基于PLC的路灯智能节能控制系统设计
时间：2009-03-25 16:13:48
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[导读]0 引言近年来，我国的电力能源显得十分吃紧，节约电能已经成为社会的共识。在照明领域运用节能方法来节约电能已经为人们所接受。目前，路灯照明的传统节能方法主要有两种，一种是光源节能方法，另一种是控制节能方法
0 引言
近年来，我国的电力能源显得十分吃紧，节约电能已经成为社会的共识。在照明领域运用节能方法来节约电能已经为人们所接受。目前，路灯照明的传统节能方法主要有两种，一种是光源节能方法，另一种是控制节能方法。控制节能法主要采用人工控制节能、时控控制节能、光控控制节能和节能器控制节能等方法来进行节能。在控制节能方法中，运用智能节能控制器进行节能时，可通过多种节能模式的组合，来解决单一控制方法所带来的节能效果不理想的问题。
1 智能节能控制器的组成
基于 PLC 的智能节能控制系统是具备时控模式、光控模式、压控模式、声控模式、旁路模式等工作模式为一体的路灯节能控制系统。该节能控制系统能根据不同的工作环境，通过 PLC 的程序处理，来合理选择合适的模式以及模式组合，从而对路灯进行节能控制。智能节能控制系统框图如图 1 所示，其中，时控模式可通过 PLC 编程实现。该节能控制系统主要运用在以高压钠灯为光源的路灯照明系统中。
2 可变电抗器设计
可变电抗器的设计可通过在变压器的原边和副边上都加电压，然后调节变压器副边的电压，以使主磁通发生变化，从而实现变压器原边侧阻抗发生变化，最后通过阻抗的变化来调节原边的电压。图 2 所示是可变阻抗器的工作原理图。
若以 UA 为 A 相电压有效值， UL 为变压器原边侧电压， UR 为路灯电压，则有：
3 声光控设计
系统中的声音测量原理图如图 3 所示。其中，外部声音信号传播到传声器后，将通过运算放大器将输入的微弱音频信号转换为电压信号，此电压信号再由转换器转换成数字信号发送至 PLC ，以便 PLC 根据输入的数字信号进行处理。
由于系统采集的声音信号为道路上行人与车辆所发出的，故需选择灵敏度高、非线性失真小、频响范围宽的传声器。本系统选用电容式传声器作为路面声音信息的采集装置，该传感器适合于高质量的拾音。
本系统的光控传感器采用光敏三极管。因为光敏三极管除了具有光敏二极管能将光信号转换成电信号的功能外，还可对电信号进行放大。光敏三极管的外型与一般三极管相差不大，一般光敏三极管只引出两个极 ( 发射极和集电极 ) ，而基极不引出，管壳同样开窗口，以便光线射入。为增大光照，通常将基区面积做得很大，发射区则较小，入射光主要被基区吸收。工作时集电结反偏，发射结正偏。在无光照时，管子流过的电流为暗电流，其值为：
Ieco=(1+β)Icbo
由于 Ieco 一般很小 ( 比一般三极管的穿透电流还小 ) ，故当有光照时，会激发大量的电子空穴对，从而使得基极产生的电流增大 ( 此刻流过管子的电流称为光电流 ) ，其集电极电流为：
Ic=(1+β)Ib
可见，光电三极管具有较高的灵敏度。本系统利用光电三极管的这一特性，并通过 A ／ D 转换器把信息传输到 PLC 内部，由 PLC 根据得到的信息并通过程序来进行光控的输出控制。
4 控制程序流程设计
根据路灯控制节电器的不同工作模式，可以编写对应工作模式的控制程序，控制程序流程如图 4 所示。 PLC 程序执行时，应先判断是否满足旁路条件，满足旁路的条件为其它元件损坏或处于路灯检修状态，如果满足，则执行旁路处理，否则进入声控模式，以进行声控处理。声控处理后还要判断光控是否运行，如果光控运行，则进入光控处理模式，压控模式条件满足后，进入压控模式，并通过压控处理程序对路灯端电压进行调节。如后半夜行人和车辆稀少，则调低电压。同时在其它路灯工作时间，如声控模式传来信息且行人和车辆稀少，也可在保证足够照明的情况下，适当调低路灯电压，以节约电能。不执行光控模式时，可进入时控模式。在时控模式，如满足压控模式条件，则压控模式继续执行。
5 结束语
路灯设备是使用量十分巨大的基础用电设备，对路灯进行节能控制可带来一定的经济效益。本智能路灯节能控制系统是专为大中规模的照明系统设计的智能装置。该智能节电系统设计简单、性能可靠，并具有很好的节电效果，因而是照明设备节能降耗的重要途径和有效方法。因此，本智能路灯节能控制系统的设计对于日常生产、生活的节能降耗具有重要意义。
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