随着科学技术的发展, 人们对物质生活的要求也越来越高, 夜晚成为了人们休闲生活的重心, 而城市灯光系统的重要性也随之增加。除正常的照明需要外, 城市景观灯光作为城市夜景建设的重要主题, 美化了城市形象[1]。但城市灯光的使用消耗了大量的电力。环保和可持续发展是当今世界的主题, 因此城市绿色照明的建设是必不可少的[2]。LED灯较普通灯泡更为节能, 但除照明灯泡更换为LED灯泡外, 还需要在控制角度实现城市照明的绿色[3]。与传统控制器相比, PLC更加稳定可靠, 因此选择PLC作为城市照明的控制器。基于此本文设计了基于PLC的城市照明系统。
首先根据城市照明的实际需求进行分析, 从三个角度进行了需求分析:日照长短、城市规模, 特殊天气。
一年四季的日照时间长度不一, 以北京时区范围内, 参照中国科学院国家授时中心网站得出日出日落时间, 为PLC提供照明系统开启和关闭时间。各季节日出日落参考时间如下表所示。
根据城市发展小型城市在晚10点后, 行人和车辆较少;中大型城市在12点后, 特大型城市在凌晨2点后。这些时段后, 城市景观灯全部关闭, 照明灯可关闭1/4, 降低能耗。深夜后人流进一步降低, 照明灯关闭1/2。
在阴雨天等白天光照强度较弱时, 可通过光照传感器检测光照强度, 开启部分路灯。
根据日出日落参考时间及人流及车流量得出城市照明与时间的关系, 如表2所示。
硬件部分以西门子PLCS7-1200为核心, 外部部件包括通信模块、信号模块、继电器电路;软件部分包括博图V13, 其中包含组态软件WINCC。如图1所示。
利用顺序功能图设计设计PLC程序, 在博图软件中对S7-1200的编程方式未包含顺序功能图法, 但可借用顺序功能图的思想对程序进行编程, 如图2所示。
根据软硬件电路设计图1, 选用S7-12001214CDC/DC/DC、SM1231模拟量输入模块、RS485光照传感器等设备搭建实验平台, 根据上节设计思路在博图软件中完成程序编写, 经过反复实验调试, 实现了城市照明系统的节能控制需求。
本文设计了基于PLC的城市照明系统, 通过顺序功能图实现对路灯的开关控制。期中以日出日落时间和人流车流量为主要控制, 以光照传感器为辅, 在满足人们日常照明的同时, 实现了绿色照明, 具有实际意义。但本文对夜间部分街道人流车流量持续较少的情况无法有效解决, 今后可通过视觉识别来进一步分析研究该问题。
摘要：根据城市照明实际需求, 避免城市照明系统浪费能源, 基于时间控制和识别光照强度, 设计了一种基于西门子S7-1200PLC的城市照明控制系统, 以顺序功能图 (Sequential Function Chart:SFC) 方式完成编程。实验表明设计能满足实际城市照明系统的节能需求。
关键词：城市照明,S7-1200,PLC,SFC,节能
[1] 卢伟彬.对智慧城市景观照明节能管理系统的问题探讨[J].电子测试, 2018, 392 (11) :15-16.
[2] 朱强, 姚伟.城市路灯照明节能措施研究[J].低碳世界, 2018 (4) :157-158.
[3] 蔡兆康.基于城市路灯管理中的路灯节能性探索[J].建材与装饰, 2018 (18) :148-149.
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