狭窄隧道汽车双向行的PLC控制设计方案

1 狭窄隧道汽车双向行的制设计方案 第一章 绪论 题研究的目的意义 近年来，我国公路交通得到长足的发展，山区高速公路建设带动了山区的经济、社会发展。然而，公路交通运输在为国民经济和社会发展做出重大贡献的同时，又因交通事故造成了大量人员伤亡和巨大经济损失。隧道是山区高速公路的主要结构物，在山区高速公路中占有越来越高的比例。由于高速公路隧道建设有着复杂的地理环境和特殊建筑结构，给高速公路交通安全管理工作带来了一定难度。近年来。隧道交通事故已屡见不鲜，很多隧道已经成为高速公路交通事故多发区和控制区 。西南地区某高速公路 2004 年 1 月 2005 年 1 月，共发生交通事故 181起，其中隧道交通事故就达 56 起，约占全线事故总数的 31。控制隧道交通事故的发生已成为刻不容缓的工作。因此，从隧道交通事故发生的原因着手分析、探讨改进隧道的汽车安全行驶问题有着重要的意义。 高速公路隧道事故多样性的原因分析据调查，发生隧道交通事故的原因主要有以下几个方面：（ 1）隧道的人口路段线型为弯道、坡道路段。用地条件制约着道路线型及道路走向的选择，因此，部分隧道的人口为弯道、坡道路段，有的甚至是多弯道、长下坡路段；（ 2）隧道人口段 一般为两种不同路面材料的过渡区域。由于沥青具有可燃性，不利于隧道消防，隧道内一般为水泥路面，而隧道外多为沥青路面。因此，隧道内外路面附着系数存在差异；（ 3）隧道内外光线存在明显差异。在较长的隧道中，光线照人较少，虽然隧道内设置有照明装置，但是终究存在较大的隧道内外光线明暗程度的差异；（ 4）隧道人口处积水问题较难解决。在某些地区，雨天隧道人口处往往积水较多，影响了车辆行驶的安全性；（ 5）隧道的空气环境较差。隧道是一个相对封闭性的通道，空气环境较差，车辆排放的废气和车辆的扬弃废尘不易排除，废尘和废气在一段时间后 容易沉积在路面上，降低了路面的附着系数。由于隧道区段的上述特点，决定了隧道交通事故分布特征具有多样性、复杂性。因此，决定我们要努力去改进隧道汽车的行驶安全。 本 2 设计的目的就是为了从安全指示方面解决狭窄单向隧道的汽车安全行驶问题。 内外研究现状 建国后 30 年所修建的公路等级均较低，线形指标要求不高。五十年代，我国仅有公路隧道 30 多座，总长约 2500m，且单洞长度都很短。六、七十年代，我国干线公路上曾修建了一些百米以上的隧道，但标准也很低。进入八十年代，公路隧道的发展逐渐加快，具有代表性的工程有深圳 梧铜山隧道和珠海板樟山隧道，福建鼓山隧道和马尾隧道，甘肃七道梁隧道等。到 1990 年底，我国建成的千米以上隧道已有十余座。在大型公路隧道建设中，技术也随着不断提高，并学习和引进了很多国外先进技术。福建鼓山隧道，洞内设有照明、吸音、防潮、通讯、防火等装置和闭路电视监控及雷达测速系统，这是我国第一座现代化的公路隧道。 “八五”“九五”期间是我国公路隧道建设迅速发展的时期。“九五”期间新建隧道 504 座， 延米。还建成了多座特长或宽体扁坦隧道，如中梁山隧道(3100m 2)、缙云山隧道 (2450m 2)、大 溪岭隧道 (4116m 2)、二郎山隧道 (4200m 2)、飞鸾岭隧道、真武山隧道等。据不完全资料统计，我国已建成公路隧道 1208座，总里程 362十五”期间，我国铁路、公路等领域合计约有总长 3000 公里的隧道工程需要修建，隧道长度大于 10 公里的约占 10左右。 现在国外的隧道发展迅速，青函隧道：目前世界最长的铁路隧道，全长 底长度 里。此隧道跨越津轻海峡连接日本的北海道和本州美国的德拉瓦隧道：世界最长的输水隧道，全长 169 公里。 美国纽约的林肯隧道：跨越哈德逊河连接纽约市和纽泽 西州，是世界最繁忙的公路隧道之一，长度 里。 题背景 随着我国城市化，现代化进程的加快，交通流量变的越来越大，为了缓解或有效解决日益严重的城市交通问题，提高道路的空间利用率，修建各种城市隧道或地下构筑物已成为急剧增长的趋势。城市隧道对减少城市道路用地、缩短城市行车里程、疏导城市交通起到积极的作用。随着国家加大公路建设的步伐和力度，隧道的安全问题日益引起关注。公路隧道作为高速公路的特殊结构，不仅车速高和流量大，结构也相对封闭，加之行驶经过的车辆排放大量的有害物质，所以车辆的行驶环境与条件相对 较差，比较容易发生交通事故，并且事故的处理与救援亦相对比较困难，对于长大和特长隧道而言更是如此。因此，高速公路隧道成为高速公路监控与管理的重中之重，进而我们要进行狭窄隧道双向行驶安全指示 着电气工业的发展， 格的不断降低和用户需求的不断扩 3 大，越来越多的中小设备开始采用 行控制， 我国的应用增长十分迅速。随着中国的经济高速发展和基础自动化水平的不断提高，今后一段时期内 我国将保持高速增长势头。 4 第二章 总体设计方案 计方案 图 1计方案图 有一地下隧道，宽约 ，仅能通过一辆面包车，长 350m，一般从早上 6时到夜里 10 时才使用，南道口简称 A 口，北道口简称 B 口，车辆时速严格控制为 25h,全程需 45计时留有约 12s 的余量 制。 制流程 1) 无人值班指挥，能错开时序双向行车。 2) 按动启动按钮， A 口绿灯亮， B 口红灯亮，信号灯控制系统开始工作。 3) 两道口绿灯不能同时亮，如果万一同时亮，系统停止工作并报警。 4) 从 A 口绿灯开始亮时计算，在持续 5S 内如果无车辆进入 A 口，则 A 口绿灯闪烁 2S 后熄灭且红灯亮，而 B 口红灯熄灭绿灯亮。同样，如果 B 口绿灯持续A 口检测装置 B 口检测装置 3 3 停 2 口 A 口 A 口红灯 口绿灯 口绿灯 口红灯 动 1 警 Y 控制台 5 亮 5S 内无车辆进入 B 口，则 B 口绿灯闪烁 2S 熄灭而此时 A 口绿灯亮。这是两道口均无车进入隧道的要求。 5) 当 A 口绿灯亮时，从 A 口进入第一辆车算起， B 口红灯持续亮 90S，同时 0S 接着闪烁 2S 后熄灭，红灯亮 68S（ B 口红灯仍亮着）。即将从 A 口进入隧道内的汽车全部开出后， B 口才能进车。 6) 当 B 口绿灯亮时，从 B 口进入第一辆车算起， A 口红灯持续亮 90S， B 口绿灯持续亮 20S，接着闪烁 2S 熄灭，此后，两道口红灯同时亮 68S（ A 口 红灯仍亮着）。即将从 B 口进入隧道内的汽车全部开出后， A 口才能进车。 7) 周而复始。 8) 两道口出入处，在隧道中从 A 口算起 130M 和 269M 处各安装一个停止信号灯控制系统工作开关 S，作为交通事故时的总停用。 9) 两道口安装有红外线自动检测装置，检测车辆进入隧道的情况，并通过小型继电器的触点， 信号输入 6 第三章 硬件设计 选型 本三菱 列 主机成为基本单元，包括 储器、输入输出口及电源，是 主要部分。为主 机备有的扩展其输入输出的扩展单元，扩展模块及特殊功能模块单元扩展单元是用于增加 I/O 点数的装置，内部设有电源。扩展模块用于增加 I/O 四谙熟及改变 I/O 比例，内部无电源，由基本单元一起使用。 列 入继电器及输出继电器的序号为 8 进制，其余器件的序号为十进制。从元件的最大序号可以了解可编程序控制器可能 具有某类器件的 最大数量。例如输入继电器的编号范围为 177,为 8 进制编号，可计算出 列 能接入的最大输入信号数为 18 点，这是以 能介入的最大输入信号数量标示的，并不是一台具 体的基本单元或扩展安装的输入口的数量。 列 基本指令 27 条；步进梯形指令 2 条；应用指令 128 种， 298条。 列 步进梯形指令是采用步进梯形图编制顺序控制状态转移图程序的指令，它包括 条指令。其中步进梯形指令 利用内部状态软元件，在顺序控制程序上进行工序步进控制的指令；返回 令是表示状态流程结束用于返回主程序的指令。 国西门子 7列属于整体式小型 于代替继电器的简单控制场合，也可以用于复杂的自动化控制系统。整体式 块、 I/O 模块和电源装在一个箱 7 型机壳内。 列 供多种具有不同 I/O 点数的 块和数字量、模拟量 I/O 扩展模块供用户选用， 块和扩展模块用扁平电缆连接。 国通用 列 90E 列 90 家族中高性能，大规模的系列 系统机架采用标准的 线结构 可构成完全同步的 备冗余配置 重化和三重化 统配置 具有梯形图逻辑， C， 多种编程能力 系列 90本低，性 能高 ,易于组态，便于安装可构成同步的 备冗余配置 质控制原则 多种诊断功能 活的通讯端口 功能强大的处理器 网络接口和特殊模块 系列 90体化结构设计 极强的通讯功能 适合低成本的小规模控制场合 ，最具竞争力系列 90 列 90 可编程序控制器家族的一员，提供最先进的编程特性，易于组态，便于安装，独有的创新结构开辟了一条最经济的工业控制途径。领先的技术 系列 90能高，能方便地取代从简便的继电器到复杂的 中型自动化应用系统场合。几年前需由高档 成的任务现在则由系列 90代替。 断地推出新产品，扩大使用范围，显示了其技术的领先地位，它的 有强大的功能，如内装 构化编程，中断控制，间接寻址及各种功能模块，能完成复杂的操作。另外系列 90功能很强的特殊模块可供选择，包括轴定位模块，高速计数器模块， C 语言协处理器模块及 讯模块。 富的开关量 I/O 和模拟量 I/O、简化启动和故障自诊以及容易与其他 算机集成一体的特性， 使您确信，系列 90现在与未来 明智选择。 促进与第三方的合作 促进与第三方的合作 为了及时解决用户的需求， 供第三家工业设备和软件包，合作的结果进一步扩大了系列 90能力，通用的产品包括：热电偶、热电阻、步进电机模块、大电流继电器模块。 8 那些在系列 90程方面没有经验的用户提供了新的编程方式。有些厂家具有数据采集和控制软件产品，将用系列 90个人计算机连机。 这些软件包提供的软件和系列 90间的结合天衣无缝，许多操作接口使用 讯协议与具有内装接口的系列 90行通讯。 由于各类 工作原理、控制方法及编程程序语言的差别不太大，并且在校期间学过三菱公司的 所以选用 32号 、 B 口红灯打开 是否按下启动按钮 A 口绿灯亮，计时 5S 后，闪烁 2S A 口是否有车进入 A 口绿灯亮 20S 后，闪烁2S 后熄灭，接着亮红灯 68S B 口绿灯亮 20S 后，闪烁 2着亮红灯 68S B 口绿灯亮，计时 5S 后，闪烁 2S B 口是否有车进入 是否按下停止按钮 结束 是否按下停止按钮 是 否 是 11 形图及程序说明 图 4形图（ a） 12 图 4形图（ b） 13 14 1周期为 1S 的方波： 图 4期为 1S 的方波图 2 A、 B 两入口都无车进入的情况： 图 4A、 B 两入口都无车进入的情况图 3 A 口有车进入时： 图 4A 口有车进入时的情况图 15 4 B 口有车进入时： 图 4B 口有车进入时的情况图 16 第五章 总结 通过这次设计使我学会如何去培养我们的创新精神，从而不断地战胜自己，超越自己。创新，是要我们学会将理论很好地联系实际，并不断地去开动自己的大脑，从为人类造福的意愿出发，做自己力所能及的，别人却没想到的事。使之不断地战胜别人，超越前人。同时，更重要的是，我在这一设计过程中，学会了坚持不懈，不轻易言弃。设计过程，也好比是我们人类成长的历程，常有一些不如意，也许这就是在对我们提出了挑战，勇过，也战胜了，胜利的钟声也就一定会为我们而敲响。 参考文献 17 1 王国海可编程序控制器及其应用 M北京 : 中国劳动社会保障出版社 2 廖常初 列 程及其应用 M北京 : 北京：机械工业出版社 3 俞国亮 用技术 M北京