基于PLC的地铁屏蔽门系统设计-kaic.docx

目 录 第1章 绪论 1.1 课题研究意义 1.2 地铁屏蔽门系统的研究现状 1.3 本课题的研究内容 第2章 系统总体方案设计 2.1 系统功能分析 2.2 控制方案选择 2.3 系统方案设计思路 第3章 硬件设计 3.1 主要元器件选型 3.1.1 PLC选型 3.1.2 空气开关选型 3.1.3 交流接触器选型 3.1.4 热继电器选型 3.1.5 中间继电器选型 3.2电路设计 3.2.1主电路设计 3.2.2 PLC I/O点接线图 3.2.3 电机主电路图 3.2.4 电机控制接线图 3.3 IO表 第4章 软件设计 4.1 程序流程图 4.2 程序说明 第5章 系统仿真设计 5.1 组态软件简介 5.2 监控系统的设计 5.2.1 组态王的通信参数设置 5.2.2 新建工程与组态变量 5.2.3 组态画面 5.2.4 监控系统界面设计 结论 参考文献 致谢 附录 附录A 语句表 附录B 组态王程序 ### 基于PLC的地铁屏蔽门系统设计 #### 1. 绪论 ##### 1.1 课题研究意义 随着城市化进程的加快，地铁作为一种高效、便捷的公共交通方式，在大城市中扮演着越来越重要的角色。地铁的安全性和可靠性直接影响到公众的生命财产安全。地铁屏蔽门系统作为保障地铁站台安全的关键设备之一，其重要性不言而喻。屏蔽门不仅能够防止乘客意外跌落轨道，还能有效降低隧道内气流对车站环境的影响，提高能效。 ##### 1.2 地铁屏蔽门系统的研究现状 目前，国内外对于地铁屏蔽门系统的研究已经取得了显著进展。国外许多城市的地铁系统已经广泛采用了先进的屏蔽门技术，如伦敦、巴黎等地的地铁站。在国内，北京、上海等大城市的地铁站也已经开始采用屏蔽门系统。这些系统的应用大大提高了地铁的安全性和运营效率。 ##### 1.3 本课题的研究内容 本课题旨在设计一套基于PLC的地铁屏蔽门控制系统，实现屏蔽门的自动化控制。具体包括以下几个方面： - **系统总体方案设计**：明确系统需求，确定控制方案和技术路线。 - **硬件设计**：主要包括PLC选型、其他电气元件选型及电路设计等。 - **软件设计**：完成PLC程序编写及调试工作。 - **系统仿真设计**：利用组态软件进行系统模拟测试，确保系统的稳定性和可靠性。 #### 2. 系统总体方案设计 ##### 2.1 系统功能分析 地铁屏蔽门系统的基本功能包括但不限于： - **自动开关门控制**：根据列车到达或离开信号，自动打开或关闭屏蔽门。 - **紧急情况处理**：在发生火灾或其他紧急情况下，可通过手动操作快速开启所有屏蔽门。 - **故障报警**：当系统检测到故障时，应及时报警并显示故障位置。 - **远程监控**：支持远程监控和维护功能，便于管理和维护。 ##### 2.2 控制方案选择 考虑到地铁屏蔽门系统的复杂性和安全性要求，本设计选择了基于PLC的控制方案。PLC具有以下优势： - **高可靠性**：PLC专为工业环境设计，具有较强的抗干扰能力。 - **编程灵活**：支持多种编程语言，如梯形图、功能块图等。 - **易于扩展**：可根据需要轻松添加新的输入/输出模块。 - **维护简便**：具有自诊断功能，便于故障排查和维护。 ##### 2.3 系统方案设计思路 整体设计思路如下： 1. **需求分析**：明确屏蔽门的功能需求和性能指标。 2. **方案选择**：根据需求选择合适的控制方案和技术路线。 3. **硬件设计**：选型合适的PLC和其他电气元件，并完成电路设计。 4. **软件开发**：编写PLC程序，实现系统的逻辑控制。 5. **仿真测试**：利用组态软件进行系统模拟测试，确保系统的稳定性和可靠性。 6. **现场调试**：在实际环境中安装和调试系统，确保其正常运行。 #### 3. 硬件设计 ##### 3.1 主要元器件选型 ###### 3.1.1 PLC选型 PLC的选择需考虑系统规模、输入/输出点数、通信接口等因素。本设计选用西门子S7-1200系列PLC，该型号具有良好的性价比，能够满足本项目的需求。 ###### 3.1.2 空气开关选型 空气开关主要用于电路的保护，防止过载或短路造成的损害。选型时应根据电路的工作电流来选择合适的空气开关规格。 ###### 3.1.3 交流接触器选型 交流接触器用于频繁地接通或断开交流电路，需根据负载类型和工作频率选择合适的型号。 ###### 3.1.4 热继电器选型 热继电器用作电动机的过载保护，选型时需考虑电动机的额定电流和工作条件。 ###### 3.1.5 中间继电器选型 中间继电器用于信号转换或放大，选择时需考虑输入输出电压等级和触点数量。 ##### 3.2 电路设计 ###### 3.2.1 主电路设计 主电路主要负责电力的传输和分配，包括电源接入、空气开关、交流接触器、热继电器等元件的连接。 ###### 3.2.2 PLC I/O点接线图 绘制PLC的输入输出点接线图，明确各I/O点与外部设备之间的连接关系。 ###### 3.2.3 电机主电路图 详细绘制电机的主电路图，包括电机与接触器、热继电器之间的连接关系。 ###### 3.2.4 电机控制接线图 绘制电机的控制电路图，展示电机启停、正反转等控制信号的连接方式。 ##### 3.3 IO表 列出PLC的所有输入输出点，并标注每个点的功能说明，方便后续编程和调试。 #### 4. 软件设计 ##### 4.1 程序流程图 绘制程序流程图，清晰展示系统的控制逻辑和数据流向。 ##### 4.2 程序说明 编写PLC程序，实现屏蔽门的自动化控制。程序应包括但不限于： - **主程序**：实现系统初始化、状态监控等功能。 - **子程序**：实现特定功能，如开门、关门等动作控制。 - **中断程序**：处理异常情况，如紧急停止等。 #### 5. 系统仿真设计 ##### 5.1 组态软件简介 组态软件是一种用于监控和数据采集（SCADA）系统的软件工具，可以用来构建人机交互界面（HMI），实现对现场设备的实时监控和控制。 ##### 5.2 监控系统的设计 ###### 5.2.1 组态王的通信参数设置 设置组态王与PLC之间的通信参数，包括通信协议、波特率等。 ###### 5.2.2 新建工程与组态变量 新建工程项目，并定义所需的组态变量，用于存储系统状态信息。 ###### 5.2.3 组态画面 设计组态画面，直观展示屏蔽门的状态信息和控制指令。 ###### 5.2.4 监控系统界面设计 设计用户友好的监控系统界面，方便操作人员查看系统状态并进行控制操作。 ### 结论 通过对地铁屏蔽门系统的设计与研究，成功实现了一套基于PLC的自动化控制方案。该方案不仅能够满足屏蔽门的安全性和可靠性要求，还具有良好的扩展性和维护性。通过仿真测试，验证了系统设计的可行性和有效性。未来，可以通过进一步的技术优化和创新，提高系统的智能化水平，更好地服务于城市轨道交通的发展。