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1、 二 一五 届 毕 业 论 文基于PLC的隧道灯光控制系统设计学 院：电子与控制工程学院专 业：自动化（交通信息与控制）姓 名： 学 号：201132010225指导教师：完成时间：2015年6月10日二一五年七月 1 装订线基于PLC的隧道灯光控制系统摘 要随着我国山区高速公路的快速建设和发展，隧道工程在公路工程建设中所占的比例越来越大，与此同时，隧道照明系统的设计和维护也变得越来越重要。良好的隧道照明设计就是考虑隧道长度、路面类型、公路线型、内饰、有无人行道、设计时速、交通量和汽车种类等相关因素，进行隧道光源光色、灯具选择，灯具排列布置，合理的诱导照明设计及照明控制设计，达到满足驾驶员交通
2、安全的视觉信息采集，提高驾驶的安全性和舒适感，并最终达到降低运营成本的目的。本论文首先介绍了本文研究背景和意义，国内外研究现状和发展趋势，并且点出本文研究内容是如何确定的。然后对隧道照明回路亮度进行了详细的计算分析，并且对手动控制、分时段进行的时序控制方式和根据洞内外的亮度值自动控制照明回路的全自动控制三种方式以及他们的优缺点进行了分析及对比。同时主要详细分析了人工手动控制和分段时序两种隧道照明控制方案和详细简绍了可编程控制器PLC定义，功能，工作原理的简绍。本次课设根据高速公路隧道照明控制要求分析选用了西门子 PLC S7200系列,设计了通过手动控制和分段时序控制对隧道照明系统进行控制，同
3、时针对手动控制和分段时序控制方案设计了基于PLC的硬件与软件系统。最后通过PLC仿真软件对手动和自动控制以及手动控制下的晴天，多云，阴天，夜间，更夜控制程序的仿真和结果进行了充分的分析。关键词：公路隧道，隧道照明，PLC，仿真模拟AbstractWith the rapid construction and development of our country mountainous area highway, tunnel engineering in the highway engineering construction occupies the proportion is more a
4、nd more. At the same time, the design of tunnel lighting system and maintenance becomes more and more important. Good tunnel lighting design is to consider the factors related to the length of the tunnel, and the type of the road, road shape, interior, sidewalk, design speed, traffic volume and vehi
5、cle types such as, tunnel of color of light source, lamps and lanterns, lamp arrangement, reasonable induction lighting design and lighting control design, to meet the visual information gathering of drivers traffic safety, improve the driving safety and comfort, and eventually reach to reduce opera
6、ting costs.This paper first introduces the background and significance of this study, domestic and foreign research status and development trends, and point out how the content of this research is determined. Then the brightness of the tunnel lighting circuit are detailed calculation and analysis, c
7、ontrol and the manual control, at the time to carry out timing and, according to the brightness of inside and outside the hole value automatic control lighting circuit of full automatic control three way, as well as their advantages and disadvantages are analyzed and compared. At the same time, the
8、main detailed analysis of manual control and segmentation of two kinds of tunnel lighting control scheme and detailed simple introduction of the programmable controller PLC definition, function, working principle of Jane.According to the requirements analysis and selection of the PLC of Siemens S7 -
9、 200 series of highway tunnel lighting control design by manual control and segmental timing control to control the tunnel lighting system. At the same time, the manual control and sub timing control scheme is designed based on PLC hardware and software system. The course design Finally, through the
10、 PLC simulation software, the simulation and results of the manual and automatic control as well as manual control of sunny, cloudy, cloudy, night, and night control program were analyzed.Keywords: highway tunnel, tunnel lighting, PLC, simulation目录第一章 绪论51.1研究背景和意义51.2隧道照明51.2.1隧道照明的意义51.2.2隧道照明的特点及
11、照明要求51.3国内外研究概况71.3.1国外研究概况71.3.2国内研究概况81.4本章小结81.5研究内容9第二章 隧道照明控制系统方案及PLC的简介102.1隧道照明控制102.1.1隧道照明回路平均亮度计算102.1.2隧道照明控制方式112.1.3隧道照明控制要求122.2人工手动控制142.3分段时序控制152.4无极调光控制（自动调光控制）162.4.1无极调光控制模式162.4.2无极调光控制方式172.5可编程控制器PLC172.5.1 PLC的定义172.5.2 PLC的功能182.5.3 PLC的结构182.5.4 PLC的工作原理202.6本章小结21第三章 基于PLC
12、隧道照明系统的软硬件设计233.1 PLC控制系统的设计233.1.1 PLC控制系统的设计步骤233.1.2 PLC的选择233.2控制系统硬件设计243.2.1 I/0分配243.2.2 PLC的接线图253.3编程方法的选择253.4软件过程设计263.5程序流程图273.5.1系统流程图273.5.2手动控制流程图273.5.3分段时序控制流程图283.6软件设计梯形图与STL语言293.7本章小结29第四章 基于PLC隧道照明控制系统的仿真304.1 西门子PLC S7-200仿真软件304.2 仿真结果分析304.2.1 手动控制下的的晴天运行304.2.2 手动控制下的多云运行3
13、14.2.3 手动控制下的阴天运行324.2.4 手动控制下的夜间运行324.2.5 手动控制下的更夜运行334.2.6 火灾发生时的运行模式334.2.7 自动控制下的运行模式344.3本章小结35第五章 结论与展望36总结36展望36致谢38主要参考文献39附录40梯形图40语句表47第一章 绪论1.1研究背景和意义 隧道作为高等级公路的特输路段，当车辆在驶入、通过和驶出隧道的过程中，会出现一系列的视觉问题，为适应视觉的变化，当汽车驾驶员驶车进入隧道入口时，在白天，突然面对一个亮度相对很低的光环境入口，视觉需要尽快调整以适应光环境由明到暗的变化，会出现“黑洞效应”；在驶出隧道时情况正好相反
14、，面对一个白亮的洞口视觉需要尽快调整以适应光环境由暗到明的变化，会出现“白洞效应”；在夜晚，同样需要清楚地看到前方路况。因此需在隧道内设置附加电光照明。需采用自动控制系统使洞内亮度随洞外亮度完全同步变化，以消除司机的“暗适应”与“明适应”的视觉问题，并且最大限度的节省能源。同时，如何在隧道内各段采用不同强度的照明来改善隧道内的光照及其分布，创造洞内良好的工作视觉环境，确保在白天和夜间行驶的车辆以设计速度能够安全地接近、穿越和通过隧道，预防隧道内交通事故的发生，保证隧道的正常运营，就是隧道照明控制系统要解决的问题。同时隧道照明也是隧道运营费用中最大的日常开支项目之一，安全、舒适又经济节能的照明技术也是研究的目标。1.2隧道照明1.2.1隧道照明的意义 隧道照明可以改善隧道内路面状况，改善隧道内视觉享受，减轻驾驶员疲劳，有利于提高隧道通行能力保证交通安全。隧道照明系统主要包括：中间照明段、入口段照明、过渡段照明、出口段照明、应急照明、洞外引道照明及接近段减光设施。根据公路隧道通风照明设计规范（JTJ026-1999）规定，长度大于100m的隧道都应设置电光照明设施1。1.2.2隧道照明的特点及照明要求 隧道照明是一种特殊路段，其管道结构决定了它的照明特点与其他路段不同，隧道照明特点有以下几点：（1） 隧道路面应具有一定的亮度水平；
