路燈節能照明PLC控制系統的設計

張勇忠 路琳

【摘要】目前，路燈照明的節能方法主要有兩種，一種是“降耗節能方法”，另一種是“控制節能方法”。本文將運用“控制節能方法”，以某公司的路燈照明系統為研究對象，利用PLC的控制功能及工廠的電氣技術，采用了“光控”“時控”“手控”多種組合方式，實現了對路燈的光感自動控制、分時分段控制、全燈半燈控制、應急手動控制和故障自動反饋等功能。從而保證了該系統的高智能化、高可靠性和節能環保等方面的要求。

【關鍵詞】路燈；PLC；智能控制；節能環保

1緒論

隨著時代的發展，能源緊缺的問題也日益突顯出來。節能環保意識不斷深入人心，逐漸成為社會的共識。在路燈照明領域也不斷有新節能方法和節能技術應運而生，其中代表性的有兩種，分別是降耗節能法和控制節能法。

降耗節能法，是其它可再生能源（如太陽能，風能）轉化為電能，并儲存起來，供夜間路燈照明使用；或者是將路燈的照明燈具改造成為節能效果更好的新型發光二極管燈具，降低照明功率，起到節能環保的作用。降耗節能法雖然節能效果非常好，運行維護便利，代表著未來路燈節能發展的方向。但系統初期費用投入和系統運行期間的維修成本很高，其技術含量先進，控制系統相對復雜，對工作人員的業務素質要求也嚴格，制約著在現階段的推廣和使用。

控制節能法是指綜合的運用光控時控，全燈半燈，分區分段，聯合集控等多種控制方式，在保證路燈照明質量的前提下，使路燈的照明的時間更趨于合理，照明形式更靈活多變，從而達到節約能源的目地。控制節能法還具有改造成本低，節能效果佳，維修使用方便等優點。比較適合學校，工廠，機關等中小區域路燈控制系統的節能使用。

本文以某汽車公司的路燈照明系統為研究對像，構建一個以PLC（可編程控制器）為核心，以控制節能法為理念的智能路燈控制系統。

2 控制要求

2.1智能化要求

控制系統要能根據光線強度和時間條件的變化作出綜合分析，合理的控制燈的開關時間，使路燈照明符合各街區的實際照明要求。

2.2節能環保要求

根據各街區的人員通過量的大小和附近車間的工作時間的不同，對各街區實施不同等級的照明亮度和照明時長的控制

2.3安全可靠要求

系統應具有故障診斷的功能和冗余備用控制功能，能夠進行故障的自動診斷與顯示、故障街區辨別及故障時的應急照明。

3 控制方案設計

3.1 照明區域分析

廠區的路燈照明分為四個照明街區，通過對各照明街區周圍的車輛行人的通行狀況調查分析得知，街區1和街區4由廠區的幾條主干道和周邊的生產車間組成，有夜班作業，夜間的車輛行人很多，需要提供充足的路燈照明；街區2和街區3周邊分布的是輔助車間、辦工綜合樓、食堂等后勤部門，19：00以后車輛行人較少，特別是街區3，在23：00以后，基本上沒有車輛行人通過，比較適合采用“半燈照明”及“定時關閉”的路燈照明方式。

3.2 路燈控制系統的工作模式確定

根據照明狀況，確定采用光控自動模式、時控自動模式和手控故障模式三種工作模式。

1.光控自動模式

通過亮度傳感器，感應外界光照變化從而控制燈的開關。當外界光照強度低于系統規定值，并持續10分鐘以上，路燈自動開啟照明。19：00點以后，街區2和街區3切換到半燈照明模式即線路上的路燈間隔點亮。23：00點以后，街區3關閉路燈照明。

當光控自動模式下一個或多個線路上的路燈未能正常點亮時，在19：00時自動轉入時控模式，并且對應的故障線路的指示燈閃爍，蜂鳴器報警。

2.時控自動模式

由時間控制器按照時間設定值向PLC發送開關燈請求，PLC控制各街區的路燈按規定時間點亮和關閉。

3.手控故障模式

手動模式下將切斷PLC對路燈控制，通過控制按鈕分別對各街區的路燈實行全亮和關閉操作。主要用于系統故障時的應急照明控制和維修路燈時的試驗控制。

4 系統硬件配置

4.1 PLC的選型

根據控制要求及公司PLC應用狀況，選擇西門子S7-300系列，CPU為313C。

4.2亮度感應裝置

選用4個“特洛耐”亮度傳感器模塊，分別采集四條街區上的亮度信號，并在亮度傳感器輸出側加裝“特洛耐” 大功率5V繼電器模塊，用來將亮度傳感器的輸出電壓放大后，輸出給PLC。

4.3 定時裝置

采用兩個ZYT16-3a時間控制器，每個時間控制器各有三路輸出，當到達時間控制器的設定時間時，向PLC發送輸入信號。

5 硬件電路設計

5.1主照明電路的設計

主照明電路設計成 “全燈照明”和“半燈間隔照明”能夠互相轉換的照明方式。主照明電路設計圖如下：

5.2 PLC的外部接線設計

6 程序設計

6.1 各運行模式流程圖如下：

7 系統調試

7.1 參數調試

1.亮度傳感器閥值調整

當外界光線亮度符合路燈開啟亮度時，在通電狀態下緩慢調整亮度傳感器上的電位器，調致指示燈由燈亮轉成燈滅狀態，完成閥值調整。

2.時間控制器的設定

按照設計方案的要求進行定時器定時時間的設置。

7.2功能調試

根據設計要求分別進行光控模式、時控模式及手控故障模式的功能調試。

8 總結

安裝后的智能系統工作可靠、節能環保，可以靈活的運用多種照明模式，大幅度的減少了工作人員的工作量，達到了最初的設計要求。

參考文獻：

[1]陳在平，趙相賓《可編程序控制器技術與應用系統設計》，機械工業出版社 2005.1

[2]王仲生《智能檢測與控制技術》，西北工業大學出版社 2011.7

[3]胡建《西門子S7-300 PLC應用教程》，機械工業出版社 2007.2