校園路燈的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計方案

摘要：基于PLC 控制的學校路燈控制系統(tǒng)在燈具節(jié)能上把握了節(jié)能的新方向，采用分時分段控制，克服了隔燈點亮的光照不均勻、燈具壽命縮短、不能點亮燈和電能的浪費等問題。該系統(tǒng)采用三菱FX2N-32MRPLC 可編程控制器作為主控單元，三菱F940GOT 觸摸屏作為控制系統(tǒng)操作和顯示終端的作用進行結(jié)合應(yīng)用。具有運行可靠、可操作性強、可連續(xù)擴展、節(jié)能效果明顯、成本和維護費用低等優(yōu)點，可通過PLC 編程來改變控制方案，適用于有不同時差的地區(qū)，是路燈節(jié)能的發(fā)展趨勢。

1 引言

目前，能源節(jié)約和環(huán)保問題倍受人們關(guān)注。飛速發(fā)展的經(jīng)濟對能源的要求相當迫切，中國面臨能源問題也更為突出，我們學校也隨之重視起來。隨著我們新校區(qū)的落成，規(guī)模不斷壯大，更要科學合理的制定路燈控制方案，顯得越來越重要。

研究校園路燈控制技術(shù)的目的： 路燈照明時刻要合理和可靠，使其自動化，智能化，可靠地保證路燈在合理的時刻亮燈。亮燈的時刻不僅要根據(jù)光線的亮度、實際車流量和人流量設(shè)計具體路段的路燈控制方案，還要根據(jù)具體流量統(tǒng)計，及時進行方案的調(diào)整及優(yōu)化。

本課題《校園路燈的PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計》由三菱FX2N-32MRPLC可編程控制器作為主控單元和三菱F940GOT 觸摸屏作為控制系統(tǒng)操作進行相結(jié)合構(gòu)成。采用光電傳感器對照度進行檢測。當照度低于一定值時，控制路燈開啟；當照度高于一定值時，控制路燈關(guān)閉。控制時間段的合理化，行人的安全性和人車流量，路燈的壽命等等進行設(shè)計。

2 學校路燈的主要問題

2.1 校園路燈現(xiàn)在采用控制方法以分散時控方式為主，即在路燈配電箱中安裝定時器，按預(yù)定的時間自行開/關(guān)燈；而有些路段燈開關(guān)通常是人工手動控制方法?，F(xiàn)行的方法既不能及時調(diào)整開/關(guān)燈的時間，更無法及時反映照明設(shè)施的運行情況，并且故障率高、維修困難。

2.2 開關(guān)燈的地區(qū)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。

2.3 開關(guān)時間控制隨意，過早就浪費電能，過遲就影響行車行人。

2.4 路燈的基本上是同一時間打開，影響電網(wǎng)的穩(wěn)定。

2.5 控制方式簡單，浪費資源，系統(tǒng)對電能的消耗過大：燈具燒壞頻繁，維護不方便。

3 路燈的控制設(shè)計

3.1 光電傳感器檢驗電路

為了讓路燈能在白天自動關(guān)閉和晚上自動開啟，需有一個亮度檢測裝置。如圖1 為路燈的亮度檢測電路。如圖1,亮度檢測電路是由四個電阻構(gòu)成一個電橋，Re 光敏電阻，KM 為繼電器，電源電壓為12V.檢驗靈敏度由R2/R3 決定，R2=R3 時靈敏度最高，即為電橋的最高靈敏度。

圖1 亮度檢測電路

當有光照在光敏電阻Re 上時，Re 的電阻值為100KΩ，R1=50mΩ，R2=R3=1.2 mΩ。當光線較強時，Uab≈5V,繼電器KM 動作，路燈斷電停止工作。當光線較暗時，a、b 之間的電壓為0V,繼電器KM 不會動作，路燈開始工作，點亮。

3.2 控制要求

根據(jù)我校具體的情況，可以將學校路燈分為16 段：A1、A2、A3、A4、B1、B2、B3、B4、C1、C2、D1、D2、E1、E2、F、Z 段。主路段大道分為四段：A1、A2、A3、A4;生步行上下課路段：B1、B2、B3、B4;宿舍區(qū)路段：C1、C2 ;山區(qū)路段：D1、D2;文化長廊路段：E1、E2;學校廣場：F;其他：G;路燈的控制路段根據(jù)各區(qū)域不同和季節(jié)的變化進行更改，以下是控制要求：相對應(yīng)的區(qū)域時間輸出如圖2。

圖2 相對應(yīng)時間段路燈的輸出

3.3 控制電路設(shè)計

控制方式分為手動（機械）和自、手動（PLC）三種方式，可以隨意切換，操作靈活方便。下面圖是控制電路連接圖3。

圖3 控制電路連接圖

3.4 PLC 編程控制方式

（1） I/O 分配圖。

輸入點分配表

輸出分配表

（2） PLC 程序設(shè)計梯形圖。

為了節(jié)省PLC 的輸入點，在程序的設(shè)計中，利用到DECO 譯碼指令，如圖4.程序還利用了時間比較，讓路燈按照時間的設(shè)定點亮，如圖5.