基于PLC的多回路路灯节能系统的研究

(机电工程学院 山东协和学院 山东 济南 250107)

一、引言

目前，能源节约和环保问题倍受人们关注，飞速发展的经济对能源的要求相当迫切，面临能源问题也更为突出，控制路灯用电，制定科学合理的路灯控制方案，在节能管控方面显得越来越重要。

路灯节能管控的要点：路灯照明时刻要合理和可靠，使其自动化，智能化，远程可操作化，可靠地保证路灯在合理的时刻亮灯。开关灯的时刻不仅要根据光照度，不同区域的合理时间段等，制定不同的路灯控制方案，还要根据具体不同区域、不同环境的需求，及时进行方案的调整及优化。

基于PLC的多回路路灯节能系统由西门子可编程控制器作为主控单元和上位机组态作为控制系统操作进行相结合构成。通过光照度传感器对照度进行监测。结合时间段控制、区域控制等模式，控制路灯开启和关闭，对路灯照明进行合理的管控[2]。

二、路灯控制面临的主要问题

1.目前大部分路灯控制以分散时控方式为主，即在路灯配电箱中安装时控器，可按预定的时间自行开/关灯；但不能及时调整开/关灯的时间，更无法及时反映照明设施的运行情况，并且故障率高、维修困难。

2.路灯开关灯的地区不合理，有些地方到了晚上根本就不需要照明了，路灯还依然亮着，有些地方需要照明的，偏偏就不亮。

3.路灯控制方式简单，浪费资源，系统对电能的消耗过大：灯具烧坏频繁，维护不方便。

三、路灯控制系统设计

(一)光照度传感器。为了实现路灯根据光照度变化自动关闭和开启，需有一个光照度检测装置。PLC具有RS485通信模块，采用带有RS485接口的光照度传感器，PLC通过485通信实时读取光照度参数，通过上位机可设置光照度参数值，可自动调整路灯的开关灯时间。

光照度传感器采用对弱光有较高灵敏度的硅兰光伏探测器作为传感器；具有测量范围宽、线形度好、防水性能好、使用方便、便于安装、传输距离远等特点，尤其适用于农业大棚、城市照明等场所。

(二)电能计量监测。为了计量路灯用电情况，路灯控制配电柜回路出线侧安装电能表，电能表需带RS485通信接口，PLC通过485通信实时读取每个路灯回路用电能耗情况，可实时监测当前路灯用电能耗，形成记录，对比各种时间段的能耗，为节能数据提供依据。

由于配电柜每个输出回路固定，控制路灯数量及能耗功率固定，通过能耗对比，可同时分析出路灯的开灯情况及路灯损坏情况。

(三)控制要求。根据路灯照明的调查情况，可以将路灯分为多回路：A1、A2、A3、A4、B1、B2、B3、B4、C1、C2、D1、D2、E1、E2、F、Z段，多时间段：T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8段，多种控制策略：M1、M2、M3、M4、M5、M6等模式。

根据受控路段不同需求、根据各区域不同和季节的变化进行更改，制定多种控制要求。

(四)控制电路设计。控制方式分为现场手动、远程手动以及网络自动三种方式，可以随意切换，操作灵活方便。控制电路如图1所示。

图1 控制电路

(五)远程组态监控。西门子PLC结合以太网接口模块，使各个路灯控制点可通过光纤进行网络进行组网，上位控制系统中，开发系统程序，编译界面，通过网络组网，将现场控制的西门子PLC控制系统和监控系统连接起来，建成路灯节能系统。

从变量定义和I/O设备的管理入手，利用多样化的绘图工具、强大的脚本语言处理能力和丰富的命令语言函数开发主监控界面，子监控界面。通过美观性极高、灵活性、可操作性的人机交互界面，让操作人员选择自动或者手动运行。对于手动状态也减少了PLC的输入点，从而降低成本，又增加了可操作性[3]。

该系统的监控画面如图2所示。

图2 监控画面

四、结束语

基于PLC的多回路路灯节能系统设计的原理新颖，硬件简单，有很好的节电效果。实验证明，该系统不仅有很好的节能效率，而且具有延长灯泡寿命的功能。由于该系统采用了西门子PLC控制，具有可靠性高、抗干扰能力强；编程简单、使用方便；功能完善、通用性强；设计安装简单、维护方便等优点。并具有较高的性价比，通过编程改变控制方案，可适用于不同时差的地区。还可以根据实际情况变更和扩展，提高其灵活性和适应性，有利于应用和推广，这也是路灯节能控制的发展趋势[4]。

[1]熊涛,丁辛芳,陈德英.一种新颖的照明控制电路[J].传感器技术,2015,18(5):50-53.

[2]杜军,邱瑞学.PL2101在路灯控制系统中的应用[J].国外电子元器件.2003.9:33-34.

[3]谭浩强.C程序设计[M].北京:清华大学出版社,2007:145-169.

[4]严蔚敏,吴伟明.数据结构(C)语言版)[M].北京:清华大学出版社,2010:256-287.