基于PLC技術(shù)的路燈控制系統(tǒng)探討

黃平

摘 要：城市路燈照明耗電量較大，設(shè)備使用壽命較短，而且現(xiàn)在人們對(duì)路燈的智能控制水平要求也越來(lái)越高，為了實(shí)現(xiàn)上述要求，可以應(yīng)用PLC技術(shù)來(lái)控制路燈系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程控制路燈開關(guān)、使用范圍廣、路燈使用壽命長(zhǎng)、控制簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好等諸多優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：PLC技術(shù)；路燈；控制系統(tǒng)

城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大使得照明路燈的數(shù)量也水漲船高般的增多，而且城市路燈消耗的電量在城市用電總量中也占據(jù)著不小的比例，為了節(jié)約城市能源，必須著力開發(fā)城市路燈控制系統(tǒng)。隨著電子芯片技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC作為集成化程度較高的一種元件在日常生活中的應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越廣泛。在國(guó)際市場(chǎng)中西門子PLC以其體積小、運(yùn)算速度快、通信能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)深受好評(píng)。將西門子系列PLC應(yīng)用于城市路燈控制系統(tǒng)之中，實(shí)現(xiàn)城市路燈隨著當(dāng)?shù)氐娜粘鋈章湟约肮鈴?qiáng)的變化而自動(dòng)點(diǎn)亮熄滅，已經(jīng)成為城市建設(shè)的一個(gè)重要研究課題。

1 基于PLC技術(shù)的路燈控制系統(tǒng)的提出背景

隨著城市化進(jìn)程的發(fā)展，城市的規(guī)模在逐步變大，城市道路也隨之在不斷發(fā)展，對(duì)路燈的需求量越來(lái)越大，對(duì)路燈的智能化要求也越來(lái)越高。城市路燈系統(tǒng)中時(shí)序光強(qiáng)結(jié)合自動(dòng)控制系統(tǒng)由于具有根據(jù)路燈所在城市的日出日落資料而自動(dòng)調(diào)整開關(guān)的特點(diǎn)，而得到了更為廣泛的應(yīng)用。PLC已經(jīng)在開關(guān)量處理的基礎(chǔ)之上又增加了模擬量處理和運(yùn)動(dòng)控制等功能。因此，PLC路燈控制系統(tǒng)能在保證道路安全的同時(shí)節(jié)省電能，并能延長(zhǎng)燈具的壽命以及降低運(yùn)行維護(hù)成本，更加契合城市發(fā)展的要求。

2 路燈控制的設(shè)計(jì)思想以及具體工作原理

（1）系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路

整個(gè)系統(tǒng)主要由三部分組成，分別是上位機(jī)、集中控制器和單燈控制器。整個(gè)系統(tǒng)中作為總控制器的電腦通過(guò)控制集中控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)每盞路燈的控制。在每一盞路燈上都安裝有單燈控制器，它用來(lái)接收集中控制器發(fā)來(lái)的命令。為了實(shí)現(xiàn)供電線與信號(hào)線的合二為一，可以通過(guò)串口雙向連接的方式將PC與集中控制器連接起來(lái)，之后再通過(guò)PLC通信方式將集中控制器與各個(gè)單燈控制器進(jìn)行雙向的連接。

（2）系統(tǒng)控制要求

根據(jù)城市路燈控制的具體特點(diǎn)，要求路燈控制系統(tǒng)能滿足如下要求：首先，城市路燈要能夠隨著太陽(yáng)的升降而自動(dòng)熄滅、點(diǎn)亮。其次，城市路燈要能夠隨著光線的強(qiáng)弱自動(dòng)調(diào)節(jié)亮度。為達(dá)成上述要求，可以先記錄當(dāng)?shù)氐娜粘鋈章鋾r(shí)刻，再用插值法得出該地區(qū)所在緯度的日出日落標(biāo)準(zhǔn)時(shí)刻表，再轉(zhuǎn)化成所在經(jīng)度的北京時(shí)間，這樣就可以隨著日照時(shí)間的規(guī)律性變化實(shí)現(xiàn)路燈的按時(shí)自動(dòng)點(diǎn)亮。為解決路燈亮度隨光線變化的問(wèn)題，可以用光敏三極管和電阻組成一個(gè)亮度檢測(cè)裝置，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)外界光線強(qiáng)度的檢測(cè)并控制路燈的亮度。

（3）系統(tǒng)程序的編寫

西門子S7-200系列的PLC可以采用STEP7-MicroWIN32軟件來(lái)編寫程序，用該軟件編程可以實(shí)現(xiàn)便捷的程序編寫和聯(lián)機(jī)調(diào)試過(guò)程。我們可以在菜單的"系統(tǒng)塊"中實(shí)現(xiàn)對(duì)保持區(qū)范圍的設(shè)置，對(duì)西門子PLC而言，它的寄存器中的V區(qū)和M區(qū)都能設(shè)置斷電保持區(qū)。我們可以將全年的路燈點(diǎn)亮及熄滅的具體時(shí)間以4位BCD碼的存儲(chǔ)格式存放在PLC中斷電保持區(qū)內(nèi)相應(yīng)的數(shù)據(jù)寄存器里。

軟件的編程思路是，先從內(nèi)置時(shí)鐘中讀取當(dāng)天的日期，然后將日期以4位BCD碼的格式儲(chǔ)存到寄存器中，高兩位存儲(chǔ)的是月，低兩位存儲(chǔ)的是日。然后將讀取的日期與之前儲(chǔ)存的日期相比較，如果吻合就繼續(xù)向下比較小時(shí)和分鐘，直到核實(shí)到當(dāng)天路燈點(diǎn)亮和熄滅的具體時(shí)刻。

3 系統(tǒng)測(cè)試

（1）測(cè)試環(huán)境及條件

為了保證PLC通信系統(tǒng)的通信成功率，所以目前一般采用比較簡(jiǎn)單的電力線路對(duì)PLC路燈控制系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。此外，為了避免外界干擾，我們將測(cè)試環(huán)境定為室內(nèi)。之后依次設(shè)計(jì)對(duì)路燈的亮度進(jìn)行檢查的檢測(cè)電路以及對(duì)路燈的溫度和電流進(jìn)行檢測(cè)的電路。

（2）測(cè)試方法

設(shè)計(jì)路燈亮度檢測(cè)電路的目的在于檢測(cè)路燈能否實(shí)現(xiàn)在白天自動(dòng)關(guān)閉，在夜晚自動(dòng)開啟的功能，為此可以設(shè)計(jì)一個(gè)亮度檢測(cè)裝置。為了檢測(cè)路燈的溫度和電流，可以用ADC0809檢測(cè)器。

將相關(guān)測(cè)試系統(tǒng)連接完畢后，進(jìn)行各項(xiàng)檢測(cè)，觀察測(cè)試燈的反應(yīng)情況，在經(jīng)過(guò)反復(fù)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試完善系統(tǒng)功能。

（3）系統(tǒng)優(yōu)化升級(jí)

PLC技術(shù)下的路燈控制系統(tǒng)具有良好的可升級(jí)維護(hù)性能。在實(shí)際生活中，并不是每時(shí)每刻都需要路燈照明，不同的時(shí)間及天氣條件下也有照明需求，例如陰雨天氣等。通過(guò)系統(tǒng)的優(yōu)化，符合現(xiàn)代城市建設(shè)的綠色建設(shè)、節(jié)能建設(shè)以及成本控制。設(shè)計(jì)人員應(yīng)該綜合考慮不同區(qū)域的人流量、車流量，在下班高峰期做好照明需求，控制亮度。在晚間12時(shí)后適當(dāng)減小亮度。在系統(tǒng)的升級(jí)優(yōu)化中，需要把始終程序、顯示程序以及工作狀態(tài)檢測(cè)程序等進(jìn)行調(diào)整，主要是路燈的控制部分及外圍傳感器部分的數(shù)據(jù)處理。

4 總結(jié)

使用PLC技術(shù)來(lái)控制路燈系統(tǒng)，具有運(yùn)行可靠，可操作性強(qiáng)，調(diào)試簡(jiǎn)單、操作方便、可連續(xù)擴(kuò)展、效率高、成本以及維護(hù)費(fèi)用低等特點(diǎn)，且工作人員可通過(guò)編程改變具體控制方案。此外，PLC技術(shù)在城市路燈系統(tǒng)中的軟件和硬件都采用模塊化的結(jié)構(gòu)，這不僅為安裝、調(diào)試和維修提供了方便，且極大地降低了管理人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。在現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上還可以考慮在交通高峰時(shí)期按車流量的大小按照比例開啟相關(guān)路段的路燈，根據(jù)路燈工作的電流以及溫度的檢測(cè)結(jié)果實(shí)現(xiàn)路燈漏電或者損壞的實(shí)時(shí)報(bào)警。

參考文獻(xiàn)：

[1]榮晶.基于PLC的智能路燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2012，35（24）：89-90.