庫區(qū)智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

高 強(qiáng)

（中國石油吐哈油田公司銷售事業(yè)部，吐魯番 838002）

1 引言

油庫夜間戶外照明目前使用大功率強(qiáng)光照明設(shè)施由高處向地面大范圍投射（如高桿燈）來實(shí)現(xiàn)，照明設(shè)施內(nèi)部由12～24只獨(dú)立燈源組成，燈源功率從100W～1000W 不等，照明設(shè)施耗電量非常大。因此，自動照明控制系統(tǒng)的完善與否對節(jié)能降耗具有一定意義。

2 庫區(qū)照明現(xiàn)狀

吐哈油田原油儲庫，位于新疆鄯善地區(qū)，占地550畝。庫區(qū)從東至西安裝五臺防爆高桿燈，每臺高桿燈18只200W 燈源，總功率為18000W。庫區(qū)照明采用人工控制，這種方式極易因天氣變化或個(gè)人感知差異，造成照明設(shè)施開關(guān)過早或延遲，產(chǎn)生電能浪費(fèi)、燈具使用壽命縮短等問題。因此，夜間自動照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與使用對油庫安全與節(jié)能意義重大。

3 方案選擇

3.1 采用傳統(tǒng)光控方式

考慮到庫區(qū)照明配電系統(tǒng)全部為防爆設(shè)備，燈具的供電開關(guān)必須全部安裝在防爆配電柜內(nèi)的密封盒內(nèi)。如果照明自動控制系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的光控設(shè)備，就會存在以下兩個(gè)弊端：一是光控設(shè)備需要引出光敏元件，在防爆盒外部接受光照來反饋給光控制器，但引出件必將破壞原設(shè)計(jì)防爆密封引入（或引出）裝置，使防爆設(shè)備的整體防爆性能下降。二是新疆鄯善地區(qū)屬于多風(fēng)沙揚(yáng)塵氣候，露天的光敏元件受光面被沙塵污染后，光敏性能下降，也會引起白天誤開燈或提前開燈等現(xiàn)象。

3.2 采用定時(shí)器控制方式

如果采用加裝定時(shí)器的照明控制方式自動控制照明系統(tǒng)，定時(shí)器會按照預(yù)先設(shè)定好的時(shí)間，自動發(fā)出開關(guān)信號。這種方式抗環(huán)境干擾能力強(qiáng)，故障率低，發(fā)生誤動作的概率低。但是，隨著季節(jié)的變化，開關(guān)時(shí)間需要人工定期進(jìn)行調(diào)整設(shè)定，操作繁瑣且不夠準(zhǔn)確。

3.3 基于PLC 控制的自動照明系統(tǒng)

通過對比分析，在安裝定時(shí)器的基礎(chǔ)上，加裝一組PLC 控制器，利用PLC 控制器的邏輯控制功能，結(jié)合節(jié)氣變化，代替人工對定時(shí)器的控制時(shí)間每天自動進(jìn)行調(diào)整，從而可以實(shí)現(xiàn)完全自動化。

通過以上比較分析，采用基于PLC 控制的自動照明系統(tǒng)作為庫區(qū)自動照明的控制方式。

4 基于PLC 控制的自動照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用

4.1 分析計(jì)算PLC 控制任務(wù)依據(jù)

該設(shè)計(jì)基于自動控制系統(tǒng)的開環(huán)控制原理。由于地球繞太陽的運(yùn)行軌道基本不變，因此產(chǎn)生了有規(guī)律的春夏秋冬四季，“冬至”到“夏至”的日照時(shí)間慢慢變長，“夏至”到“冬至”的日照時(shí)間慢慢變短，而且每年的同一天里，對應(yīng)于上一年的同一天，太陽升起和降落時(shí)間偏差并不大，這是有規(guī)律可循的自然現(xiàn)象。因此，我們利用人工目測并配合使用照度計(jì)的方法統(tǒng)計(jì)出一年內(nèi)每天傍晚和凌晨的光照度，以此來設(shè)定每天的合理開關(guān)燈時(shí)間。

根據(jù)觀察記錄，每年“夏至”這一天日照時(shí)間最長，應(yīng)該在晚上22:15分開燈，凌晨5:25關(guān)燈。隨著“夏至”向“冬至”的不斷變化，每天的日照時(shí)間逐漸縮短，夜晚亮燈時(shí)間應(yīng)逐漸增加，到“冬至”這一天，日照時(shí)間最短，晚上開燈時(shí)間要提前至18:45，凌晨關(guān)燈時(shí)間推遲至9:00?；谶@個(gè)思路，結(jié)合觀察統(tǒng)計(jì)出的一年內(nèi)每天傍晚和凌晨的光照度，我們計(jì)算得出了夏至到冬至、冬至到夏至九個(gè)不同時(shí)間段開關(guān)燈延時(shí)調(diào)節(jié)時(shí)間，作為PLC執(zhí)行控制任務(wù)的依據(jù)。

4.2 程序設(shè)計(jì)

根據(jù)上述依據(jù)，我們將程序設(shè)計(jì)分為兩部分：一是年自動循環(huán)控制程序；二是年內(nèi)9個(gè)不同時(shí)段內(nèi)相對增時(shí)（或延時(shí)）子程序。調(diào)用PLC 編程軟件內(nèi)的“可逆計(jì)數(shù)器”、“計(jì)時(shí)器”以及“塊比較”等功能指令模塊完成程序設(shè)計(jì)。

4.3 自控系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案

本次自控核心控制元件使用歐姆龍公司的H5H 定時(shí)器及小型一體化機(jī)CPM1A 系列16 點(diǎn)位PLC。H5H 設(shè)定輸出數(shù)據(jù)為：最晚22：15分輸入初始開關(guān)燈信號，PLC 外部繼電器00000輸入，1000輸出，通過中間繼電器放大，驅(qū)動交流接觸器工作送電給高桿燈，PLC 時(shí)間補(bǔ)償原理梯形圖，定時(shí)器、PLC、中間繼電器、交流接觸器接線圖，并附控制原理及說明。

4.4 應(yīng)用效果

經(jīng)過一段時(shí)間的觀察，我們發(fā)現(xiàn)智能控制系統(tǒng)完全能滿足夜間照明需要，同時(shí)照明耗電量有明顯減少。以下是控制系統(tǒng)投用后采集的一組日開關(guān)燈時(shí)間與當(dāng)日光照度的對比數(shù)據(jù)。一般室外光照度LX 在10～16之間，即需要打開夜間照明。由此可知智能控制系統(tǒng)誤差不大，效果令人滿意。

5 結(jié)束語

該智能照明控制系統(tǒng)在庫區(qū)得到了良好運(yùn)用，但是在運(yùn)行過程中，我們也發(fā)現(xiàn)了一些問題，同時(shí)提出了相應(yīng)的解決辦法；系統(tǒng)具有一定的推廣價(jià)值。

一是智能照明控制系統(tǒng)的控制中心由定時(shí)器和PLC 組成，控制系統(tǒng)完成后，實(shí)際運(yùn)行過程中，天黑天亮的實(shí)際時(shí)間，每年會有些許差別。為此，需要我們在“夏至”節(jié)氣開始前，對定時(shí)器的初始開關(guān)燈時(shí)間進(jìn)行修定，即可滿足實(shí)際要求。

二是該套智能照明控制系統(tǒng)具有推廣價(jià)值，如在其它地區(qū)使用，只需重新設(shè)定定時(shí)器初始開關(guān)燈時(shí)間，并在PLC 控制程序中對延時(shí)子程序的時(shí)間占空比進(jìn)行修訂，即可滿足使用要求。