高桿燈集中控制改造

王寅

摘要：隨著港口企業(yè)對節(jié)能力度的不斷提高，電氣自動(dòng)化控制技術(shù)在港口行業(yè)的應(yīng)用也是越來越普遍，大到大型起重設(shè)備，流動(dòng)機(jī)械設(shè)備等，小到電纜井水位報(bào)警裝置，都可通過一部分設(shè)備自動(dòng)化來達(dá)到節(jié)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(nèi)高桿燈照明控制方式以實(shí)現(xiàn)對照明的集中控制，達(dá)到照明節(jié)能。

關(guān)鍵詞：節(jié)能；高桿燈控制；改造；PLC

一、設(shè)備狀況

1.1 公司碼頭位于長江入?？谀习兜氖庈绾由嫌?，擁有倉庫、堆場總面積為34.4萬平方米。同時(shí)，預(yù)留了3個(gè)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(zhuǎn)倉庫。

1.2 公司根據(jù)前期作業(yè)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(jù)岸線長度共布置了11座高桿燈，每座高桿燈設(shè)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(shí)間控制開關(guān)控制自動(dòng)開啟關(guān)閉的路燈照明線路，另外一路3盞燈則是根據(jù)現(xiàn)場作業(yè)需要需手動(dòng)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(shè)一路控制，控制開關(guān)則設(shè)在碼頭面離引橋最近的20米高桿燈配電箱內(nèi)，并接入時(shí)間控制器，隨碼頭面20米高桿燈路燈照明同時(shí)開啟和關(guān)閉。

1.2.3 陸域堆場照明共設(shè)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(shí)間控制開關(guān)控制的照明線路和現(xiàn)場手動(dòng)操作的工作照明線路，但因?yàn)榍捌谠O(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)作業(yè)貨種以及需量的不同，每座高桿燈配置的照明燈具的數(shù)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(yè)時(shí)的照度需求。

1.2.4 隨著公司業(yè)務(wù)不斷拓展，裝卸能力的不斷提高，特別是夜間作業(yè)，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(shù)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(fèi)現(xiàn)象，我們增加的照明主要在工作照明線路上，是根據(jù)現(xiàn)場作業(yè)需要手動(dòng)開啟的，但有時(shí)夜間作業(yè)可以提前完工，而操作部門又經(jīng)常沒有及時(shí)通知我們，造成工作照明不能及時(shí)關(guān)閉；2、開啟工作照明需要我們夜班值班電工去現(xiàn)場而現(xiàn)場理貨人員不可操作，就會(huì)經(jīng)常遇到我們?nèi)ラ_燈而作業(yè)設(shè)備需要維修的情況，因此會(huì)造成維修矛盾，不僅影響作業(yè)生產(chǎn)，也產(chǎn)生一定的安全隱患。

1.3 從保證設(shè)備正常運(yùn)行，排除生產(chǎn)安全隱患，減少設(shè)備維修矛盾，并且達(dá)到減少電量消耗的目標(biāo)出發(fā)，我們提出對高桿燈控制方式進(jìn)行改造，通過遠(yuǎn)程集中控制系統(tǒng)的方式，實(shí)現(xiàn)高桿燈遠(yuǎn)程手動(dòng)開啟、路燈照明自動(dòng)開啟以及現(xiàn)場手動(dòng)控制。

二、改造方案

2.1 工作原理

圖2-1

現(xiàn)場高桿燈配電箱照明部分控制電路圖如圖3-1。根據(jù)電路圖，高桿燈照明的工作原理是：斷路器均處于on狀態(tài)，當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)SA置于手動(dòng)控制檔時(shí)，分別按下自鎖按鈕開關(guān)SB1、SB2、SB3、SB4、SB5，線圈KM1、KM2、KM3、KM4、KM5得電，相應(yīng)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(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)置于定時(shí)控制時(shí)，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(shí)間控制開關(guān)控制，而工作照明線路無法開啟，必須切換到手動(dòng)控制。

2.2 確定改造任務(wù)

增加PLC控制信號(hào)接入點(diǎn)，電路圖如圖3-2，當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)置于集中控制檔位時(shí)，PLC可控制KA1根據(jù)設(shè)定的時(shí)間自動(dòng)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(yuǎn)方人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

我們選取港內(nèi)2#15米高桿燈進(jìn)行初期改造，只針對一座高桿燈，通過模擬軟件來實(shí)現(xiàn)集中控制。

圖2-2

2.3 設(shè)備選型

我們選取西門子公司S7-200作為單個(gè)高桿燈控制系統(tǒng)的PLC，CPU型號(hào)為CPU224XP，它有數(shù)字輸入量14個(gè)，數(shù)字輸出量10個(gè)，可滿足現(xiàn)有高桿燈照明數(shù)量的控制需求，也為后期增加工作照明線路預(yù)留了足夠的輸出量。

穩(wěn)壓開關(guān)電源，我們選取了上海明偉電子有限公司DR-100-24導(dǎo)軌型開關(guān)電源，便于現(xiàn)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(yuǎn)程控制系統(tǒng)人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)，因此人機(jī)界面的輸出信號(hào)作為現(xiàn)場PLC的輸入信號(hào)，見表3-1

2.6 程序設(shè)計(jì)程序梯形圖如圖3-4所示。

圖3-4

2.7 遠(yuǎn)程集中控制系統(tǒng)

2.7.1 組成：工控機(jī)/Wincc、可編程控制器PLC、人機(jī)交互界面。

2.7.2 工控機(jī)

使用WinCC6.0組態(tài)軟件來實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場可編程控制器的通訊，監(jiān)視可編程控制器的運(yùn)行狀態(tài)，以及提供人機(jī)交互界面對可編程控制器進(jìn)行控制的環(huán)境。

2.7.3 人機(jī)交互界面

選用了Siemens Smart 1000 IE觸摸屏，建立每一座高桿燈對應(yīng)的控制線路圖像，當(dāng)需要對該高桿燈進(jìn)行控制時(shí)，通過觸摸畫面對應(yīng)控制線路按鈕即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方控制。

三 結(jié)論

這次針對2#15米高桿燈照明改造基本實(shí)現(xiàn)了以下功能：

1、實(shí)現(xiàn)路燈照明線路和工作照明線路遠(yuǎn)程開啟和關(guān)閉；

2、實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程＼現(xiàn)場控制轉(zhuǎn)換；

3、路燈照明線路自動(dòng)開啟和關(guān)閉；

本次高桿燈控制改造主要為了以后能夠?qū)⑦h(yuǎn)方集中控制用于我們碼頭而準(zhǔn)備的前期工作，只實(shí)現(xiàn)了整個(gè)堆場集中控制的一部分內(nèi)容，但仍然收獲很多。通過進(jìn)一步的改造，最終將實(shí)現(xiàn)全部高桿燈的集中控制。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙景波等，西門子S7-200PLC實(shí)踐與應(yīng)用，機(jī)械工業(yè)出版社，2012；

[2]程立英等，圖解西門子TDC與S7-300/400PLC，機(jī)械工業(yè)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(shè)備SMART 700 IE、SMART 1000 IE操作說明。