城市軌道交通PLC開發(fā)與應(yīng)用-10.3課件講解

第10章PLC綜合應(yīng)用案例安徽交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院請在插入菜單—頁眉和頁腳中修改此文本2第10章PLC綜合應(yīng)用案例1.PLC路燈照明智能控制系統(tǒng)2.地鐵屏蔽門控制系統(tǒng)目錄3.電梯PLC控制系統(tǒng)4.城軌列車客室車門門控單元PLC控制系統(tǒng)5.交通信號燈PLC控制系統(tǒng)PLC路燈照明智能控制系統(tǒng)01

路燈照明的形式各種各樣―道路照明、隧道照明、停車場照明和城市照明―是主要的電力消費系統(tǒng)。實際上室外照明估計占當(dāng)今全球耗電量的19%左右。對于市政和具有大型設(shè)施的商業(yè)機構(gòu)，路燈照明占據(jù)了相當(dāng)一部分的運營費用。路燈照明也是公共安全的關(guān)鍵，確保路燈可靠地點亮并且工作在適合路人及車輛交通的最佳照明度，對于公共安全和經(jīng)營者均至關(guān)重要。由此可見，能耗低、工作可靠性及維護費用等方面的任何改善都會為路燈管理部門帶來豐厚回報。當(dāng)然，能耗的降低也會產(chǎn)生明顯的環(huán)境效益。

1.PLC路燈照明智能控制系統(tǒng)

1.PLC路燈照明智能控制系統(tǒng)路燈照明智能控制方案01020304目前路燈控制方法可以分為自控型又分定時器控制（“鐘控”）和光控器控制（“光控”）兩種方法：光控法則是按光照度的差異來控制開、關(guān)燈的，則易受粉塵、雨雪污染使靈敏度降低，且功能單一，開關(guān)動作不統(tǒng)一，控制不靈活，隨時需要人為干預(yù)等缺點。自控型照明控制器的優(yōu)點是，設(shè)備投資少、安裝和維修簡單靈活。時控法以時間為唯一的開、關(guān)燈控制依據(jù)，但隨季節(jié)變化，就需要人工干預(yù)來調(diào)整開、關(guān)時間，所以存在對環(huán)境光照度的變化適應(yīng)能力差的缺點。二者單獨使用都不能實現(xiàn)控制開關(guān)燈的合理化、科學(xué)化。只有二者結(jié)合設(shè)計，才能使路燈的控制更加科學(xué)更加合理。本節(jié)內(nèi)容是利用PLC實現(xiàn)路燈自動監(jiān)控系統(tǒng)能按時間以及光照度的差異來控制開、關(guān)燈的；系統(tǒng)在開啟后執(zhí)行子程序，首先開啟時鐘電路，I0.0為時鐘電路控制總開關(guān)，控制時鐘電路開始工作，之后需要調(diào)整系統(tǒng)時鐘電路的時間，時間必須與當(dāng)前具體時間一致，路燈控制系統(tǒng)的時間通過數(shù)碼管顯示，顯示電路也由PLC控制輸出，實行動態(tài)顯示，接下來執(zhí)行時間狀態(tài)輸出程序，根據(jù)當(dāng)前的時間決定路燈工作在那個時間段。在這個設(shè)計中，當(dāng)天黑后進入第一個工作狀態(tài)，此時所有路燈都開啟，或者到達(dá)19點后，至24點為第一工作狀態(tài)，24點后進入第二工作狀態(tài)，此時路燈開啟2/3，到6點后進入第三工作狀態(tài)，路燈開啟1/3，之后亮度檢測，天亮后進入第四工作狀態(tài)，燈全關(guān)閉，如果亮度檢測無輸入，到達(dá)8點也將進入第四工作狀態(tài)。根據(jù)以上要求，PLC路燈控制系統(tǒng)的組成有plc及其外圍、亮度檢測裝置、路燈控制裝置等?？刂屏鞒倘鐖D10.1所示。

1.PLC路燈照明智能控制系統(tǒng)路燈照明智能控制方案圖10.1PLC路燈照明智能控制系統(tǒng)流程圖1.PLC路燈照明智能控制系統(tǒng)路燈照明智能控制系統(tǒng)變量表編程元件地址作用輸入I0.1啟動開關(guān)I0.2亮度檢測暗后輸出信號輸出Q0.1輸出控制開關(guān)第一個燈Q0.2輸出控制開關(guān)第二個燈Q0.3輸出控制開關(guān)第三個燈位存儲器M7.119點到24點之間信號M7.20點到6點之間信號M7.36點到8點之間信號M7.48點至19點之間信號M8.1第一工作狀態(tài)M8.2第二工作狀態(tài)M8.3第三工作狀態(tài)M8.4第四工作狀態(tài)1.PLC路燈照明智能控制系統(tǒng)PLC接線圖1.PLC路燈照明智能控制系統(tǒng)路燈照明智能控制系統(tǒng)PLC參考梯形圖1.PLC路燈照明智能控制系統(tǒng)路燈照明智能控制系統(tǒng)PLC參考梯形圖1.PLC路燈照明智能控制系統(tǒng)路燈照明智能控制系統(tǒng)PLC參考梯形圖地鐵屏蔽門控制系統(tǒng)022.地鐵屏蔽門控制系統(tǒng)

地鐵屏蔽門系統(tǒng)現(xiàn)已成為城市交通軌道不可或缺的一部分，同時也是直接保護乘客安全的重要系統(tǒng)之一。該系統(tǒng)及設(shè)備狀態(tài)直接關(guān)系到乘客乘車安全。據(jù)地鐵行業(yè)相關(guān)資料表明，地鐵屏蔽門能降低30%的空調(diào)電力損耗，減少50%的環(huán)控機房的建筑面積，減少35%以上的空調(diào)設(shè)備冷負(fù)荷。因此地鐵屏蔽門系統(tǒng)已成為城市軌道交通運營中不可或缺的一部分。地鐵屏蔽門控制系統(tǒng)2.地鐵屏蔽門控制系統(tǒng)

圖10.4

控制方案01020304當(dāng)傳感器檢測到人或物阻礙屏蔽門正常關(guān)閉信號時將信號傳給PLC，PLC接收采集的信號控制電機的運行，通過傳動裝置控制屏蔽門系統(tǒng)的運行。屏蔽門系統(tǒng)的控制方案如圖10.4所示。以變頻器作為在地鐵屏蔽門的開關(guān)門速度控制上的調(diào)節(jié)器，運用變頻器的三段數(shù)控制來控制屏蔽門的速度。電機選用高性能直流無刷電機，采取門機控制器控制的工作模式，采用蝸桿或皮帶傳動裝置傳動。圖

10.4屏蔽門系統(tǒng)的組成傳感器常采用屏蔽門專用的紅外感應(yīng)器和接近傳感器，運用傳感器的開關(guān)量信號輸入給PLC來實現(xiàn)對屏蔽門的控制。系統(tǒng)的硬件的設(shè)計主要考慮地鐵屏蔽門的可靠性和安全性。運用正常（自動控制）和緊急（手動控制）方式。采用可編程控制器為控制器來操控電機正反轉(zhuǎn)以控制屏蔽門的開關(guān)，實現(xiàn)屏蔽門的自動化控制。通過傳感器監(jiān)測的地鐵屏蔽門前是不是有異物，隨后將接收到的信號輸出為開關(guān)量信號導(dǎo)入可編程控制器，可編程控制器依照接收開關(guān)量信號來啟動直流無刷控制器的開關(guān)和速度的轉(zhuǎn)換，最后由傳動裝置控制屏蔽門的開關(guān)。2.地鐵屏蔽門控制系統(tǒng)滑動門開門到位的設(shè)計，根據(jù)常規(guī)開門方式的工作要求，要滿足列車?？肯尬?，開門限位關(guān)閉和關(guān)門限位打開并且紅外感應(yīng)開關(guān)打開，其工作順序如下:列車進站→滑動門開門→關(guān)門限位斷開→紅外感應(yīng)啟動→開門限位開啟→滑動門保持全開。

地鐵屏蔽門控制系統(tǒng)控制方案2.地鐵屏蔽門控制系統(tǒng)地鐵屏蔽門PLC系統(tǒng)變量表圖編程元件地址作用輸入I0.1手動自動切換I0.2自動啟停開關(guān)I0.3關(guān)門限位I0.4開門限位I0.5紅外感應(yīng)開關(guān)I0.6列車?？肯尬籌0.7手動開門I1.7手動關(guān)門輸出Q0.1運行指示Q0.2開門Q0.3關(guān)門位存儲器M1.0滑動門開門到位M1.1開門中繼M1.2關(guān)門中繼M1.3滑動門關(guān)門到位2.地鐵屏蔽門控制系統(tǒng)地鐵屏蔽門PLC接線圖2.地鐵屏蔽門控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)PLC參考梯形圖電梯PLC控制系統(tǒng)033.電梯PLC控制系統(tǒng)

將PLC運用于電梯的控制系統(tǒng)中，可以達(dá)到軟件控制電梯的相關(guān)目的，這極大地提高了電梯運轉(zhuǎn)的安全性以及穩(wěn)定性。PLC具備大量的指令系統(tǒng)，可以有效控制大量繁瑣的控制系統(tǒng)。如需要系統(tǒng)全面調(diào)整控制方案，這時只需對PLC的程序進行改變即可，這可以有效避免對硬件的更改，減少員工的工作量。PLC控制系統(tǒng)的有效運用，可以充分提高電梯的運行效率，其核心原因就是，PLC可以有效開展群控調(diào)配以及管理操作電梯PLC控制系統(tǒng)3.電梯PLC控制系統(tǒng)電梯PLC控制系統(tǒng)使用PLC控制系統(tǒng)，還可以自動檢測電梯的運行，乃至可以對故障進行報警，這不但可以提高電梯運行的安全性，而且可以提醒有關(guān)員工第一時間檢修電梯，以防止故障的不斷擴大，產(chǎn)生更大的事故問題。3.電梯PLC控制系統(tǒng)

PLC采取開關(guān)量的方式對變頻器進行控制的硬件連接，變頻器包含大量的開關(guān)量端子，比如反轉(zhuǎn)、正轉(zhuǎn)以及多檔轉(zhuǎn)速控制端子等，將這些端子接上PLC開關(guān)輸出，就可以對變頻器實施反轉(zhuǎn)、正轉(zhuǎn)以及多檔轉(zhuǎn)速控制。

將PLC模擬量輸出模塊的輸出端子與變頻器的模擬量輸入端子連接，進而實現(xiàn)變頻器輸出電源頻率的轉(zhuǎn)變，從而對電動機的具體轉(zhuǎn)速進行改變。PLC內(nèi)部程序運轉(zhuǎn)過程中生成的數(shù)字量數(shù)據(jù)經(jīng)過與電纜相連，不斷送至模擬量的輸出模塊（DA模塊），由其轉(zhuǎn)變?yōu)?～10V或者0～5V范圍內(nèi)的電壓（模擬量），然后送至變頻器端子，對變頻器的輸出頻率進行有效控制，從而實現(xiàn)電動機轉(zhuǎn)速的控制。PLC以及變頻器的硬件連接線路如圖10.7所示。電梯PLC系統(tǒng)控制方案3.電梯PLC控制系統(tǒng)電梯PLC系統(tǒng)變量表編程元件地址作用輸入I0.1通電開關(guān)I0.2斷電開關(guān)I0.3正轉(zhuǎn)開關(guān)I0.4反轉(zhuǎn)開關(guān)I0.5故障檢測輸出Q0.0通斷電控制Q0.1正轉(zhuǎn)Q0.2反轉(zhuǎn)Q0.3電源指示Q0.4正轉(zhuǎn)指示Q0.5反轉(zhuǎn)指示Q0.6變頻器故障指示3.電梯PLC控制系統(tǒng)電梯PLC系統(tǒng)接線圖3.電梯PLC控制系統(tǒng)電梯PLC系統(tǒng)參考梯形圖程序城軌列車客室車門門控單元PLC控制系統(tǒng)044.城軌列車客室車門門控單元PLC控制系統(tǒng)城軌列車客室車門是乘客上下的唯一通道，客室車門正常情況下，在滿足開（關(guān)）門條件時，由列車司機通過操縱臺開（關(guān)）門按鈕進行打開和關(guān)閉。城軌列車上有很多組車門，每組車門均安裝有對應(yīng)的門控單元（MDCU），每個門控單元會接收來自操縱臺及列車的一些控制指令和許可指令，根據(jù)接收到的指令進行邏輯運算，從而控制車門的打開和關(guān)閉。4.城軌列車客室車門門控單元PLC控制系統(tǒng)受控車門信息：列車下行（上行）運行時，運行方向車體右側(cè)（左側(cè)）的第一個車門（A2）；車門配套設(shè)備包括：1個車門隔離開關(guān)、1個蜂鳴器、1個黃色車門狀態(tài)指示燈、1個紅色車門狀態(tài)指示燈。車門門控單元PLC控制方案124.城軌列車客室車門門控單元PLC控制系統(tǒng)車門控制及監(jiān)視功能，要求如下：010203040506門控單元未供電時，處于不工作狀態(tài)，所有邏輯不起作用；列車未停車或未接收到門允許信號時，禁止打開車門；無禁止開門條件，同時接收到開門指令時，驅(qū)動車門打開（直到車門完全開好，才停止驅(qū)動）；開門過程中，黃色指示燈閃爍（亮滅間隔0.5秒）；車門處于打開過程中（車門未完全開好），關(guān)門指令無效；車門完全打開后，黃色指示燈常亮；0708091011車門處于開啟狀態(tài)，接收到關(guān)門指令時，驅(qū)動車門關(guān)閉（直到車門完全關(guān)好，才停止驅(qū)動）關(guān)門過程中，黃色指示燈閃爍（亮滅間隔0.5秒），蜂鳴器循環(huán)響起（間隔0.5秒）車門關(guān)閉過程中（車門未完全關(guān)好），正常開門指令無效，但接收到重開門指令可直接控制車門再次打開（重開門指令僅在車門處于關(guān)閉過程中有效）車門完全關(guān)好后，黃色指示燈熄滅，蜂鳴器聲響停止車門隔離后，紅色指示燈常亮，所有開關(guān)門指令無效車門完全打開后，黃色指示燈常亮；4.城軌列車客室車門門控單元PLC控制系統(tǒng)車門門控單元PLC系統(tǒng)變量表編程元件地址作用說明輸出Q12.7黃色指示燈控制信號為1時，控制黃色指示燈點亮Q13.0紅色指示燈控制信號為1時，控制黃色指示燈點亮Q12.6蜂鳴器控制信號為1時，控制蜂鳴器發(fā)出警示聲位存儲器M2.0電源門控單元供電時，信號為1M2.1零速列車速度為0時，信號為1M2.2門允許允許打開該車門時，信號為1M2.3重開門下達(dá)重開門指令時，信號為1M2.4開門下達(dá)開門指令時，信號為1M2.5關(guān)門下達(dá)關(guān)門指令時，信號為1M3.2隔離車門隔離時，信號為1M2.6門開好該車門完全打開時，信號為1M2.7門關(guān)好該車門完全關(guān)閉時，信號為1M3.0開門驅(qū)動信號為1時，控制電機正轉(zhuǎn)，開車門M3.1關(guān)門驅(qū)動信號為1時，控制電機反轉(zhuǎn)，關(guān)車門4.城軌列車客室車門門控單元PLC控制系統(tǒng)PLC接線圖4.城軌列車客室車門門控單元PLC控制系統(tǒng)

車門門控單元PLC系統(tǒng)參考梯形圖程序交通信號燈PLC控制系統(tǒng)055.交通信號燈PLC控制系統(tǒng)十字路口車輛穿梭，行人熙攘，車行車道，人行人道，有條不紊。那么靠什么來實現(xiàn)這井然秩序呢？靠的是交通信號燈的自動指揮系統(tǒng)。伴隨著計算機技術(shù)和自動控制技術(shù)的，以及交通流理論的不斷完善，交通信號燈的控制手段越來越先進。交通信號燈控制系統(tǒng)從燃?xì)庑盘枱舻拈_始，到現(xiàn)在智能交通控制系統(tǒng)，已經(jīng)經(jīng)歷一百多年的發(fā)展歷程。目前交通燈的設(shè)計方案有很多，有基于CPLD/FPGA(可編程邏輯器件)設(shè)計實現(xiàn)交通信號燈控制器的方法;有應(yīng)用單片機實現(xiàn)對交通信號燈控制的方法;有應(yīng)用PLC實現(xiàn)對交通燈控制系統(tǒng)的方法。由于PLC具有對使用環(huán)境適應(yīng)性強同時其定時器資源十分豐富，可對信號燈進行精確方便地控制。與此同時PLC通訊聯(lián)網(wǎng)功能可將同一條道路上的交通信號燈進行統(tǒng)調(diào)度管理，能夠縮短車輛通行等候時間，實現(xiàn)交通信號燈的科學(xué)化管理。5.交通信號燈PLC控制系統(tǒng)

交通信號燈控制系統(tǒng)控制方案01020304第1信號相位：南北綠燈亮維持20s，在南北綠燈亮的同時東西紅燈也亮并維持20s，20s后進入第2信號相位。

第3信號相位：南北黃燈亮2s后熄滅，同時東西紅燈也繼續(xù)亮2s，2s后進入第4信號相位。

第2信號相位：南北綠燈閃亮3s（亮0.5s。熄0.5s），綠燈閃亮3s后熄滅，同時東西紅燈也繼續(xù)亮3s，3s后進入第3信號相位。第4信號相位：南北紅燈閃亮20s，同時東西綠燈也同時亮20s，20s后進入第5信號相位。

第5信號相位：東西綠燈閃亮3s（亮0.5s。熄0.5s），綠燈閃亮3s后熄滅，同時南北紅燈也繼續(xù)亮3s，3s后進入第6信