【導(dǎo)讀】度傳感器對(duì)環(huán)境的檢測(cè)，自動(dòng)選擇在光控、濕控以及時(shí)控三種不同的工作模式，以達(dá)到對(duì)路燈的智能控制。響應(yīng)速度快、體積小、微功耗、價(jià)格低等特點(diǎn)。壓的大小，從而改變點(diǎn)亮路燈的時(shí)間。基于PLC的路燈控制系統(tǒng)具有運(yùn)行可靠，編程來(lái)改變控制方案，適用于有不同時(shí)差的地區(qū)，是路燈設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)。

　　

【正文】 功能的電路，有很強(qiáng)的抗干擾性，可用于復(fù)雜的控制場(chǎng)合，它能夠不用放大器而與傳感器直接相連，有 4 輸入模擬量通道，具有 12 位的分辨率，且具有多種輸入、輸出信號(hào)范圍 [15][16]。 ② DEA300 數(shù)字量輸出模塊，數(shù)字量輸出模塊將內(nèi)部電平轉(zhuǎn)換為外部處理過(guò)程中所需的信號(hào)。 LED 以綠色 顯示輸出狀態(tài)，輸出點(diǎn)數(shù)： 16；隔離（背板總線）：允許；分組： 8；輸入電壓：額定電壓： DC24V；波動(dòng)電壓 Vpp： ；范圍（包括波動(dòng)值）： 20～ 30V； t10ms 時(shí)，電壓值： 50V；輸出電流：正常電流： ；短路保護(hù)：電子；電路中斷引起的電壓值 限制于： 48V；電纜長(zhǎng)度：非屏蔽： 600m；屏蔽： 1000m；電流消耗：內(nèi)部（背板總線）： 45 mA；外部（ +24V）：110mA；功能（額定狀態(tài)）： 5W；環(huán)境溫度：工作狀態(tài)： 0℃ ～ 60℃ ；運(yùn)輸及存儲(chǔ)： 25℃ ～ 75℃ ； 16 點(diǎn)輸出 （ DC24V， ）。 PLC 的配置 第四章 系統(tǒng)的硬件方案與設(shè)計(jì) 23 本設(shè)計(jì)選用 S7200 系列 PLC 的 CPU 的型號(hào)為 CPU224(14 輸入 /10 輸出， I/0共計(jì) 24 點(diǎn) )和模擬量輸入模塊 EM231。 EM231 配置 表 41 所示為如何使用 DIP 開(kāi)關(guān)設(shè)置 EM231 模塊。開(kāi)關(guān) 2 和 3 可選擇模擬量輸入范圍。所有的輸入設(shè)置成相同的模擬量輸入范圍。下表中， ON 為接通，OFF 為斷開(kāi)。 表 41 EM231 選擇模擬量輸入范圍的 開(kāi)關(guān)表 單極性 滿(mǎn)量程輸入 分辨率 SW1 SW2 SW3 ON OFF ON 0 到 10V ON OFF 0 到 5V 0 到 20mA 5uA 雙極性 滿(mǎn)量程輸入 分辨率 SW1 SW2 SW3 OFF OFF ON 5V 到 +5V ON OFF 到 + EM231 輸入數(shù)據(jù)格式 模擬量輸入模塊的分辨率通常以 A/D 轉(zhuǎn)換后的二進(jìn)制數(shù)數(shù)字量的位數(shù)來(lái)表示，模擬量輸入模塊的輸入信號(hào)經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量數(shù)據(jù)值是 12 位二進(jìn)制數(shù)。數(shù)據(jù)值的 12 位在 CPU 中的存放格式為最高有效位為符號(hào)位： 0 表示正值數(shù)據(jù)字，1 表示負(fù)值數(shù)據(jù)字 [12]。 單極性數(shù)據(jù)格式： 對(duì)于 單極性數(shù)據(jù)，其 2 個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)單元的低 3 位均為 0，數(shù)據(jù)值 12 位是放在第 3～ 14 位區(qū)域，如圖 41 所示。這 12 位數(shù)據(jù)字的最大值應(yīng)為 152 – 8=32760。EM231 模擬量輸入模塊 A/D 轉(zhuǎn)換單極性數(shù)據(jù)格式的全量程范圍設(shè)置為 0～32021。差值 32760– 32021=760 則用于偏置 /增益，由系統(tǒng)完成。由于第 15 位為第四章 系統(tǒng)的硬件方案與設(shè)計(jì) 24 MSB LSB 15 2 1 0 數(shù)據(jù)值 12 位 單極性數(shù)據(jù) MSB LSB 15 3 2 1 0 數(shù)據(jù)值 12 位 雙極性數(shù)據(jù) 0，表示正值數(shù)據(jù)字。 雙極性數(shù)據(jù)字格式： 對(duì)于雙極性數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)單元 (2 個(gè)字節(jié) )的低 4 位均為 0，數(shù)據(jù)值 12 位是存放在第 4～ 15 位區(qū)域。最高有效位為符號(hào)位，如 圖 41 所示。雙極性數(shù)據(jù)字格式的全量程 范圍 設(shè)置為 32021～ +32021。 圖 41 EM231 輸入數(shù)據(jù)字格式 I/O地址分配 1. 輸入 /輸出繼電器地址分配如表 42 所示。 表 42 輸入 /輸出繼電器地址分配表 編程元件 I/O 端子 作用 輸入繼電器 啟動(dòng)按鈕 停止按鈕 手動(dòng)檢測(cè)按鈕 模擬量輸入 AIW0 濕度傳感器 輸出繼電器 路燈點(diǎn)亮 路燈節(jié)能點(diǎn)亮 路燈檢測(cè) 第四章 系統(tǒng)的硬件方案與設(shè)計(jì) 25 2. 其他編程元件的地址分配如表 43 所示。 表 43 其他編程元件的地址分配表 編程元件 編程地址 作用 輔助繼電器 春天開(kāi)始，冬天結(jié)束時(shí)間 春天結(jié)束，夏天開(kāi)始時(shí)間 夏天結(jié)束，秋天開(kāi)始時(shí)間 秋天結(jié)束，冬天開(kāi)始時(shí)間 節(jié)能點(diǎn)亮?xí)r刻 春天正常亮 夏天正常亮 秋天正常亮 冬天正常亮 春天節(jié)能點(diǎn)亮 夏天節(jié)能點(diǎn)亮 秋天節(jié)能點(diǎn)亮 冬天節(jié)能點(diǎn)亮 光控觸發(fā)有效 霧天亮 硬件接線圖 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，畫(huà)出 PLC 硬件 接線 簡(jiǎn)圖如圖 42 所示 。 濕度傳感器通過(guò)模擬量輸入模塊 EM231 與 CPU224 相連 ，系統(tǒng)有三個(gè)輸入，三個(gè)輸出，為繼電器輸出 ，電壓為 220V。 傳感器電壓接 24V。 第四章 系統(tǒng)的硬件方案與設(shè)計(jì) 26 1MI0.0I0.3I0.2I0.1I0.4I0.5I0.6I0.71L24VQ0.0Q0.1Q0.2L+MS7200PLCFR220VFRKM1KM224VDCRAAA+BB+RBAIW0AIW2ML+EM 231濕度傳感器FRKM3 圖 42 硬件接線圖第五章 系統(tǒng)的 軟件設(shè)計(jì) 27 第五章 系統(tǒng)的 軟件設(shè)計(jì) 概述 PLC 軟件設(shè)計(jì)的主要步驟 PLC 設(shè)計(jì) 主要步驟流程圖如圖 51 所示 。 圖 51 PLC 設(shè)計(jì) 流程圖 第五章 系統(tǒng)的 軟件設(shè)計(jì) 28 (1) 對(duì)于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，需繪制系統(tǒng)控制流程圖，用以清楚地表明動(dòng)作的順序和條件。對(duì)于簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)，也可省去這一步。 (2) 設(shè)計(jì)梯形圖。這是程序設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步，也是比較困難的一步。要設(shè)計(jì)好梯形圖，首先要十分熟悉控制要求，同時(shí)還要有一定的電氣設(shè)計(jì)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。 (3) 根據(jù)梯形圖編制語(yǔ)句表程序清單。 (4) 用編程器將程序鍵入到 PLC 的用戶(hù)存儲(chǔ)器中，并檢查鍵入的程序是否正確。 (5) 對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試和修改，直到滿(mǎn)足要求為止。 (6) 待控制臺(tái) (柜 )及現(xiàn)場(chǎng)施工完成后，就可以進(jìn) 行聯(lián)機(jī)調(diào)試。如不滿(mǎn)足要求，再修改程序或檢查接線，直到滿(mǎn)足要求為止。 (7)編制技術(shù)文件。 (8)交付使用。 系統(tǒng)主程序 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，畫(huà)出系統(tǒng)流程圖如圖 52 所示 。 開(kāi)始讀時(shí)鐘濕控有效 ？時(shí)控結(jié)束YYNN光控有效 ？光控處理濕控處理 圖 52 系統(tǒng)流程圖 第五章 系統(tǒng)的 軟件設(shè)計(jì) 29 實(shí)時(shí)時(shí)鐘指令 S7221 和 S7222 沒(méi)有內(nèi)置的實(shí)時(shí)時(shí)鐘功能。 S7224 和 S7226 內(nèi)置的實(shí)時(shí)時(shí)鐘內(nèi)容用超級(jí)電容來(lái)保持。保持時(shí)間的典型值為 190 小時(shí)最少 120 小時(shí)。可用電池卡來(lái)延長(zhǎng)斷電保持的時(shí)間。 運(yùn)用 PLC內(nèi)部的功能指令讀實(shí)時(shí)時(shí)鐘指 令 (TODR)從實(shí)時(shí)時(shí)鐘讀取當(dāng)前時(shí)間和日期，并裝入以 T 為起始字節(jié)地址的 8 個(gè)字節(jié)緩沖區(qū)，依次存放年、月、日、時(shí)、分、秒 、和星期。操作數(shù) T 的數(shù)據(jù)類(lèi)型為字節(jié)型。 設(shè)定實(shí)時(shí)時(shí)鐘 (TODW)指令把含有當(dāng)時(shí)時(shí)間和日期的 8個(gè)字節(jié)緩沖區(qū)的內(nèi)容裝入時(shí)鐘。 本設(shè)計(jì)把時(shí)鐘緩沖區(qū)設(shè)定在以變量存儲(chǔ)器 VB700 開(kāi)始的 8 個(gè)字節(jié)緩沖區(qū) ,具體分配見(jiàn)表 51。 表 51 實(shí)時(shí)時(shí)鐘緩沖區(qū)地址分配 年 月 日 時(shí) 分 秒 0 星期 VB700 VB701 VB702 VB703 VB704 VB705 VB706 VB707 具體的程序設(shè)計(jì)（梯形圖及指令標(biāo)）見(jiàn)附錄。結(jié)論 30 結(jié) 論 本設(shè)計(jì)綜合利用可編程控制器 (PLC)技術(shù)、傳感器技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)等科學(xué)知識(shí)，完成了 PLC 的路燈智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)。比較系統(tǒng)地介紹了硬件的組成及設(shè)計(jì)方法。充分利用 PLC 的功能指令完成了系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。 1. 把傳感器技術(shù)應(yīng)用到 PLC 控制系統(tǒng)中，通過(guò)環(huán)境 光 度和濕度的感應(yīng)和檢測(cè)，對(duì)路燈實(shí)行 實(shí)時(shí)控制。 2. 利用 PLC 強(qiáng)大的指令功能和實(shí)時(shí)時(shí)鐘指令完成了對(duì)時(shí)間及年月日進(jìn)行 調(diào)整 的設(shè)計(jì)。 3. 利用編程，可以對(duì)路燈進(jìn)行檢測(cè)，方便維修與操作。 4. 在本設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上可以方便的 進(jìn)行各種功能的擴(kuò)展。例如，可以把功能擴(kuò)展延伸為實(shí)現(xiàn)對(duì) 時(shí)鐘和環(huán)境濕度 的顯示。 5. 整個(gè)系統(tǒng)軟硬件搭配 比較 合理，設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、維護(hù)方便，隨著功能的進(jìn)一步擴(kuò)展和 PLC 價(jià)格的降低，其性?xún)r(jià)比會(huì)越來(lái)越高 。參考文獻(xiàn) 31 參考文獻(xiàn) [1] 陳宇群 ． 城市路燈節(jié)電技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展 [J]． 云南 ： 云南 電力技術(shù) ． 2021,6(34) [2] 陳有卿 ． 燈光控制集成電路與燈光控制器制作 ． 北京： 人 民 郵 電 出 版 社 ． 2021 [3] 劉暢生．傳感器簡(jiǎn)明手冊(cè)及應(yīng)用電路．西安：西安電子科技大學(xué)出版社． 2021 [4] 李道華．傳感器電路分析與設(shè)計(jì)．武漢：武漢大學(xué)出版社． 2021 [5] 沙占友．集成化智能傳感器原理與應(yīng)用 ． 北京：電子工業(yè)出版社． 2021 [6] 沙占友．集成傳感器應(yīng)用 ． 北京：中國(guó)電力出版社， 2021 [7] 李道華．傳感器電路分析與設(shè)計(jì) ． 武漢：武漢大學(xué)出版社， 2021 [8] 董傳岱，于云華．?dāng)?shù)字電子技術(shù)．東營(yíng)：石油大學(xué)出版社． 2021 [9] 陳立定 ， 吳玉香，蘇開(kāi)才 ． 電氣控制與可編程控制器 ． 廣州：華南理工大學(xué)出版社 ． 2021 [10] 吳中俊，黃永紅 ． 可編程控制器原理及應(yīng)用 ． 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ． 2021 [11] 隋振有，隋鳳香．可編程控制器解析．北京：中國(guó)電力出版社． 2021 [12] 陳忠平，周少華 ． 西門(mén)子 S7200 系列 PLC 自學(xué)手冊(cè) ．北京： 人民郵電出版社 ． 2021 [13] 汪曉萍．可編程控制器系統(tǒng)開(kāi)發(fā)實(shí)例導(dǎo)航．北京：人民郵電出版社． 2021 [14] 駱德漢 ． 可編程控制器與現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)控制 ． 北京：科學(xué)出版社 ． 2021 [15] 胡立濤 ． 可編程控制器 —原理、應(yīng)用與實(shí)驗(yàn) ． ?？冢耗虾３霭嫔?． 2021 [16] 楊公源 ． 可編程控制器（ PLC）原理與應(yīng)用 .北京：電子工業(yè)出版社 ． 2021 [17] Chuen Chien Lee. Fuzz Logic in control system :Fuzzy Logic ControllerPart Trans,on Systems,Man,and Cyberics 1995 [18] Chalabi ZS ,Zhou W .Optimal control methods for agricultural systems .Acta Horticulturae,1995 致 謝 32 致 謝 附錄 33 附 錄 系統(tǒng)程序梯形圖： 附錄 34 附錄 35 附錄 36 附錄 37 附錄 38 附錄 39