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(fù)雜的地理位置和隧道本身的特點(diǎn)，隧道監(jiān)控系統(tǒng)在隧道的運(yùn)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(jìn)、經(jīng)濟(jì)的隧道監(jiān)控系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)化是工程教學(xué)與道路運(yùn)營管理部門共同面臨的問題。近年來，計(jì)算機(jī)和儀表自動(dòng)化技術(shù)廣泛應(yīng)用于高速公路隧道。在安全運(yùn)營和嚴(yán)格管理方面，隧道開始采用先進(jìn)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(yùn)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(zāi),煙氣滯留洞內(nèi),短時(shí)間即能使人窒息死亡.許多隧道的火災(zāi)事故報(bào)道中證實(shí),隧道內(nèi)很小的火災(zāi)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(zāi),必須在最短時(shí)間內(nèi)判斷出火源的方向、位置,迅速采取措施,啟動(dòng)風(fēng)機(jī)按正確的方向運(yùn)轉(zhuǎn),進(jìn)行排煙.同時(shí)迅速打開隧道間的防火門,實(shí)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(fēng)機(jī)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(zāi)排煙外,風(fēng)機(jī)還擔(dān)負(fù)通風(fēng)的任務(wù).通過在線檢測隧道內(nèi)的CO濃度實(shí)行通風(fēng)的自動(dòng)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(shí),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(dǎo)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(jì)一個(gè)高速公路隧道的風(fēng)機(jī)/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(fēng)機(jī)/防火門進(jìn)行有效的遠(yuǎn)程監(jiān)控,通過對(duì)隧道內(nèi)各部位的風(fēng)機(jī)/防火門的工作狀態(tài)進(jìn)行遙信,通過監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)其實(shí)現(xiàn)遙控.同時(shí)對(duì)當(dāng)前洞內(nèi)CO濃度進(jìn)行在線檢測,報(bào)警,自動(dòng)啟停風(fēng)機(jī),實(shí)行通風(fēng)控制.1監(jiān)控系統(tǒng)組成隧道內(nèi)風(fēng)機(jī)和防火門控制方案的基本設(shè)計(jì)思路是將所有縱向及橫向的系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合起來,通過算法分析,最終實(shí)現(xiàn)智能化控制.監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分為主從兩級(jí)結(jié)構(gòu).采用就地控制器負(fù)責(zé)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(jì)算機(jī).而上位計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)與就地控制器通信中斷的情況下,就地控制器仍然具備獨(dú)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(fēng)機(jī)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(gè)輸入點(diǎn)和10個(gè)輸出點(diǎn),共24個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn);16k字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間;6個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器,2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出,具有PID控制器;1個(gè)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(jìn)行整體拆卸,是具有較強(qiáng)控制能力的控制器.3集體設(shè)計(jì)(1)電子線路設(shè)置.是指對(duì)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(dòng)程序進(jìn)行配置,使其與組態(tài)軟件建立通信,構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng).本監(jiān)控系統(tǒng)中,對(duì)西門子S7-200PLC進(jìn)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(fēng)力機(jī)個(gè)點(diǎn)的參數(shù)設(shè)定前面已經(jīng)定義了I/O設(shè)備S7-200.點(diǎn)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(hào)輸出的集成,每個(gè)點(diǎn)有很多參數(shù)需要設(shè)置.將風(fēng)機(jī)和防火門狀態(tài)信號(hào)點(diǎn)、現(xiàn)場火災(zāi)信號(hào)點(diǎn)定義為數(shù)字量點(diǎn),將CO濃度狀態(tài)信號(hào)點(diǎn)定義為模擬量點(diǎn),分別連接到S7-200輸入寄存器各個(gè)通道的各個(gè)位.將風(fēng)機(jī)和防火門的控制信號(hào)點(diǎn)定義為數(shù)字量點(diǎn),分別連接到S7-200輸出寄存器的各個(gè)通道的各個(gè)位.如表1所示,表1只列舉了各個(gè)有代表性類型的數(shù)據(jù)點(diǎn).(3)dr競爭風(fēng)根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)的要求,設(shè)計(jì)了監(jiān)控主界面、報(bào)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(duì)象,利用這些圖形對(duì)象,以及插入控件、位圖等組態(tài),得到各個(gè)功能模塊的窗口畫面.作為設(shè)計(jì)與仿真例子的杭金高速隧道風(fēng)機(jī)和防火門監(jiān)控主界面如圖2所示.(4)建立對(duì)應(yīng)關(guān)系監(jiān)控界面采用了動(dòng)畫連接技術(shù),即將畫面中圖像對(duì)象與變量或表達(dá)式建立對(duì)應(yīng)關(guān)系.建立連接后,在監(jiān)控運(yùn)行時(shí),根據(jù)變量或表達(dá)式的數(shù)據(jù)變化,圖形對(duì)象改變其顏色、大小等外觀,文本會(huì)進(jìn)行動(dòng)態(tài)刷新.這樣就將現(xiàn)場真實(shí)的數(shù)據(jù)反映到計(jì)算機(jī)的監(jiān)控畫面中,從而達(dá)到監(jiān)控目的.(5)實(shí)現(xiàn)功能實(shí)現(xiàn)的腳本程序定義I/O設(shè)備,數(shù)據(jù)庫點(diǎn),完成畫面組態(tài)以及畫面與數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)連接,以基本實(shí)現(xiàn)主監(jiān)控界面.另外,歷史查詢、報(bào)警、報(bào)警查詢等界面也基本完成.但功能實(shí)現(xiàn)還需要利用力控提供的函數(shù)編寫腳本程序.例如,實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)自動(dòng)控制功能的腳本程序,如果處于自動(dòng)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(fēng)機(jī)啟動(dòng)、正轉(zhuǎn).如果處于自動(dòng)控制情況下,A處發(fā)生火災(zāi),則所有風(fēng)機(jī)全部啟動(dòng)、反轉(zhuǎn),所有防火門全部打開.相應(yīng)程序如下:4風(fēng)機(jī)和防火門監(jiān)控系統(tǒng)(1)高速公路隧道風(fēng)機(jī)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(jì)風(fēng)機(jī)和防火門監(jiān)控系統(tǒng),以PLC作為就