劉潤(rùn)強(qiáng) 姜云春 王培芹 王海艷

【摘 要】高速公路收費(fèi)站智能照明系統(tǒng)應(yīng)更好的滿(mǎn)足收費(fèi)站照明要求，且達(dá)到節(jié)能、環(huán)保的效果，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制任意照明回路開(kāi)關(guān)或者進(jìn)行連續(xù)性調(diào)光，系統(tǒng)可預(yù)先設(shè)置不同的情景，并且可以進(jìn)行不同情景間的淡入、淡出，可以通過(guò)連接各種傳感器自動(dòng)控制燈光等。利用PLC技術(shù)控制LED燈的亮度從而更加有利于收費(fèi)站的運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；亮度；控制方式；I/O分配

中圖分類(lèi)號(hào)： U492.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）18-0098-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.18.044

【Abstract】The intelligent lighting system of the toll station of the expressway should meet the lighting requirements of the toll station better， and achieve the effect of energy saving and environmental protection. The system can realize the system control of any lighting circuit switch or continuous light adjustment. The system can set different scenarios in advance， and can make different scenarios fade in and fade out. It can automatically control lights by connecting various sensors. The use of PLC technology to control the brightness of LED lights is more conducive to the operation of toll stations.

【Key words】System structure； Brightness； Control mode； I/O allocation

0 引言

隨著科技進(jìn)步，對(duì)高速公路智能化提出了要求，照明系統(tǒng)作為高速公路重要組成部分，與交通安全密切相關(guān)。論文主要探討高速公路智能照明系統(tǒng)研究的相關(guān)技術(shù)和方法，基于西門(mén)子s7-200系列PLC對(duì)高速公路收費(fèi)站照明系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括系統(tǒng)的功能、結(jié)構(gòu)、照明控制方式及硬件接線(xiàn)圖等，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，并更好的滿(mǎn)足收費(fèi)站照明系統(tǒng)的要求。

1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

在本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，當(dāng)信息采集系統(tǒng)采集到車(chē)流量、環(huán)境亮度等因素時(shí)，將這些因素傳輸?shù)絇LC控制器，控制器通過(guò)RS485總線(xiàn)和計(jì)算機(jī)連接，進(jìn)行信息傳輸，然后進(jìn)行照明回路的控制。如果照明回路出現(xiàn)故障等情況時(shí)，可以將此信息通過(guò)反饋信號(hào)采集模塊反饋給控制器，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行手動(dòng)或者自動(dòng)控制。

2 照明回路平均亮度計(jì)算

亮度計(jì)算相對(duì)復(fù)雜，除涉及到照度計(jì)算的相關(guān)內(nèi)容外，它還與路面材料、觀(guān)察點(diǎn)的位置等因素有關(guān)。

根據(jù)《公路高速公路收費(fèi)站照明設(shè)計(jì)規(guī)范》，收費(fèi)站內(nèi)某燈具在路面某計(jì)算點(diǎn)產(chǎn)生的亮度可按式1計(jì)算：

數(shù)個(gè)工具在計(jì)算點(diǎn)產(chǎn)生的亮度可按公式2計(jì)算：

計(jì)算區(qū)域內(nèi)路面的平均亮度可按公式3計(jì)算：

由亮度計(jì)算公式得知，要計(jì)算某燈具在路面計(jì)算點(diǎn)產(chǎn)生的亮度需要的參數(shù)有：Icr、H、β、？酌和？酌（β，？酌），需要待定的參數(shù)只有β和？酌。在燈具各項(xiàng)功能參數(shù)和高速公路收費(fèi)站物理參數(shù)己知的前提下，β和？酌的值只與高速公路收費(fèi)站的燈具數(shù)量、布燈方式、計(jì)算點(diǎn)數(shù)等因素有關(guān)。

3 收費(fèi)站照明控制方式

收費(fèi)站照明控制是按照收費(fèi)站照明設(shè)計(jì)中所確定的不同時(shí)段、不同氣候條件下的照明要求，控制各個(gè)照明回路的開(kāi)關(guān)，其控制方式大致分為手動(dòng)控制和自動(dòng)控制。

手動(dòng)控制主要由人工根據(jù)不同的時(shí)段及天氣情況而控制不同照明回路的開(kāi)關(guān)，也可以單獨(dú)控制每一個(gè)LED燈的亮滅，出現(xiàn)故障后便于修復(fù)；自動(dòng)控制方式則是利用光強(qiáng)檢測(cè)器分別采集收費(fèi)站的亮度參數(shù)，經(jīng)過(guò)對(duì)比處理后，由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)控制各個(gè)照明回路的開(kāi)關(guān)，使收費(fèi)站的照明亮度與外界自然光的亮度相適應(yīng)。

本設(shè)計(jì)采用手動(dòng)控制和自動(dòng)控制兩種方式：在手動(dòng)控制方式下，能夠手動(dòng)亮滅每一盞LED燈，便于控制；在自動(dòng)控制方式下，系統(tǒng)既能夠根據(jù)外界的亮度自動(dòng)調(diào)整收費(fèi)站的照明亮度，又能夠根據(jù)每一天不同的時(shí)段，開(kāi)關(guān)不同的照明回路，達(dá)到收費(fèi)站照明亮度的自動(dòng)控制。

4 系統(tǒng)的I/O分配表和接線(xiàn)圖

4.1 系統(tǒng)的I/O分配表

CPU提供的本地I/O具有固定的地址，對(duì)于CPU 224來(lái)說(shuō)本機(jī)I/O為14入/10出。當(dāng)需要擴(kuò)展某類(lèi)的輸入/輸出口時(shí)，可以將擴(kuò)展模塊連接到CPU的右側(cè)形成I/O鏈。

根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，表1與表2是本設(shè)計(jì)中PLC控制程序的I/O分配表。

本系統(tǒng)采用矩陣的的方式進(jìn)行輸入端口拓展，即通過(guò)行選通和列選通才能使得LED燈點(diǎn)亮，采用此方法可以節(jié)省不少的輸入節(jié)點(diǎn)，可以節(jié)約設(shè)計(jì)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

4.2 PLC外部接線(xiàn)圖

在詳細(xì)設(shè)計(jì)了I/O分配表后，進(jìn)行PLC系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。根據(jù)系統(tǒng)控制要求設(shè)計(jì)了手動(dòng)控制與自動(dòng)控制收費(fèi)站照明系統(tǒng)，利用protel99se 設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的主電路圖如圖1，系統(tǒng)的I/O接線(xiàn)如圖2所示。

5 結(jié)語(yǔ)

本文給出了智能照明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，以及如何計(jì)算照明回路亮度的方法，設(shè)計(jì)了收費(fèi)站照明控制方式，給出了系統(tǒng)硬件接線(xiàn)圖等，可以更好的滿(mǎn)足收費(fèi)站對(duì)照明的要求，并且通過(guò)自動(dòng)控制，能夠達(dá)到節(jié)能、環(huán)保的要求。

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