基于組態(tài)軟件的高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)

基于組態(tài)軟件的高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)

由于中國復雜的地理位置和隧道本身的特點，隧道監(jiān)控系統(tǒng)在隧道的運營和管理以及事故處理中發(fā)揮著極其重要的作用。因此，完善可靠、穩(wěn)定、先進、經(jīng)濟的隧道監(jiān)控系統(tǒng)和標準化是工程教學與道路運營管理部門共同面臨的問題。近年來，計算機和儀表自動化技術(shù)廣泛應(yīng)用于高速公路隧道。在安全運營和嚴格管理方面，隧道開始采用先進的工業(yè)控制技術(shù)、通信技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等相關(guān)高科技技術(shù)，提高隧道的安全運營和管理水平。高速公路隧道,尤其是長度大的隧道,其安全性問題特別突出.其中尤以消防安全為重中之重.它直接關(guān)系著高速公路使用者的安全.隧道內(nèi)一旦發(fā)生火災,煙氣滯留洞內(nèi),短時間即能使人窒息死亡.許多隧道的火災事故報道中證實,隧道內(nèi)很小的火災就可能造成重大的傷亡事故,尤其是超長度的隧道,其事故救援困難重重.因此,要求隧道內(nèi)一旦發(fā)生火災,必須在最短時間內(nèi)判斷出火源的方向、位置,迅速采取措施,啟動風機按正確的方向運轉(zhuǎn),進行排煙.同時迅速打開隧道間的防火門,實行緊急分流、撤離與逃生.由此可見,高速公路隧道的消防監(jiān)控是隧道監(jiān)控系統(tǒng)十分重要的功能部分.隧道的消防安全措施是隧道安全保障的重要方面,而隧道內(nèi)的風機和防火門是消防安全系統(tǒng)中非常重要的設(shè)備,因而成為隧道消防監(jiān)控的重要環(huán)節(jié).除用于火災排煙外,風機還擔負通風的任務(wù).通過在線檢測隧道內(nèi)的CO濃度實行通風的自動控制.隧道的消防監(jiān)控還必須與隧道的交通監(jiān)控、交通流控制相配合.在發(fā)生事故時,根據(jù)隧道內(nèi)的交通狀況,考慮隧道上游與下游路段的交通流及道路狀況,發(fā)出正確的交通流控制和誘導指令.此外,隧道與線路各自的監(jiān)控子系統(tǒng)間要有信息交換、信息共享,使隧道的安全及事故處置更為快捷、有效.利用力控組態(tài)軟件設(shè)計一個高速公路隧道的風機/防火門監(jiān)控系統(tǒng),選用西門子S7-200系列PLC為現(xiàn)場模擬設(shè)備,要求監(jiān)控中心能夠?qū)λ淼纼?nèi)所有風機/防火門進行有效的遠程監(jiān)控,通過對隧道內(nèi)各部位的風機/防火門的工作狀態(tài)進行遙信,通過監(jiān)控系統(tǒng)對其實現(xiàn)遙控.同時對當前洞內(nèi)CO濃度進行在線檢測,報警,自動啟停風機,實行通風控制.1監(jiān)控系統(tǒng)組成隧道內(nèi)風機和防火門控制方案的基本設(shè)計思路是將所有縱向及橫向的系統(tǒng)有機地結(jié)合起來,通過算法分析,最終實現(xiàn)智能化控制.監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分為主從兩級結(jié)構(gòu).采用就地控制器負責采集現(xiàn)場檢測設(shè)備的信息,處理后通過通信網(wǎng)絡(luò)傳給上位監(jiān)控計算機.而上位計算機的控制命令經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)給就地控制器,再由就地控制器直接控制相應(yīng)設(shè)備.在上位計算機與就地控制器通信中斷的情況下,就地控制器仍然具備獨立控制現(xiàn)場設(shè)備的能力.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示.2plc.中小型企業(yè)高速公路隧道風機和防火門監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵性硬件裝置是就地控制器.本系統(tǒng)選用西門子公司的S7-200系列中的CPU224PLC.該控制裝置集成了14個輸入點和10個輸出點,共24個數(shù)字量I/O點;16k字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間;6個獨立的30kHz高速計數(shù)器,2路獨立的20kHz高速脈沖輸出,具有PID控制器;1個RS485通訊/編程口,具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力.I/O端子排可很容易地進行整體拆卸,是具有較強控制能力的控制器.3集體設(shè)計(1)電子線路設(shè)置.是指對包括應(yīng)用程序的“軟件設(shè)備”和現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集交換,以及控制的硬件設(shè)備在內(nèi)的廣義上的I/O設(shè)備的驅(qū)動程序進行配置,使其與組態(tài)軟件建立通信,構(gòu)成一個完整的系統(tǒng).本監(jiān)控系統(tǒng)中,對西門子S7-200PLC進行設(shè)備設(shè)置.設(shè)備名稱為PLC,S7-200設(shè)備地址為2,通信方式為串口(RS232/422/485)和PPI通訊.(2)風力機個點的參數(shù)設(shè)定前面已經(jīng)定義了I/O設(shè)備S7-200.點是組態(tài)軟件從現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)的集成,還有組態(tài)控制信號輸出的集成,每個點有很多參數(shù)需要設(shè)置.將風機和防火門狀態(tài)信號點、現(xiàn)場火災信號點定義為數(shù)字量點,將CO濃度狀態(tài)信號點定義為模擬量點,分別連接到S7-200輸入寄存器各個通道的各個位.將風機和防火門的控制信號點定義為數(shù)字量點,分別連接到S7-200輸出寄存器的各個通道的各個位.如表1所示,表1只列舉了各個有代表性類型的數(shù)據(jù)點.(3)dr競爭風根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)的要求,設(shè)計了監(jiān)控主界面、報警查詢界面、歷史記錄界面、控制子界面等界面.Draw中提供了大量的圖形對象,利用這些圖形對象,以及插入控件、位圖等組態(tài),得到各個功能模塊的窗口畫面.作為設(shè)計與仿真例子的杭金高速隧道風機和防火門監(jiān)控主界面如圖2所示.(4)建立對應(yīng)關(guān)系監(jiān)控界面采用了動畫連接技術(shù),即將畫面中圖像對象與變量或表達式建立對應(yīng)關(guān)系.建立連接后,在監(jiān)控運行時,根據(jù)變量或表達式的數(shù)據(jù)變化,圖形對象改變其顏色、大小等外觀,文本會進行動態(tài)刷新.這樣就將現(xiàn)場真實的數(shù)據(jù)反映到計算機的監(jiān)控畫面中,從而達到監(jiān)控目的.(5)實現(xiàn)功能實現(xiàn)的腳本程序定義I/O設(shè)備,數(shù)據(jù)庫點,完成畫面組態(tài)以及畫面與數(shù)據(jù)的動態(tài)連接,以基本實現(xiàn)主監(jiān)控界面.另外,歷史查詢、報警、報警查詢等界面也基本完成.但功能實現(xiàn)還需要利用力控提供的函數(shù)編寫腳本程序.例如,實現(xiàn)風機自動控制功能的腳本程序,如果處于自動控制模式下,A處CO濃度高于30PPM,而且A處CO濃度高于B處CO濃度,則一組風機啟動、正轉(zhuǎn).如果處于自動控制情況下,A處發(fā)生火災,則所有風機全部啟動、反轉(zhuǎn),所有防火門全部打開.相應(yīng)程序如下:4風機和防火門監(jiān)控系統(tǒng)(1)高速公路隧道風機和防火門的監(jiān)控系統(tǒng)是隧道監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分,可作為隧道配電監(jiān)控系統(tǒng)的子系統(tǒng).(2)采用力控6.0組態(tài)軟件設(shè)計風機和防火門監(jiān)控系統(tǒng),以PLC作為就