基于PLC的隧道照明控制程序优化研究

Ｓｈｅｊｉ　Ｙｕ　Ｆｅｎ×ｉ◆设计与分析Ｉ　基于ＰＬＣ的隧道照明控制程序优化研究　陈黎融。张怀德　刘继伟ｚ王彤立・　（１．陕西高速电子工程有限公司，陕西西安７１００５６；２．陕西高速集团西略分公司，陕西汉中７２３０００）　摘要：区域控制器（ＰＬＣ）是隧道监控系统的核心设备，照明是隧道安全行车的保证。现通过研究分析现有隧道照明控制接线、原　理、时序等，对ＰＬＣ程序进行了优化和硬件改造，提出了一种脉冲控制方式，改进了隧道照明控制策略，提高了照明系统稳定性。　关键词：ＰＬＣ；控制方式；优化　０　引言　根据控制流程图和ＰＬＣ程序，分析得知ＰＬＣ控制方式为电　区域控制器（ＰＬＣ）是隧道监控系统的核心设备，是隧道内　平控制，上升沿触发：上位机开指令输出为１时，ＰＬＣ输出为１且　环境检测、通风照明控制、消防联动的数据收集处理单元和控　保持；上位机关指令输出为１时，ＰＬＣ输出为０且保持。控制时序　制指令执行单元，ＰＬＣ控制子系统几乎涉及隧道机电的各个系　图如图３所示。　统，对其技术性能的可靠性和稳定性有着比其他机电设备更　上位机开指令　ｎ　高的要求。　上位机关指令　。　几　高速公路隧道供配电一般为农网供电，加之山区地形复　ＰＬｃ输出厂————］　：　杂、气候多变，经常发生突发性停电、瞬间闪断，造成ＰＬＣ无法　启动，导致隧道内照明大面积不亮，严重影响司乘人员行车　照明回路厂————］　安全。　图３控制时序图　１照明控制原理　即电平控制的指令只有一个，ＰＬＣ输出指令为１时，照明回　路闭合：ＰＬＣ输出指令为０时，照明回路断开。只要照明回路闭　监控人员在监控室通过上位机发送控制指令传输至区域　合运行，控制回路中的中间设备￣ＩＰＬＣ的电源模块、ＣＰＵ或输　控制器ＰＬＣ，ＰＬＣ接到命令触发继电器动作，继电器触发交流　出模块和继电器、开关电源等必须加电正常运行，如果中间设　接触器动作，实现照明回路的开启和关闭。　备任意一个出现故障，将会造成照明回路断开，产生隧道照明　２原因分析　黑洞。　结合现场ＰＬＣ柜内的ＰＬＣ模块端子和继电器等设备连线　３　ＰＬＣ程序优化设计　情况，绘制出照明回路接线图，如图ｌ所示。　基于ＰＬＣ电平控制的弊端，经研究讨论，提出脉冲控制法，　基本照明应急照明　即：上位机开指令输出为１时，ＰＬＣ输出为１且保持３　Ｓ自动复　位，照明回路闭合；上位机关指令输出为１时，ＰＬＣ输出为０且保　持３　Ｓ自动复位，照明回路断开。时序图如图４所示。　上位机开指令　上位机关指令　ｒ］　１　ｓ　ＫＡ２　Ｋ　Ａ４　照明回路一　应急照明基本照明　图４脉冲控制时序图　图１照明回路线路连接图　根据照明回路接线图，分析出控制回路原理图，如图２　控制原理图如图５所示。　Ｌ　ＦＵ　基本照明　应急照明　应急照明　基本照明　所示。　Ｌ　ＦＵ基本照明　应急照明　应急照明　基本照明　ＫＭ１　ＫＭ２　ＫＭ３　ＫＭ４　Ｎ　图５控制原理图　ＫＭ１　ＫＭ２　ＫＭ３　ＫＭ４　脉冲控制方式，只需在原隧道控制电路基础上，每条控制　图２照明回路原理图　回路增加一个继电器，对ＰＬＣ照明程序　（下转第９９页）　机电信息２０１７年第９期总第５０７期９７　Ｓｈｅｊｉ　ｙｕ　Ｆｅｎｘ；　三坌　表１温升前后线夹电阻与等长参考导线的电阻比　标准要求　编号　温升前　温升后　备注　４试验小结　通过交流温升、直流温升两种试验对比发现：　线夹的电阻应不　大于同样长度导　线的电阻　线夹１　线夹ＩＩ　线夹Ⅱ１　线夹Ⅳ　０．９８　１．４２　０．４３　Ｏ．２９　ｌ＿３７　１．４９　０．４３　Ｏ．２９　压接质量较差　压接质量较差　压接质量较好　压接质量较好　（１）压接质量对温升前后电阻比影响：直流温升试验中，　压接完好的线夹温升前电阻比为０．３０，温升后电阻比为０．３１：　压接质量差的线夹温升前电阻比为０．８５，温升后电阻比为　４．０２。压接过松是导致锈蚀的原因之一。　试验室进行。试验时，在回路中通入稳定的２０　Ａ、３Ｏ　Ａ正反向　直流电流，采用直流压降法测量温升前的直流电阻，压接质量　（２）线夹压接质量的好坏对线夹电阻影响很大，同时决定　了通电过程中线夹温度的高低，直流温升试验中，压接完好的　较好的线夹电阻平均值为９９．４　Ｑ，压接质量较差的线夹电阻　平均值为２３９．３　Ｑ。三组温升后线夹的直流电阻，压接质量较　线夹温度值为１　１℃，压接质量差的线夹温度值为３５℃。　好的线夹电阻平均值为１０２．５　Ｑ，压接质量较差的线夹电阻　（３）交流温升电流为７００Ａ，通电中钢绞线温度达到１５０℃　平均值为１　１５１．４　Ｑ。　以上，在线夹周围存在酸环境时，线夹与钢绞线接触部位结晶　试验时回路中通以９０　Ａ的直流电流，待试验回路温升稳　较少。　定以后，测量各测量点的温度值，此回路通电时间共８　ｈ。通电　（４）直流温升电流为９０　Ａ，通电中钢绞线温度最高只有　过程中，前３　ｈ每隔０．５　ｈ，在线夹与导线压接端部涂水，观察线　６１℃，在线夹周围存在酸环境时，线夹与钢绞线接触部位结晶　夹及其压接导线端部无任何反应。接下来５　ｈ，每隔０．５　ｈ，将稀　较多。　释的ｐＨ＝２的溶液介质用毛刷刷在６组线夹与导线压接端部，观　从上述两种试验对比结果发现，存在压接质量的ＣＨ线夹，　察线夹及其压接导线端部有白色结晶出现，压接质量最差的　在通入直流电流温升后直流电阻加速变大，并伴有大量不明　线夹Ⅵ周围最多。测量线夹与等长参考导线的温度值，压接质　结晶出现（与现场图片吻合），不排除线夹发热对线夹以及导　量较好的线夹温度值为１　１℃，压接质量较差的线夹温度值为　线造成损伤。　３５℃，导线温度达到６１℃。　温升前后线夹电阻与等长参考导线的电阻比如表２所示。　［参考文献］　表２温升前后线夹电阻与等长参考导线的电阻比　［１］电力金具试验方法第３部分：热循环试验：ＧＢ／Ｔ　２３１７．３－－　２００８［Ｓ］．　标准要求　编号　温升前　温升后　备注　｛　线夹１　０．３Ｏ　０＿３１　压接质量较好　线夹的电阻应不　线夹Ｉ１　０．３４　Ｏ－３６　压接质量较好　大于同样长度导　线夹ＩＩＩ　ＯＩ３７　０．４０　压接质量较好　线的电阻　线夹Ⅳ　０．７０　１．２６　压接质量较差　收稿日期：２０１７—０３—１５　线夹Ｖ　ｏ．６４　０．７９　压接质量较差　作者简介：姚贵娇（１９８４一），女，辽宁沈阳人，工程师，主要从　线夹Ⅵ　Ｏ．８５　４．０２　压接质量较差　事电力金具、施工机具的试验工作。　（上接第９７页）　进行相应改动，其他保持不变，即可实现。接线如图６所示。　脉冲控制方式是ＰＬＣ执行完上位机指令后，ＰＬＣ输出模块　基　应　应开　和继电器保持３　ｓ即复位，与照明回路分离开，无论ＰＬＣ输出模　本　急　急　开　开　开　块、继电器等工作正常与否，均不影响照明回路当前状态，减　小了照明回路故障因素的影响。　４结语　通过在西汉良心隧道改造使用本文所述控制方式，照明　回路故障率明显降低，且ＰＬＣ模块、继电器故障率也大幅下降，　提高了照明回路稳定性，确保了高速公路隧道行车安全，同时　大大降低了运营维护成本。　ＫＡ２　ＫＡ４　ＫＡ６　ＫＡ８　【参考文献］　基　应　应关　［１］廖常初．ＰＬＣ编程及应用［Ｍ］．３版．北京：机械工业出版社，　本　急　急　关　关　关　２００８．　图６照明回路线路连接图　［２］张良．ＰＬＣ在高速公路隧道监控系统中的应用［Ｊ］．微计算机　脉冲控制方式与电平控制方式比较：　信息，２００４，２０（２）：５－６．　电平控制方式是ＰＬＣ接到上位机指令，输出模块执行后，　一直保持高电平状态，继电器一直处于触发状态，只要照明回　收稿日期：２０１７—０３—０２　路闭合，ＰＬＣ、继电器一直工作，当ＰＬＣ或继电器等故障，则照　作者简介：陈黎融（１９７６一），女，山西临汾人，硕士研究生，工　明回路断开。　程师，研究方向：高速公路机电工程。　机电信息２０１７年第９期总第５０７期９９