基于PLC技术的路灯控制系统探讨

    黄平

    摘 要：城市路灯照明耗电量较大，设备使用寿命较短，而且现在人们对路灯的智能控制水平要求也越来越高，为了实现上述要求，可以应用PLC技术来控制路灯系统，该控制系统具有远程控制路灯开关、使用范围广、路灯使用寿命长、控制简单、稳定性好等诸多优点。

    关键词：PLC技术；路灯；控制系统

    城市规模的不断扩大使得照明路灯的数量也水涨船高般的增多，而且城市路灯消耗的电量在城市用电总量中也占据着不小的比例，为了节约城市能源，必须着力开发城市路灯控制系统。随着电子芯片技术的不断发展，PLC作为集成化程度较高的一种元件在日常生活中的应用已经越来越广泛。在国际市场中西门子PLC以其体积小、运算速度快、通信能力强等优点深受好评。将西门子系列PLC应用于城市路灯控制系统之中，实现城市路灯随着当地的日出日落以及光强的变化而自动点亮熄灭，已经成为城市建设的一个重要研究课题。

    1 基于PLC技术的路灯控制系统的提出背景

    随着城市化进程的发展，城市的规模在逐步变大，城市道路也随之在不断发展，对路灯的需求量越来越大，对路灯的智能化要求也越来越高。城市路灯系统中时序光强结合自动控制系统由于具有根据路灯所在城市的日出日落资料而自动调整开关的特点，而得到了更为广泛的应用。PLC已经在开关量处理的基础之上又增加了模拟量处理和运动控制等功能。因此，PLC路灯控制系统能在保证道路安全的同时节省电能，并能延长灯具的寿命以及降低运行维护成本，更加契合城市发展的要求。

    2 路灯控制的设计思想以及具体工作原理

    （1）系统的硬件结构设计思路

    整个系统主要由三部分组成，分别是上位机、集中控制器和单灯控制器。整个系统中作为总控制器的电脑通过控制集中控制器来实现对每盏路灯的控制。在每一盏路灯上都安装有单灯控制器，它用来接收集中控制器发来的命令。为了实现供电线与信号线的合二为一，可以通过串口双向连接的方式将PC与集中控制器连接起来，之后再通过PLC通信方式将集中控制器与各个单灯控制器进行双向的连接。

    （2）系统控制要求

    根据城市路灯控制的具体特点，要求路灯控制系统能满足如下要求：首先，城市路灯要能够随着太阳的升降而自动熄灭、点亮。其次，城市路灯要能够随着光线的强弱自动调节亮度。为达成上述要求，可以先记录当地的日出日落时刻，再用插值法得出该地区所在纬度的日出日落标准时刻表，再转化成所在经度的北京时间，这样就可以随着日照时间的规律性变化实现路灯的按时自动点亮。为解决路灯亮度随光线变化的问题，可以用光敏三极管和电阻组成一个亮度检测装置，从而实现对外界光线强度的检测并控制路灯的亮度。

    （3）系统程序的编写

    西门子S7-200系列的PLC可以采用STEP7-MicroWIN32软件来编写程序，用该软件编程可以实现便捷的程序编写和联机调试过程。我们可以在菜单的"系统块"中实现对保持区范围的设置，对西门子PLC而言，它的寄存器中的V区和M区都能设置断电保持区。我们可以将全年的路灯点亮及熄灭的具体时间以4位BCD码的存储格式存放在PLC中断电保持区内相应的数据寄存器里。

    软件的编程思路是，先从内置时钟中读取当天的日期，然后将日期以4位BCD码的格式储存到寄存器中，高两位存储的是月，低两位存储的是日。然后将读取的日期与之前储存的日期相比较，如果吻合就继续向下比较小时和分钟，直到核实到当天路灯点亮和熄灭的具体时刻。

    3 系统测试

    （1）测试环境及条件

    为了保证PLC通信系统的通信成功率，所以目前一般采用比较简单的电力线路对PLC路灯控制系统进行测试。此外，为了避免外界干扰，我们将测试环境定为室内。之后依次设计对路灯的亮度进行检查的检测电路以及对路灯的温度和电流进行检测的电路。

    （2）测试方法

    设计路灯亮度检测电路的目的在于检测路灯能否实现在白天自动关闭，在夜晚自动开启的功能，为此可以设计一个亮度检测装置。为了检测路灯的温度和电流，可以用ADC0809检测器。

    将相关测试系统连接完毕后，进行各项检测，观察测试灯的反应情况，在经过反复的实验测试完善系统功能。

    （3）系统优化升级

    PLC技术下的路灯控制系统具有良好的可升级维护性能。在实际生活中，并不是每时每刻都需要路灯照明，不同的时间及天气条件下也有照明需求，例如阴雨天气等。通过系统的优化，符合现代城市建设的绿色建设、节能建设以及成本控制。设计人员应该综合考虑不同区域的人流量、车流量，在下班高峰期做好照明需求，控制亮度。在晚间12时后适当减小亮度。在系统的升级优化中，需要把始终程序、显示程序以及工作状态检测程序等进行调整，主要是路灯的控制部分及外围传感器部分的数据处理。

    4 总结

    使用PLC技术来控制路灯系统，具有运行可靠，可操作性强，调试简单、操作方便、可连续扩展、效率高、成本以及维护费用低等特点，且工作人员可通过编程改变具体控制方案。此外，PLC技术在城市路灯系统中的软件和硬件都采用模块化的结构，这不仅为安装、调试和维修提供了方便，且极大地降低了管理人员的劳动强度。在现有经验的基础上还可以考虑在交通高峰时期按车流量的大小按照比例开启相关路段的路灯，根据路灯工作的电流以及温度的检测结果实现路灯漏电或者损坏的实时报警。

    参考文献：

    [1]荣晶.基于PLC的智能路灯系统设计[J].现代电子技术，2012，35（24）：89-90.