基于PLC的多回路路燈節能系統的研究

(機電工程學院 山東協和學院 山東 濟南 250107)

一、引言

目前，能源節約和環保問題倍受人們關注，飛速發展的經濟對能源的要求相當迫切，面臨能源問題也更為突出，控制路燈用電，制定科學合理的路燈控制方案，在節能管控方面顯得越來越重要。

路燈節能管控的要點：路燈照明時刻要合理和可靠，使其自動化，智能化，遠程可操作化，可靠地保證路燈在合理的時刻亮燈。開關燈的時刻不僅要根據光照度，不同區域的合理時間段等，制定不同的路燈控制方案，還要根據具體不同區域、不同環境的需求，及時進行方案的調整及優化。

基于PLC的多回路路燈節能系統由西門子可編程控制器作為主控單元和上位機組態作為控制系統操作進行相結合構成。通過光照度傳感器對照度進行監測。結合時間段控制、區域控制等模式，控制路燈開啟和關閉，對路燈照明進行合理的管控[2]。

二、路燈控制面臨的主要問題

1.目前大部分路燈控制以分散時控方式為主，即在路燈配電箱中安裝時控器，可按預定的時間自行開/關燈；但不能及時調整開/關燈的時間，更無法及時反映照明設施的運行情況，并且故障率高、維修困難。

2.路燈開關燈的地區不合理，有些地方到了晚上根本就不需要照明了，路燈還依然亮著，有些地方需要照明的，偏偏就不亮。

3.路燈控制方式簡單，浪費資源，系統對電能的消耗過大：燈具燒壞頻繁，維護不方便。

三、路燈控制系統設計

(一)光照度傳感器。為了實現路燈根據光照度變化自動關閉和開啟，需有一個光照度檢測裝置。PLC具有RS485通信模塊，采用帶有RS485接口的光照度傳感器，PLC通過485通信實時讀取光照度參數，通過上位機可設置光照度參數值，可自動調整路燈的開關燈時間。

光照度傳感器采用對弱光有較高靈敏度的硅蘭光伏探測器作為傳感器；具有測量范圍寬、線形度好、防水性能好、使用方便、便于安裝、傳輸距離遠等特點，尤其適用于農業大棚、城市照明等場所。

(二)電能計量監測。為了計量路燈用電情況，路燈控制配電柜回路出線側安裝電能表，電能表需帶RS485通信接口，PLC通過485通信實時讀取每個路燈回路用電能耗情況，可實時監測當前路燈用電能耗，形成記錄，對比各種時間段的能耗，為節能數據提供依據。

由于配電柜每個輸出回路固定，控制路燈數量及能耗功率固定，通過能耗對比，可同時分析出路燈的開燈情況及路燈損壞情況。

(三)控制要求。根據路燈照明的調查情況，可以將路燈分為多回路：A1、A2、A3、A4、B1、B2、B3、B4、C1、C2、D1、D2、E1、E2、F、Z段，多時間段：T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8段，多種控制策略：M1、M2、M3、M4、M5、M6等模式。

根據受控路段不同需求、根據各區域不同和季節的變化進行更改，制定多種控制要求。

(四)控制電路設計。控制方式分為現場手動、遠程手動以及網絡自動三種方式，可以隨意切換，操作靈活方便。控制電路如圖1所示。

圖1 控制電路

(五)遠程組態監控。西門子PLC結合以太網接口模塊，使各個路燈控制點可通過光纖進行網絡進行組網，上位控制系統中，開發系統程序，編譯界面，通過網絡組網，將現場控制的西門子PLC控制系統和監控系統連接起來，建成路燈節能系統。

從變量定義和I/O設備的管理入手，利用多樣化的繪圖工具、強大的腳本語言處理能力和豐富的命令語言函數開發主監控界面，子監控界面。通過美觀性極高、靈活性、可操作性的人機交互界面，讓操作人員選擇自動或者手動運行。對于手動狀態也減少了PLC的輸入點，從而降低成本，又增加了可操作性[3]。

該系統的監控畫面如圖2所示。

圖2 監控畫面

四、結束語

基于PLC的多回路路燈節能系統設計的原理新穎，硬件簡單，有很好的節電效果。實驗證明，該系統不僅有很好的節能效率，而且具有延長燈泡壽命的功能。由于該系統采用了西門子PLC控制，具有可靠性高、抗干擾能力強；編程簡單、使用方便；功能完善、通用性強；設計安裝簡單、維護方便等優點。并具有較高的性價比，通過編程改變控制方案，可適用于不同時差的地區。還可以根據實際情況變更和擴展，提高其靈活性和適應性，有利于應用和推廣，這也是路燈節能控制的發展趨勢[4]。

[1]熊濤,丁辛芳,陳德英.一種新穎的照明控制電路[J].傳感器技術,2015,18(5):50-53.

[2]杜軍,邱瑞學.PL2101在路燈控制系統中的應用[J].國外電子元器件.2003.9:33-34.

[3]譚浩強.C程序設計[M].北京:清華大學出版社,2007:145-169.

[4]嚴蔚敏,吳偉明.數據結構(C)語言版)[M].北京:清華大學出版社,2010:256-287.