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校園路燈的PLC控制系統(tǒng)設計方案

發(fā)布時間:2012-03-29

中心議題:
  • 校園路燈的PLC控制系統(tǒng)設計方案
解決方案:
  • 采用了三菱FX2NPLC 控制
  • 采用通過計算機的GX-Developer 畫面制作軟件為平臺

1 引言

目前,能源節(jié)約和環(huán)保問題倍受人們關注。飛速發(fā)展的經濟對能源的要求相當迫切,中國面臨能源問題也更為突出,我們學校也隨之重視起來。隨著我們新校區(qū)的落成,規(guī)模不斷壯大,更要科學合理的制定路燈控制方案,顯得越來越重要。

研究校園路燈控制技術的目的: 路燈照明時刻要合理和可靠,使其自動化,智能化,可靠地保證路燈在合理的時刻亮燈。亮燈的時刻不僅要根據(jù)光線的亮度、實際車流量和人流量設計具體路段的路燈控制方案,還要根據(jù)具體流量統(tǒng)計,及時進行方案的調整及優(yōu)化。

本課題《校園路燈的PLC 控制系統(tǒng)設計》由三菱FX2N-32MRPLC可編程控制器作為主控單元和三菱F940GOT 觸摸屏作為控制系統(tǒng)操作進行相結合構成。采用光電傳感器對照度進行檢測。當照度低于一定值時,控制路燈開啟;當照度高于一定值時,控制路燈關閉??刂茣r間段的合理化,行人的安全性和人車流量,路燈的壽命等等進行設計。

2 學校路燈的主要問題

2.1 校園路燈現(xiàn)在采用控制方法以分散時控方式為主,即在路燈配電箱中安裝定時器,按預定的時間自行開/關燈;而有些路段燈開關通常是人工手動控制方法?,F(xiàn)行的方法既不能及時調整開/關燈的時間,更無法及時反映照明設施的運行情況,并且故障率高、維修困難。

2.2 開關燈的地區(qū)不合理,有些地方到了晚上根本就不需要照明了,路燈還依然亮著,有些地方需要照明的,偏偏就不亮。

2.3 開關時間控制隨意,過早就浪費電能,過遲就影響行車行人。

2.4 路燈的基本上是同一時間打開,影響電網(wǎng)的穩(wěn)定。

2.5 控制方式簡單,浪費資源,系統(tǒng)對電能的消耗過大:燈具燒壞頻繁,維護不方便。

3 路燈的控制設計

3.1 光電傳感器檢驗電路


為了讓路燈能在白天自動關閉和晚上自動開啟,需有一個亮度檢測裝置。如圖1 為路燈的亮度檢測電路。如圖1,亮度檢測電路是由四個電阻構成一個電橋,Re 光敏電阻,KM 為繼電器,電源電壓為12V.檢驗靈敏度由R2/R3 決定,R2=R3 時靈敏度最高,即為電橋的最高靈敏度。

圖1 亮度檢測電路

圖1 亮度檢測電路

當有光照在光敏電阻Re 上時,Re 的電阻值為100KΩ,R1=50mΩ,R2=R3=1.2 mΩ。當光線較強時,Uab≈5V,繼電器KM 動作,路燈斷電停止工作。當光線較暗時,a、b 之間的電壓為0V,繼電器KM 不會動作,路燈開始工作,點亮。

3.2 控制要求

根據(jù)我校具體的情況,可以將學校路燈分為16 段:A1、A2、A3、A4、B1、B2、B3、B4、C1、C2、D1、D2、E1、E2、F、Z 段。主路段大道分為四段:A1、A2、A3、A4;生步行上下課路段:B1、B2、B3、B4;宿舍區(qū)路段:C1、C2 ;山區(qū)路段:D1、D2;文化長廊路段:E1、E2;學校廣場:F;其他:G;路燈的控制路段根據(jù)各區(qū)域不同和季節(jié)的變化進行更改,以下是控制要求:相對應的區(qū)域時間輸出如圖2。

圖2 相對應時間段路燈的輸出

圖2 相對應時間段路燈的輸出
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3.3 控制電路設計

控制方式分為手動(機械)和自、手動(PLC)三種方式,可以隨意切換,操作靈活方便。下面圖是控制電路連接圖3。


圖3 控制電路連接圖

圖3 控制電路連接圖

3.4 PLC 編程控制方式

(1) I/O 分配圖。
輸入點分配表

輸入點分配表

輸出分配表

輸出分配表



(2) PLC 程序設計梯形圖。

為了節(jié)省PLC 的輸入點,在程序的設計中,利用到DECO 譯碼指令,如圖4.程序還利用了時間比較,讓路燈按照時間的設定點亮,如圖5.

圖4
圖4

圖5

圖5
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3.5 觸摸屏監(jiān)控軟件

在控制系統(tǒng)中,觸摸屏采用通過計算機的GX-Developer 畫面制作軟件為平臺,開發(fā)控制系統(tǒng)的程序。該控制系統(tǒng)監(jiān)控軟件采用三菱F940GOT 觸摸屏,將用于現(xiàn)場控制的三菱PLC 控制系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)連接起來。其次,從變量定義和I/O 設備的管理入手,利用F940GOT 多樣化的繪圖工具、強大的腳本語言處理能力和豐富的命令語言函數(shù)開發(fā)主監(jiān)控界面,子監(jiān)控界面處分利用GX-Developer軟件提供的內部軟件,讓操作人員選擇自動或者手動運行。對于手動狀態(tài)也減少了PLC 的輸入點,從而降低成本,又增加了可操作性。

該系統(tǒng)的分為四個監(jiān)控畫面,如圖6 所示。

圖6 觸摸屏控制畫面

圖6 觸摸屏控制畫面

4 結束語


本課題路燈控制系統(tǒng)設計原理新穎,硬件簡單,有很好的節(jié)電效果。實驗證明,該系統(tǒng)不僅有很好的節(jié)能效率,而且具有延長燈泡壽命的功能。由于該系統(tǒng)采用了三菱FX2NPLC 控制,具有可靠性高、抗干擾能力強;編程簡單、使用方便;功能完善、通用性強;設計安裝簡單、維護方便;體積小、質量輕、能耗低等優(yōu)點。并具有高的性價比,通過編程改變控制方案,可適用于不同時差的地區(qū)。還可以根據(jù)實際情況變更和擴展,提高其靈活性和適應性,有利于應用和推廣,這也是路燈節(jié)能控制的發(fā)展趨勢。
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