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，設備使用壽命較短，而且現(xiàn)在人們對路燈的智能控制水平要求也越來越高，為了實現(xiàn)上述要求，可以應用PLC技術(shù)來控制路燈系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)具有遠程控制路燈開關(guān)、使用范圍廣、路燈使用壽命長、控制簡單、穩(wěn)定性好等諸多優(yōu)點。

關(guān)鍵詞：PLC技術(shù)；路燈；控制系統(tǒng)

城市規(guī)模的不斷擴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用已經(jīng)越來越廣泛。在國際市場中西門子PLC以其體積小、運算速度快、通信能力強等優(yōu)點深受好評。將西門子系列PLC應用于城市路燈控制系統(tǒng)之中，實現(xiàn)城市路燈隨著當?shù)氐娜粘鋈章湟约肮鈴姷淖兓詣狱c亮熄滅，已經(jīng)成為城市建設的一個重要研究課題。

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，對路燈的需求量越來越大，對路燈的智能化要求也越來越高。城市路燈系統(tǒng)中時序光強結(jié)合自動控制系統(tǒng)由于具有根據(jù)路燈所在城市的日出日落資料而自動調(diào)整開關(guān)的特點，而得到了更為廣泛的應用。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動控制等功能。因此，PLC路燈控制系統(tǒng)能在保證道路安全的同時節(jié)省電能，并能延長燈具的壽命以及降低運行維護成本，更加契合城市發(fā)展的要求。

2 路燈控制的設計思想以及具體工作原理

（1）系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設計思路

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

（2）系統(tǒng)控制要求

根據(jù)城市路燈控制的具體特點，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的升降而自動熄滅、點亮。其次，城市路燈要能夠隨著光線的強弱自動調(diào)節(jié)亮度。為達成上述要求，可以先記錄當?shù)氐娜粘鋈章鋾r刻，再用插值法得出該地區(qū)所在緯度的日出日落標準時刻表，再轉(zhuǎn)化成所在經(jīng)度的北京時間，這樣就可以隨著日照時間的規(guī)律性變化實現(xiàn)路燈的按時自動點亮。為解決路燈亮度隨光線變化的問題，可以用光敏三極管和電阻組成一個亮度檢測裝置，從而實現(xiàn)對外界光線強度的檢測并控制路燈的亮度。

（3）系統(tǒng)程序的編寫

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

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

3 系統(tǒng)測試

（1）測試環(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單的電力線路對PLC路燈控制系統(tǒng)進行測試。此外，為了避免外界干擾，我們將測試環(huán)境定為室內(nèi)。之后依次設計對路燈的亮度進行檢查的檢測電路以及對路燈的溫度和電流進行檢測的電路。

（2）測試方法

設計路燈亮度檢測電路的目的在于檢測路燈能否實現(xiàn)在白天自動關(guān)閉，在夜晚自動開啟的功能，為此可以設計一個亮度檢測裝置。為了檢測路燈的溫度和電流，可以用ADC0809檢測器。

將相關(guān)測試系統(tǒng)連接完畢后，進行各項檢測，觀察測試燈的反應情況，在經(jīng)過反復的實驗測試完善系統(tǒng)功能。

（3）系統(tǒng)優(yōu)化升級

PLC技術(shù)下的路燈控制系統(tǒng)具有良好的可升級維護性能。在實際生活中，并不是每時每刻都需要路燈照明，不同的時間及天氣條件下也有照明需求，例如陰雨天氣等。通過系統(tǒng)的優(yōu)化，符合現(xiàn)代城市建設的綠色建設、節(jié)能建設以及成本控制。設計人員應該綜合考慮不同區(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時后適當減小亮度。在系統(tǒng)的升級優(yōu)化中，需要把始終程序、顯示程序以及工作狀態(tài)檢測程序等進行調(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)來控制路燈系統(tǒng)，具有運行可靠，可操作性強，調(diào)試簡單、操作方便、可連續(xù)擴展、效率高、成本以及維護費用低等特點，且工作人員可通過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強度。在現(xiàn)有經(jīng)驗的基礎(chǔ)上還可以考慮在交通高峰時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結(jié)果實現(xiàn)路燈漏電或者損壞的實時報警。

參考文獻：

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