高桿燈集中控制改造

王寅

摘要：隨著港口企業對節能力度的不斷提高，電氣自動化控制技術在港口行業的應用也是越來越普遍，大到大型起重設備，流動機械設備等，小到電纜井水位報警裝置，都可通過一部分設備自動化來達到節能的目的，而我們這次就通過使用可編程控制器（PLC）來改造堆場內高桿燈照明控制方式以實現對照明的集中控制，達到照明節能。

關鍵詞：節能；高桿燈控制；改造；PLC

一、設備狀況

1.1 公司碼頭位于長江入海口南岸的蕩茜河上游，擁有倉庫、堆場總面積為34.4萬平方米。同時，預留了3個總面積7.2萬平方米堆場和1座面積為2.2萬平方米的貨物中轉倉庫。

1.2 公司根據前期作業貨種的需要，碼頭前沿主要配置了20米高桿燈，堆場35米和15米高桿燈，引橋路燈則使用了8米路燈。

1.2.1 碼頭前沿根據岸線長度共布置了11座高桿燈，每座高桿燈設置了6盞400w納光源投光燈，并分為兩路控制，其中一路3盞燈為時間控制開關控制自動開啟關閉的路燈照明線路，另外一路3盞燈則是根據現場作業需要需手動開啟的工作照明線路。

1.2.2 碼頭至陸域連接共有4座引橋，共49盞路燈照明，每座引橋路燈只設一路控制，控制開關則設在碼頭面離引橋最近的20米高桿燈配電箱內，并接入時間控制器，隨碼頭面20米高桿燈路燈照明同時開啟和關閉。

1.2.3 陸域堆場照明共設35米高桿燈27座，15米高桿燈2座，分別布置在堆場橫路和縱路的交叉口，其中照明控制線路也同樣分為時間控制開關控制的照明線路和現場手動操作的工作照明線路，但因為前期設計時根據作業貨種以及需量的不同，每座高桿燈配置的照明燈具的數量和放置角度均不一樣，因此有些高桿燈的照明布置主要用于道路照明，而有些高桿燈則不僅需要道路照明，更要保證堆場作業時的照度需求。

1.2.4 隨著公司業務不斷拓展，裝卸能力的不斷提高，特別是夜間作業，對堆場照度提出了比較高的要求，因此我們對高桿燈增加了照明燈具，照明燈具的數量也從去年的116盞，增加到167盞，但是，照明燈具的增加使得我們在工作中也碰到了很多問題：1、電量消耗有浪費現象，我們增加的照明主要在工作照明線路上，是根據現場作業需要手動開啟的，但有時夜間作業可以提前完工，而操作部門又經常沒有及時通知我們，造成工作照明不能及時關閉；2、開啟工作照明需要我們夜班值班電工去現場而現場理貨人員不可操作，就會經常遇到我們去開燈而作業設備需要維修的情況，因此會造成維修矛盾，不僅影響作業生產，也產生一定的安全隱患。

1.3 從保證設備正常運行，排除生產安全隱患，減少設備維修矛盾，并且達到減少電量消耗的目標出發，我們提出對高桿燈控制方式進行改造，通過遠程集中控制系統的方式，實現高桿燈遠程手動開啟、路燈照明自動開啟以及現場手動控制。

二、改造方案

2.1 工作原理

圖2-1

現場高桿燈配電箱照明部分控制電路圖如圖3-1。根據電路圖，高桿燈照明的工作原理是：斷路器均處于on狀態，當轉換開關SA置于手動控制檔時，分別按下自鎖按鈕開關SB1、SB2、SB3、SB4、SB5，線圈KM1、KM2、KM3、KM4、KM5得電，相應的路燈照明線路、工作照明線路1、工作照明線路2、工作照明線路3、工作照明線路4工作；當轉換開關置于定時控制時，路燈照明線路控制線圈KM1由接觸器KA控制，KA的線圈則由時間控制開關控制，而工作照明線路無法開啟，必須切換到手動控制。

2.2 確定改造任務

增加PLC控制信號接入點，電路圖如圖3-2，當轉換開關置于集中控制檔位時，PLC可控制KA1根據設定的時間自動開啟路燈照明，另外，路燈照明線路也可以和工作照明一同通過遠方人機界面實現遠程控制。

我們選取港內2#15米高桿燈進行初期改造，只針對一座高桿燈，通過模擬軟件來實現集中控制。

圖2-2

2.3 設備選型

我們選取西門子公司S7-200作為單個高桿燈控制系統的PLC，CPU型號為CPU224XP，它有數字輸入量14個，數字輸出量10個，可滿足現有高桿燈照明數量的控制需求，也為后期增加工作照明線路預留了足夠的輸出量。

穩壓開關電源，我們選取了上海明偉電子有限公司DR-100-24導軌型開關電源，便于現場安裝。

2.4 PLC的I/O接線表

每座高桿燈工作照明的輸入由遠程控制系統人機界面實現，因此人機界面的輸出信號作為現場PLC的輸入信號，見表3-1

2.6 程序設計程序梯形圖如圖3-4所示。

圖3-4

2.7 遠程集中控制系統

2.7.1 組成：工控機/Wincc、可編程控制器PLC、人機交互界面。

2.7.2 工控機

使用WinCC6.0組態軟件來實現與現場可編程控制器的通訊，監視可編程控制器的運行狀態，以及提供人機交互界面對可編程控制器進行控制的環境。

2.7.3 人機交互界面

選用了Siemens Smart 1000 IE觸摸屏，建立每一座高桿燈對應的控制線路圖像，當需要對該高桿燈進行控制時，通過觸摸畫面對應控制線路按鈕即可實現遠方控制。

三 結論

這次針對2#15米高桿燈照明改造基本實現了以下功能：

1、實現路燈照明線路和工作照明線路遠程開啟和關閉；

2、實現遠程＼現場控制轉換；

3、路燈照明線路自動開啟和關閉；

本次高桿燈控制改造主要為了以后能夠將遠方集中控制用于我們碼頭而準備的前期工作，只實現了整個堆場集中控制的一部分內容，但仍然收獲很多。通過進一步的改造，最終將實現全部高桿燈的集中控制。

參考文獻：

[1]趙景波等，西門子S7-200PLC實踐與應用，機械工業出版社，2012；

[2]程立英等，圖解西門子TDC與S7-300/400PLC，機械工業出版社，2011；

[3]西門子S7-200選型手冊；

[4]S7-200中文編程手冊；

[5]SIEMENS SIMATIC HMI設備SMART 700 IE、SMART 1000 IE操作說明。