吳寧 尚坡利 高迪

（1蘭州工業(yè)學(xué)院電氣工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730050；2蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子電氣工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730060）

0 概述

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)，控制技術(shù)及信息技術(shù)的發(fā)展，城市照明系統(tǒng)中的智能化程度越來(lái)越高。照明控制系統(tǒng)的質(zhì)量不僅與人民的生活水平、交通秩序等方面息息相關(guān)，而且體現(xiàn)了城市能源綜合利用水平，反映了城市建設(shè)的整體規(guī)劃和現(xiàn)代化管理程度[1-2]。因此，設(shè)計(jì)一款符合現(xiàn)代城市要求的智能照明控制系統(tǒng)非常的必要。

1 設(shè)計(jì)方案

本設(shè)計(jì)以PLC作為控制單元，通過(guò)傳感器對(duì)聲音、光照、壓力、振動(dòng)和紅外線等信息的采集，實(shí)現(xiàn)對(duì)外界環(huán)境變化的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果及時(shí)的對(duì)照明系統(tǒng)做出智能化管理及控制，同時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將管理數(shù)據(jù)上傳給中心控制臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)可能存在的隱患及時(shí)發(fā)現(xiàn)并快速定位處理，避免故障范圍的進(jìn)一步擴(kuò)大，最終有效實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)代城市街道照明控制系統(tǒng)的智能化管理控制。

智能路燈控制系統(tǒng)首先通過(guò)光敏傳感器感應(yīng)光照強(qiáng)度，根據(jù)外界光線強(qiáng)弱來(lái)控制路燈亮滅，而其余情況的判別則根據(jù)紅外傳感器、壓力傳感器、聲音傳感器和振動(dòng)傳感器等傳感器共同檢測(cè)結(jié)果來(lái)對(duì)路燈進(jìn)行控制，還補(bǔ)充設(shè)置了時(shí)間模式和季節(jié)模式，以期達(dá)到更好的控制效果。另外， 當(dāng)某個(gè)裝置發(fā)生故障，系統(tǒng)能及時(shí)進(jìn)行反饋和定位，提示報(bào)警，直至解除故障。其系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。

2 硬件設(shè)計(jì)

2.1 控制系統(tǒng)

本設(shè)計(jì)采用西門子S7-200系列CPU226PLC，它具有體積小、性價(jià)比高、功能強(qiáng)、操作方便、程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單以及擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，相比單片機(jī)系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗干擾能力，更好的可擴(kuò)展性、穩(wěn)定性和可維護(hù)性[3-4]。

圖1 總體設(shè)計(jì)框圖

2.2 傳感器系統(tǒng)

2.2.1 Risym光敏電阻傳感器

Risym型光敏傳感器自帶繼電器，可直接控制交流或直流負(fù)載。該傳感器的工作電壓可分為直流5V，12V，24V三種，可根據(jù)實(shí)際情況自行選定工作電壓，工作環(huán)境介于-30～+70℃，它靈敏度高，價(jià)格較低，體積小等優(yōu)點(diǎn)，符合本次設(shè)計(jì)要求。

2.2.2 SL625型紅外傳感器

SL625是人體紅外感應(yīng)傳感器，利用菲涅耳透鏡原理，增加探測(cè)距離，提高探測(cè)靈敏度。它的工作電壓是直流2.2～18V，工作溫度為-20～+85℃，感應(yīng)距離為12m。它利用可重復(fù)觸發(fā)工作模式時(shí)，具有延時(shí)和封鎖時(shí)間功能。

2.2.3 JHBM-7型壓力傳感器

JHBM-7型壓力傳感器用于檢測(cè)行人經(jīng)過(guò)時(shí)在地面產(chǎn)生的壓力，分布在人行道路主要位置的路面下。它的量程為10～200kg，靈敏度為1.5±0.2mv/V，工作時(shí)外部環(huán)境溫度為-20～+70℃，絕緣電阻≥ 2000 MΩ，具有密封性好，長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定等特點(diǎn)。

2.2.4 SW-420型振動(dòng)傳感器

SW-420型傳感器是一種振動(dòng)開關(guān)，它的主要作用是采集機(jī)械量，并轉(zhuǎn)換為成一定比例的電量，系統(tǒng)中用以判斷是否有車輛經(jīng)過(guò)。其工作電壓為12V，環(huán)境溫度小于80℃即可，它的靈敏度高，抗干擾能力強(qiáng)，產(chǎn)品外觀由熱縮管封裝，防水、防潮性能良好。

2.2.5 XD-74聲音傳感器

XD-74型聲音傳感器主要用來(lái)檢測(cè)聲音的有無(wú)，對(duì)聲音的大小則不用考慮，這里主要用來(lái)檢測(cè)車輛以及行人所發(fā)出來(lái)的聲音。工作電壓為3.3V～5V，輸出為數(shù)字量，此聲音傳感器內(nèi)部設(shè)有繼電器，當(dāng)外界環(huán)境聲音強(qiáng)度與閾值比較發(fā)生變化時(shí)，輸出高、低電平傳送給PLC，控制系統(tǒng)相應(yīng)動(dòng)作。

2.3 通信系統(tǒng)

系統(tǒng)以有線傳輸為主，備有無(wú)線傳輸作為冗余通信方式，當(dāng)路燈系統(tǒng)遇到故障時(shí)，將向中心控制臺(tái)反饋故障及定位信息，以便及時(shí)處理[5-6]。

3 軟件設(shè)計(jì)

根據(jù)區(qū)域內(nèi)設(shè)備的數(shù)量及輸入輸出端口的控制要求進(jìn)行I/O地址分配，對(duì)元器件進(jìn)行硬件線路連接后，運(yùn)用編程軟件進(jìn)行軟件編程及調(diào)試。

4 結(jié)語(yǔ)

本設(shè)計(jì)綜合應(yīng)用了PLC控制技術(shù)、傳感器技術(shù)等相關(guān)知識(shí)，系統(tǒng)的進(jìn)行了硬件的設(shè)計(jì)、軟件的設(shè)計(jì)和仿真，完成了基于PLC的城市街道智能照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)所編程序進(jìn)行仿真及調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，滿足了相關(guān)功能。在今后的研究中將進(jìn)一步利用相關(guān)技術(shù)提高其智能化程度。