基于PLC城市路灯控制系统的设计

随着城市规模的不断扩大, 城市市容的改善, 照明路灯的数量越来越多, 其用电量占城市的总用电量的比例不断增加, 开发城市路灯控制装置是刻不容缓的事情。城市路灯控制可分为人工控制、时序自动控制、光强自动控制、时序光强结合自动控制等几类。各种控制方法各有优缺点, 因此目前在城市照明系统中, 时序光强结合自动控制得到广泛应用, 其能根据路灯所在城市的日出日落资料数据, 自动调整开关时间。

1 系统方案

根据路灯所在城市的日出日落时间进行时序控制, 同时结合亮度检测电路实现时序光强结合自动控制。考虑到系统运行稳定性和可靠性, 我们采用西门子PLC控制系统。西门子S7-200系列PLC是一种体积小、功能齐全的PLC, 具有良好的性价比, 在各类工控系统中得到广泛应用, 且具备内置时钟, 利用它可方便构建城市路灯控制系统。

根据城市路灯的控制特点, 我们提出系统控制要求如下。

(1) 按照每天的日照时间, 日出的时候熄灭路灯;日落时候点亮路灯。

随着地球的自转和公转, 每天地球上各点的日照时间是成规律性变化的。我们以浙江金华城市为例, 表1是根据Nortons Star Atlas and Reference Book的日出日落标准时刻表, 利用插值法得到的金华所在纬度的日出日落时刻表, 然后根据所在地的经度可算出所在地的北京时间。

(2) 要求能根据光线的亮度控制路灯。

在一年四季中, 难免有天黑得过早的时候, 这个时候如果没有相应的应急措施, 将会给交通带来不便。在本控制系统中我们设置一个亮度检测装置就能解决该问题, 具体如图1所示。

电阻R1与光敏三极管VT1组成三极管VT2管的偏置电路, 继电器K1为开关电路的负载。当一定波长的光照射到VT1的基极时, 便产生光电流使VT2基极处低电位而截止, 而VT2集电极处于高电位, 继电器失电还原, 实现了亮度检测控制。

2 程序编程

(1) 西门子S 7-2 0 0系列P L C可采用STEP7-MicroWIN32软件编程, 该软件功能强大, 可方便进行程序编制和联机调试。我们把全年路灯的点亮熄灭时间存储到断电保持寄存器中, 西门子PLC中寄存器V、M区均可设置断电保持区, 具体可在菜单的“系统块”中设置保持区范围。我们可以自己制作表格, 把全年的点亮熄灭时间与PLC中数据寄存器相对应, 存储格式采用4位B C D码。

(2) 软件编程思路为:首先从内置时钟中读取当天日期, 并将日期存储到寄存器中, 数据存储格式为4位B C D码, 高2位为月, 低2位为日。与原先存储的日期进行比较, 如相等则继续比较小时和分钟, 直至当天路灯点亮和熄灭的时刻到为止。

3 结语

利用西门子S7-200系列PLC构成的城市路灯时序光强结合自动控制系统, 可根据路灯所在地的日出日落时间并结合亮度检测电路合理控制路灯。联机调试证明, 基于P L C控制的路灯控制系统具有运行可靠, 可操作性强, 可连续扩展, 成本和维护费用低等优点, 可通过编程来改变控制方案, 适用于不同时差的地区。今后如果考虑到交通高峰期时按比例开启路灯, 任意查询路灯的工作电流和温度, 路灯发生漏电或损坏时报警等功能, 我们将能取得更加良好的控制效果。

摘要：本文阐述城市路灯照明耗电大, 设备使用寿命短等原因, 设计了一种基于西门子PLC的城市路灯控制系统, 该系统能结合日出日落时刻表和亮度检测电路控制城市路灯。文章介绍控制方案和软件编程思路。实践证明, 该系统具有运行可靠, 操作行强, 成本和维护费低优点。

关键词：PLC,控制系统,城市路灯