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轨道交通自动化中环境与设备监控系统的设计与应用
| 论文题名： | 轨道交通自动化中环境与设备监控系统的设计与应用 |
| 关键词： | 轨道交通;环境与设备监控系统;UnityPro;粒子群PID控制;MATLAB仿真 |
| 摘要： | 地铁是一种独立的有轨交通系统，其中环境与设备监控系统是保障地铁正常运营，为乘客提供安全可靠乘车环境的重要一环。环境与设备监控系统可以实时掌握整个系统中设备的状态，有助于进行状态检查，故障检修，提高地铁的安全性、可靠性和自动化水平。随着轨道交通的飞速发展，地铁站普遍出现了能耗大、控制不智能的问题。 本文旨在地铁环境中构建一个环境与设备监控系统。分析监控系统中数据流的传输方式和方向，以及系统的组成部分和各个子系统的结构与功能，并对本研究中所需要使用的MODBUS协议和TCP/IP通讯协议进行约定。 首先，根据现场设备分布的情况和系统设计的需求，进行了系统方案的设计，确定了主从端双冗余的基本PLC配置。根据现场设备的通讯接口情况，在保证机柜内以及所接设备正常运行并有点位预留的情况下，配置机柜内的硬件模块。并在硬件配置好后计算电源能耗水平，确保机柜设备以及外接设备正常运行。 然后使用施耐德UnityPro软件设计了主从端PLC的程序结构。根据与终端设备接口文件中提出的基本要求、通讯方式、接口点表等，对监控设备进行软件程序编写。并对子系统的设备进行模式联动设计，根据系统的时间表等进行优化节能控制的设计，实现在指定时间运行相应的通风模式，提高系统的智能化程度。在分析了传统控制方法的不足后，提出了使用粒子群PID算法的变频风机控制方法。对该粒子群优化PID控制器进行分析设计，并用MATLAB仿真软件将粒子群PID与传统PID的控制效果进行对比，仿真结果表示粒子群PID控制具有调节时间短、超调量小等效果。 最后，本文测试了系统各部分的硬件功能，并进行仿真实验，测试系统核心设备的基本功能。结果表明，设备的故障报警、正常的开关控制都能满足设计需求。随后，进行现场测试以及对设备耗电量的数据采集分析，结果表明，采用变频器控制后的节能效果较为明显，而粒子群PID变频控制的节能效果更好，满足地铁环境的控制要求。 通过以上研究分析，最终设计出基于地铁的环境与设备监控系统，实时监控地铁的系统运行状态。 |
| 作者： | 姚驰研 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 王宝华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京理工大学 |
| 学位年度： | 2020 |
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