【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 為某隧道照明分段時(shí)序控制方案，也是本設(shè)計(jì)所采用的分時(shí)控制方案軟件設(shè)計(jì)的時(shí)段表。 表4隧道照明分段時(shí)序控制方案 季節(jié)模式春季夏季 秋季冬季A+B+C6—8,16—195—7,17—196—8,17—187—8,16—17A+B+C+D9—10,14—158—10,14—169—10,14—169—10,14—15A+B+C+D+E11—1311—1311—1311—13(A或B)+L0—50—40—50—6A+B+L19—2320—2319—2318—23另外，當(dāng)隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，無(wú)論照明現(xiàn)狀如何，在照明控制系統(tǒng)沒(méi)有失效的前提下，將隧道內(nèi)所有照明開(kāi)啟，以利于司乘人員的疏散和救援；當(dāng)隧道內(nèi)發(fā)生交通事故時(shí)，避災(zāi)引導(dǎo)燈和事故位置前后各回路的照明燈全部開(kāi)啟，使該位置照度達(dá)到最好程度，為駕駛?cè)藛T提供良好的視覺(jué)環(huán)境，以免事故擴(kuò)大；因火災(zāi)、事故或其他原因使用人行或車行橫洞時(shí)，相應(yīng)橫洞的照明燈開(kāi)啟。分段時(shí)序控制方式是根據(jù)季節(jié)的不同和一天中不同的時(shí)段來(lái)改變照明回路運(yùn)行狀態(tài)的方式，并對(duì)隧道內(nèi)發(fā)生事故或火災(zāi)的情況也做出了相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，雖然對(duì)一天內(nèi)不同照明回路的工作狀況作了更細(xì)致的分工，但由于不能考慮到不同的天氣狀況帶來(lái)的影響，不能對(duì)隧道內(nèi)外的光強(qiáng)值進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷和分析，因此這種控制方式算法簡(jiǎn)單，在使用中缺乏準(zhǔn)確性和精確性。如果它和人工手動(dòng)控制這種方案相結(jié)合，可以達(dá)到理想的控制效果。雖然分段時(shí)序控制有一些不足，它仍然是當(dāng)今使用最廣泛的一種控制方式。（自動(dòng)調(diào)光控制）無(wú)級(jí)調(diào)光控制是指根據(jù)照明控制參數(shù)的變化而連續(xù)調(diào)節(jié)照明燈具的使用功率，從而實(shí)現(xiàn)不同亮度等級(jí)的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)隧道照明亮度較為平滑的調(diào)控。無(wú)級(jí)調(diào)光模式較分級(jí)調(diào)光模式更為精確，可以按照照明規(guī)范的要求，按需調(diào)節(jié)隧道照明燈具的功率，不需要燈具滿負(fù)荷工作，改變了傳統(tǒng)公路隧道照明系統(tǒng)亮度需求和燈具能耗的不可控性，有效的避免了過(guò)度照明，不但能使隧道內(nèi)照度更加均勻變化，而且節(jié)約電能。無(wú)級(jí)調(diào)光模式主要針對(duì)LED燈、電磁感應(yīng)燈和高壓鈉燈等燈具。隨著照明技術(shù)的發(fā)展，無(wú)級(jí)調(diào)光控制模式在隧道照明系統(tǒng)中也正在推廣使用。無(wú)極調(diào)光控制是指根據(jù)采集隧道外實(shí)時(shí)洞外亮度、隧道內(nèi)實(shí)時(shí)交通流量、行車速度等參數(shù)，經(jīng)過(guò)控制算法處理并發(fā)送調(diào)光指令控制照明亮度。智能控制系統(tǒng)一般由亮度檢測(cè)器、交通流量檢測(cè)器、控制系統(tǒng)、照明燈具和燈具控制器構(gòu)成。亮度檢測(cè)器、交通流檢測(cè)設(shè)備將亮度、交通流參數(shù)傳遞給上位機(jī)，上位機(jī)通過(guò)控制算法處理，通過(guò)發(fā)送遠(yuǎn)程調(diào)光指令對(duì)隧道照明亮度進(jìn)行控制。無(wú)級(jí)調(diào)光模式，目前主要調(diào)光控制有電壓控制電流源亮度控制方式，脈沖寬度調(diào)制(PWM)亮度控制方式，限流亮度控制方式。（1） 電壓控制電流源亮度控制方式是利用直流信號(hào)電壓來(lái)控制輸出電流平均值變化的一種輸出電流可控電源，從而達(dá)到燈具功率調(diào)節(jié)的目的。（2） 脈沖寬度調(diào)制(PWM)亮度控制方式利用數(shù)字脈沖，控制燈具調(diào)光控制器。燈具的調(diào)光控制器可以通過(guò)控制電壓或者電流來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)功率的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)來(lái)達(dá)到節(jié)能的目的，該調(diào)光方式具有反應(yīng)速度快，不產(chǎn)生低次諧波，不影響系統(tǒng)功率因素等優(yōu)點(diǎn)。（3） 限流控制方式利用電阻、晶體管限制流過(guò)燈具的電流，從而控制燈具亮度。 PLC的定義可編程控制器(Programmable Logic Controller)簡(jiǎn)稱PLC或PC，在現(xiàn)代工業(yè)控制中占有重要地位。它是一個(gè)以微處理器為核心的數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)裝置，專為在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用以在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)/計(jì)數(shù)和接觸控制系統(tǒng)中的機(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點(diǎn)，充分利用了微處理器的優(yōu)點(diǎn)，又照顧到現(xiàn)場(chǎng)電氣操作維修人員的技能與習(xí)慣，特別是PLC的程序編制，不需要專門的計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言知識(shí)，而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的簡(jiǎn)單指令形式，使用戶程序編制形象、直觀、方便易學(xué)，調(diào)試與查錯(cuò)也都很方便。用戶只需按說(shuō)明書(shū)的提示，做少量的接線和簡(jiǎn)易的用戶程序編制工作，就可靈活方便地將PLC應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。 PLC的功能（1）數(shù)據(jù)采集與輸出。（2）控制功能。包括順序控制、邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)等。（3）數(shù)據(jù)處理功能。包括基本數(shù)學(xué)運(yùn)算、比較、對(duì)字節(jié)的運(yùn)算、PID運(yùn)算、濾波等。（4）輸入/輸出接口調(diào)理功能。具有A/D , D/A轉(zhuǎn)換功能，通過(guò)I/O模塊完成對(duì)模擬量的控制和調(diào)節(jié)，具有溫度、運(yùn)動(dòng)等測(cè)量接口。（5）通信、聯(lián)網(wǎng)功能?，F(xiàn)代PLC大多數(shù)都采用了通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，有RS232或RS485接口，可進(jìn)行遠(yuǎn)程I/O控制，多臺(tái)PLC可彼此間聯(lián)網(wǎng)、通信，外部器件與一臺(tái)或多臺(tái)可編程控制器的信號(hào)處理單元之間，實(shí)現(xiàn)程序和數(shù)據(jù)交換，如程序轉(zhuǎn)移、數(shù)據(jù)文檔轉(zhuǎn)移、監(jiān)視和診斷。在系統(tǒng)構(gòu)成時(shí)，可由一臺(tái)計(jì)算機(jī)與多臺(tái)PLC構(gòu)成“集中管理、分散控制”的分布式控制網(wǎng)絡(luò)，以便完成較大規(guī)模的復(fù)雜控制。（6）支持人機(jī)界面功能。提供操作者以監(jiān)視機(jī)器/過(guò)程工作必需的信息。允許操作者和PC系統(tǒng)與其應(yīng)用程序相互作用，以便作決策和調(diào)整，實(shí)現(xiàn)工業(yè)計(jì)算機(jī)的分散和集中操作與監(jiān)視系統(tǒng)。（7）具有編程、調(diào)試等功能，并且大部分支持在線編程 PLC的結(jié)構(gòu)可編程控制器是微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物，它按照用戶程序存儲(chǔ)器中預(yù)先編制的控制程序，通過(guò)輸入接口采集現(xiàn)場(chǎng)信息，執(zhí)行邏輯或數(shù)值運(yùn)算，進(jìn)而通過(guò)輸出接口控制各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。 作為一種以微處理器為核心的用作數(shù)字控制的特殊計(jì)算機(jī)，它的硬件配置與一般微機(jī)裝置類似，主要有中央處理單元、信號(hào)輸入/輸出模塊、電源和編程器等部組成，如圖2所示。（1）中央處理單元CPU中央處理器單元一般由控制器、運(yùn)算器和寄存器組成。CPU通過(guò)地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線與儲(chǔ)存單元、輸入輸出接口、通信接口、擴(kuò)展接口相連。CPU是PLC的核心，它不斷采集輸入信號(hào)，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)輸出。（2）存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器（簡(jiǎn)稱內(nèi)存），用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)或程序。它包括隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）和只讀存儲(chǔ)器（ROM）。 PLC配有系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序存儲(chǔ)器，分別用以存儲(chǔ)系統(tǒng)程序和用戶程序。系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器用來(lái)存儲(chǔ)監(jiān)控程序、模塊化應(yīng)用功能子程序和各種系統(tǒng)參數(shù)等，一般使用EPROM；用戶程序存儲(chǔ)器用作存放用戶編制的梯形圖等程序，一般使用RAM，若程序不經(jīng)常修改，也可寫入到EPROM中；存儲(chǔ)器的容量以字節(jié)為單位。系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器的內(nèi)容不能由用戶直接存取。因此一般在產(chǎn)品樣本中所列的存儲(chǔ)器型號(hào)和容量，均是指用戶程序存儲(chǔ)器。（3）輸入/輸出（I/O）模塊I/O模塊是CPU與現(xiàn)場(chǎng)I/O設(shè)備或其他外部設(shè)備之間的連接部件。PLC提供了各種操作電平和輸出驅(qū)動(dòng)能力的I/O模塊供用戶選用。I/O模塊要求具有抗干擾性能，并與外界絕緣因此，多數(shù)都采用光電隔離回路、消抖動(dòng)回路、多級(jí)濾波等措施。I/O模塊可以制成各種標(biāo)準(zhǔn)模塊，根據(jù)輸入、輸出點(diǎn)數(shù)來(lái)增減和組合。I/O模塊還配有各種發(fā)光二極管來(lái)指示各種運(yùn)行狀態(tài)。（4）電源 PLC配有開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電源的電源模塊，用來(lái)對(duì)PLC的內(nèi)部電路供電。 （5）編程器 編程器用作用戶程序的編制、編輯、調(diào)試和監(jiān)視，還可以通過(guò)其鍵盤去調(diào)用和顯示PLC的一些內(nèi)部狀態(tài)和系統(tǒng)參數(shù)。它經(jīng)過(guò)接口與CPU聯(lián)系，完成人機(jī)對(duì)話。 編程器分簡(jiǎn)易型和智能型兩種。簡(jiǎn)易型編程器只能在線編程，它通過(guò)一個(gè)專用接口與PLC連接。智能型編程器即可在線編程又可離線編程，還以遠(yuǎn)離PLC插到現(xiàn)場(chǎng)控制站的相應(yīng)接口進(jìn)行編程。智能型編程器有許多不同的應(yīng)用程序軟件包，功能齊全，適應(yīng)的編程語(yǔ)言和方法也較多。 PLC的工作原理根據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）的定義，PLC是指一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存貯器，用來(lái)在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。 PLC的工作方式是一個(gè)不斷循環(huán)的順序掃描工作方式。每一次掃描所用的時(shí)間稱為掃描周期或工作周期。CPU從第一條指令開(kāi)始，按順序逐條地執(zhí)行用戶程序直到用戶程序結(jié)束，然后返回第一條指令開(kāi)始新的一輪掃描。PLC就是這樣周而復(fù)始的重復(fù)上述循環(huán)掃描的。其PLC的工作全過(guò)程可分為：第一部分，上電處理。機(jī)器上電后對(duì)PLC系統(tǒng)進(jìn)行一次初始化工作，包括硬件初始化，I/O模塊配置檢查，停電保持范圍設(shè)定及其他初始化處理等。第二部分，掃描過(guò)程。先完成輸入處理，其次完成與其他外設(shè)的通信處理，再次進(jìn)行時(shí)鐘、特殊寄存器更新。當(dāng)CPU處于STOP方式時(shí)，轉(zhuǎn)入執(zhí)行自診斷檢查。當(dāng)CPU處于RUN方式時(shí)，還要完成用戶程序的執(zhí)行和輸出處理，再轉(zhuǎn)入執(zhí)行白診斷檢查。第三部分，出錯(cuò)處理。PLC每掃描一次，執(zhí)行一次自診斷檢查，確定PLC自身的動(dòng)作是否正常，如CPU、電池電壓、程序存儲(chǔ)器、I/O、通信等是否正常，如檢查出異常時(shí)，CPU面板山的LED及異常繼電器會(huì)接通，在特殊寄存器中會(huì)存入出錯(cuò)代碼。當(dāng)出現(xiàn)致命錯(cuò)誤時(shí)，CPU被強(qiáng)制為STOP方式，所有的掃描停止。其工作程序如圖3所示。PLC性能的主要技術(shù)指標(biāo)有以下幾個(gè)方面：（1）存儲(chǔ)容量：指的是用戶程序存儲(chǔ)器的容量，一般以字為單位來(lái)計(jì)算； （2）輸入/輸出點(diǎn)數(shù)：PLC面板上連接輸入、輸出信號(hào)用的端子的個(gè)數(shù)，稱為“點(diǎn)數(shù)”，用輸入點(diǎn)數(shù)及輸出點(diǎn)數(shù)之和表示；（3）掃描速度：指PLC執(zhí)行程序的速度，一般以執(zhí)行1K字所用的時(shí)間來(lái)衡量掃描速度；（4）編程指令的種類和數(shù)量；（5）擴(kuò)展能力：包括I/O單元進(jìn)行的I/O點(diǎn)數(shù)擴(kuò)展和各種功能模塊進(jìn)行功能擴(kuò)展；（6）智能單元的數(shù)量[6]本章主要探討了現(xiàn)行的幾種關(guān)于隧道照明的控制策略，無(wú)極調(diào)光控制的分析和隧道照明亮度的計(jì)算分析，同時(shí)詳細(xì)分析了人工手動(dòng)控制和分段時(shí)序兩種隧道照明控制方案，以及對(duì)可編程控制器PLC定義，功能，工作原理的簡(jiǎn)紹。 第三章 基于PLC隧道照明系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì) PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟（1）根據(jù)生產(chǎn)的工藝過(guò)程分析控制要求。如：需要完成的動(dòng)作分為動(dòng)作順序、動(dòng)作條件、必須的保護(hù)和連鎖等，操作方式分為手動(dòng)、自動(dòng)、連續(xù)、單周期、單步等。（2）根據(jù)控制要求確定所需要的用戶輸入/輸出設(shè)備。據(jù)此確定PLC的I/O點(diǎn)數(shù)。（3）選擇PLC（4）分配PLC的I/O點(diǎn)，設(shè)計(jì)I/O連接圖，這一步也可以結(jié)合第2步進(jìn)行。（5）進(jìn)行P