杨波 基于PLC路灯控制系统

摘 要

随着数字技术和网络技术的发展，公共照明数字化和网络化已经成为一种必然趋势。节约能源、保证灯具寿命、提高照明管理水平、美化城市夜量和保证城市夜间出行安全等，已经成为对公共照明系统的一项基本要求。公共照明系统广泛采用高压钠灯或金属卤化物灯传统照明系统经常采用电感镇流器，

本文将介绍基于PLC的路灯控制系统。本文设计基于PLC的路灯监控系统根据时间的变化，控制路灯的明亮程度。同时考虑到不同的季节天气等的变化的实际情况，以亮度检测控制辅助，达到更合理的目的。

关键词： PLC，亮度控制，定时控制

Streetlight monitoring system in the PLC - based design

Abstract

Along with arithmetic figure technique with technical development in network, the public lighting arithmetic figure turn to turn to have become a kind of inevitable trend with the network. Economy energy, guarantee the lamp life span, increase illuminate to manage the level, beautify the city night measures with guarantee nighttime in city out line safety etc., have become to a basic request of the public lighting system. The extensive adoption in system in public lighting high pressure light metals turns the thing light tradition illuminates the system to usually adopt the electricity feels the town flows the machine, illuminating lamp the adoption unify switch control case.

This article will introduce the street lamp control system based on PLC. In this paper, the design based on PLC street lamp monitoring system according to the time change, control the street lamp bright degree. Taking into account the different seasonal weather changes in the actual situation, to brightness detection control auxiliary, achieve more reasonable purpose.

KEY WORDS: PLC BRIGHTNESS CONTROL TIMING CONTROL

目录

1 绪论 ........................................................................................................................... 1 1.1 课题背景 ............................................................................................................. 1 1.2 国内外的发展现状 ............................................................................................. 2 1.3 节能控制系统 ..................................................................................................... 2 2 控制系统设计方案 ................................................................................................... 3 2.1 PLC介绍 .............................................................................................................. 3 2.2 高压钠灯介绍 ..................................................................................................... 4 2.3 控制系统方案 ..................................................................................................... 5 2.3.1 方案论证....................................................................................................... 5 2.3.2 设计方案....................................................................................................... 5 2.3.3 结构框图....................................................................................................... 6 3 硬件电路的设计 ....................................................................................................... 7 3.1 西门子S7-200PLC的介绍 ................................................................................ 7 3.2 亮度检测装臵 ..................................................................................................... 8 3.3 时间调整电路 ..................................................................................................... 9 3.4 时间显示电路 ..................................................................................................... 9 3.5 电流检测电路 ................................................................................................... 11 3.6 报警及指示电路 ............................................................................................... 12 3.7 控制系统供电电路 ........................................................................................... 13 4 软件部分的设计 ..................................................................................................... 13 4.1 STEP7-Micro/WIN32编程软件介绍 ............................................................... 14 4.2 子程序 ............................................................................................................... 15 5 总结 ......................................................................................................................... 17 致谢 ............................................................................................................................. 18 参考文献 ..................................................................................................................... 19 附录1： ...................................................................................................................... 19 附录2： ...................................................................................................................... 22 附录3：总体电路图 .................................................................................................. 23 附录4：梯形图程序 .................................................................................................. 24

1 绪论

路灯控制是市政建设的一项重要内容，为了高效的进行路灯管理，各国都不断的进行研究，利用各种先进技术，提高路灯的控制效率，保障路灯的可靠运行。目前国内的路灯控制器生产的品牌很多，路灯控制器集电磁技术、智能化控制技术、数据控制技术于一体，在可控和平缓的方式下智能调节，使输出电压稳定在设定的额定值范围之间，路灯控制器实现公共照明系统的工作电流与亮度需求的理想结合，达到控制方便可靠与节电和优化供电目的，根据一年四季变化规律与经纬度算法计算日出日落时间而且有开关时间微调和半夜控制功能，从而能适应不同地理环境的需要。 1.1 课题背景

随着科学技术的不断发展、城市规模的急剧膨胀，城市照明已经不仅局限于街道的照明，社会对亮灯率、开关灯的准确率、故障检测的实时性和维修的及时性、路灯的节能要求也不断的增高，这样集现代计算机技术、无线电通信、测控技术、路灯电力节能于一体的城市照明节能、自动监控和管理系统也就应运而生了。随着现代科技的日益发展和人们生活水平的不断提高，绿色照明已经成为当今照明界发展的一种趋势，科学的控制路灯，不仅可以满足人们行路行车的安全，还能节约电能及延长灯具的使用寿命,从而减轻维修工作量和减少运行费用。

目前能源节约和环保问题越来越被世人所关注飞速发展的经济对能源的要求相当迫切中国面临的问题更加突出。随着城市化进程的推进，城市的路灯照明对电能的消耗与日俱增。据统计,我国城市公共照明占照明耗电量30%左右,约440亿度。如果按市场平均电价0.70/ 度来计算，一年耗费大约310 亿元,给国家的经济发展带来巨大的开支。因此，道路照明节能技术的推广意义重大。

路灯节能应该从两个方面来考虑,一是使用效率高、寿命长、安全性能稳定的照明灯具。目前国际上在路灯节能领域采用主要的方法是降压和降流两种技术,一般均可实现节约电能20% 以上。二是开发节能控制系统，就是通过控制系统来对路灯的起、停、节流时间进行控制,在人流非高峰期时进行节流节能，从而避免不必要的电耗。

想要让路灯亮起来，让城市亮起来，而且亮得更科学，亮得省电省钱，则必须依靠科技创新，采用新技术，大力开发节能的高新技术产品，制定相应的新产品来推广应用配套政策，推动我国道路照明节电节能工作的全面展开。使路灯管理智能化、规范化，提高管理水平和工作效率；使工作人员从繁复的“巡检”工作中解放出来，减少维护和更换灯具对道路运行安全的影响；给用户提供良好服务和安全保障的同时也提高大桥安全系数。

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路灯控制系统通过配电箱内的智能控制器对照明灯进行监控，实现全线照明灯开启/关闭；路段照明灯开启/关闭；照明灯气象信息联动（需气象参数采集单元）等功能；不仅为节约电能，节约人力、物力提供了有效手段，同时也为提高城市现代化形象，保证道路交通安全等级，实现良好的社会效益。 1.2 国内外的发展现状

为了高效的进行城市的路灯管理,世界各国都在不断地研究，利用各种先进的技术手段进行城市路灯监控。目前对于路灯监控系统的研究。

美国某公司在道路照明系统使用嵌入基于载波芯片的智能控制器、基于LonWorks技术的电子镇流器替代低效的机械镇流器，构建实现单个路灯控制功能的路灯解决方案。同时在配电柜中加装智能服务器在网络中起到分段控制的作用。智能服务器是整个路灯控制系统的核心设备，负责接收路灯控制中心的指令，控制路灯电子镇流器，并将数据实时上传到WEB服务器。电子镇流器和智能服务器之间通过现有的动力线缆相互通信。此方案采用电力载波的方式，只有在路灯线路基本都是专用变压器、线路比较干净、杂波少时，才便于电力载波通讯。但是不适合公用变压器的路灯线路，因为居民用电和工厂用电都在其中，线路上杂波信号比较强，信号不稳；也不适合超长线路（通常电力载波的有效距离是500米）的情况，因为路段本身比较长（大于1Km）时钠灯数量多，导致补偿电容大量吸收中频（100kHz~300kHz）的载波信号，进而使通讯受到影响。由于中国电力的特性，电力载波技术不适合中国的电力国情。同时此公司路灯控制系统费用较贵，一台智能服务器价格为5000元，可控制140盏路灯，每盏路灯中需安装一个电子镇流器，每台电子镇流器为1000元。相比而言，本系统GPRS-ZIGBEE路由器价格在和对方等同的情况下至少可以控制到上万盏路灯（具体安装视具体情况而定），每个ZIGBEE终端控制器的价格也仅为几百元左右。

美国另一公司作为研发无线射频模块的公司，将GPRS+ZIGBEE技术应用于远程抄表系统，并没有将这种技术应用于城市路灯照明。其应用于路灯控制系统的技术与本系统不同，需要通过有线的以太网方式将所需要控制的路灯连接在一起，然后通过GPRS网络连接到远程监控中心。这种方式最大的不足在于安装系统时需要布线，施工复杂。 1.3 节能控制系统

目前能源节约也是当前关注的一个重要问题，常见的路灯节能控制系统有，RLD数控式路灯节能控制系统，他路灯节电控制系统主要由自主知识产权的数控稳压技术（AVR）以及可编程节能控制系统等组成，调节方式由节能控制系

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