基于PLC城市照明控制系统的设计

论文总字数：11025字

摘 要

随着城市路灯的大规模增多，出现了控制方法和管理措施不合理的问题，造成了人力和电力资源的极大浪费。本课题以此为背景，通过对城市照明系统的运行方式分析后，设计了一种基于PLC的照明控制系统。该系统以时间控制法为主，并利用亮度检测电路检测当前的环境参数，传送给PLC作为辅助控制，实现路灯的节能控制。最后通过组态王软件对路灯控制系统进行了仿真验证，实现了对路灯启停的实时监控。该系统稳定可靠，具有一定的使用价值。

关键词：PLC，路灯，时间控制法，亮度检测电路，组态王

Abstract：With the large-scale increase of urban street lamps, problems such as unreasonable control methods and management measures have arisen, resulting in great waste of manpower and power resources. Based on this background, this paper designed a lighting control system based on PLC after analyzing the operation mode of urban lighting system. The system is based on the time control method, and uses the brightness detection circuit to detect the current environmental parameters and transmits it to the PLC as an auxiliary control to realize the energy-saving control of the street lamps. Finally, the streetlight control system was simulated and verified by Kingview software, realizing the real-time monitoring of the streetlight start and stop. The system is stable and reliable, and has certain use value.

Keywords：plc,street lamp,time control method,luminance detection circuit,kingview

目 录

1 绪论 3

1.1 课题背景 3

1.2 国内外的发展现状 3

2 控制系统设计方案 4

2.1 PLC介绍 4

2.2 设计方案 5

2.3 系统控制要求 5

2.4 系统结构框图 5

3 系统硬件设计 6

3.1 PLC系统设计 6

3.2 亮度检测电路 8

3.3 电流检测电路 9

4 系统软件设计 9

4.1 STEP7-Micro/WIN32编程软件 10

4.2 梯形图编写 12

4.3 上位机组态画面设计 12

结论 16

参考文献 17

致谢 18

附录 19

1 绪论

在城市市政建设过程中，路灯照明控制是一项必不可少的内容。为了有效的对城市照明进行管理，很多国家都在积极地研究可行方案，通过各种技术来控制路灯的照明，节约成本，保障整个系统的稳定运作。

1.1 课题背景

自我国进入21世纪以来，经济快速发展，国力大大增强，城市规模逐步扩大。城市基础设施建设越来越重要，而城市照明是整个建设中非常重要的一个部分，不但为人们在夜晚提供了安全的出行环境，满足了出行需求，而且美化了城市的夜景。虽然今天城市路灯和景观灯数量的增加为城市增添了许多的魅力，为人民营造了舒适的环境，增强了城市的美好形象，但与此同时也带来了各种问题。首先，在城市规模扩大的同时，照明范围也在不断的扩大，路灯管理的范围以及用电量也在增加，这大大增加了城市的经济开支。其次，在如今的社会，智能生活正突飞猛进的向前发展，人们对照明能耗、舒适度、光照度和及时性有了更多的需求。传统的城市照明控制系统已经无法解决这些节能和照明科学化管理问题，因此需要智能城市照明控制系统来解决这个问题。

现如今，我国正在不断建设现代化城市，与国际接轨。作为智慧城市的重要组成部分，城市照明已经受到政府和社会的高度关注。进一步研究智能照明控制系统，可以提高城市管理水平，响应国家节能减排的号召和要求，实现可持续发展。

1.2 国内外的发展现状

路灯控制系统经历了许多的发展阶段，从原始路灯的手动切换，随后的时钟控制和路灯控制器控制，到当前计算机的远程控制。在城市建设飞速发展的今天，大多数中小城市还在使用传统的路灯控制和维护方法，造成了资源的大量浪费，十分不合理。在过去的街道照明检查中，经常使用人工巡查方式。但是这种人工检查方法耗时且劳动强度大，并且无法控制亮灯率，不能了解当前设备的操作状态。随着自动控制技术和计算机技术的飞速发展，城市照明系统可以采用更加科学有效的控制方法。在国外，如日本、法国、美国、瑞士等国，采用无线数传电台专网通信，或采用GSM／GPRS(General Packet Radio Service通用分组无线业务)通信，或采用CDPD技术进行通信，或采用有线方案进行通信，通过计算机和自动化程序，使道路照明开关实现人工智能控制，来节省资源。

我国城市照明控制系统还处于发展阶段，多数中小城市的路灯照明系统还是采用较为传统的方式。在城市路灯设计之初，为了达到照明需求，通常彻夜点亮路灯，当不同道路需求不同时，又将偏僻道路的供电全部停掉，对人们的出行造成了很大的困扰。这种控制方式不仅不能改变路灯照明的强度，满足不了人们的需求，还严重的浪费了电力资源。最佳的控制系统设计应该是在黑夜到来时，此时交通处于高峰期，路灯全部开启，等到午夜交通量较少，路灯开启2/3，在凌晨之前，路灯开启1/3，直至天明。这样的话，不仅解决了人们对于照明的需求，还减少了电力的浪费。

2 控制系统设计方案

2.1 PLC介绍

随着科学技术不断的发展，在工业生产中对控制系统的要求逐步增加，在1969年，世界上出现了一种通过数字运算操作的可编程逻辑控制器，它将计算机技术与继电器接触控制技术相结合。作为一个专门为工业生产设计的控制器，对于用户对逻辑控制、顺序控制、定时、计数、算术操作等功能的需求，能够完美的满足。在取代了传统的继电器接触控制装置后，可编程逻辑控制器已经成为一种最受欢迎的控制器，被应用在大多数工业控制中。

如今，在发电厂和炼钢厂等除尘设备中，传统的手动操作已经无法对质量进行很好的控制。在水处理、纺织机械等单机控制的自动化设备中，为了持续不断的工作，可以通过PLC来按照它们的设定要求，来完成整个工艺的流程操作。在冶金、铁路交通和污水处理等以过程控制为主的领域，PLC也得到了广泛的应用，在这些自动化行业中，有着大量的实时参数，存在着很多需要监控的点，PLC可以有效的对数据进行监控与采集。PLC因为设计时采用了多层次抗干扰措施，在一些强电强磁等恶劣的环境中，能够稳定的运行，有着较高的稳定性，因此在电气控制设备中被广泛的使用。由于PLC软件的更改极易实现，其紧凑的结构，坚固耐用和紧凑的尺寸使其成为机电一体化的理想控制。可编程控制器在多品种、小批量、高质量的产品生产中得到广泛的应用，PLC控制已成为工业控制的重要手段之一，与ROBOT，CAD / CAM一起成为实现现代自动化生产的三大支柱。

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