杨波 基于PLC路灯控制系统(3)

在plc的输入口各个旋钮开关，按钮开关一头接入plc的输入点，一头接24V+，其中24V+来自plc的输出24V电源。输入端的公共端M1,M2和M端相连。

为了便于维护，和器件的安全，输出端的控制没有直接和负载连接，而是通过中间继电器相连，其中中间继电器全部采用2P的24V中间继电器，中间继电器的供电电压来自24V电源模块。

图3 PLC接线图

3.2 亮度检测装臵

亮度检测电路是作为路灯开启与路灯关闭的一个辅助的控制开关。在夜幕降临的时候，即天黑到一定的程度的时候，而对时间控制系统来说还没有达到规定的开灯时间，但这时也要要求路灯开启，进入第一种工作状态。在早晨天亮时根据亮度变化把路灯关闭，但后面还有时间控制，即使亮度检测失误，当达到一定的实际时间，路灯在时间控制下关闭，进入下一工作状态。

常用的光探测器件很多，本设计用的是硫化镉（Cds）光敏电阻，它是由半导体材料制成的。当光照射到光敏电阻的时候，光子被Cds半导体物质吸收，激发出更多的电子空穴对，使载流子数目增加，从而导致光敏电阻阻值（暗阻）在1~10MΩ之间；在强光条件下，电阻的阻值（亮阻）仅有几百至数千欧姆。

本电路是利用光敏电阻作为光探测器件。电路如图所示，在由电阻R1、光

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敏电阻Cds和可调电阻W组成的分压偏臵。电路中，当A点电压低于晶体三极管基极的导通电压时，晶体三极管BG1、BG2都处于截止状态，发光二极管LED不发光，表示继电器J处于释放状态，继电器J的常闭触点接通。当照射在光敏电阻Cds上的光强增大时，使光敏电阻阻值减小，分压偏臵电路中的A点电压升高，当超过三级管导通电压时，晶体三极管BG1、BG2都导通，发光二极管LED亮；继电器J吸合，常闭触点打开。

VCCW5WQ18550CdsRR4470R55.1KA4Q28550LED 图4 亮度检测电路

3.3 时间调整电路

为了实现路灯可靠的控制，系统设有时钟电路作为路灯开启与关闭的参考时间，而此参考时间则必须与实际时间相同，系统开机后的时间自然是与当前的实际时间不同的，通过时间调节来改变时间。

时间调节由四个按钮开关组成，分别是调整时十位，时个位，分十位，分个位。系统设有时间总开关。按钮开关一头接入plc的输入点，一头接24V+，其中24V+来自plc的输出24V电源。 3.4 时间显示电路

系统时间显示由cd4511和数码管组成。

数码管采用共阴极数码管，由四个七段数码管分别显示时十位，时个位，分十位，分个位。

用PLC中的特殊继电器SM0.5来提供秒脉冲信号，秒脉冲通过一个发光二极管进行指示。

Q0.1输出秒脉冲，Q0.1，Q0.2，Q0.3，Q0.41输出时间显示BCD码。Q1.0，Q1.1，Q1.2，Q1.3输出显示选通信号。

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显示电路如下：

显示译码器CD4511是一个用来驱动共阴极 LED （数码管）显示器的 BCD 码—七段码译码器，特点如下：具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流。可直接驱动LED数码管。

图5 CD4511引脚图

其功能介绍管脚如下：

BI：4脚是消隐输入控制端，当BI=0 时，不管其它输入端状态如何，七段数码管都处于熄灭（消隐）状态，不显示数字。

LT：3脚是测试输入端，当BI=1，LT=0 时，译码的输出全为1，不管输入 DCBA 状态是如何，七段均发亮，显示“8”。它主要是用来检测数码管是否损坏。 LE：锁定控制端，当LE=0的时候，允许译码输出。 LE=1的时候译码器是锁定保持状态，译码器输出被保持在LE=0时的数值。 A1、A2、A3、A4、为8421BCD码的输入端。

a、b、c、d、e、f、g为译码的输出端，输出为高电平1有效。

1234567813121110LED91514U174 4511R1k1267D0D1D2D3abcdefg DPD0D1D2D3图6 时间显示电路

U4U3U2U110

3.5 电流检测电路

这个电路是交流电流检测电路，交流电流通过变压器TR1初级线圈感应到TR1次级线圈，过流时会造成晶体管动作，直到切断电源。

现在大部分的路灯都是高压钠灯。它是由放电灯管、镇流器、触发器等组成。高压钠灯的工作电路包括镇流器、电源和灯（包括触发器）等，三者之间的关系是不满足直角三角形，所以灯不属于纯电阻器件，而是感性器件，高压钠灯电源、镇流器和灯之间电压和阻抗的数学模型为：

22U2?UL?xUH (1)

222 Z?ZL?ZH (2)

式中：U为电源电压，UL为镇流器电压，UH为灯电压，Z为输人阻抗，ZL为镇流器阻抗，ZH为灯阻抗， x、y是与灯效率有关的系数。镇流器也不是纯电感器件，存在一个小的线圈铜电阻，而式(1)和式(2)中都没有考虑镇流器线圈直流电阻的影响。常用高压钠灯泡的技术参数如下见表l 。高压钠灯泡则必须与相应的镇流器配套使用，配套镇流器的技术参数如下见表2 。 表1 常用高压钠灯泡的技术参数表 灯泡型号 NG100 NG250 NG400 电源电压 220/V 220/V 220/V 额定功率 100/W 250/W 400/W 启动电流 1.8/A 405/A 6.2/A 工作电流 1.25/A 3.00/A 4.60/A 工作电压 135/V 100/V 100/V 光通量 7500/LM 22500/LM 36000/LM

表2 高压钠灯配套镇流器的技术参数表

配 用灯泡额定功率 100W 250W 400W 电源电压 220V 220V 220V

工作电压 167.5V 180V 180V 工作电流 1.25A 3.00A 4.60A 频率 50HZ 50HZ 50HZ 11

VCCD24700uC2ACT.R1TR1VR147KB5R22K7BC549R32k7Q2bc556D3ACT.KA2Q1D1C110uD4 图7电流检测电路

3.6 报警及指示电路

本报警电路由两块555定时器和外接定时元件RC组成的两个多谐震荡电路。第一块555定时器的输出方波信号控制发光二极管发光，第二块555定时器的输出电压调制为两种音频信号使扬声器发出双响声音。

下图为两块555定时器和外接定时元件R,C组成的两个多谐振荡器。多谐振荡器的特点是没有稳定状态，只有两个暂稳态，无需外加触发信号，可以有一个暂稳态直接跳转到另一个暂稳态，并且两个暂稳态的持续状态的时间可通过调节外接的定时元件R,C来进行控制。

报警电路可通过调节电阻R1，R2,R3，R4和电容C1，C2来模拟不同声响，比如R1=R3=10K，R2=100K，R4=150K，C1=10uF，C2=0.01Uf，扬声器可以发出像救护车鸣笛的报警声，同时第一块555定时器构成的多谐振荡器的输出信号还可改变发光二极管闪烁的频率。

VCCR110k8R550kR310kU1VCC8U2KA57RVCCR2100k4RQ3R4150k4Q3100uFC47B2TRIGGNDDIS2TRIGGNDDIS5CVoltTHR5556RR610k0.01u5CVoltTHR55516C110uC30.01uF1C2led 图8 报警指示电路

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