功能；（3）風(fēng)量風(fēng)速傳感器：kimo-cp304，風(fēng)速量程為2100m/s,風(fēng)量范圍為-10kpa+10kpa；（4）變頻器：三菱fre500；（5）模擬量輸入模塊：fx2n8ad，主要供給傳感器使用；（6）模擬量輸出模塊：fx2n4da，主要供給變頻器使用；（7）速度繼電器：jy1型速度繼電器，該繼電器軸轉(zhuǎn)為150轉(zhuǎn)/分左右時,即能動作.100轉(zhuǎn)/分以下觸點恢復(fù)正常位置，主要用來判斷風(fēng)機(jī)的運行情況。當(dāng)風(fēng)機(jī)正常運轉(zhuǎn)時，速度繼電器的常

4、開觸點閉合，當(dāng)風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)時，常開觸點斷開。（8）上位機(jī)：采用研華ipc-610工控機(jī)。（9）風(fēng)機(jī)：選用滿足現(xiàn)場風(fēng)量要求的風(fēng)機(jī)，工作頻率為50hz，工作電壓為380v交流電；2.2 硬件框架圖圖1 系統(tǒng)的硬件框架圖2.3 系統(tǒng)的工作原理通過操作設(shè)備中按鈕啟動該系統(tǒng)，plc進(jìn)入工作狀態(tài)，由于風(fēng)量傳感器和氧氣濃度傳感器送來的信號是模擬信號，plc基本單元不能直接識別及處理，因此必須進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換，即將模擬信號轉(zhuǎn)換成plc基本單元能夠識別和處理的數(shù)字信號。在隧道氧氣濃度較低的情況下，風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速一般也較低，以便經(jīng)濟(jì)運行；當(dāng)氧氣的濃度較高時，風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速一般就要變高，以便更好的排氣和進(jìn)風(fēng)，所以為了更好的調(diào)節(jié)風(fēng)

5、機(jī)的速度，往往采用變頻器來實現(xiàn)。然而plc不能直接通過變頻器控制風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，必須通過d/a轉(zhuǎn)換裝置fx2n4da將plc的數(shù)字信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后變頻器才能根據(jù)輸出信號控制風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。在控制系統(tǒng)中，速度繼電器的主要作用是用來判斷風(fēng)機(jī)的運轉(zhuǎn)情況的，當(dāng)風(fēng)機(jī)運轉(zhuǎn)時，速度繼電器的常開觸頭閉合，指示燈亮起，表示風(fēng)機(jī)在運轉(zhuǎn)；當(dāng)風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)時，速度繼電器的常開觸頭斷開，經(jīng)過plc控制后，相應(yīng)的指示燈熄滅。但是風(fēng)機(jī)運行后，排風(fēng)和進(jìn)風(fēng)的實際情況，plc并不能檢測和判斷，因此必須加上風(fēng)量傳感器來檢測現(xiàn)場點的進(jìn)風(fēng)或排風(fēng)的實際情況。組態(tài)軟件wincc是西門子公司和微軟公司共同開發(fā)的一款工業(yè)軟件。組態(tài)軟件在控制系統(tǒng)中能夠模擬現(xiàn)場環(huán)境，使控制更為直觀形象，它是人和機(jī)器交互的界面，簡稱人機(jī)界面(hmi)。除此之外，組態(tài)軟件還進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，以便供上層決策使用。一般組態(tài)軟件安裝在性能較好的工控機(jī)機(jī)上。3 結(jié)語隧道施工安全關(guān)系到施工作業(yè)人員的生命財產(chǎn)，隧道施工單位除了加強(qiáng)各自的安全生產(chǎn)管理外，還應(yīng)該加大投入高技術(shù)高智能控制系統(tǒng)的運用，也是預(yù)防安全事故的重要措施，特別是應(yīng)該加大對氧氣濃度的檢測、控制、預(yù)警控制系統(tǒng)的應(yīng)用，從技術(shù)層面上最大可能地為隧道安全文明施工做好保障。參考文獻(xiàn)1鄒金慧可編程控制器及其系統(tǒng)m重慶：重慶大學(xué)出版社，20022李金城plc模擬量與通訊控