【正文】 C 表取值，則需要待定的參數(shù)只有 ? 和 ? 。 因此，可以通過(guò)以下步驟求得每個(gè)照明器單獨(dú)開(kāi) 啟時(shí)其照明區(qū)段的平均亮度理論值： （ 1） 根據(jù)式 21計(jì)算某燈具在某計(jì)算點(diǎn)產(chǎn)生的亮度； （ 2） 根據(jù)式 21依次計(jì)算其余燈具在此計(jì)算點(diǎn)產(chǎn)生的亮度； （ 3） 根據(jù)式 22計(jì)算全部燈具在此點(diǎn)產(chǎn)生的總亮度； （ 4） 按照步驟 1, 2, 3 逐點(diǎn)計(jì)算區(qū)域內(nèi)各計(jì)算點(diǎn)的亮度； （ 5） 根據(jù)各計(jì)算點(diǎn)的亮度，按照公式 23 計(jì)算該區(qū)域的平均亮度。 控制 方式 隧道內(nèi)的照明控制是根據(jù)隧道照明設(shè)計(jì)中所確定的照明區(qū)段、不同時(shí)段不同氣候條件下的照明要求，控制各個(gè)照明回路的開(kāi)關(guān)，從而達(dá)到既滿足隧道的照明 亮度要求，又節(jié)省能源的目的，其控制方式大致分為手動(dòng)控制、分時(shí)段進(jìn)行的時(shí)序控制方式和根據(jù)洞內(nèi)外的亮度值自動(dòng)控制照明回路的全自動(dòng)控制方式三種。如下圖 1為隧道的分段 照明間斷圖。 隧道作為高等級(jí)公路的特殊路段，當(dāng)車(chē)輛在駛?cè)?、通過(guò)和駛出隧道的過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)一系列的視覺(jué)問(wèn)題，公路隧道照明視覺(jué)現(xiàn)象特征：白天，汽車(chē)行駛接近照明亮度不是很高的隧道入口時(shí)，由于洞內(nèi)外亮度差別很大，在洞口處有如黑洞穴一樣的感覺(jué)，稱為“黑洞”感。白天當(dāng)汽車(chē)通過(guò)特別長(zhǎng)的隧道接近出口時(shí)，出于洞外亮度很高，出口處像是一個(gè)白色的大洞，即所謂“白洞”。因此，同樣要求提高隧道出口過(guò)渡段的照明亮度，且出口過(guò)渡段應(yīng)在 40m 以上，照度不得低于 500Lx。為此，要求在出口處的過(guò)渡段照明應(yīng)比隧道內(nèi)基本段照明亮度要低一些，以適應(yīng)在黑夜隧道內(nèi)外亮度突然變化，以避免造成司乘人員視覺(jué)的影響。 基于這種需要，根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)條件以 及國(guó)內(nèi)外通用的方法，本文所采用的系統(tǒng) 基 于 PLC 的 隧道 燈光 控制系統(tǒng) 共 47 頁(yè) 第 13 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 是手動(dòng)控制和分段時(shí)序控制兩種控制方式。 表 1 白天照明區(qū)段長(zhǎng)度及路面最低亮度 設(shè)計(jì)車(chē)速 引入段 適應(yīng)段 過(guò)渡段 (km／ h) 距離 m 亮度 cd ／ 2m 距離 m 亮度 cd ／ 2m 距離 m 亮度 cd ／ 2m 80 40 80 40 80－ 46 40 － 60 25 50 30 46－ 30 30 － 40 15 30 20 30－ 20 20 － 1. 20以下 對(duì)于洞內(nèi)燈具的開(kāi)關(guān)則可由編程控制器 PLC來(lái)完成。各工況要求達(dá)到的洞內(nèi)路面亮度指標(biāo)見(jiàn)表 2 表 2 隧道照明控制亮度參數(shù) 單位： cd ／ 2m 運(yùn)行 工況 洞外亮度 或時(shí)間 加強(qiáng) 照明段 中間段 出口 照明段 應(yīng)急 照明 晴天 5000cd ／ 2m 云天 2500 cd ／ 2m 陰天 1250 cd ／ 2m 重陰天 625 cd ／ 2m 夜間 18:00～ 24： 00 深夜 24:00～次日 6： 00 基本照明 基本照明布滿隧道的整條線路，設(shè)定安裝在洞內(nèi)內(nèi)側(cè)墻壁上的基本 照明器為 A類(lèi)照明器，安裝在洞內(nèi)外側(cè)墻壁上的基本照明器為 B類(lèi)照明器。 基 于 PLC 的 隧道 燈光 控制系統(tǒng) 共 47 頁(yè) 第 14 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 加強(qiáng)照明 覆蓋隧道的引入段、過(guò)渡段 I、過(guò)渡段 II 和出口段，設(shè)定隧道內(nèi)加強(qiáng)照明由 C, D, E三類(lèi)照明器組成。其中，“夜間”照明模式一般適用于從天黑至凌晨的時(shí)間段內(nèi)，此時(shí)只開(kāi)啟基本照明回路和路燈照明回路，路燈的開(kāi)啟同樣是為了降低隧道洞口內(nèi)外的亮度變化速率，防止交通事故的發(fā)生。這種運(yùn)營(yíng)方式不僅控制的精度不夠高，而且提高了運(yùn)營(yíng)成本，特別是在一些偏遠(yuǎn)的隧道，建設(shè)控制房已是不易，專員負(fù)責(zé)更加不可能，為達(dá)到照明要求，只能整天開(kāi)啟大量燈具，這樣一來(lái)不僅浪費(fèi)了大量能源、提高了隧道運(yùn)營(yíng)成本，而且固定照明帶來(lái)的效果也相當(dāng)不好，給交通事故帶來(lái)了巨大隱患。 此類(lèi)照明控制一般分為下面五級(jí)照明控制模式，分別為“晴天”、“多云”、“陰天”、“夜間”和“更夜”。監(jiān)控人員可根據(jù)不同的天氣和時(shí)間狀況開(kāi)啟或關(guān)閉隧道內(nèi)的一組照明回路。 “更夜”照明模式適用于從凌晨至 天明的時(shí)間段內(nèi)，此時(shí)除開(kāi)啟路燈之外，還須開(kāi)啟某一類(lèi)基本照明回路，如 A類(lèi)照明器構(gòu)成的回路或 B類(lèi)照明器構(gòu)成的回路。 對(duì)于單回路控制而言，當(dāng)隧道內(nèi)發(fā)生突發(fā)事件，監(jiān)控人員可以利用這種控制方式，針對(duì)某一個(gè)或某幾個(gè)回路進(jìn)行操作，具有較強(qiáng)的靈活性；然而，當(dāng)隧道上行線和下行線同時(shí)需要改變多個(gè)回路的運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，再采用單回路控制方式就略顯繁瑣。 綜上所述，手動(dòng)控制方式開(kāi)啟或關(guān)閉照明回路主要是根據(jù)隧道的具體運(yùn)營(yíng)情況和天氣狀況，由監(jiān)控人員對(duì)隧道的具體狀況進(jìn)行大體的分析和判斷后作出的應(yīng)急措施，不能對(duì)隧道內(nèi)外的光強(qiáng)值進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷并做出決定，因此，一般情況下，只有當(dāng)自動(dòng)控制和分段時(shí)序控制均失效時(shí)才會(huì)采用手動(dòng)控制的方式進(jìn)行隧道的照明控制?？梢酝ㄟ^(guò)對(duì)隧道地理位置和氣候狀況的調(diào)查，下表 4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。 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。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。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。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。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。 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。 （ 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。 （ 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 。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 基 于 PLC 的 隧道 燈光 控制系統(tǒng) 共 47 頁(yè) 第 18 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 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(mén)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。 PLC的功能 （ 1） 數(shù)據(jù)采集與輸出。包括順序控制、邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)等。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。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。現(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。 （ 6） 支持人機(jī)界面功能。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)。 基 于 PLC 的 隧道 燈光 控制系統(tǒng) 共 47 頁(yè) 第 19 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 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(lèi)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。 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。 （ 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。 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)器的內(nèi)容 不能由用戶直接存取。 （ 3） 輸入 /輸出（ I/O）模塊 基 于 PLC 的 隧道 燈光 控制系統(tǒng) 共 47 頁(yè) 第 20 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 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。 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 模塊還配有各種發(fā)光二極管來(lái)指示各種運(yùn)行狀態(tài)。 （ 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(pán)去調(diào)用和顯示 PLC 的一些內(nèi)部狀態(tài)和系統(tǒng)參數(shù)。 編程器分簡(jiǎn)易型和智能型兩種。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。 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)。 PLC 的工作方式是一個(gè)不斷循環(huán)的順序掃描工作方式。 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。其 PLC的工作全過(guò)程可分為：第一部分 ，上電處理。第二部分，掃描過(guò)程。當(dāng) CPU 處于 STOP 方式時(shí)，轉(zhuǎn)入執(zhí)行自診斷檢查。第三部分，出錯(cuò)處理。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。 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(lèi)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] 小結(jié) 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)