- 校園路燈的PLC控制系統設計方案
- 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，能源節約和環保問題倍受人們關注。飛速發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。隨著我們新校區的落成，規模不斷壯大，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，還要根據具體流量統計，及時進行方案的調整及優化。
本課題《校園路燈的PLC 控制系統設計》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。控制時間段的合理化，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。現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，影響電網的穩定。
2.5 控制方式簡單，浪費資源，系統對電能的消耗過大：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
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;宿舍區路段：C1、C2 ;山區路段：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各區域不同和季節的變化進行更改，以下是控制要求：相對應的區域時間輸出如圖2。
圖2 相對應時間段路燈的輸出
[page]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
3.4 PLC 編程控制方式
（1） I/O 分配圖。
輸入點分配表
輸出分配表
（2） PLC 程序設計梯形圖。
為了節省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5
[page]3.5 觸摸屏監控軟件
在控制系統中，觸摸屏采用通過計算機的GX-Developer 畫面制作軟件為平臺，開發控制系統的程序。該控制系統監控軟件采用三菱F940GOT 觸摸屏，將用于現場控制的三菱PLC 控制系統和監控系統連接起來。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開發主監控界面，子監控界面處分利用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。
該系統的分為四個監控畫面，如圖6 所示。
圖6 觸摸屏控制畫面
4 結束語
本課題路燈控制系統設計原理新穎，硬件簡單，有很好的節電效果。實驗證明，該系統不僅有很好的節能效率，而且具有延長燈泡壽命的功能。由于該系統采用了三菱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。還可以根據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，這也是路燈節能控制的發展趨勢。
