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(diǎn)。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(shí)，特別是進(jìn)行焊接、氣割或類似加工操作時(shí)，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(duì)焊工健康不利，對(duì)工作在這些區(qū)域的其他人也不利。潛在的危險(xiǎn)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(shí)氣體可能會(huì)累積到爆炸濃度；封閉區(qū)域內(nèi)施工可能會(huì)出現(xiàn)的另一個(gè)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(cái)產(chǎn)安全，因此將氧氣濃度控制在安全范圍內(nèi)，對(duì)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(jì)思路在整個(gè)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(chǎng)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(duì)風(fēng)機(jī)做出調(diào)整和發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并可通過西門子的wincc組態(tài)軟件來實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)模擬和監(jiān)視功能。2 監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)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(dòng)地將隧道內(nèi)氧氣濃度轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)輸送給plc設(shè)備，并具超限聲光報(bào)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(shí),即能動(dòng)作.100轉(zhuǎn)/分以下觸點(diǎn)恢復(fù)正常位置，主要用來判斷風(fēng)機(jī)的運(yùn)行情況。當(dāng)風(fēng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，速度繼電器的常

4、開觸點(diǎn)閉合，當(dāng)風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)時(shí)，常開觸點(diǎn)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(chǎng)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(dòng)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(hào)是模擬信號(hào)，plc基本單元不能直接識(shí)別及處理，因此必須進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換，即將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成plc基本單元能夠識(shí)別和處理的數(shù)字信號(hào)。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(yùn)行；當(dāng)氧氣的濃度較高時(shí)，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(shí)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(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后變頻器才能根據(jù)輸出信號(hào)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(yùn)轉(zhuǎn)情況的，當(dāng)風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，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(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)時(shí)，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(yùn)行后，排風(fēng)和進(jìn)風(fēng)的實(shí)際情況，plc并不能檢測(cè)和判斷，因此必須加上風(fēng)量傳感器來檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)的進(jìn)風(fēng)或排風(fēng)的實(shí)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(chǎng)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(jiǎn)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(cái)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(yùn)用，也是預(yù)防安全事故的重要措施，特別是應(yīng)該加大對(duì)氧氣濃度的檢測(cè)、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