摘 要:基于组态与PLC技术的隧道照明控制系统是以西门子S7-200系列PLC模块为核心处理器，以PC机为辅助工具，组态王软件为开发平台，开发上位机组态操控与监控界面，以传感器模块实现对隧道渗水、烟雾浓度、光亮度等信息进行感知，以接触器模块控制隧道电气设备运行。系统将隧道内传感器模块检测到的信息传输到西门子PLC输入模块，经分析处理后自动控制相关电气设备，并实时显示在组态画面上；或点击组态操控界面的软按钮直接对电气设备进行控制，直接控制整个照明系统及其它隧道电气设备，方便管理员快速处理突发故障，实现智慧控制。
关键词：西门子PLC；组态王；传感器
1引言
随着市场经济快速发展与人民生活水平的提高，汽车化进程将会快速发展。私家车逐日增多，道路拥堵，交通事故频发，特别是隧道内交通事故发生概率直线上升，大都因隧道控制系统故障引发的事故。关注人们出行生命安全，优化隧道自动控制系统是解决隧道内交通事故问题的重要途径，安全、智能化的隧道照明控制系统开发势在必行，因此设计制作了基于组态与PLC技术的隧道照明控制系统。
文章叙述的隧道控制系统是以西门子S7-200系列PLC CPU226模块作为核心处理器，以PC机为辅助工具，组态王软件为开发平台，以LCD12864液晶显示器显示相关故障信息，开发上位机组态操控与监控界面，以液位传感器实现隧道渗水检测，以烟雾传感器检测隧道空气中烟雾浓度，以光电传感器、光敏传感器检测光亮度，以温度变送器PT100采集温度，以接触器模块控制隧道电气设备的运行。在组态操控界面可直接操控及监控抽风机、抽湿机、抽水机等隧道电气设备，实现电气设备的近端与远程控制。为了节能，有车及人经过隧道时，系统自动启动隧道相关电气设备，例如照明灯、抽风机、抽湿机、抽水机等，也可手动点击组态监控界面软按钮启、停相应设备。
2 隧道控制系统方案
隧道照明控制系统硬件包括西门子S7-200系列PLC模块、光电传感器模块、5V中间继电器模块、24V中间继电器模块、烟雾传感器、温度变送器、液位传感器、湿度传感器、光敏感应器等；运用V4.0 STEP7编程软件来编写西门子PLC梯形图程序，下载至PLC中调试；运用组态王6.55软件开发上位机组态控制与监控画面，实现智能操控与监控；以以太网通信方式实现上位机和PLC之间的通信。使用传感器模块检测烟雾浓度过高、温度过高、湿度过高、渗水等信号，经中间继电器模块转接后传递给西门子PLC，经PLC处理后输出相应信号直接驱动相关的电气设备（路灯、抽水机、抽湿机、洞口灯、抽水泵等）。软、硬件结合，实现基于组态与PLC技术的隧道照明控制系统的设计。系统框图如下图所示。
3 隧道控制系统硬件设计
系统的硬件主要由光电传感器、光敏传感器、烟雾传感器、温度变送器、5V中间继电器、24V中间继电器、液位传感器、湿度传感器等模块组成。
3.1核心处理器模块
系统以西门子S7-200 PLC为核心的处理器，满足对隧道内故障检测、排除及转换等处理。
西门子S7-200PLC CPU226CN的输入端口和输出端口的1M和2M接到M公共端，输入端口I0.0接现场启动按钮，I0.1~0.5接五个光电传感器，I0.6接湿度传感器，I0.7接光敏传感器，I1.0~1.３接四个烟雾传感器；现场启动输出指示接Q0.0，Q0.1~0.4为四个路灯输出控制端口，Q0.5~0.6为两台抽水机泵控制输出端口，Q0.7为隧道洞口照明灯控制输出端口，Q1.0~1.3为四个抽风机控制输出端口，Q1.4~1.7为洒水泵控制输出端口。由原理图可知，系统由传感器采集相关模拟量参数，经PLC处理后控制照明灯、抽水泵、洒水泵、抽风机等相关设备有序运行。
3.2传感器模块
系统使用传感器检测隧道内基本参数、实现相应的处理与控制。检测电路原理相似，以5V电源为传感器模块供电，其将检测量转换成0V~5V模拟电压输出，从而确定相应检测量是否超标。
另外，温度采集是使用4-20mA的PT100变送器，根据整定公式：(AIW－6400)/25600*100转换成0~100摄氏度的温度显示，并实时显示在组态界面上，实现超温自动降温的控制。
３.３系统硬件制作过程
首要弄清楚所用到的每个元件的工作原理、封装、引脚排列图、形状、尺寸及功能图等，在而应用AutoCAD2014软件和AD软件绘制电气控制原理图、检测电子电路原理图、PCB电路板图，然后进行检测电路电路板制作。
4系统软件的设计
系统下位机PLC程序使用V4.0 STEP7软件编写、调试梯形图程序，调试好后下载到PLC进行硬件验证。以PC机为辅助工具，以组态软件为开发平台，开发上位机组态操控界面，PLC与上位机之间以以太网的通信方式进行通信，通过Web发布，最终实现在近端PC机或远端PC机的组态操控界面上即可查看整个系统的运行情况，同时点击组态控制界面的软按钮操控整个隧道系统。
5小结
实践证明，隧道照明控制系统安全、可靠，智能化程度高，界面直观，成本底，值得应用推广。
[参考文献]
[1]徐超，宋春华.电气控制与PLC技术应用[M].北京：清华大学出版社，2016.1
[2]韩战涛.西门子S7-200PLC功能指令应用详解[M].北京：电子工业出版社，2014.2
[3]李江全，王玉巍，张鸿琼.案例说组态软件典型控制应用[M].北京：电子工业出版社，2011.3
[4]李红萍，王银锁.工业组态技术及应用：组态王[M].西安：西安电子科技大学出版社，2011.8。
百色学院本科专业核心课程项目：2016HXKC22
论文作者:许发翔、覃焕昌、农高海、颜锦,韦蒋荣
论文发表刊物:《科技中国》2017年10期
论文发表时间:2018/5/2
标签：隧道论文; 传感器论文; 组态论文; 模块论文; 控制系统论文; 系统论文; 电气设备论文; 《科技中国》2017年10期论文;