基于PLC控制的高速公路隧道通风节能系统

【摘要】：随着我国高速公路建设的发展，人们越来越关注公路隧道安全节能地运行。从控制角度来看，由于车流量、污染物(主要有CO和烟尘)浓度的随机性,隧道通风系统具有较大的非线性、时滞性和时变性，并且各个参数之间有着复杂的耦合关系，因此难以获得对象的精确数学模型，这使得欲达到及时控制污染物浓度同时又尽少量开启风机的传统控制方法陷入了窘境。到目前为止，国内隧道大部分仍采用门限值或简单闭环方式进行通风控制，整体自动化水平较低，消耗电能过大。因此，研究公路隧道通风的智能控制方法在当前能源紧缺的形势下是十分必要且有意义的，本文据此做了以下几方面的内容： 首先本论文以满足实际控制需要为出发点，综合分析了系统所要达到的控制要求，确定了隧道通风节能控制系统方案，然后再详细地进行了系统各个硬件的选型，并将PLC输入输出的地址分配到各个模块。 接着论述了模糊控制的原理和结构,研究和设计了隧道通风模糊控制器，并用CFD软件仿真将模糊控制与常规控制进行了对比，然后开发了基于组态软件组态王的上位机界面。 最后设计了基于模糊控制算法的PLC隧道通风节能控制程序，建立了一套包括硬件、软件的智能节能通风控制实验系统并运行调试。 【关键词】：隧道通风 节能 PLC 模糊控制 组态王
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TP273
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 插图索引9-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 研究背景与意义11-12
• 1.1.1 研究背景11
• 1.1.2 选题意义11-12
• 1.2 国内外公路隧道通风监控系统概述12-13
• 1.2.1 隧道通风监控的必要性12
• 1.2.2 隧道通风控制技术12-13
• 1.3 模糊控制在隧道监控系统中应用现状13-14
• 1.4 论文研究思路及内容安排14-17
• 1.4.1 论文的研究思路14-15
• 1.4.2 论文的内容安排15-17
• 第2章 隧道通风节能监控系统方案确定及其硬件设计17-24
• 2.1 隧道通风节能监控系统的总体设计准则17
• 2.2 隧道通风节能监控方案的确定17-18
• 2.2.1 方案设计18
• 2.3 系统硬件设计18-23
• 2.3.1 上位机选用设计18-19
• 2.3.2 下位机选用设计19-23
• 2.4 下位机的硬件配置及其地址分配23
• 2.5 本章小结23-24
• 第3章 模糊控制在隧道通风的应用24-43
• 3.1 模糊控制概述24
• 3.2 模糊控制器的建立24-31
• 3.2.1 系统布局24-25
• 3.2.2 模糊控制器的组成25-29
• 3.2.3 隧道模糊控制器的具体建立29-31
• 3.3 CFD 建模仿真31-41
• 3.3.1 计算流体力学（CFD）简介31
• 3.3.2 通风系统射流风机参数31-32
• 3.3.3 射流风机布置位置32
• 3.3.4 计算常规和模糊控制两种方法的模拟结果32-41
• 3.4 与传统控制相比模糊控制的优势41-42
• 3.4.1 隧道中传统直接控制方法的不足之处41-42
• 3.4.2 隧道中模糊控制方法的优越之处42
• 3.5 本章小结42-43
• 第4章 隧道通风节能监控系统的软件设计43-56
• 4.1 上位机软件设计43-47
• 4.1.1 上位机软件实现的功能43
• 4.1.2 系统相关界面的绘制43-46
• 4.1.3 与下位 PLC 通信的实现46-47
• 4.2 下位机模糊控制程序的实现47-55
• 4.2.1 PLC 实现模糊控制的方法47
• 4.2.2 基于西门子 PLC 的主程序设计47-49
• 4.2.3 系统各个子程序的设计49-55
• 4.3 本章小结55-56
• 第5章 隧道通风节能控制实验系统56-65
• 5.1 实验系统硬件组建56
• 5.2 实验系统控制柜制作56-60
• 5.2.1 实验系统控制柜制作要求56-59
• 5.2.2 控制柜内部器材安装59-60
• 5.3 实验系统的调试60-64
• 5.3.1 本地手动程序的调试60-61
• 5.3.2 自动程序的调试61-63
• 5.3.3 远程操控的调试63-64
• 5.4 本章小结64-65
• 结论与展望65-66
• 参考文献66-68
• 致谢68

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