基于组态软件的高速公路隧道监控系统

基于组态软件的高速公路隧道监控系统

由于中国复杂的地理位置和隧道本身的特点，隧道监控系统在隧道的运营和管理以及事故处理中发挥着极其重要的作用。因此，完善可靠、稳定、先进、经济的隧道监控系统和标准化是工程教学与道路运营管理部门共同面临的问题。近年来，计算机和仪表自动化技术广泛应用于高速公路隧道。在安全运营和严格管理方面，隧道开始采用先进的工业控制技术、通信技术、数据库技术等相关高科技技术，提高隧道的安全运营和管理水平。高速公路隧道,尤其是长度大的隧道,其安全性问题特别突出.其中尤以消防安全为重中之重.它直接关系着高速公路使用者的安全.隧道内一旦发生火灾,烟气滞留洞内,短时间即能使人窒息死亡.许多隧道的火灾事故报道中证实,隧道内很小的火灾就可能造成重大的伤亡事故,尤其是超长度的隧道,其事故救援困难重重.因此,要求隧道内一旦发生火灾,必须在最短时间内判断出火源的方向、位置,迅速采取措施,启动风机按正确的方向运转,进行排烟.同时迅速打开隧道间的防火门,实行紧急分流、撤离与逃生.由此可见,高速公路隧道的消防监控是隧道监控系统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,而隧道内的风机和防火门是消防安全系统中非常重要的设备,因而成为隧道消防监控的重要环节.除用于火灾排烟外,风机还担负通风的任务.通过在线检测隧道内的CO浓度实行通风的自动控制.隧道的消防监控还必须与隧道的交通监控、交通流控制相配合.在发生事故时,根据隧道内的交通状况,考虑隧道上游与下游路段的交通流及道路状况,发出正确的交通流控制和诱导指令.此外,隧道与线路各自的监控子系统间要有信息交换、信息共享,使隧道的安全及事故处置更为快捷、有效.利用力控组态软件设计一个高速公路隧道的风机/防火门监控系统,选用西门子S7-200系列PLC为现场模拟设备,要求监控中心能够对隧道内所有风机/防火门进行有效的远程监控,通过对隧道内各部位的风机/防火门的工作状态进行遥信,通过监控系统对其实现遥控.同时对当前洞内CO浓度进行在线检测,报警,自动启停风机,实行通风控制.1监控系统组成隧道内风机和防火门控制方案的基本设计思路是将所有纵向及横向的系统有机地结合起来,通过算法分析,最终实现智能化控制.监控系统的结构分为主从两级结构.采用就地控制器负责采集现场检测设备的信息,处理后通过通信网络传给上位监控计算机.而上位计算机的控制命令经由通信网络发给就地控制器,再由就地控制器直接控制相应设备.在上位计算机与就地控制器通信中断的情况下,就地控制器仍然具备独立控制现场设备的能力.系统结构如图1所示.2plc.中小型企业高速公路隧道风机和防火门监控系统的关键性硬件装置是就地控制器.本系统选用西门子公司的S7-200系列中的CPU224PLC.该控制装置集成了14个输入点和10个输出点,共24个数字量I/O点;16k字节程序和数据存储空间;6个独立的30kHz高速计数器,2路独立的20kHz高速脉冲输出,具有PID控制器;1个RS485通讯/编程口,具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力.I/O端子排可很容易地进行整体拆卸,是具有较强控制能力的控制器.3集体设计(1)电子线路设置.是指对包括应用程序的“软件设备”和现场数据采集交换,以及控制的硬件设备在内的广义上的I/O设备的驱动程序进行配置,使其与组态软件建立通信,构成一个完整的系统.本监控系统中,对西门子S7-200PLC进行设备设置.设备名称为PLC,S7-200设备地址为2,通信方式为串口(RS232/422/485)和PPI通讯.(2)风力机个点的参数设定前面已经定义了I/O设备S7-200.点是组态软件从现场采集数据的集成,还有组态控制信号输出的集成,每个点有很多参数需要设置.将风机和防火门状态信号点、现场火灾信号点定义为数字量点,将CO浓度状态信号点定义为模拟量点,分别连接到S7-200输入寄存器各个通道的各个位.将风机和防火门的控制信号点定义为数字量点,分别连接到S7-200输出寄存器的各个通道的各个位.如表1所示,表1只列举了各个有代表性类型的数据点.(3)dr竞争风根据监控系统的要求,设计了监控主界面、报警查询界面、历史记录界面、控制子界面等界面.Draw中提供了大量的图形对象,利用这些图形对象,以及插入控件、位图等组态,得到各个功能模块的窗口画面.作为设计与仿真例子的杭金高速隧道风机和防火门监控主界面如图2所示.(4)建立对应关系监控界面采用了动画连接技术,即将画面中图像对象与变量或表达式建立对应关系.建立连接后,在监控运行时,根据变量或表达式的数据变化,图形对象改变其颜色、大小等外观,文本会进行动态刷新.这样就将现场真实的数据反映到计算机的监控画面中,从而达到监控目的.(5)实现功能实现的脚本程序定义I/O设备,数据库点,完成画面组态以及画面与数据的动态连接,以基本实现主监控界面.另外,历史查询、报警、报警查询等界面也基本完成.但功能实现还需要利用力控提供的函数编写脚本程序.例如,实现风机自动控制功能的脚本程序,如果处于自动控制模式下,A处CO浓度高于30PPM,而且A处CO浓度高于B处CO浓度,则一组风机启动、正转.如果处于自动控制情况下,A处发生火灾,则所有风机全部启动、反转,所有防火门全部打开.相应程序如下:4风机和防火门监控系统(1)高速公路隧道风机和防火门的监控系统是隧道监控系统的重要组成部分,可作为隧道配电监控系统的子系统.(2)采用力控6.0组态软件设计风机和防火门监控系统,以PLC作为就