基于plc、变频器、触摸屏的隧道通风系统设计

基于plc、变频器、触摸屏的隧道通风系统设计内容摘要：

自动控制。 监控中心控制计算机采集来自分中心及隧道控制单元、各类检测报警单元的运行数据，并给相应的控制单元发送命令，以执行相应任务。 为了避免大材小用，而造成的资金浪费，同时要保证实现操作的可行性， 及以后扩展需要， 则选用三菱型号为 FX1NMR 系列的 PLC 机型。 FX1N 系列是 FX 系列 PLC 家族中比较 先进的系列。 由于 FX1N 系列具备如下特点：最大范围的包容了标准特点、程式执行更快、全面补充了通信 功能、适合世界各国不同的电源以及满足单个需要的大量特殊功能模块，他可以为你的工厂自动化应用提供最大的灵活和控制能力。 为大量实际应用而开发的特殊功能开发了各个范围的特殊功能模块以满足不同的需要，模拟 I/O，高速计数器。 内置 24V直流电源， 24V、 400mA 直流电源可用于外围设备，如传感器或其他元件。 快速断开端子块因为采用了优良的可维护性快速断开端子，即使接着电缆也可以更换 单元。 时钟功能和小时表功能在所有的 FX1N 的 PLC 中都有实时时钟标准。 时间设置和比较指令易于操作。 小时表功能对过程跟踪和机器维护提供了有价值 的信息。 持续扫描功能为应用所需求的持续扫描时间定义操作周期在线程序编辑在线改变程序不会损失工作时间或者停止生产运转。 RUN/STOP 开关面板上运行 /停止开关易于操作。 远程维护远处的编程软件可以通过调制调解器来检测、上载或是卸载程序和数据密码保护使用一个八位数字密码保护您的程序。 FX1NMR 的 PLC 机型， I/O 总点数为点，输入点数为 24(X000~X027)点，输出点为 24（ Y000~Y027） ,为继电器输出，交流电源、 24V 直流输入类型。 它具有灵活的配置，除了满足特殊需求的大量特殊模块， 6 个基本单元中的 每个单元可扩展 256 个 I/O。 有高速运算，基本指令： ，应用指令： 至几百 us/指令。 有突出的寄存器容量， FX1N 系列包括 8K步内置 RAM 寄存器，用一个寄存器盒可扩展到 16RAM 或 EEPROM。 有丰富的元件资源， 3072 点辅助继电器，256 点计时器， 235 点计数器， 8000 数据存储器。 满足我的设计需要。 触摸屏的介绍 : 触摸屏的定义与简介 触 摸 屏（ Touch panel）又称为触控面板，是个可接收触头等输入讯号的感应式液晶显示装置，当接触了屏幕上的图形按钮时，屏幕上的触 觉反馈系统可根据预先编程的程式驱动各种连结装置，可用以取代机械式的按钮面板，并借由液晶显示画面制造出生动的影音效果。 随着 多媒体 信息查询的与日触控屏俱增，人们越来越多地谈到触摸屏，因为触摸屏不仅适用于中国多媒体信息查询的国情，而且触摸屏具有坚固耐用、反应速度快、节省空间、易于交流等许多优点。 利用这种技术，我们用户只要用手指轻轻地碰计算机显示屏上的图符或文字就能实现对主机操作，从而 使人机交互更为直截了当，这种技术大大方便了那些不懂电脑操作的用户。 触摸屏作为一种最新的电脑输入设备，它是目前最简单、方便、自然的一种人机交互方式。 它赋予了多媒体以崭新的面貌，是极富吸引力的全新多媒体交互设备。 触摸屏在我国的应用范围非常广阔，主要是公共信息的查询；如电信局、税务局、银行、电力等部门的业务查询；城市街头的 信息查询；此外应用于领导办公、工业控制、军事指挥、电子游戏、点歌点菜、多媒体教学、房地产预售等。 将来，触摸 屏还要 走入家庭。 随着使用电脑作为信息来源的与日俱增，触摸屏以其易于使用、坚固耐用 、反应速度快、节省空间等优点，使得系统设计师们越来越多的感到使用触摸屏的确具有相当大的优越性。 触摸屏出现在中国市场上至今只有短短的几年时间，这个新的多媒体设备还没有为许多人接触和了解，包括一些正打算使用触摸屏的系统设计师，还都把触摸屏当作可有可无的设备，从发达国家触摸屏的普及历程和我国多媒体信息业正处在的阶段来看，这种观念还具有一定的普遍性。 事实上，触摸屏是一个使多媒体信息或控制改头换面的设备，它赋予多媒体系统以崭新的面貌，是极富吸引力的全新多媒体交互设备。 发达国家的系统设计师们和我国率先使用触摸屏的系统设 计师们已经清楚的知道，触摸屏对于各种应用领域的电脑已经不再是可有可无的东西，而是必不可少的设备。 它极大的简化了计算机的使用，即使是对计算机一无所知的人，也照样能够信手拈来，使计算机展现出更大的魅力。 解决了公共信息市场上计算机所无法解决的问题。 : 为了操作上的方便，人们用触摸屏来代替鼠标或键盘。 工作时，我们必须首先用手指或其它物体触摸安装在显示器前端的触摸屏，然后系统根据手指触摸的图标或菜单位置来定位选择信息输入。 触摸屏由触摸检测部件和触摸屏控制器组成；触摸检测部件安装在显示器 屏幕前面，用于检测用户触摸位置，接受后送触摸屏控制器；而触摸屏控制器的主要作用是从触摸点检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给 CPU，它同时能接收 CPU 发来的命令并加以执行。 目前触摸屏的应用范围从以往的银行自动柜员机、工控计算机等小众商用市场，迅速扩展到手机、 PDA、 GPS(全球定位系统 )、 MP3，甚至 平板电脑 (UMPC)等大众消费电子领域。 展望未来，触控操作简单、便捷，人性化的触摸屏有望成为人机互动的最佳界面而迅速普及。 目前的触控技术尚存在屏幕所使用的材源透光较差影响显示画面的清晰度 ，或者长期使用后出现坐标漂移、影响使用精度等问题。 而且，全球主要触摸屏生产大厂多集中在日、美、韩等国家以及我国台湾地区；主要 技术、关键零组件和原材料更是基本掌握在日、美厂商手中，中国大陆的触摸屏 /触控面板产业还基本处于起步阶段。 但正因如此，整个触控行业未来的上升空间还非常大，它也有望成为我国电子企业今后创新发展、大有作为的重要领域。 触摸屏目前主要还是集中在小尺寸上的应用，未来的发展将是一个触控和遥控的世界，所以大尺寸触摸屏的发展是目前触摸屏发展的趋势，在市场的应用中给了民众耳目一新的感觉，深的广大民众的喜爱。 所以未来的世界是个触控的世界，是个遥控的世界，大尺寸触摸屏的发展有着广泛的空间。 : 由于在此系统中，触摸屏要担任监控各部分运行状态，而且还用于控制作用，所以在此担任的任务还是比较重的。 所以在此选定的触摸屏为 MT506T 型号的触摸屏。 ① 可实时显示设备和系统的运行状态。 ② 通过触摸向 PLC 发出指令和数据，再通过 PLC 完成对系统或设备的控制。 ③ 可做成多幅多种监控画面，替代了传统的电气操作盘及显示记录仪表等，且功能更加强大。 触摸屏程序设计 : 本系统的触摸屏人机交互 界面的开发平台，采用 MT506 触摸屏的编程软件实现。 该软件类似于组态软件，采用图形化的编程方法，只需将相关元件拖到预先定义的画面上，根据需要设置相关参数、合理配置 PLC 写入地址即可完成操作 主要参数 : 型 号 MT506 外壳颜色黑色显示屏 英寸 彩 色 STN 液晶屏 ， 分辨率 320 240， 像素亮度 150 CD/M， 色彩 256 色 ， 对比度 30:1， 背光灯 1 支CCFL (最低保证寿命 25000 小时 )触摸屏 4 线 ， 精密电阻网络 ( 表面硬度 4H ) CPU 32 位 RISC CPU 200MHz， 存储器 1 MB Flash ROM + 4 MB DRAM，通信端 口 COM1: PC RS232 amp。 PLC RS485/422 ， COM2: PLC RS232 配方存储 器标准内置 128KB， 实时时钟打印端口 无 系统诊断电源失效检测。 触摸屏实物图 编程软件对编程 PC 机要求不高，利用触摸屏自带 RS 232 串口 或者 USB接口通信，将设计完成后的人机 交互界面下载到触摸屏。 对于 程序 分别设计了 监视 、 报警 、 控制 以及 频率 显示、控 制 键，可由相应的控键实现对电机运转状态的控制和监控。 触摸屏上电后自动进入所设计的画面，操作人员可以根据需要直接通过人机交互的方式，对下位机 PLC 进行控制。 通风机 : 我国隧道使用通风机主要就是 ， G4 — 73 系列通风机 ， G4 — 73 系列通风机最初是为锅炉通风 (引风 ) 设计的，后来被引用到隧道通风中并拥有一定的市场占有量。 该系列通风机的特点是特性曲线较平缓、无驼峰、运行噪声较小、效率高。 启动时关闭调节门 (也叫前导器 )，具有启动功率较小 ，启动容易的特点。 运行时调节门可在 0176。 ～ 70176。 范围内调节，用以改变运行工况，还可通过配置不同转速的电动机来改变其运行工况 ,适应性较好。 G4 — 73 系列通风机的特性曲线较平缓，运行噪声较小，效率高，适用于通风阻力不是太大的中小型隧道。 我国地方隧道中使用该系列通风机较多，由于机型小，配置电动机的容量也小 ,可配用 380V 的电动机使用。 但对初、后期风压变化大的隧道，通风机的调节性能差。 风机的作用：风机是依靠输入的机械能，提高气体压力并排送气体的机械，它是一种从动的流体机械。 通风机广泛用于工厂、矿井、隧道、冷却塔、车辆、船舶和建筑物的通风、排尘和冷却；锅炉和工业炉窑的通风和引风；空气调节设备和家用电器设备中的冷却和通风；谷物的烘干和选送；风洞风源和气垫船的充气和推进等。 通风机的工作原理与透平压缩机基本相同，只是由于气体流速较低，压力变化不大，一般不需要考虑气体比容的变化，即把气体作为不可压缩流体处理。 风机可制成右旋和左旋两种型式。 从电动机一侧正视，叶轮顺时针旋转，称为右旋转风机，逆时针旋转，称为左旋。 一般的高压风机，其主要的动力设备是电动机，此外还包括用来控制风机 风阀位置的电动或手动执行器、风机阀门限位开关等部件。 风机动力设备的传统控制方法是通过手动或继电器控制，存在可靠性和灵活性较差的问题，比如：由于电机的容量大，就存在启动时间长、启动电流大、运行安全可靠性差等问题，为了解决这些问题，需要采取在启动离心风机时减少启动负荷、通过星 — 三角降压启动来降低启动电流、进行安全互锁控制等措施。 通风机工作时，动力机 (主要是电动机 )驱动叶轮在蜗形机壳内旋转，空气经吸气口从叶轮中心处吸入。 由于叶片对气体的动力作用，气体压力和速度得以提高，并在离心力作用下沿着叶道甩向机壳，从排气口排 出。 因气体在叶轮内的流动主要是在径向平面内。 风机的用途：一般用于高压强制通风，如冶炼、送料、矿井、隧道、地下室、铁路等，亦可输送空气及其它无腐蚀性、不含粘性物质、 2 非易燃、易爆之气体，介质温度最高不超过八十度，介质中硬质颗粒物中大于 150mg/m3。 变频器的选型和容量的确定 : 在电机的容量确定并选定其型号后 ， 接下来就要确定变频器的容量。 异步电动机是电力、化工等生产企业最主要的动力设备。 作为高能耗设备，其输出功率不能随负荷按比例变化，大部分只能通过挡板或阀门的开度来调节，而电动机消耗的能量变化 不大，从而造成很大的能量损耗。 近年来 ， 随着变频器生产技术的成熟以及变频器应用范围的日益广泛 ， 使用变频器对电动机电源进行技术改造成为各企业节能降耗、提高效率的重要手段。 确定变频器容量的主要依据是输出电流，其原则为：变频器的输出额定电流应大于或等于电机的额定电流。 但在连续的变动负载或断续负载中，因电动机允 许有短时间的过载，而且这种过载的时间经常超过变频器一般允许的一分钟。 故应考虑选择变频器的额定电流大于或等于电动机运行过程中的最大电流。 电 动机的型号确定后，其额定电流可以从制造商提供的样本中查到。 或者， 也可从电 机的输出功率由下式计算 cos3UIP  式中 ， P 为额定输出功率（ KW）； U 为额定电压（ KV）； I 为额定电流（ A）； η 为电机效率； cos 为功率因数。 本系统选用的是 三菱 全新一代标准变频器 D700,功能强大 ， 应用广泛。 它。