库区智能照明控制系统设计与应用

高 强

（中国石油吐哈油田公司销售事业部，吐鲁番 838002）

1 引言

油库夜间户外照明目前使用大功率强光照明设施由高处向地面大范围投射（如高杆灯）来实现，照明设施内部由12～24只独立灯源组成，灯源功率从100W～1000W 不等，照明设施耗电量非常大。因此，自动照明控制系统的完善与否对节能降耗具有一定意义。

2 库区照明现状

吐哈油田原油储库，位于新疆鄯善地区，占地550亩。库区从东至西安装五台防爆高杆灯，每台高杆灯18只200W 灯源，总功率为18000W。库区照明采用人工控制，这种方式极易因天气变化或个人感知差异，造成照明设施开关过早或延迟，产生电能浪费、灯具使用寿命缩短等问题。因此，夜间自动照明控制系统的设计与使用对油库安全与节能意义重大。

3 方案选择

3.1 采用传统光控方式

考虑到库区照明配电系统全部为防爆设备，灯具的供电开关必须全部安装在防爆配电柜内的密封盒内。如果照明自动控制系统采用传统的光控设备，就会存在以下两个弊端：一是光控设备需要引出光敏元件，在防爆盒外部接受光照来反馈给光控制器，但引出件必将破坏原设计防爆密封引入（或引出）装置，使防爆设备的整体防爆性能下降。二是新疆鄯善地区属于多风沙扬尘气候，露天的光敏元件受光面被沙尘污染后，光敏性能下降，也会引起白天误开灯或提前开灯等现象。

3.2 采用定时器控制方式

如果采用加装定时器的照明控制方式自动控制照明系统，定时器会按照预先设定好的时间，自动发出开关信号。这种方式抗环境干扰能力强，故障率低，发生误动作的概率低。但是，随着季节的变化，开关时间需要人工定期进行调整设定，操作繁琐且不够准确。

3.3 基于PLC 控制的自动照明系统

通过对比分析，在安装定时器的基础上，加装一组PLC 控制器，利用PLC 控制器的逻辑控制功能，结合节气变化，代替人工对定时器的控制时间每天自动进行调整，从而可以实现完全自动化。

通过以上比较分析，采用基于PLC 控制的自动照明系统作为库区自动照明的控制方式。

4 基于PLC 控制的自动照明系统的设计应用

4.1 分析计算PLC 控制任务依据

该设计基于自动控制系统的开环控制原理。由于地球绕太阳的运行轨道基本不变，因此产生了有规律的春夏秋冬四季，“冬至”到“夏至”的日照时间慢慢变长，“夏至”到“冬至”的日照时间慢慢变短，而且每年的同一天里，对应于上一年的同一天，太阳升起和降落时间偏差并不大，这是有规律可循的自然现象。因此，我们利用人工目测并配合使用照度计的方法统计出一年内每天傍晚和凌晨的光照度，以此来设定每天的合理开关灯时间。

根据观察记录，每年“夏至”这一天日照时间最长，应该在晚上22:15分开灯，凌晨5:25关灯。随着“夏至”向“冬至”的不断变化，每天的日照时间逐渐缩短，夜晚亮灯时间应逐渐增加，到“冬至”这一天，日照时间最短，晚上开灯时间要提前至18:45，凌晨关灯时间推迟至9:00。基于这个思路，结合观察统计出的一年内每天傍晚和凌晨的光照度，我们计算得出了夏至到冬至、冬至到夏至九个不同时间段开关灯延时调节时间，作为PLC执行控制任务的依据。

4.2 程序设计

根据上述依据，我们将程序设计分为两部分：一是年自动循环控制程序；二是年内9个不同时段内相对增时（或延时）子程序。调用PLC 编程软件内的“可逆计数器”、“计时器”以及“块比较”等功能指令模块完成程序设计。

4.3 自控系统整体设计方案

本次自控核心控制元件使用欧姆龙公司的H5H 定时器及小型一体化机CPM1A 系列16 点位PLC。H5H 设定输出数据为：最晚22：15分输入初始开关灯信号，PLC 外部继电器00000输入，1000输出，通过中间继电器放大，驱动交流接触器工作送电给高杆灯，PLC 时间补偿原理梯形图，定时器、PLC、中间继电器、交流接触器接线图，并附控制原理及说明。

4.4 应用效果

经过一段时间的观察，我们发现智能控制系统完全能满足夜间照明需要，同时照明耗电量有明显减少。以下是控制系统投用后采集的一组日开关灯时间与当日光照度的对比数据。一般室外光照度LX 在10～16之间，即需要打开夜间照明。由此可知智能控制系统误差不大，效果令人满意。

5 结束语

该智能照明控制系统在库区得到了良好运用，但是在运行过程中，我们也发现了一些问题，同时提出了相应的解决办法；系统具有一定的推广价值。

一是智能照明控制系统的控制中心由定时器和PLC 组成，控制系统完成后，实际运行过程中，天黑天亮的实际时间，每年会有些许差别。为此，需要我们在“夏至”节气开始前，对定时器的初始开关灯时间进行修定，即可满足实际要求。

二是该套智能照明控制系统具有推广价值，如在其它地区使用，只需重新设定定时器初始开关灯时间，并在PLC 控制程序中对延时子程序的时间占空比进行修订，即可满足使用要求。