基于PLC路燈控制系統(tǒng)

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(shì)。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(duì)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(cè)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 - based 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, beautify 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 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 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(guó)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(mén)子 S7-200PLC 的介紹 .73.2 亮度檢測(cè)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(cè)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)重要內(nèi)容，為了高效的進(jìn)行路燈管理，各國(guó)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(guó)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(kāi)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(huì)對(duì)亮燈率、開(kāi)關(guān)燈的準(zhǔn)確率、故障檢測(cè)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(wú)線電通信、測(cè)控技術(shù)、路燈電力節(jié)能于一體的城市照明節(jié)能、自動(dòng)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(shì)，科學(xué)的控制路燈，不僅可以滿(mǎn)足人們行路行車(chē)的安全，還能節(jié)約電能及延長(zhǎng)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(wèn)題越來(lái)越被世人所關(guān)注飛速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)對(duì)能源的要求相當(dāng)迫切中國(guó)面臨的問(wèn)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(duì)電能的消耗與日俱增。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)城市公共照明占照明耗電量 30%左右,約440 億度。如果按市場(chǎng)平均電價(jià) 0.70/ 度來(lái)計(jì)算，一年耗費(fèi)大約 310 億元,給國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)巨大的開(kāi)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(lái)考慮,一是使用效率高、壽命長(zhǎng)、安全性能穩(wěn)定的照明燈具。目前國(guó)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(kāi)發(fā)節(jié)能控制系統(tǒng)，就是通過(guò)控制系統(tǒng)來(lái)對(duì)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(lái)，讓城市亮起來(lái)，而且亮得更科學(xué)，亮得省電省錢(qián)，則必須依靠科技創(chuàng)新，采用新技術(shù)，大力開(kāi)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(lái)推廣應(yīng)用配套政策，推動(dòng)我國(guó)道路照明節(jié)電節(jié)能工作的全面展開(kāi)。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(lái)，減少維護(hù)和更換燈具對(duì)道路運(yùn)行安全的影響；給用戶(hù)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(guò)配電箱內(nèi)的智能控制器對(duì)照明燈進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)全線照明燈開(kāi)啟/關(guān)閉；路段照明燈開(kāi)啟/關(guān)閉；照明燈氣象信息聯(lián)動(dòng)（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(jí)，實(shí)現(xiàn)良好的社會(huì)效益。1.2 國(guó)內(nèi)外的國(guó)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(guó)都在不斷地研究，利用各種先進(jìn)的技術(shù)手段進(jìn)行城市路燈監(jiān)控。目前對(duì)于路燈監(jiān)控系統(tǒng)的研究。美國(guó)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(guò)現(xiàn)有的動(dòng)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(zhuān)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)榫用裼秒姾凸S用電都在其中，線路上雜波信號(hào)比較強(qiáng)，信號(hào)不穩(wěn)；也不適合超長(zhǎng)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(zhǎng)（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(hào)，進(jìn)而使通訊受到影響。由于中國(guó)電力的特性，電力載波技術(shù)不適合中國(guó)的電力國(guó)情。同時(shí)此公司路燈控制系統(tǒng)費(fèi)用較貴，一臺(tái)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(tái)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(duì)方等同的情況下至少可以控制到上萬(wàn)盞路燈（具體安裝視具體情況而定），每個(gè) ZIGBEE 終端控制器的價(jià)格也僅為幾百元左右。 美國(guó)另一公司作為研發(fā)無(wú)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(méi)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(guò)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(guò) 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(wèn)題，常見(jiàn)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(shí)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)能控制系統(tǒng)數(shù)控穩(wěn)壓器的電子開(kāi)關(guān)矩陣等，調(diào)整變壓器的 TAP 用來(lái)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(dòng)/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(dòng)補(bǔ)償功能、高精度、高效率、高速度、高可靠、免維護(hù)長(zhǎng)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(zhuān)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(jí)功率調(diào)節(jié)器與可編程節(jié)能控制系統(tǒng)組成，它針對(duì)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(duì)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(zhǎng)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(wú)機(jī)械調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定可靠，免維護(hù)長(zhǎng)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(chǎng)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(dòng)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(guó)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(zhuān)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(guó)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(dòng)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(zhuān)門(mén)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(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)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(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)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(hào)規(guī)格不計(jì)其數(shù)，但主要分為歐洲、日期、美國(guó)三大地方。在中國(guó)的市場(chǎng)，歐洲的可編程序控制器的代表是西門(mén)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(jiǎn)單等很多特點(diǎn)。可編程序控制器(PLC)在工業(yè)自動(dòng)化控制是專(zhuān)門(mén)在時(shí)序控制地位，在可預(yù)見(jiàn)的將來(lái)，將是無(wú)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(zhǎng)、透霧能力強(qiáng)和不誘蟲(chóng)等優(yōu)點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于道路、高速公路、機(jī)場(chǎng)、碼頭、船塢、車(chē)站、廣場(chǎng)、街道交匯處、工礦企業(yè)、公園、庭院照明及植物栽培等場(chǎng)所。高顯色高壓鈉燈主要應(yīng)用于體育館、展覽廳、娛樂(lè)場(chǎng)、百貨商店和賓館等場(chǎng)所照明場(chǎng)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(lái)平衡這種負(fù)阻特性，穩(wěn)定工作電流，該元件稱(chēng)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(huì)發(fā)生啟動(dòng)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，將會(huì)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(huì)產(chǎn)生脈沖峰值電流，對(duì)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(dòng)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(zhǎng)，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(dòng)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(guò)程的繼續(xù)進(jìn)行，電弧溫度也漸漸上升，汞、鈉蒸氣壓由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(huì)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(dòng)的過(guò)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(lèi)：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)備投資少、安裝和維修簡(jiǎn)單靈活。時(shí)控法以時(shí)間為唯一的開(kāi)、關(guān)燈控制依據(jù)，但隨季節(jié)變化，就需要人工干預(yù)來(lái)調(diào)整開(kāi)、關(guān)時(shí)間，所以存在對(duì)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(lái)控制開(kāi)、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(kāi)關(guān)動(dòng)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(lái)集中控制，這種方案其優(yōu)點(diǎn)是控制準(zhǔn)確，動(dòng)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(wú)線數(shù)傳電臺(tái)控制系統(tǒng)都是利用常規(guī)無(wú)線電臺(tái)的收發(fā)信道作為載體，采取雙音多頻作為控制信令來(lái)達(dá)到控制照明燈開(kāi)關(guān)的目的。常規(guī)的無(wú)線電臺(tái)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(tái)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(dòng)作和惡意操作，設(shè)備投資大，性?xún)r(jià)比低。本設(shè)計(jì)主要研究?jī)?nèi)容是利用 PLC 實(shí)現(xiàn)路燈自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)能按時(shí)間以及光照度的差異來(lái)控制開(kāi)、關(guān)燈的；通過(guò)一般交通情況按時(shí)間來(lái)控制燈的亮度，節(jié)約路燈使用電能及延長(zhǎng)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(cè)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(guò)早的時(shí)候，這個(gè)時(shí)候如果沒(méi)有相應(yīng)的應(yīng)急措施， 將會(huì)給交通帶來(lái)不便。可以再控制系統(tǒng)中設(shè)置一個(gè)亮度檢測(cè)裝置就能解決該問(wèn)題。據(jù)調(diào)查,城市道路的人流量和車(chē)流量在晚間 7 一 12 時(shí)是均值較高的時(shí)段，而 12 時(shí)過(guò)后的人流量和車(chē)流量則會(huì)顯著降低,與之相對(duì)應(yīng)的是對(duì)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(duì)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(guò)后的人流量和車(chē)流量則會(huì)顯著降低,與之相對(duì)應(yīng)的是對(duì)光照要求和實(shí)際用電需求也應(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(lái)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(huì)由于天氣變化而天黑得過(guò)早的時(shí)候，或者亮的過(guò)早過(guò)晚的時(shí)候，這個(gè)時(shí)候如果沒(méi)有相應(yīng)的應(yīng)急措施，也將會(huì)給交通帶來(lái)不便?？梢栽倏刂葡到y(tǒng)中設(shè)置一個(gè)光照亮度的檢測(cè)裝置。利用時(shí)間控制為主，再以亮度檢測(cè)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”?！扮娍亍辈贿m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(kāi)關(guān)燈的合理化、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(cè)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(cè)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(cè)電路報(bào)警及指示電路路燈控制裝置亮度檢測(cè)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(dòng)開(kāi)啟和關(guān)閉，當(dāng)夜晚（或光線較暗）來(lái)臨時(shí)，且處于交通高峰期時(shí)，路燈全部開(kāi)啟，交通高峰期過(guò)后，進(jìn)入按比例開(kāi)啟，午夜按 2/3，凌晨時(shí)段按 1/3，可檢測(cè)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。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(cè)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(cè)電路，報(bào)警及指示電路等。3.1 西西門(mén)門(mén)子子 S7-200PLC 的介的介紹紹本設(shè)計(jì)選用的PLC是西門(mén)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(duì)PLC編程、調(diào)試、監(jiān)控，使得PLC的編程更加方便、快捷。可以說(shuō)，S7-200可以完美地滿(mǎn)足各種小規(guī)模控制系統(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)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(chǔ)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(mén)子 CPU226DC輸入端中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(kāi)關(guān)，按鈕開(kāi)關(guān)一頭接入plc的輸入點(diǎn)，一頭接24V+，其中24V+來(lái)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(méi)有直接和負(fù)載連接，而是通過(guò)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(lái)自24V電源模塊。8圖圖 3 PLC 接接線圖線圖3.2 亮度亮度檢測(cè)檢測(cè)裝置裝置亮度檢測(cè)電路是作為路燈開(kāi)啟與路燈關(guān)閉的一個(gè)輔助的控制開(kāi)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(duì)時(shí)間控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)還沒(méi)有達(dá)到規(guī)定的開(kāi)燈時(shí)間，但這時(shí)也要要求路燈開(kāi)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(cè)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(cè)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(duì)，使載流子數(shù)目增加，從而導(dǎo)致光敏電阻阻值（暗阻）在110M 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(cè)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(guò)三級(jí)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(kāi)。R55.1R4470W5WCdsRQ18550Q28550KA4LEDVCC圖圖 4 亮度亮度檢測(cè)電檢測(cè)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(kāi)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(kāi)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(guò)時(shí)間調(diào)節(jié)來(lái)改變時(shí)間。時(shí)間調(diào)節(jié)由四個(gè)按鈕開(kāi)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(kāi)關(guān)。按鈕開(kāi)關(guān)一頭接入 plc 的輸入點(diǎn)，一頭接 24V+，其中24V+來(lái)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(lái)提供秒脈沖信號(hào)，秒脈沖通過(guò)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(hào)。顯示電路如下：顯示譯碼器CD4511是一個(gè)用來(lái)驅(qū)動(dòng)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(dòng)功能的CMOS電路能提供較大的拉電流。可直接驅(qū)動(dòng)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=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(cè)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(lái)檢測(cè)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 4511DPD0D1D2D3U1U2U3U4LEDR1k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(cè)電檢測(cè)電路路這個(gè)電路是交流電流檢測(cè)電路，交流電流通過(guò)變壓器 TR1 初級(jí)線圈感應(yīng)到TR1 次級(jí)線圈，過(guò)流時(shí)會(huì)造成晶體管動(dòng)作，直到切斷電源?，F(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(mǎn)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為輸人阻抗，為L(zhǎng)UHULZ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(méi)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(jiàn)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(jiàn)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(hào)電源電壓額定功率啟動(dòng)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/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(cè)電檢測(cè)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 定時(shí)器的輸出方波信號(hào)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(hào)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(méi)有穩(wěn)定狀態(tài)，只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，無(wú)需外加觸發(fā)信號(hào)，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(guò)調(diào)節(jié)外接的定時(shí)元件 R,C 來(lái)進(jìn)行控制。報(bào)警電路可通過(guò)調(diào)節(jié)電阻 R1，R2,R3，R4 和電容 C1，C2 來(lái)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(chē)?guó)Q笛的報(bào)警聲，同時(shí)第一塊 555 定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器的輸出信號(hào)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+5V 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(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈魂，沒(méi)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(lái)定義的，如果系統(tǒng)要控制分布的照明燈具，通過(guò)有線與無(wú)線串行通信來(lái)完成控制功能，通過(guò)軟件定義撥碼盤(pán)功能，通過(guò)編程完成LED數(shù)碼的顯示等等，由此可見(jiàn)，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(cè)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(lái)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(guò)程，遵循“自頂向下，逐步求精”的基本原則。系統(tǒng)在開(kāi)啟后執(zhí)行子程序，首先開(kāi)啟時(shí)鐘電路，I0.0 為時(shí)鐘電路控制總開(kāi)關(guān)，控制時(shí)鐘電路開(kāi)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(guò)數(shù)碼管顯示，顯示電路也由 PLC 控制輸出，實(shí)行動(dòng)態(tài)顯示，之后對(duì)電流檢測(cè)電路返回來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，接下來(lái)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(kāi)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(kāi)啟 2/3，到 6 點(diǎn)后進(jìn)入第三工作狀態(tài)，路燈開(kāi)啟 1/3，之后亮度檢測(cè)，天亮后進(jìn)入第四工作狀態(tài)，燈全關(guān)閉，如果亮度檢測(cè)無(wú)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)軟件程序結(jié)構(gòu)如圖：14N執(zhí)行子程序開(kāi)啟2/3全部開(kāi)啟讀取時(shí)鐘信息開(kāi)啟1/3讀取亮度檢測(cè)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(kāi)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(mén)子公司專(zhuān)為 SIMATIC S7-200 系列可編程序控制器研制開(kāi)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(kāi)發(fā)用戶(hù)程序，又可實(shí)時(shí)監(jiān)控用戶(hù)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/WIN32 編程軟件的基本功能是協(xié)助用戶(hù)完成應(yīng)用軟件的開(kāi)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(hù)程序，修改和編輯原有的用戶(hù)程序。在脫機(jī)方式時(shí)，計(jì)算機(jī)與 PLC 斷開(kāi)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(pán)上。(2)在聯(lián)機(jī)（在線）方式下可以對(duì)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(hù)程序和組態(tài)數(shù)據(jù)等。15(3)在編輯程序的過(guò)程中進(jìn)行語(yǔ)法檢查，可以避免一些語(yǔ)法錯(cuò)誤和數(shù)據(jù)類(lèi)型方面的錯(cuò)誤。經(jīng)語(yǔ)法檢查后，梯形圖中錯(cuò)誤處的下方自動(dòng)加紅色波浪線，語(yǔ)句表的錯(cuò)誤行前自動(dòng)畫(huà)上紅色*，且在錯(cuò)誤處加上紅色波浪線。(4）對(duì)用戶(hù)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(hù)程序可按以下步驟進(jìn)行：?jiǎn)?dòng) 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(dòng) STEP 編程軟件在開(kāi)始菜單中找到 Simatic/STEP 7-Microwin/ STEP 7-MicroWIN 選項(xiàng)即可啟動(dòng) STEP 編程軟件（2）建立新工程文件啟動(dòng) 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(lái)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)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(dòng)后在初始狀態(tài) 0 時(shí) 0 分，通過(guò)調(diào)整時(shí)間控制按鈕來(lái)調(diào)整時(shí)間，開(kāi)啟后首先開(kāi)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)應(yīng)位。到達(dá) 24 時(shí)候回 0 時(shí)。16開(kāi)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(dòng)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(lái)進(jìn)行考慮，通過(guò)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(kāi)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(cè)報(bào)警程序此段程序就是檢測(cè)有無(wú)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(hào)燈檢測(cè)輸入，I0.6 為 2 號(hào)燈檢測(cè)輸入，I0.7 為 317號(hào)燈檢測(cè)輸入，1 號(hào)有輸入則對(duì)應(yīng)的 1 號(hào)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(hào)有輸入則對(duì)應(yīng)的 2 號(hào)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(hào)有輸入則對(duì)應(yīng)的 3 號(hào)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(guó)內(nèi)外的發(fā)展情況，以及對(duì)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(cè)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(cè)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(kāi)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(lái)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(huì)由于天氣變化而天黑得過(guò)早的時(shí)候，或者亮的過(guò)早過(guò)晚的時(shí)候，這個(gè)時(shí)候如果沒(méi)有相應(yīng)的應(yīng)急措施，也將會(huì)給交通帶來(lái)不便?？梢栽倏刂葡到y(tǒng)中設(shè)置一個(gè)光照亮度的檢測(cè)裝置。利用時(shí)間控制為主，再以亮度檢測(cè)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(dòng)開(kāi)啟和關(guān)閉，當(dāng)夜晚（或光線較暗）來(lái)臨時(shí)，且處于交通高峰期時(shí)，路燈全部開(kāi)啟，交通高峰期過(guò)后，進(jìn)入按比例開(kāi)啟，午夜按2/3，凌晨時(shí)段按1/3，可檢測(cè)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(cè)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(wèn)題，亮度檢測(cè)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(dòng)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(shí)了西門(mén)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。18致致謝謝通過(guò)大學(xué)五年的學(xué)習(xí)，讓我學(xué)到了很多對(duì)將來(lái)有用的知識(shí)，我在這里不僅體會(huì)到了學(xué)習(xí)的樂(lè)趣，以及學(xué)習(xí)興趣的作用，通過(guò)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(xiě)論文的過(guò)程中，老師給我做了全程的分析與引導(dǎo)。指導(dǎo)老師知識(shí)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?jī)?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(lì)，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(shí)，亦使我在專(zhuān)業(yè)上受益非淺。最后，對(duì)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 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(zhǎng)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(mén).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(cè)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,2002.817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(mén)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 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(hào)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(hào)M3.724 小時(shí)到信號(hào)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 8M5.1小時(shí)個(gè)位顯示 9M5.210 小時(shí)到信號(hào)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(cè)暗后輸出信號(hào)M7.119 點(diǎn)到 24 點(diǎn)之間信號(hào)M7.224 點(diǎn)到 6 點(diǎn)之間信號(hào)M7.36 點(diǎn)到 8 點(diǎn)之間信號(hào)M7.48 點(diǎn)至 19 點(diǎn)之間信號(hào)M7.5亮度檢測(cè)亮后輸出信號(hào)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(kāi)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(hào)燈檢測(cè)輸入I0.62 號(hào)燈檢測(cè)輸入I0.73 號(hào)燈檢測(cè)輸入I1.0光控開(kāi)關(guān)輸入繼電器I1.2主程序輸出控制總開(kāi)關(guān)Q0.0報(bào)警聲開(kāi)關(guān)Q0.1輸出控制開(kāi)關(guān)第一個(gè)燈Q0.2輸出控制開(kāi)關(guān)第二個(gè)燈Q0.3輸出控制開(kāi)關(guān)第三個(gè)燈Q0.4秒脈沖輸出信號(hào)Q0.51 號(hào)燈故障顯示報(bào)警燈Q0.62 號(hào)燈故障顯示報(bào)警燈Q0.73 號(hào)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Q1.3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R55.1R4470W5WCdsRQ18550Q28550KA4LEDVCCRR110kR2100kR310kR4150kR550kR610kC110uC30.01uFC20.01uC4100uFledKA5VCCBVCCTRIG2Q3R4CVolt5THR6DIS7VCC8GND1U1555TRIG2Q3R4CVolt5THR6DIS7VCC8GND1U255512345678D12a13D26b12D37c11D01d10e9g14f15U174 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