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基于PLC的路燈智能節(jié)能控制系統(tǒng)設(shè)計

時間：2009-03-25 16:13:48

關(guān)鍵字： PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計節(jié)能控制系統(tǒng) 光控

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[導(dǎo)讀]0 引言近年來，我國的電力能源顯得十分吃緊，節(jié)約電能已經(jīng)成為社會的共識。在照明領(lǐng)域運用節(jié)能方法來節(jié)約電能已經(jīng)為人們所接受。目前，路燈照明的傳統(tǒng)節(jié)能方法主要有兩種，一種是光源節(jié)能方法，另一種是控制節(jié)能方法

0 引言

近年來，我國的電力能源顯得十分吃緊，節(jié)約電能已經(jīng)成為社會的共識。在照明領(lǐng)域運用節(jié)能方法來節(jié)約電能已經(jīng)為人們所接受。目前，路燈照明的傳統(tǒng)節(jié)能方法主要有兩種，一種是光源節(jié)能方法，另一種是控制節(jié)能方法。控制節(jié)能法主要采用人工控制節(jié)能、時控控制節(jié)能、光控控制節(jié)能和節(jié)能器控制節(jié)能等方法來進行節(jié)能。在控制節(jié)能方法中，運用智能節(jié)能控制器進行節(jié)能時，可通過多種節(jié)能模式的組合，來解決單一控制方法所帶來的節(jié)能效果不理想的問題。

1 智能節(jié)能控制器的組成

基于 PLC 的智能節(jié)能控制系統(tǒng)是具備時控模式、光控模式、壓控模式、聲控模式、旁路模式等工作模式為一體的路燈節(jié)能控制系統(tǒng)。該節(jié)能控制系統(tǒng)能根據(jù)不同的工作環(huán)境，通過 PLC 的程序處理，來合理選擇合適的模式以及模式組合，從而對路燈進行節(jié)能控制。智能節(jié)能控制系統(tǒng)框圖如圖 1 所示，其中，時控模式可通過 PLC 編程實現(xiàn)。該節(jié)能控制系統(tǒng)主要運用在以高壓鈉燈為光源的路燈照明系統(tǒng)中。

2 可變電抗器設(shè)計

可變電抗器的設(shè)計可通過在變壓器的原邊和副邊上都加電壓，然后調(diào)節(jié)變壓器副邊的電壓，以使主磁通發(fā)生變化，從而實現(xiàn)變壓器原邊側(cè)阻抗發(fā)生變化，最后通過阻抗的變化來調(diào)節(jié)原邊的電壓。圖 2 所示是可變阻抗器的工作原理圖。

若以 UA 為 A 相電壓有效值， UL 為變壓器原邊側(cè)電壓， UR 為路燈電壓，則有：

3 聲光控設(shè)計

系統(tǒng)中的聲音測量原理圖如圖 3 所示。其中，外部聲音信號傳播到傳聲器后，將通過運算放大器將輸入的微弱音頻信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，此電壓信號再由轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號發(fā)送至 PLC ，以便 PLC 根據(jù)輸入的數(shù)字信號進行處理。

由于系統(tǒng)采集的聲音信號為道路上行人與車輛所發(fā)出的，故需選擇靈敏度高、非線性失真小、頻響范圍寬的傳聲器。本系統(tǒng)選用電容式傳聲器作為路面聲音信息的采集裝置，該傳感器適合于高質(zhì)量的拾音。

本系統(tǒng)的光控傳感器采用光敏三極管。因為光敏三極管除了具有光敏二極管能將光信號轉(zhuǎn)換成電信號的功能外，還可對電信號進行放大。光敏三極管的外型與一般三極管相差不大，一般光敏三極管只引出兩個極 ( 發(fā)射極和集電極 ) ，而基極不引出，管殼同樣開窗口，以便光線射入。為增大光照，通常將基區(qū)面積做得很大，發(fā)射區(qū)則較小，入射光主要被基區(qū)吸收。工作時集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏。在無光照時，管子流過的電流為暗電流，其值為：

Ieco=(1+β)Icbo

由于 Ieco 一般很小 ( 比一般三極管的穿透電流還小 ) ，故當(dāng)有光照時，會激發(fā)大量的電子空穴對，從而使得基極產(chǎn)生的電流增大 ( 此刻流過管子的電流稱為光電流 ) ，其集電極電流為：

Ic=(1+β)Ib

可見，光電三極管具有較高的靈敏度。本系統(tǒng)利用光電三極管的這一特性，并通過 A ／ D 轉(zhuǎn)換器把信息傳輸?shù)?PLC 內(nèi)部，由 PLC 根據(jù)得到的信息并通過程序來進行光控的輸出控制。

4 控制程序流程設(shè)計

根據(jù)路燈控制節(jié)電器的不同工作模式，可以編寫對應(yīng)工作模式的控制程序，控制程序流程如圖 4 所示。 PLC 程序執(zhí)行時，應(yīng)先判斷是否滿足旁路條件，滿足旁路的條件為其它元件損壞或處于路燈檢修狀態(tài)，如果滿足，則執(zhí)行旁路處理，否則進入聲控模式，以進行聲控處理。聲控處理后還要判斷光控是否運行，如果光控運行，則進入光控處理模式，壓控模式條件滿足后，進入壓控模式，并通過壓控處理程序?qū)β窡舳穗妷哼M行調(diào)節(jié)。如后半夜行人和車輛稀少，則調(diào)低電壓。同時在其它路燈工作時間，如聲控模式傳來信息且行人和車輛稀少，也可在保證足夠照明的情況下，適當(dāng)調(diào)低路燈電壓，以節(jié)約電能。不執(zhí)行光控模式時，可進入時控模式。在時控模式，如滿足壓控模式條件，則壓控模式繼續(xù)執(zhí)行。

5 結(jié)束語

路燈設(shè)備是使用量十分巨大的基礎(chǔ)用電設(shè)備，對路燈進行節(jié)能控制可帶來一定的經(jīng)濟效益。本智能路燈節(jié)能控制系統(tǒng)是專為大中規(guī)模的照明系統(tǒng)設(shè)計的智能裝置。該智能節(jié)電系統(tǒng)設(shè)計簡單、性能可靠，并具有很好的節(jié)電效果，因而是照明設(shè)備節(jié)能降耗的重要途徑和有效方法。因此，本智能路燈節(jié)能控制系統(tǒng)的設(shè)計對于日常生產(chǎn)、生活的節(jié)能降耗具有重要意義。