基于PLC路燈控制系統(tǒng)

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1、摘摘 要要隨著數(shù)字技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，公共照明數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化已經(jīng)成為一種必然趨勢。節(jié)約能源、保證燈具壽命、提高照明管理水平、美化城市夜量和保證城市夜間出行安全等，已經(jīng)成為對公共照明系統(tǒng)的一項(xiàng)基本要求。公共照明系統(tǒng)廣泛采用高壓鈉燈或金屬鹵化物燈傳統(tǒng)照明系統(tǒng)經(jīng)常采用電感鎮(zhèn)流器，本文將介紹基于 PLC 的路燈控制系統(tǒng)。本文設(shè)計(jì)基于 PLC 的路燈監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)時(shí)間的變化，控制路燈的明亮程度。同時(shí)考慮到不同的季節(jié)天氣等的變化的實(shí)際情況，以亮度檢測控制輔助，達(dá)到更合理的目的。關(guān)關(guān)鍵詞鍵詞： PLC，亮度控制，定時(shí)控制Streetlight monitoring system in the PLC - b

2、ased designAbstractAlong with arithmetic figure technique with technical development in network, the public lighting arithmetic figure turn to turn to have become a kind of inevitable trend with the network. Economy energy, guarantee the lamp life span, increase illuminate to manage the level, beaut

3、ify the city night measures with guarantee nighttime in city out line safety etc., have become to a basic request of the public lighting system. The extensive adoption in system in public lighting high pressure light metals turns the thing light tradition illuminates the system to usually adopt the

4、electricity feels the town flows the machine, illuminating lamp the adoption unify switch control case. This article will introduce the street lamp control system based on PLC. In this paper, the design based on PLC street lamp monitoring system according to the time change, control the street lamp

5、bright degree. Taking into account the different seasonal weather changes in the actual situation, to brightness detection control auxiliary, achieve more reasonable purpose.KEY WORDS: PLC BRIGHTNESS CONTROL TIMING CONTROL目目錄錄1 緒論.11.1 課題背景.11.2 國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀.21.3 節(jié)能控制系統(tǒng).22 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案.32.1 PLC 介紹.32.2 高壓鈉燈

6、介紹.42.3 控制系統(tǒng)方案.52.3.1 方案論證.52.3.2 設(shè)計(jì)方案.52.3.3 結(jié)構(gòu)框圖.63 硬件電路的設(shè)計(jì).73.1 西門子 S7-200PLC 的介紹 .73.2 亮度檢測裝置.83.3 時(shí)間調(diào)整電路.93.4 時(shí)間顯示電路.93.5 電流檢測電路.113.6 報(bào)警及指示電路.123.7 控制系統(tǒng)供電電路.134 軟件部分的設(shè)計(jì).134.1 STEP7-Micro/WIN32 編程軟件介紹.144.2 子程序.155 總結(jié).17致謝.18參考文獻(xiàn).19附錄 1：.19附錄 2：.22附錄 3：總體電路圖.23附錄 4：梯形圖程序.2411 緒論緒論路燈控制是市政建設(shè)的一項(xiàng)重要

7、內(nèi)容，為了高效的進(jìn)行路燈管理，各國都不斷的進(jìn)行研究，利用各種先進(jìn)技術(shù)，提高路燈的控制效率，保障路燈的可靠運(yùn)行。目前國內(nèi)的路燈控制器生產(chǎn)的品牌很多，路燈控制器集電磁技術(shù)、智能化控制技術(shù)、數(shù)據(jù)控制技術(shù)于一體，在可控和平緩的方式下智能調(diào)節(jié)，使輸出電壓穩(wěn)定在設(shè)定的額定值范圍之間，路燈控制器實(shí)現(xiàn)公共照明系統(tǒng)的工作電流與亮度需求的理想結(jié)合，達(dá)到控制方便可靠與節(jié)電和優(yōu)化供電目的，根據(jù)一年四季變化規(guī)律與經(jīng)緯度算法計(jì)算日出日落時(shí)間而且有開關(guān)時(shí)間微調(diào)和半夜控制功能，從而能適應(yīng)不同地理環(huán)境的需要。1.1 課題課題背景背景隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展、城市規(guī)模的急劇膨脹，城市照明已經(jīng)不僅局限于街道的照明，社會對亮燈率、開關(guān)

8、燈的準(zhǔn)確率、故障檢測的實(shí)時(shí)性和維修的及時(shí)性、路燈的節(jié)能要求也不斷的增高，這樣集現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、無線電通信、測控技術(shù)、路燈電力節(jié)能于一體的城市照明節(jié)能、自動監(jiān)控和管理系統(tǒng)也就應(yīng)運(yùn)而生了。隨著現(xiàn)代科技的日益發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，綠色照明已經(jīng)成為當(dāng)今照明界發(fā)展的一種趨勢，科學(xué)的控制路燈，不僅可以滿足人們行路行車的安全，還能節(jié)約電能及延長燈具的使用壽命,從而減輕維修工作量和減少運(yùn)行費(fèi)用。目前能源節(jié)約和環(huán)保問題越來越被世人所關(guān)注飛速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)對能源的要求相當(dāng)迫切中國面臨的問題更加突出。隨著城市化進(jìn)程的推進(jìn)，城市的路燈照明對電能的消耗與日俱增。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國城市公共照明占照明耗電量 30%左右,約4

9、40 億度。如果按市場平均電價(jià) 0.70/ 度來計(jì)算，一年耗費(fèi)大約 310 億元,給國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來巨大的開支。因此，道路照明節(jié)能技術(shù)的推廣意義重大。路燈節(jié)能應(yīng)該從兩個(gè)方面來考慮,一是使用效率高、壽命長、安全性能穩(wěn)定的照明燈具。目前國際上在路燈節(jié)能領(lǐng)域采用主要的方法是降壓和降流兩種技術(shù),一般均可實(shí)現(xiàn)節(jié)約電能 20% 以上。二是開發(fā)節(jié)能控制系統(tǒng)，就是通過控制系統(tǒng)來對路燈的起、停、節(jié)流時(shí)間進(jìn)行控制,在人流非高峰期時(shí)進(jìn)行節(jié)流節(jié)能，從而避免不必要的電耗。想要讓路燈亮起來，讓城市亮起來，而且亮得更科學(xué)，亮得省電省錢，則必須依靠科技創(chuàng)新，采用新技術(shù)，大力開發(fā)節(jié)能的高新技術(shù)產(chǎn)品，制定相應(yīng)的新產(chǎn)品來推廣應(yīng)用

10、配套政策，推動我國道路照明節(jié)電節(jié)能工作的全面展開。使路燈管理智能化、規(guī)范化，提高管理水平和工作效率；使工作人員從繁復(fù)的“巡檢”工作中解放出來，減少維護(hù)和更換燈具對道路運(yùn)行安全的影響；給用戶提供良好服務(wù)和安全保障的同時(shí)也提高大橋安全系數(shù)。2路燈控制系統(tǒng)通過配電箱內(nèi)的智能控制器對照明燈進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)全線照明燈開啟/關(guān)閉；路段照明燈開啟/關(guān)閉；照明燈氣象信息聯(lián)動（需氣象參數(shù)采集單元）等功能；不僅為節(jié)約電能，節(jié)約人力、物力提供了有效手段，同時(shí)也為提高城市現(xiàn)代化形象，保證道路交通安全等級，實(shí)現(xiàn)良好的社會效益。1.2 國內(nèi)外的國內(nèi)外的發(fā)發(fā)展展現(xiàn)現(xiàn)狀狀為了高效的進(jìn)行城市的路燈管理,世界各國都在不斷地研究，利

11、用各種先進(jìn)的技術(shù)手段進(jìn)行城市路燈監(jiān)控。目前對于路燈監(jiān)控系統(tǒng)的研究。美國某公司在道路照明系統(tǒng)使用嵌入基于載波芯片的智能控制器、基于LonWorks 技術(shù)的電子鎮(zhèn)流器替代低效的機(jī)械鎮(zhèn)流器，構(gòu)建實(shí)現(xiàn)單個(gè)路燈控制功能的路燈解決方案。同時(shí)在配電柜中加裝智能服務(wù)器在網(wǎng)絡(luò)中起到分段控制的作用。智能服務(wù)器是整個(gè)路燈控制系統(tǒng)的核心設(shè)備，負(fù)責(zé)接收路燈控制中心的指令，控制路燈電子鎮(zhèn)流器，并將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳到 WEB 服務(wù)器。電子鎮(zhèn)流器和智能服務(wù)器之間通過現(xiàn)有的動力線纜相互通信。此方案采用電力載波的方式，只有在路燈線路基本都是專用變壓器、線路比較干凈、雜波少時(shí)，才便于電力載波通訊。但是不適合公用變壓器的路燈線路，因?yàn)榫?/p>

12、民用電和工廠用電都在其中，線路上雜波信號比較強(qiáng)，信號不穩(wěn)；也不適合超長線路（通常電力載波的有效距離是 500 米）的情況，因?yàn)槁范伪旧肀容^長（大于 1Km）時(shí)鈉燈數(shù)量多，導(dǎo)致補(bǔ)償電容大量吸收中頻（100kHz300kHz）的載波信號，進(jìn)而使通訊受到影響。由于中國電力的特性，電力載波技術(shù)不適合中國的電力國情。同時(shí)此公司路燈控制系統(tǒng)費(fèi)用較貴，一臺智能服務(wù)器價(jià)格為 5000 元，可控制 140 盞路燈，每盞路燈中需安裝一個(gè)電子鎮(zhèn)流器，每臺電子鎮(zhèn)流器為 1000 元。相比而言，本系統(tǒng) GPRS-ZIGBEE路由器價(jià)格在和對方等同的情況下至少可以控制到上萬盞路燈（具體安裝視具體情況而定），每個(gè) ZIGB

13、EE 終端控制器的價(jià)格也僅為幾百元左右。 美國另一公司作為研發(fā)無線射頻模塊的公司，將 GPRS+ZIGBEE 技術(shù)應(yīng)用于遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)，并沒有將這種技術(shù)應(yīng)用于城市路燈照明。其應(yīng)用于路燈控制系統(tǒng)的技術(shù)與本系統(tǒng)不同，需要通過有線的以太網(wǎng)方式將所需要控制的路燈連接在一起，然后通過 GPRS 網(wǎng)絡(luò)連接到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。這種方式最大的不足在于安裝系統(tǒng)時(shí)需要布線，施工復(fù)雜。1.3 節(jié)節(jié)能控制系能控制系統(tǒng)統(tǒng)目前能源節(jié)約也是當(dāng)前關(guān)注的一個(gè)重要問題，常見的路燈節(jié)能控制系統(tǒng)有，RLD 數(shù)控式路燈節(jié)能控制系統(tǒng)，他路燈節(jié)電控制系統(tǒng)主要由自主知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)控穩(wěn)壓技術(shù)（AVR）以及可編程節(jié)能控制系統(tǒng)等組成，調(diào)節(jié)方式由節(jié)能控制系

14、統(tǒng)數(shù)控穩(wěn)壓器的電子開關(guān)矩陣等，調(diào)整變壓器的 TAP 用來調(diào)節(jié)輸出功率。特點(diǎn)3是具有數(shù)字化智能控制、具有軟啟動/停止的特性、模塊化設(shè)計(jì)、可編輯程序控制參數(shù)、全自動補(bǔ)償功能、高精度、高效率、高速度、高可靠、免維護(hù)長期穩(wěn)定工作、低噪音等。智慧型補(bǔ)償式燈節(jié)能控制系統(tǒng)是專為路燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的節(jié)電器，路燈節(jié)能控制系統(tǒng)主要由智慧型有級功率調(diào)節(jié)器與可編程節(jié)能控制系統(tǒng)組成，它針對高壓鈉燈等氣體放電燈具的特點(diǎn)，利用當(dāng)今先進(jìn)的微電腦技術(shù)對燈具的電源進(jìn)行優(yōu)化的調(diào)控，使燈具控制器件執(zhí)行合理的點(diǎn)亮程序，極大的延長燈具壽命、減少電能的浪費(fèi)。產(chǎn)品技術(shù)檔次達(dá)到世界的先進(jìn)水平，具有較高的性能和價(jià)格比。它的特點(diǎn)是采用數(shù)字計(jì)算機(jī)智能

15、控制，可程序設(shè)定控制節(jié)電參數(shù)，功率調(diào)節(jié)不斷流，旁路轉(zhuǎn)換不斷流 ，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，無機(jī)械調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定可靠，免維護(hù)長期穩(wěn)定工作。2 控制系控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)統(tǒng)設(shè)計(jì)方案方案2.1 PLC 介介紹紹自 1969 年第一次出現(xiàn)在市場上可編程控制器，可編程控制器已經(jīng)成為一種最受歡迎的、應(yīng)用在大多數(shù)工業(yè)控制器中。在電廠、煉鋼等除塵設(shè)備中，傳統(tǒng)的手動操作已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能獲得好的控制品質(zhì)。目前，在電氣控制領(lǐng)域，國內(nèi)外普遍采用 PLC。特別是最近幾年的冶金行業(yè)中，PLC 以其在工業(yè)惡劣環(huán)境下仍能高可靠性工作，及抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)而獲得更為廣泛的使用。PLC 將電氣、儀表、控制這三電集于一體，可以方便、靈活地組合成各種不同

16、規(guī)模和要求的控制系統(tǒng)，以適應(yīng)各種工業(yè)控制的需要。由于 PLC是專為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)的，其結(jié)構(gòu)緊密、堅(jiān)固、體積小巧，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展，PLC 的制造成本不斷下降，而其功能卻大大增強(qiáng)。在先進(jìn)工業(yè)國家中 PLC 已成為工業(yè)控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，應(yīng)用幾乎覆蓋了所有工業(yè)企業(yè)，日益躍居現(xiàn)代工業(yè)自動化三大支柱(PLC，ROBOT，CADCAM)的主導(dǎo)地位?？删幊绦蚩刂破魇且环N專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型

17、的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按照易于與控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。目前，可編程控制器廠家眾多，產(chǎn)品型號規(guī)格不計(jì)其數(shù)，但主要分為歐洲、日期、美國三大地方。在中國的市場，歐洲的可編程序控制器的代表是西門子PLC。PLC 具有很廣泛的用途、操作方便、適應(yīng)面廣，可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、4編程簡單等很多特點(diǎn)?？删幊绦蚩刂破?PLC)在工業(yè)自動化控制是專門在時(shí)序控制地位，在可預(yù)見的將來，將是無法替代的。2.2 高高壓鈉壓鈉燈介燈介紹紹高壓鈉燈是現(xiàn)在常用的一種路燈，高壓鈉燈在使用時(shí)發(fā)出金白色光，是具有發(fā)光效率高、耗電少、壽命長、透霧能力強(qiáng)和不誘蟲等優(yōu)點(diǎn)。廣泛

18、應(yīng)用于道路、高速公路、機(jī)場、碼頭、船塢、車站、廣場、街道交匯處、工礦企業(yè)、公園、庭院照明及植物栽培等場所。高顯色高壓鈉燈主要應(yīng)用于體育館、展覽廳、娛樂場、百貨商店和賓館等場所照明場所。高壓鈉燈同其他氣體放電燈泡一樣，工作是弧光放電狀態(tài)，伏安特性曲線為負(fù)斜率，即燈泡電流上升，而燈泡電壓卻下降。在恒定電源條件下，為了保證燈泡穩(wěn)定地工作，電路中必須串聯(lián)一具有正阻特性的電路元件來平衡這種負(fù)阻特性，穩(wěn)定工作電流，該元件稱為鎮(zhèn)流器或限流器。電阻器、電容器、電感應(yīng)器等均有限流作用。 電阻性鎮(zhèn)流器體積小，價(jià)格便宜，與高壓鈉燈配套使用會發(fā)生啟動困難，工作時(shí)電阻產(chǎn)生很高的熱量，需有較大的散熱空間、消耗功率很大，將

19、會使電路總照明效率下降。它一般在直流電路中使用，在交流電路中使用燈光有明顯所閃爍現(xiàn)象。 電容性鎮(zhèn)流器雖然不象電阻性鎮(zhèn)流器自身消耗功率很大，溫升低，在電源頻率較低時(shí)，電容器充電時(shí)，會產(chǎn)生脈沖峰值電流，對電極造成極大損害，燈光閃爍，影響燈泡使用壽命；在高頻電路中工作，電壓波動能達(dá)到理想狀態(tài)，成為理想的鎮(zhèn)流器。 電感性鎮(zhèn)流器損耗小，阻抗穩(wěn)定，阻抗菌素性偏差小，使用壽命長，燈泡的穩(wěn)定度比電阻性鎮(zhèn)流器好，目前與高壓鈉燈配套使用的鎮(zhèn)流器均為電感性鎮(zhèn)流器。高壓鈉燈啟動之后，在初始階段是汞蒸氣和氙氣的低氣壓放電。這時(shí)候，燈泡工作電壓是很低，電流是很大；隨著放電過程的繼續(xù)進(jìn)行，電弧溫度也漸漸上升，汞、鈉蒸氣壓由

20、放電管最冷端溫度所決定，當(dāng)放電管的冷端溫度達(dá)到穩(wěn)定，放電便會趨向穩(wěn)定，燈泡的光通量、工作電壓、工作電流和功率也處于正常的工作狀態(tài)。在正常的工作條件下，整個(gè)啟動的過程約需 10 分鐘左右。在高壓鈉燈工作的電路中除了燈泡外，還要必須按內(nèi)觸發(fā)高壓鈉燈或外觸發(fā)高壓鈉燈分別選用相應(yīng)的工作電路，如燈泡 + 鎮(zhèn)流器或燈炮 + 鎮(zhèn)流器 + 觸發(fā)器的工作電路，方可達(dá)到高壓鈉燈的正常工作的要求。PortPort 5圖圖 1 高高壓鈉壓鈉燈燈電電路路2.3 控制系控制系統(tǒng)統(tǒng)方案方案2.3.1 方案方案論證論證目前路燈控制方法可以分為以下幾類：自控型又分定時(shí)器控制和光控器控制兩種方法，自控型照明控制器的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備投資

21、少、安裝和維修簡單靈活。時(shí)控法以時(shí)間為唯一的開、關(guān)燈控制依據(jù)，但隨季節(jié)變化，就需要人工干預(yù)來調(diào)整開、關(guān)時(shí)間，所以存在對環(huán)境光照度的變化適應(yīng)能力差的缺點(diǎn)。而光控法則是按光照度的差異來控制開、關(guān)燈的，則易受粉塵、雨雪污染使靈敏度降低，且功能單一，開關(guān)動作不統(tǒng)一，控制不靈活，隨時(shí)需要人為干預(yù)等缺點(diǎn)。有線型路燈控制在路燈系統(tǒng)中架設(shè)電源線纜和控制線纜的控制方法，由控制中心來集中控制，這種方案其優(yōu)點(diǎn)是控制準(zhǔn)確，動作可靠，能應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行多層次、多任務(wù)控制，缺點(diǎn)是設(shè)備投資大、故障易發(fā)點(diǎn)多、維護(hù)也困難。常規(guī)無線數(shù)傳電臺控制系統(tǒng)都是利用常規(guī)無線電臺的收發(fā)信道作為載體，采取雙音多頻作為控制信令來達(dá)到控制照明燈

22、開關(guān)的目的。常規(guī)的無線電臺控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)成熟、布點(diǎn)靈活、安裝方便、功能擴(kuò)充性好，也可實(shí)現(xiàn)雙向通信，缺點(diǎn)是易受到干擾、控制組合較少、主控電臺的射頻發(fā)射功率被限制在10W 以下，受控區(qū)域小、容易造成人為誤動作和惡意操作，設(shè)備投資大，性價(jià)比低。本設(shè)計(jì)主要研究內(nèi)容是利用 PLC 實(shí)現(xiàn)路燈自動監(jiān)控系統(tǒng)能按時(shí)間以及光照度的差異來控制開、關(guān)燈的；通過一般交通情況按時(shí)間來控制燈的亮度，節(jié)約路燈使用電能及延長燈具的使用的壽命,而且減輕維修工作量和減少運(yùn)行費(fèi)用；具有檢測燈的工作狀態(tài)，具有一定的電路保護(hù)功能；確定故障位置，有故障報(bào)警功能；燈具采用高壓鈉燈。2.3.2 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方案方案路燈控制的控制方法很多，都

23、是為了控制方便，還有美化城市，節(jié)約電能，節(jié)約人力物力等成本資源。但是按照每天日照的時(shí)間，日出的時(shí)候熄滅路燈；日落的時(shí)候點(diǎn)亮路燈。 在一年四季中，難免有天黑得過早的時(shí)候，這個(gè)時(shí)候如果沒有相應(yīng)的應(yīng)急措施， 將會給交通帶來不便?？梢栽倏刂葡到y(tǒng)中設(shè)置一個(gè)亮度檢測裝置就能解決該問題。據(jù)調(diào)查,城市道路的人流量和車流量在晚間 7 一 12 時(shí)是均值較高的時(shí)段，而 12 時(shí)過后的人流量和車流量則會顯著降低,與之相對應(yīng)的是對光照要求和實(shí)6際用電需求也應(yīng)有所降低，按照規(guī)定的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)照度照明對方便人們的夜生活和維護(hù)城鎮(zhèn)的治安等是非常必要的，而 12 時(shí)過后的人流量和車流量則會顯著降低,與之相對應(yīng)的是對光照要求和實(shí)際

24、用電需求也應(yīng)有所降低，夜深人靜，保持原設(shè)計(jì)的照度的照明就是一種浪費(fèi)。然而隨著季節(jié)的更迭，路燈的點(diǎn)亮和熄滅時(shí)刻也應(yīng)當(dāng)是不一樣,那么就需要一種系統(tǒng)來控制路燈在不同的季節(jié)有不同的點(diǎn)亮和熄滅的時(shí)間。在一年四季中，難免會由于天氣變化而天黑得過早的時(shí)候，或者亮的過早過晚的時(shí)候，這個(gè)時(shí)候如果沒有相應(yīng)的應(yīng)急措施，也將會給交通帶來不便?？梢栽倏刂葡到y(tǒng)中設(shè)置一個(gè)光照亮度的檢測裝置。利用時(shí)間控制為主，再以亮度檢測裝置進(jìn)行輔助控制。達(dá)到最佳的效果。路燈的控制方法多為“鐘控”和“光控”。“鐘控”不適應(yīng)季節(jié)的變化與天氣突變等自然情況；“光控”容易受外部環(huán)境的干擾，靈敏度低且可靠性也較差，二者單獨(dú)使用都不能實(shí)現(xiàn)控制開關(guān)燈的

25、合理化、科學(xué)化。只有二者結(jié)合設(shè)計(jì)，才能使路燈的控制更加科學(xué)更加合理。2.3.3 結(jié)結(jié)構(gòu)框構(gòu)框圖圖根據(jù)以上條件，PLC 路燈控制系統(tǒng)的組成有 plc 及其外圍，亮度檢測裝置，時(shí)間調(diào)整電路，時(shí)間顯示電路，路燈控制裝置，電流檢測電路，報(bào)警及指示電路等。其組成框圖結(jié)構(gòu)如下， 時(shí)間調(diào)整電路PLC時(shí)間顯示電路狀態(tài)檢測電路報(bào)警及指示電路路燈控制裝置亮度檢測電路圖圖 2 控制系控制系統(tǒng)組統(tǒng)組成成基于 PLC 的路燈控制系統(tǒng)，完成的任務(wù)是實(shí)現(xiàn)路燈的自動開啟和關(guān)閉，當(dāng)夜晚（或光線較暗）來臨時(shí)，且處于交通高峰期時(shí)，路燈全部開啟，交通高峰期過后，進(jìn)入按比例開啟，午夜按 2/3，凌晨時(shí)段按 1/3，可檢測任意一路燈的工

26、作電流，當(dāng)路燈發(fā)生漏電故障可以實(shí)現(xiàn)報(bào)警，并顯示該路燈的位置。73 硬件硬件電電路的路的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)PLC 路燈控制系統(tǒng)的組成有 plc 及其外圍，亮度檢測裝置，時(shí)間調(diào)整電路，時(shí)間顯示電路，路燈控制裝置，電流檢測電路，報(bào)警及指示電路等。3.1 西西門門子子 S7-200PLC 的介的介紹紹本設(shè)計(jì)選用的PLC是西門子S7-200 ，S7-200系列PLC是SIEMENS公司新推出的一種小型的PLC。它的優(yōu)點(diǎn)緊湊的結(jié)構(gòu)、良好的擴(kuò)展性、強(qiáng)大的指令功能、低廉的價(jià)格已經(jīng)成為當(dāng)代各種小型控制工程的理想控制器。S7-200PLC包含了一個(gè)單獨(dú)的S7-200CPU與各種可選擇的擴(kuò)展模塊，可以十分方便的組成不同規(guī)模的

27、控制器。其控制的規(guī)?？梢詮膸c(diǎn)到幾百點(diǎn)。S7-200PLC可以方便的組成PLC-PLC網(wǎng)絡(luò)和微機(jī)-PLC網(wǎng)絡(luò)，完成規(guī)模更大的工程。S7-200的STEP-Micro/WIN32編程軟件可以方便地在Windows環(huán)境下對PLC編程、調(diào)試、監(jiān)控，使得PLC的編程更加方便、快捷?？梢哉f，S7-200可以完美地滿足各種小規(guī)?？刂葡到y(tǒng)的要求。目前S7-200系列PLC主要有CPU221、CPU222、CPU224和CPU226四種PLC。檔次最低是CPU221，其數(shù)字量輸入點(diǎn)數(shù)只有6點(diǎn)，數(shù)字量輸出點(diǎn)數(shù)只有4點(diǎn)，是控制規(guī)模最小的PLC。檔次最高的應(yīng)屬CPU226，它集成了24點(diǎn)輸入/16點(diǎn)輸出，共有40點(diǎn)

28、數(shù)字量I/O，最多可連接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大可擴(kuò)展至數(shù)字量I/O256點(diǎn)或模擬量I/O64路。CPU226本機(jī)集成了24點(diǎn)輸入/16點(diǎn)輸出，共有40點(diǎn)數(shù)字量I/O，最多可連接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大可擴(kuò)展至數(shù)字量I/O256點(diǎn)或模擬量I/O64路。CPU226有16KB程序和10KB數(shù)據(jù)存儲空間，6個(gè)獨(dú)立的30KHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20KHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。CPU226配有2個(gè)RS-485通訊/編程口，具有PPI通信、MPI通信和自由通信方式能力，用于較高要求的中小型控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用繼電器輸出，故在此只介紹DC輸入繼電器輸出的CPU226接線方法。西門子 CPU226DC輸入

29、端中1M、0.01.4為第1組，2M、1.52.7為第2組，1M、2M分別為各組的公共端。繼電器輸出端由 3 組構(gòu)成，其中 1L、0.00.3 為第 1 組，2L、0.41.0 為第 2組，3L、1.11.7 為第 3 組。各組的公共端為 1L、2L、3L。 在plc的輸入口各個(gè)旋鈕開關(guān)，按鈕開關(guān)一頭接入plc的輸入點(diǎn)，一頭接24V+，其中24V+來自plc的輸出24V電源。輸入端的公共端M1,M2和M端相連。為了便于維護(hù)，和器件的安全，輸出端的控制沒有直接和負(fù)載連接，而是通過中間繼電器相連，其中中間繼電器全部采用2P的24V中間繼電器，中間繼電器的供電電壓來自24V電源模塊。8圖圖 3 PL

30、C 接接線圖線圖3.2 亮度亮度檢測檢測裝置裝置亮度檢測電路是作為路燈開啟與路燈關(guān)閉的一個(gè)輔助的控制開關(guān)。在夜幕降臨的時(shí)候，即天黑到一定的程度的時(shí)候，而對時(shí)間控制系統(tǒng)來說還沒有達(dá)到規(guī)定的開燈時(shí)間，但這時(shí)也要要求路燈開啟，進(jìn)入第一種工作狀態(tài)。在早晨天亮?xí)r根據(jù)亮度變化把路燈關(guān)閉，但后面還有時(shí)間控制，即使亮度檢測失誤，當(dāng)達(dá)到一定的實(shí)際時(shí)間，路燈在時(shí)間控制下關(guān)閉，進(jìn)入下一工作狀態(tài)。常用的光探測器件很多，本設(shè)計(jì)用的是硫化鎘（Cds）光敏電阻，它是由半導(dǎo)體材料制成的。當(dāng)光照射到光敏電阻的時(shí)候，光子被 Cds 半導(dǎo)體物質(zhì)吸收，激發(fā)出更多的電子空穴對，使載流子數(shù)目增加，從而導(dǎo)致光敏電阻阻值（暗阻）在110M

31、之間；在強(qiáng)光條件下，電阻的阻值（亮阻）僅有幾百至數(shù)千歐姆。本電路是利用光敏電阻作為光探測器件。電路如圖所示，在由電阻 R1、光敏電阻 Cds 和可調(diào)電阻 W 組成的分壓偏置。電路中，當(dāng) A 點(diǎn)電壓低于晶體三極管基極的導(dǎo)通電壓時(shí)，晶體三極管 BG1、BG2 都處于截止?fàn)顟B(tài)，發(fā)光二極管 LED不發(fā)光，表示繼電器 J 處于釋放狀態(tài)，繼電器 J 的常閉觸點(diǎn)接通。當(dāng)照射在光敏電阻 Cds 上的光強(qiáng)增大時(shí)，使光敏電阻阻值減小，分壓偏置電路中的 A 點(diǎn)電壓升高，當(dāng)超過三級管導(dǎo)通電壓時(shí)，晶體三極管 BG1、BG2 都導(dǎo)通，發(fā)光二極管 LED9亮；繼電器 J 吸合，常閉觸點(diǎn)打開。R55.1R4470W5WCds

32、RQ18550Q28550KA4LEDVCC圖圖 4 亮度亮度檢測電檢測電路路3.3 時(shí)間調(diào)時(shí)間調(diào)整整電電路路為了實(shí)現(xiàn)路燈可靠的控制，系統(tǒng)設(shè)有時(shí)鐘電路作為路燈開啟與關(guān)閉的參考時(shí)間，而此參考時(shí)間則必須與實(shí)際時(shí)間相同，系統(tǒng)開機(jī)后的時(shí)間自然是與當(dāng)前的實(shí)際時(shí)間不同的，通過時(shí)間調(diào)節(jié)來改變時(shí)間。時(shí)間調(diào)節(jié)由四個(gè)按鈕開關(guān)組成，分別是調(diào)整時(shí)十位，時(shí)個(gè)位，分十位，分個(gè)位。系統(tǒng)設(shè)有時(shí)間總開關(guān)。按鈕開關(guān)一頭接入 plc 的輸入點(diǎn)，一頭接 24V+，其中24V+來自 plc 的輸出 24V 電源。3.4 時(shí)間顯時(shí)間顯示示電電路路系統(tǒng)時(shí)間顯示由 cd4511 和數(shù)碼管組成。數(shù)碼管采用共陰極數(shù)碼管，由四個(gè)七段數(shù)碼管分別顯示

33、時(shí)十位，時(shí)個(gè)位，分十位，分個(gè)位。用 PLC 中的特殊繼電器 SM0.5 來提供秒脈沖信號，秒脈沖通過一個(gè)發(fā)光二極管進(jìn)行指示。Q0.1 輸出秒脈沖，Q0.1，Q0.2，Q0.3，Q0.41 輸出時(shí)間顯示 BCD碼。Q1.0，Q1.1，Q1.2，Q1.3 輸出顯示選通信號。顯示電路如下：顯示譯碼器CD4511是一個(gè)用來驅(qū)動共陰極 LED （數(shù)碼管）顯示器的 BCD 碼七段碼譯碼器，特點(diǎn)如下：具有BCD轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動功能的CMOS電路能提供較大的拉電流?？芍苯域?qū)動LED數(shù)碼管。10圖圖 5 CD4511 引腳引腳圖圖其功能介紹管腳如下： BI：4 腳是消隱輸入控制端，當(dāng) BI=

34、0 時(shí)，不管其它輸入端狀態(tài)如何，七段數(shù)碼管都處于熄滅（消隱）狀態(tài)，不顯示數(shù)字。 LT：3 腳是測試輸入端，當(dāng) BI=1，LT=0 時(shí)，譯碼的輸出全為 1，不管輸入 DCBA 狀態(tài)是如何，七段均發(fā)亮，顯示“8”。它主要是用來檢測數(shù)碼管是否損壞。 LE：鎖定控制端，當(dāng) LE=0 的時(shí)候，允許譯碼輸出。 LE=1 的時(shí)候譯碼器是鎖定保持狀態(tài)，譯碼器輸出被保持在 LE=0 時(shí)的數(shù)值。 A1、A2、A3、A4、為 8421BCD 碼的輸入端。 a、b、c、d、e、f、g 為譯碼的輸出端，輸出為高電平 1 有效。12345678D12a13D26b12D37c11D01d10e9g14f15U174 45

35、11DPD0D1D2D3U1U2U3U4LEDR1k圖圖 6 時(shí)間顯時(shí)間顯示示電電路路3.5 電電流流檢測電檢測電路路這個(gè)電路是交流電流檢測電路，交流電流通過變壓器 TR1 初級線圈感應(yīng)到TR1 次級線圈，過流時(shí)會造成晶體管動作，直到切斷電源。現(xiàn)在大部分的路燈都是高壓鈉燈。它是由放電燈管、鎮(zhèn)流器、觸發(fā)器等組成。高壓鈉燈的工作電路包括鎮(zhèn)流器、電源和燈（包括觸發(fā)器）等，三者之間的關(guān)系是11不滿足直角三角形，所以燈不屬于純電阻器件，而是感性器件，高壓鈉燈電源、鎮(zhèn)流器和燈之間電壓和阻抗的數(shù)學(xué)模型為： (1)222HLxUUU (2)222HLZZZ式中：U為電源電壓，為鎮(zhèn)流器電壓，為燈電壓，Z為輸人阻

36、抗，為LUHULZ鎮(zhèn)流器阻抗，為燈阻抗， x、y是與燈效率有關(guān)的系數(shù)。鎮(zhèn)流器也不是純電感HZ器件，存在一個(gè)小的線圈銅電阻，而式(1)和式(2)中都沒有考慮鎮(zhèn)流器線圈直流電阻的影響。常用高壓鈉燈泡的技術(shù)參數(shù)如下見表l 。高壓鈉燈泡則必須與相應(yīng)的鎮(zhèn)流器配套使用，配套鎮(zhèn)流器的技術(shù)參數(shù)如下見表2 。 表表1 常用高常用高壓鈉壓鈉燈泡的技燈泡的技術(shù)術(shù)參數(shù)表參數(shù)表 燈泡型號電源電壓額定功率啟動電流工作電流工作電壓光通量NG100220/V100/W1.8/A1.25/A135/V7500/LMNG250220/V250/W405/A3.00/A100/V22500/LMNG400220/V400/W6.2

37、/A4.60/A100/V36000/LM表表 2 高高壓鈉壓鈉燈配套燈配套鎮(zhèn)鎮(zhèn)流器的技流器的技術(shù)術(shù)參數(shù)表參數(shù)表配 用燈泡額定功率電源電壓工作電壓工作電流頻率100W220V167.5V1.25A50HZ250W220V180V3.00A50HZ400W220V180V4.60A50HZVCCTR1B5R1VR147KR22K7D1Q1BC549C110uR32k7D2D3C24700uD4KA2ACT.ACT.Q2bc556圖圖 7 電電流流檢測電檢測電路路123.6 報(bào)報(bào)警及指示警及指示電電路路本報(bào)警電路由兩塊 555 定時(shí)器和外接定時(shí)元件 RC 組成的兩個(gè)多諧震蕩電路。第一塊 555 定

38、時(shí)器的輸出方波信號控制發(fā)光二極管發(fā)光，第二塊 555 定時(shí)器的輸出電壓調(diào)制為兩種音頻信號使揚(yáng)聲器發(fā)出雙響聲音。下圖為兩塊 555 定時(shí)器和外接定時(shí)元件 R,C 組成的兩個(gè)多諧振蕩器。多諧振蕩器的特點(diǎn)是沒有穩(wěn)定狀態(tài)，只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，無需外加觸發(fā)信號，可以有一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)直接跳轉(zhuǎn)到另一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，并且兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)狀態(tài)的時(shí)間可通過調(diào)節(jié)外接的定時(shí)元件 R,C 來進(jìn)行控制。報(bào)警電路可通過調(diào)節(jié)電阻 R1，R2,R3，R4 和電容 C1，C2 來模擬不同聲響，比如 R1=R3=10K，R2=100K，R4=150K，C1=10uF，C2=0.01Uf，揚(yáng)聲器可以發(fā)出像救護(hù)車鳴笛的報(bào)警聲，同時(shí)第一塊 555 定

39、時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器的輸出信號還可改變發(fā)光二極管閃爍的頻率。RR110kR2100kR310kR4150kR550kR610kC110uC30.01uFC20.01uC4100uFledKA5VCCBTRIG2Q3R4CVolt5THR6DIS7VCC8GND1U1555TRIG2Q3R4CVolt5THR6DIS7VCC8GND1U2555圖圖 8 報(bào)報(bào)警指示警指示電電路路3.7 控制系控制系統(tǒng)統(tǒng)供供電電電電路路PLC 的供電電路可有 PLC 自帶的電源模塊，其他外圍電路的供電電路采用三端穩(wěn)壓器 MC78M05CT 為核心的穩(wěn)壓電路，如下圖，三端穩(wěn)壓器 MC78M05CT將輸出電壓穩(wěn)定在+5

40、V 上。電路如下圖所示，這是一個(gè)輸出正 5V 直流電壓的穩(wěn)壓電源電路。IC 采用集成穩(wěn)壓器 7805，C2、C3 分別為輸入端和輸出端濾波電容。當(dāng)輸出電流較大時(shí)，7805 應(yīng)配上散熱板。13C310uFC20.1uFD1D3D2D4C12200uFVin1Gnd2+5V3LM7805CT12TINVCCT1B5D5DD6D圖圖 9 控制控制電電路供路供電電電電路路4 軟軟件部分的件部分的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)軟件是自動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈魂，沒有軟件的PLC不能充分發(fā)揮其功能，這是軟件在PLC控制系統(tǒng)中的地位，而在PLC控制系統(tǒng)中，軟件也是非常的重要的。在照明控制系統(tǒng)中，硬件設(shè)備的功能是由軟件來定義的，如果系統(tǒng)

41、要控制分布的照明燈具，通過有線與無線串行通信來完成控制功能，通過軟件定義撥碼盤功能，通過編程完成LED數(shù)碼的顯示等等，由此可見，軟件可是控制系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分。該路燈控制系統(tǒng)的軟件程序包括：時(shí)鐘程序，顯示程序、時(shí)間狀態(tài)指示程序，路燈控制程序、工作狀態(tài)檢測顯示程序。也是本著軟件設(shè)計(jì)的基本方法，照明控制程序的軟件設(shè)計(jì)方法是利用傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化分析與設(shè)計(jì)的方法來完成的。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法雖然是早期的程序的設(shè)計(jì)方法，但該方法還一直在被廣泛地使用。結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)貫穿整個(gè)軟件設(shè)計(jì)過程，遵循“自頂向下，逐步求精”的基本原則。系統(tǒng)在開啟后執(zhí)行子程序，首先開啟時(shí)鐘電路，I0.0 為時(shí)鐘電路控制總開關(guān)，控

42、制時(shí)鐘電路開始工作，之后需要調(diào)整系統(tǒng)時(shí)鐘電路的時(shí)間，時(shí)間必須與當(dāng)前具體時(shí)間一致，路燈控制系統(tǒng)的時(shí)間通過數(shù)碼管顯示，顯示電路也由 PLC 控制輸出，實(shí)行動態(tài)顯示，之后對電流檢測電路返回來的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，接下來執(zhí)行時(shí)間狀態(tài)輸出程序，根據(jù)當(dāng)前的時(shí)間決定路燈工作在那個(gè)時(shí)間段。在這個(gè)設(shè)計(jì)中，當(dāng)天黑后進(jìn)入第一個(gè)工作狀態(tài)，此時(shí)所有路燈都開啟，或者到達(dá) 19 點(diǎn)后，至 24 點(diǎn)為第一工作狀態(tài)， 24 點(diǎn)后進(jìn)入 第二工作狀態(tài)，此時(shí)路燈開啟 2/3，到 6 點(diǎn)后進(jìn)入第三工作狀態(tài)，路燈開啟 1/3，之后亮度檢測，天亮后進(jìn)入第四工作狀態(tài)，燈全關(guān)閉，如果亮度檢測無輸入到達(dá) 8 點(diǎn)也將進(jìn)入第四工作狀態(tài)。本照明控制系統(tǒng)軟件

43、程序結(jié)構(gòu)如圖：14N執(zhí)行子程序開啟2/3全部開啟讀取時(shí)鐘信息開啟1/3讀取亮度檢測采樣數(shù)據(jù)亮度 定值？是否交通高峰期是否午夜是否凌晨全部關(guān)閉返回開始NYYNYNY圖圖 10 路燈控制程序路燈控制程序4.1 STEP7-Micro/WIN32 編編程程軟軟件介件介紹紹STEP7-Micro/WIN32 是西門子公司專為 SIMATIC S7-200 系列可編程序控制器研制開發(fā)的編程軟件，它是基于 Windows 的應(yīng)用軟件，功能強(qiáng)大，既可用于開發(fā)用戶程序，又可實(shí)時(shí)監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。下面將介紹該軟件的安裝、基本功能以及如何應(yīng)用編程軟件進(jìn)行編程、調(diào)試和運(yùn)行監(jiān)控等內(nèi)容。STEP7-Micro/W

44、IN32 編程軟件的基本功能是協(xié)助用戶完成應(yīng)用軟件的開發(fā)，其主要實(shí)現(xiàn)以下功能。(1)在脫機(jī)（離線）方式下創(chuàng)建用戶程序，修改和編輯原有的用戶程序。在脫機(jī)方式時(shí)，計(jì)算機(jī)與 PLC 斷開連接，此時(shí)能完成大部分的基本功能，如編程、編譯、調(diào)試和系統(tǒng)組態(tài)等，但所有的程序和參數(shù)都只能存放在計(jì)算機(jī)的磁盤上。(2)在聯(lián)機(jī)（在線）方式下可以對與計(jì)算機(jī)建立通信關(guān)系的 PLC 直接進(jìn)行各種操作，如上載、下載用戶程序和組態(tài)數(shù)據(jù)等。15(3)在編輯程序的過程中進(jìn)行語法檢查，可以避免一些語法錯(cuò)誤和數(shù)據(jù)類型方面的錯(cuò)誤。經(jīng)語法檢查后，梯形圖中錯(cuò)誤處的下方自動加紅色波浪線，語句表的錯(cuò)誤行前自動畫上紅色*，且在錯(cuò)誤處加上紅色波浪線

45、。(4）對用戶程序進(jìn)行文檔管理，加密處理等。(5）設(shè)置PLC的工作方式、參數(shù)和運(yùn)行監(jiān)控等。用 STEP 編程軟件編制用戶程序可按以下步驟進(jìn)行：啟動 STEP 軟件、建立新工程文件、繪制梯形圖、編譯程序、下載程序和監(jiān)視程序運(yùn)行等。（1）啟動 STEP 編程軟件在開始菜單中找到 Simatic/STEP 7-Microwin/ STEP 7-MicroWIN 選項(xiàng)即可啟動 STEP 編程軟件（2）建立新工程文件啟動 STEP 后，單擊文件菜單中的“新建”命令，或者直接點(diǎn)擊工具條上的“新建”按鈕來創(chuàng)建一個(gè)新工程。4.2 子程序子程序（1）時(shí)鐘程序的設(shè)計(jì)使用的是特殊繼電器 SM0.5 提供秒脈沖，用計(jì)

46、數(shù)器 c0將秒脈沖轉(zhuǎn)換成分脈沖，用左移指令【SHL-W】形成分個(gè)位左移碼，用左移指令【SHL-B】形成分十位左移碼，用左移指令【SHL-W】形成時(shí)個(gè)位左移碼，用左移指令【SHL-B】形成時(shí)十位左移碼。程序啟動后在初始狀態(tài) 0 時(shí) 0 分，通過調(diào)整時(shí)間控制按鈕來調(diào)整時(shí)間，開啟后首先開始 CO 秒計(jì)數(shù)，當(dāng)秒計(jì)數(shù) 60 后控制左移指令【SHL-W】MW1 左移一位，就是分鐘個(gè)位進(jìn)一位，M1.0 到 M2.1 為分鐘個(gè)位標(biāo)志位，共有 10 個(gè)標(biāo)志位，每個(gè)標(biāo)志位標(biāo)志分鐘個(gè)位輸出 0 到 9 的對應(yīng)位。同樣分鐘進(jìn)到 9 時(shí)則控制【SHL-B】MB3 左移，就是分鐘十位進(jìn)位，M3.0 到 M3.5 為分鐘十

47、位標(biāo)志位，共有 6 個(gè)標(biāo)志位，每個(gè)標(biāo)志位標(biāo)志分鐘十位輸出 0 到 5 的對應(yīng)位。分鐘十位進(jìn)到 5 后控制小時(shí)計(jì)數(shù)，C1 為小時(shí)計(jì)數(shù)，同時(shí)進(jìn)行小時(shí)個(gè)位【SHL-W】MW4 左移，就是小時(shí)個(gè)位進(jìn)位，M4.0 到 M5.1 為小時(shí)個(gè)位標(biāo)志位，共有 10 個(gè)標(biāo)志位，每個(gè)標(biāo)志位標(biāo)志小時(shí)個(gè)位輸出 0 到 9 的對應(yīng)位。小時(shí)進(jìn)到 9 后，控制小時(shí)十位進(jìn)位，小時(shí)十位【SHL-B】MB6 同時(shí)由計(jì)數(shù)器 C1 控制，M6.0 到 M6.2 為小時(shí)十位標(biāo)志位，共有 3 個(gè)標(biāo)志位，每個(gè)標(biāo)志位標(biāo)志小時(shí)十位輸出 0 到 2 的對應(yīng)位。到達(dá) 24 時(shí)候回 0 時(shí)。16開始C0計(jì)數(shù)分鐘個(gè)位加1分鐘十位加1小時(shí)十位加1小時(shí)個(gè)位

48、加1 C1計(jì)數(shù)所有位置零C0=1?C1=1?M5.2=1?M3.6=1？M2.2=1?YYYYYNNNNN圖圖 11 時(shí)鐘時(shí)鐘程序控制程序程序控制程序（2）顯示程序是首先將左移位碼變成 BCD 碼輸出，就是將分鐘個(gè)位，還有分鐘十位，小時(shí)個(gè)位，小時(shí)十位轉(zhuǎn)換成 BCD 碼，M9.0-M9.3 控制 BCD 的轉(zhuǎn)換輸出，當(dāng)為 M9.0 時(shí)，則控制分鐘個(gè)位顯示，假設(shè)此時(shí) M1.2 置位，則表示分鐘個(gè)位現(xiàn)在為 3，將 3 轉(zhuǎn)換成 BCD 碼，驅(qū)動數(shù)碼管分鐘個(gè)位顯示 3。還由 PLC 的輸出繼電器控制使四個(gè)數(shù)碼管輪番顯示。 【SHL-B】MB9 指令控制中間繼電器 M9.0-M9.3 控制四個(gè)數(shù)碼管輪番顯

49、示，控制內(nèi)部時(shí)間數(shù)據(jù)那位轉(zhuǎn)換成 BCD 碼輸出。（3）時(shí)間狀態(tài)指示程序設(shè)計(jì)中首先將 24 小時(shí)分成 4 個(gè)時(shí)間段來進(jìn)行考慮，通過這四個(gè)時(shí)間端控制燈工作在不同的工作狀態(tài)，但時(shí)間段并不能決定路燈工作在那個(gè)狀態(tài)，其工作狀態(tài)還受光控開關(guān)控制。但時(shí)間數(shù)據(jù) 19 點(diǎn)時(shí)進(jìn)入第一段，M7.1 置位，時(shí)間數(shù)據(jù) 24 點(diǎn)時(shí)進(jìn)入第二段，M7.2 置位，時(shí)間數(shù)據(jù) 6 點(diǎn)時(shí)進(jìn)入第三段，M7.3 置位，時(shí)間數(shù)據(jù) 8 點(diǎn)時(shí)進(jìn)入第四段，M7.3 置位。（4）狀態(tài)檢測報(bào)警程序此段程序就是檢測有無故障輸入而后作出處理。系統(tǒng)假設(shè)為控制 3 路路燈，I0.5 為 1 號燈檢測輸入，I0.6 為 2 號燈檢測輸入，I0.7 為 317

50、號燈檢測輸入，1 號有輸入則對應(yīng)的 1 號燈故障顯示報(bào)警燈 Q1.4 置位，Q1.7 同時(shí)置位報(bào)警；2 號有輸入則對應(yīng)的 2 號燈故障顯示報(bào)警燈 Q1.5 置位，Q1.7 同時(shí)置位報(bào)警；3 號有輸入則對應(yīng)的 3 號燈故障顯示報(bào)警燈 Q1.6 置位，Q1.7 同時(shí)置位報(bào)警。5 總結(jié)總結(jié)本文介紹了基于 PLC 的路燈控制系統(tǒng)根據(jù)路燈控制系統(tǒng)研究的背景，路燈控制系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r，了解了國內(nèi)外的發(fā)展情況，以及對一些路燈控制系統(tǒng)的研究提出了軟、硬件設(shè)計(jì)方案和相應(yīng)的軟件編制方法以及程序。本系統(tǒng)中沿著讓路燈控制可靠，控制方便而且節(jié)約人力物力，具有一定的節(jié)能效果。本系統(tǒng)有 plc及其外圍，亮度檢測裝置，時(shí)間調(diào)整

51、電路，時(shí)間顯示電路，路燈控制裝置，電流檢測電路，報(bào)警及指示電路。本設(shè)計(jì)根據(jù)時(shí)間控制路燈的開關(guān)，同時(shí)考慮到隨著季節(jié)的更迭，路燈的點(diǎn)亮和熄滅時(shí)刻也應(yīng)當(dāng)是不一樣,那么就需要一種系統(tǒng)來控制路燈在不同的季節(jié)有不同的點(diǎn)亮和熄滅的時(shí)間。在一年四季中，難免會由于天氣變化而天黑得過早的時(shí)候，或者亮的過早過晚的時(shí)候，這個(gè)時(shí)候如果沒有相應(yīng)的應(yīng)急措施，也將會給交通帶來不便?？梢栽倏刂葡到y(tǒng)中設(shè)置一個(gè)光照亮度的檢測裝置。利用時(shí)間控制為主，再以亮度檢測裝置進(jìn)行輔助控制。達(dá)到最佳的效果。本系統(tǒng)是基于PLC的路燈控制系統(tǒng)，完成的任務(wù)是實(shí)現(xiàn)路燈的自動開啟和關(guān)閉，當(dāng)夜晚（或光線較暗）來臨時(shí)，且處于交通高峰期時(shí)，路燈全部開啟，交通高

52、峰期過后，進(jìn)入按比例開啟，午夜按2/3，凌晨時(shí)段按1/3，可檢測任意一路燈的工作電流，當(dāng)路燈發(fā)生漏電故障可以實(shí)現(xiàn)報(bào)警，并顯示該路燈的位置。達(dá)到一定的節(jié)能的目的。設(shè)計(jì)中采用了路燈時(shí)間控制為主，而且還有路燈環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)采樣，送入PLC進(jìn)行輔助控制，保障了因天氣變化而導(dǎo)致時(shí)間控制法的不足。但由于設(shè)計(jì)能力的有限，論文中還有很多的問題，亮度檢測電路設(shè)計(jì)的可靠性不好，而且容易受到照明系統(tǒng)本身光源的干擾而產(chǎn)生誤動作，這樣將影響路燈的正常工作，還有就是時(shí)間顯示上，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)該設(shè)計(jì)的更加合理直觀。在本設(shè)計(jì)中讓我認(rèn)識了西門子PLC S7-200，了解了PLC的外圍介紹，還有他的編程方法，參考了很多文獻(xiàn)資料。1

53、8致致謝謝通過大學(xué)五年的學(xué)習(xí)，讓我學(xué)到了很多對將來有用的知識，我在這里不僅體會到了學(xué)習(xí)的樂趣，以及學(xué)習(xí)興趣的作用，通過在一起學(xué)習(xí)也知道同學(xué)的重要。論文結(jié)束之際，首先感謝我的指導(dǎo)老師，指導(dǎo)老師在本次設(shè)計(jì)中給予了殷切指導(dǎo)，在寫論文的過程中，老師給我做了全程的分析與引導(dǎo)。指導(dǎo)老師知識淵博、治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)。他的認(rèn)真與細(xì)致讓我佩服。本文能得以順利完成承蒙指導(dǎo)老師的幫助，從論文題目的選定，研究方法和結(jié)構(gòu)的確立，至研究內(nèi)容的細(xì)到審定和殷切指正，以及再研究工作中的支持和鼓勵，謹(jǐn)至由衷的感謝與敬意。在此期間老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)之風(fēng)和豐富的學(xué)識，亦使我在專業(yè)上受益非淺。最后，對所有在我學(xué)習(xí)生活中給予幫助和關(guān)心的人表示衷心的感

54、謝！19參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1王海韜. 城市路燈遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的研究,電子工程師，20012王振宇. 監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在城市路燈管理中的應(yīng)用，電子工程師，20024王 剛. 路燈遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)研究,南京理工大學(xué)，20045劉君華. 智能傳感器系統(tǒng) M. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，19996黃賢武，鄭筱霞，曲波等. 傳感器實(shí)際應(yīng)用電路設(shè)計(jì)M. 成都：電子科技大學(xué)出版社，1997,4-107月霞，孫傳友. DS18B20 硬件連接及軟件編程J. 傳感器世界，2001（12）：25-298廖常初. PLC 基礎(chǔ)及應(yīng)用M.2 版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20079廖常初. S7-200PLC

55、 編程及應(yīng)用M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，200710廖常初. S7-200PLC 基礎(chǔ)教程M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，200711 吳中俊，黃永紅.可編程控制器原理及應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，200312 雷聲.電力控制與 PLC 應(yīng)用. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，199613 廖長初.可編程序控制器的編程方法與工程應(yīng)用.重慶：重慶大學(xué)出版社，200114 盧巧.歐姆龍 PLC 編程指令與梯形圖快速入門.北京：電子工業(yè)出版社，201015 陳汝全. 電子技術(shù)常用器件應(yīng)用手冊M.第二版，機(jī)械工業(yè)出版社，2002 年 5 月第一版16陳永甫編著.電子電路智能化設(shè)計(jì)M.實(shí)例與應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版,20

56、02.817康華光主編.電子技術(shù)基礎(chǔ)(第四版) M.北京：高等教育出版社，199918 張永瑞.電路基礎(chǔ)教程M.北京：科學(xué)出版社，200519 邱關(guān)源.電路(第四版)M.北京:高等教育出版社,2003:289-290.20張勇.PROTEL 99SE 電路設(shè)計(jì)技術(shù)入門與應(yīng)用M.北京：電子工業(yè)出版社，200720附附錄錄 1： ：表表 3 中中間繼電間繼電器的地址分配器的地址分配編程元件編程地址作用M0.1C0 復(fù)位及分鐘個(gè)位顯示脈沖M0.2分鐘十位顯示脈沖M0.3小時(shí)個(gè)位顯示脈沖M0.4小時(shí)十位顯示脈沖M1.0分鐘個(gè)位顯示 0M1.1分鐘個(gè)位顯示 1M1.2分鐘個(gè)位顯示 2M1.3分鐘個(gè)位顯示

57、 3M1.4分鐘個(gè)位顯示 4M1.5分鐘個(gè)位顯示 5M1.6分鐘個(gè)位顯示 6M1.7分鐘個(gè)位顯示 7M2.0分鐘個(gè)位顯示 8M2.1分鐘個(gè)位顯示 9M2.210 分鐘到信號M3.0分鐘十位顯示 0M3.1分鐘十位顯示 1M3.2分鐘十位顯示 2M3.3分鐘十位顯示 3M3.4分鐘十位顯示 4M3.5分鐘十位顯示 5M3.61 小時(shí)到信號M3.724 小時(shí)到信號M4.0小時(shí)個(gè)位顯示 0M4.1小時(shí)個(gè)位顯示 1M4.2小時(shí)個(gè)位顯示 2M4.3小時(shí)個(gè)位顯示 3M4.4小時(shí)個(gè)位顯示 4M4.5小時(shí)個(gè)位顯示 5輔助繼電器M4.6小時(shí)個(gè)位顯示 621續(xù)續(xù)表表 3M4.7小時(shí)個(gè)位顯示 7M5.0小時(shí)個(gè)位顯示

58、 8M5.1小時(shí)個(gè)位顯示 9M5.210 小時(shí)到信號M6.0小時(shí)個(gè)位顯示 0M6.1小時(shí)個(gè)位顯示 1M6.2小時(shí)個(gè)位顯示 2M7.0亮度檢測暗后輸出信號M7.119 點(diǎn)到 24 點(diǎn)之間信號M7.224 點(diǎn)到 6 點(diǎn)之間信號M7.36 點(diǎn)到 8 點(diǎn)之間信號M7.48 點(diǎn)至 19 點(diǎn)之間信號M7.5亮度檢測亮后輸出信號M8.0分鐘個(gè)位調(diào)整脈沖M8.1第一工作狀態(tài)M8.2第二工作狀態(tài)M8.3第三工作狀態(tài)M8.4第四工作狀態(tài)M9.0選擇分鐘個(gè)位顯示M9.1選擇分鐘十位顯示M9.2選擇小時(shí)個(gè)位顯示輔助繼電器M9.3選擇小時(shí)十位顯示C060 秒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器C124 小時(shí)計(jì)數(shù)22附附錄錄 2： ：表表 4 輸

59、輸入入輸輸出出繼電繼電器的地址分配器的地址分配編程元件I/O 端子作用I0.0S0 時(shí)鐘系統(tǒng)開關(guān)I0.1分鐘個(gè)位調(diào)整I0.2分鐘十位調(diào)整I0.3小時(shí)個(gè)位調(diào)整I0.4小時(shí)十位調(diào)整I0.51 號燈檢測輸入I0.62 號燈檢測輸入I0.73 號燈檢測輸入I1.0光控開關(guān)輸入繼電器I1.2主程序輸出控制總開關(guān)Q0.0報(bào)警聲開關(guān)Q0.1輸出控制開關(guān)第一個(gè)燈Q0.2輸出控制開關(guān)第二個(gè)燈Q0.3輸出控制開關(guān)第三個(gè)燈Q0.4秒脈沖輸出信號Q0.51 號燈故障顯示報(bào)警燈Q0.62 號燈故障顯示報(bào)警燈Q0.73 號燈故障顯示報(bào)警燈Q1.0分鐘個(gè)位顯示公共端Q1.1分鐘十位顯示公共端Q1.2小時(shí)個(gè)位顯示公共端Q1.

60、3小時(shí)十位顯示公共端Q1.4顯示 BCD 位輸出Q1.5顯示 BCD 位輸出Q1.6顯示 BCD 位輸出輸出繼電器Q1.7顯示 BCD 位輸出23附附錄錄 3： ：總總體體電電路路圖圖R55.1R4470W5WCdsRQ18550Q28550KA4LEDVCCRR110kR2100kR310kR4150kR550kR610kC110uC30.01uFC20.01uC4100uFledKA5VCCBVCCTRIG2Q3R4CVolt5THR6DIS7VCC8GND1U1555TRIG2Q3R4CVolt5THR6DIS7VCC8GND1U255512345678D12a13D26b12D37c1

61、1D01d10e9g14f15U174 4511KA4SA2SA1SB1SW-PBSB2SW-PBSB3SW-PBSB4SW-PBKA1R110kR210kR310kLEDLEDLEDKA5KA8KA7U1U2U3U4DPD0D1D2D3DPD0D1D2D3U1U2U3U4KA6C310uFC20.1uFD1D3D2D4C12200uFVin1Gnd2+5V3LM LM7805CT12TINVCCT1B5D5DD6DLEDR1kTR1B5R1VR147KR22K7D1Q1BC549C110uR32k7D2D3C24700uD4KA2ACT.ACT.Q2bc556PortPortI0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5MM1I1.1I1.0I0.7I0.6M2L+Q1.6Q1.71L2L3LNQ1.5Q1.4Q1.3Q1.2Q1.1Q1.0Q0.7Q0.6Q0.5Q0.4Q0.2Q0.1Q0.0L1Q0.3PLCZ80BSIO2KA212220V5V24V24V-KA3圖圖 12 總電總電路路圖圖24附附錄錄 4：梯形：梯形圖圖程序程序25262728293031