1、浅谈 PLC 在隧道施工过程中氧气监控的应用摘要：在隧道施工过程中，防止氧气浓度过大和缺氧是安全文明施工最重要的要求，控制好氧气浓度是防止氧气浓度过大和缺氧的根本措施，用 PLC 来监控氧气的浓度，具有安全、可靠、适用等特点。 关键词：PLC；氧气浓度；监控系统 中图分类号：U45 文献标识码： A 0 引言 隧道属于封闭区域，在封闭区域内施工时，特别是进行焊接、气割或类似加工操作时，均必须进行足够的通风，以防止有害物质、可燃气体的累积及氧气的缺失，这些区域内的焊接不仅仅对焊工健康不利，对工作在这些区域的其他人也不利。潜在的危险包括缺氧、氧气过量、有毒气体、易燃或易爆气体及焊接烟雾或特殊物质的
2、累积，有时气体可能会累积到爆炸浓度；封闭区域内施工可能会出现的另一个问题是缺氧。无论是爆炸，还是缺氧都威胁到了作业人员生命财产安全，因此将氧气浓度控制在安全范围内，对隧道安全文明施工有着重大的意义。PLC 具有良好的可靠性和稳定性，用 PLC 来监控隧道内氧气的浓度有着很好的适用性和可靠性。 1 设计思路 在整个隧道氧气浓度监控系统中，用氧气浓度传感器采集现场氧气浓度值，然后将该值送给 PLC 进行判断，最后根据 PLC 的判断结果对风机做出调整和发出报警信号，并可通过西门子的 WinCC 组态软件来实现实现现场模拟和监视功能。 2 监控系统的实现 2.1 硬件的选型 （1）PLC 的选型：本
3、文采用 FX2n 系列 PLC 来做主控制器； （2）氧气传感器：采用 GYH25 氧气传感器，该设备可以连续自动地将隧道内氧气浓度转换成标准电信号输送给 PLC 设备，并具超限声光报警等功能； （3）风量风速传感器：KIMO-CP304，风速量程为 2100m/s,风量范围为-10kPa+10kPa； （4）变频器：三菱 FRE500； （5）模拟量输入模块：FX2n8AD，主要供给传感器使用； （6）模拟量输出模块：FX2n4DA，主要供给变频器使用； （7）速度继电器：JY1 型速度继电器，该继电器轴转为 150 转/分左右时,即能动作.100 转/分以下触点恢复正常位置，主要用来判断风
4、机的运行情况。当风机正常运转时，速度继电器的常开触点闭合，当风机停转时，常开触点断开。 （8）上位机：采用研华 IPC-610 工控机。 （9）风机：选用满足现场风量要求的风机，工作频率为 50Hz，工作电压为 380v 交流电； 2.2 硬件框架图 图 1 系统的硬件框架图 2.3 系统的工作原理 通过操作设备中按钮启动该系统，PLC 进入工作状态，由于风量传感器和氧气浓度传感器送来的信号是模拟信号，PLC 基本单元不能直接识别及处理，因此必须进行 A/D 转换，即将模拟信号转换成 PLC 基本单元能够识别和处理的数字信号。在隧道氧气浓度较低的情况下，风机的转速一般也较低，以便经济运行；当氧
5、气的浓度较高时，风机的转速一般就要变高，以便更好的排气和进风，所以为了更好的调节风机的速度，往往采用变频器来实现。然而 PLC 不能直接通过变频器控制风机的转速，必须通过 D/A 转换装置 FX2N4DA 将 PLC 的数字信号进行转换，转换后变频器才能根据输出信号控制风机的转速。 在控制系统中，速度继电器的主要作用是用来判断风机的运转情况的，当风机运转时，速度继电器的常开触头闭合，指示灯亮起，表示风机在运转；当风机停转时，速度继电器的常开触头断开，经过 PLC 控制后，相应的指示灯熄灭。但是风机运行后，排风和进风的实际情况，PLC并不能检测和判断，因此必须加上风量传感器来检测现场点的进风或排
6、风的实际情况。 组态软件 WinCC 是西门子公司和微软公司共同开发的一款工业软件。组态软件在控制系统中能够模拟现场环境，使控制更为直观形象，它是人和机器交互的界面，简称人机界面(HMI)。除此之外，组态软件还进行数据分析，以便供上层决策使用。一般组态软件安装在性能较好的工控机机上。 3 结语 隧道施工安全关系到施工作业人员的生命财产，隧道施工单位除了加强各自的安全生产管理外，还应该加大投入高技术高智能控制系统的运用，也是预防安全事故的重要措施，特别是应该加大对氧气浓度的检测、控制、预警控制系统的应用，从技术层面上最大可能地为隧道安全文明施工做好保障。 参考文献 1邹金慧可编程控制器及其系统M重庆：重庆大学出版社，2002 2李金城PLC 模拟量与通讯控制应用实践M北京：电子工业出版社，2011 3西门子（中国）有限公司自动化与驱动集团深入浅出西门子WinCC V6（第二版）M北京：北京航空航天大学出版社，2004
