英语原文共 9 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
基于PLC的智能街道照明控制
D.V.Pushpa Latha博士
印度安得拉邦海德拉巴GokarajuRangaraju工程技术研究所电气工程系
电子邮件：dvplatha@yahoo.com
K.R.sudha博士
安得拉大学电气工程系，印度安得拉邦维沙卡帕特南
电子邮件： arsudhaa@gmail.com
Swati Devabhaktuni
印度安得拉邦海德拉巴GokarajuRangaraju工程技术研究所电气工程系
电子邮件：swatik jm@gmail.com
摘要 - 大多数地区的传统街道照明系统在规定的时间间隔内处于在线状态，无论季节变化如何。路灯简单地在下午打开，早上关掉。其结果是大量的电力毫无意义地被浪费了。由于能源消耗是人们越来越感兴趣的问题，所以最近从不同的角度讨论了公共街道照明系统可能的节能问题。 这项工作的目的是描述智能街道照明系统，这是一种使用程序逻辑控制器（PLC）完成可见光公共照明系统需求的方法。 与其他计算机不同的是，PLC针对诸如灰尘，湿度，热，冷等严酷条件进行装甲，并且具有用于全面输入/输出（I / O）布置的设施。 根据建议，考虑到季节变化，使用millennium 3 PLC控制路灯。
索引术语-梯形图语言，功能框图（FBD），定时器
介绍
如今计算机控制和信息系统技术在大多数工业中得到了广泛的应用，因为它可能产生显着的技术和经济效益。过程控制信息系统帮助操作人员生产所需产品的质量变化最小，原材料和能源消耗最少，而且效率最大。集中化过程控制与机械化程度的提高相结合，实现了生产率的提高[1]。 现在，像PLC这样的先进控制系统已广泛应用于各个行业。
在季节变化期间，已经为街道照明控制器提出了不同的控制技术。通常使用继电器进行简化控制决策。继电器允许电源在没有机械开关的情况下打开和关闭。低成本计算机的发展带来了最新革命 - 可编程逻辑控制器（PLC）。随着PLC的出现，它已成为制造控制的最常见选择。PLC是一种数字操作电子设备，它使用可编程存储器作为指令的内部存储器，以实现诸如逻辑，排序，定时，计数和算术控制等特定功能，以通过模拟或数字输入/输出模块机器或过程的类型。有不同类型的PLC用于各种应用。在目前的工作中，XD 26 PLC用于控制街道照明系统。
本文的结构如下：
第二节介绍了PLC的基本概念。第三节介绍了控制器的操作模式。第四节给出了功率控制电路，第五节给出了硬件设置。最后，结果在第六节中给出。
可编程逻辑控制器
程序逻辑控制器通常位于处理单元的第一个输入。PLC是智能的，操作员界面可以用作按钮开关。第二代PLC供应商增加了模拟到数字的转换能力，并提供了足够的逻辑来配置简单的控制回路[2] [3]。 目前至少有两种可识别的PLC尺寸：
- 小型PLC是继电器的替代品，它为独立的过程和部分提供可靠的控制
- 中型PLC执行所有替代功能，并执行计数，计时和压缩数学应用等功能。大多数中型PLC都可以执行PID，前馈和控制功能。 PLC现在可以具有日期高速公路能力，并且可以在DCS环境中运行。
PLC系统中有五个基本组件：
- PLC处理器或控制器
- I/O（输入/输出）模块
- 机箱或底板
- 电源
- 在个人电脑上运行的编程软件
除了这5个，大多数PLC还具有：
- 网络接口
大多数PLC都能够与其他设备进行通信。这些设备包括运行编程软件或收集制造过程数据的计算机，允许操作员向PLC输入命令的终端，或位于PLC远程位置的 I/O。PLC将通过网络接口与其他设备通信。
基本的PLC可在一块印刷电路板上使用，它们有时被称为单板PLC或开放式PLC。 这些都是完全独立的（电源除外），并且当安装在系统中时，它们只需安装在螺纹支架上的控制柜内。印刷电路板上的螺钉端子允许连接输入，输出和电源线。
这些单元通常不可扩展，意味着额外的输入，输出和备忘录不能添加到基本单元。但是，一些复杂的模型能通过电缆连接到可以提供扩展I/O的扩展板。因此，使用这种类型的PLC时，系统设计人员必须小心指定一个具有足够的输入，输出和编程能力的单元来处理系统的当前需求以及未来可能需要的任何修改。
单板PLC非常普遍，易于编程，易于使用，功耗也很小，但一般来说，它们没有大量的输入和输出，并且指令集有一定的限制。它们最适合小型，相对简单的控制应用。
PLC也可以安装在一个箱子中（有时也称为鞋盒），它有一个输入和输出，电源和控制连接点位于单个设备上。 这些通常根据可用的程序进行选择，并要求输入和输出的数量和电压符合应用要求。
这些系统通常具有扩展端口（互连插座），这将允许添加专用单元，例如高速计数器和模拟输入和输出单元或附加的离散输入或输出。这些扩展单元可以直接插入主壳体中，也可以用带状电缆或其他合适的电缆连接到主壳体上。
PLC设计用于在模型转换期间消除组装线路继电器。PLC的操作比继电器面板更容易操作。与机电系统相比，该功能降低了控制系统的安装和运行成本[4]。 PLC具有高可靠性和少量维护成本，可与工厂内的计算机系统进行通信，降低投资成本。PLC系统的基本框图如图1所示。
图1：PLC系统的基本框图
PLC通常用于需要高水平耐用性和可靠性的小型分立应用。它们提供高速顺序和逻辑控制能力，是实时应用的非常好的控制解决方案。 PLC保留其操作系统，用户程序和一些数据在保持性（非易失性）存储器中。PLC不仅取代了继电器，而且还扩展了系统的逻辑功能。
软件开发
在目前的工作中，XD 26 PLC [5]用于控制街道照明系统。 如图2所示，XD 26 PLC的监控方式是这样的，即它具有六个数字16个数字输入和十个分立静态继电器输出。
图2：XD 26 PLC
每个PLC都有相关的编程软件，允许用户将程序输入到PLC中。 PLC执行任何控制任务之前，必须对其进行编程。
用于PLC的软件是Crouzet Millenium 3编程语言。该控制器提供两种编程语言，例如：
- 梯形图语言（LD）
- 功能块图（FBD）
- 顺序流程图（SFC）
- 结构化文本
- 更高级的语言，如C.
下面讨论上述两种语言。
梯形图语言（LD）：
用于编程PLC的最流行的语言是梯形图逻辑。 梯形图语言（LD）是一种可扩展的语言。它可以用来转录继电器图表，
并适合组合处理。 它提供了基本的图形符号：触点，线圈和块。 具体的计算可以在操作块内执行。
功能块图语言（FBD）：
FBD模式允许基于预定义功能块的图形编程。 它具有一系列基本功能：定时器，计数器，逻辑等
智能街道照明
智能街道照明包括带有可调光灯具的整个系统，先进的照明控制解决方案，通信系统和管理工具[6]。该解决方案专注于低能耗和高功能标准。在大多数情况下，它还自动降低了操作员的维护成本，并为街道用户提高了安全性。
在大多数情况下，智能路灯在实际设计中与自适应照明相似[7]。无论如何，这两种描述之间的差异在于自适应照明仅描述了道路上灯光的性能，而商业街道照明还包括更多的运营元素，后台办公软件解决方案节约我们的潜力和实验室成本以及能源。配备这种解决方案的街道或道路将根据道路给定时段/时间的实际需求动态调整街道照明性能。
通常情况下，在良好的条件下，当低交通量或低平均速度与非雾天气相结合时，会导致灯的输出功率降低。如果地表被雪覆盖，情况也是如此。
在过去的几年中，新技术已经在多种系统中得到开发和实施，可以帮助节省更多的能源。
网络和自动化技术允许根据天气情况，交通密度和其他外部因素调整光照水平以保持道路安全。远程管理系统还可以显著节约维护成本并提高安全性，因为它们可以即时报告系统故障。
LED照明也有很大的潜力来帮助户外照明节能。然而，这项技术仍处于发展阶段，现在对它的经验还很少。在本文中，考虑到上述标准，考虑到季节变化，提出了用于自动街道照明控制的PLC。以下部分介绍控制器的各种操作模式。
控制器的操作模式
PLC处于运行模式时执行初始化步骤，然后反复执行一个扫描周期序列。基本的PLC扫描周期由三个步骤组成：输入扫描，用户程序扫描和输出扫描。一次完成程序扫描的总时间是处理器速度，所使用的I/O模块和用户程序长度的函数。一般来说，数百次完整的扫描可以在1秒内完成。
程序有几种操作模式可以在工作区中模拟和监视。下面列出了各种操作模式：
- 编辑模式：编辑模式用于在FBD模式下构建程序，这与应用程序的开发相对应。
- 模拟模式：在模拟模式下，程序直接在编程工作室中离线执行。在此模式下，图表上的每个动作（更改输入状态，输出强制）更新模拟窗口。
- 监控模式：在监控模式下，程序在控制器上执行，编程工作区连接到控制器。
PLC的编程基于输入设备的逻辑要求，并且所涉及的程序主要是逻辑而不是数值计算算法[15]。大部分编程的操作都是在一个简单的两态开关的基础上工作的，这些替代的可能性分别对应于真或假（逻辑形式）和1或0（二进制形式）。因此，PLC提供了一种可编程电路程序，可用于使用模拟设备构建的基于电路继电器的控制系统[16]。
所用的编程方法是梯形图方法。PLC系统以运行在主机终端上的软件工具的形式提供了一个设计环境，可以开发，验证，测试和诊断梯形图[17]。首先，高级程序是用梯形图写成的。 然后，梯形图被转换为二进制指令代码，以便它们可以存储在随机存取存储器（RAM）或可擦除可编程只读存储器（EPROM）中。每个连续的指令都由CPU解码并执行[8][9]。
CPU的功能是控制我的计算机和I/O设备的操作，并根据程序处理数据。PLC上的每个输入和输出连接点都有一个用于识别I/O位[18]的地址。用于直接表示与输入，输出和内存相关的数据的方法基于以下事实：即PLC记录被组织为三个区域：输入图像我的（I），输出图像存储器（Q），输出图像存储器和内存（M）。
PLC程序在主程序循环中使用循环扫描，以便对输入变量进行定期检查[19]。程序循环通过扫描系统输入并将它们的状态存储在固定的存储器位置（输入图像存储器I）开始。梯形图程序随后逐行执行。
扫描程序并解决各个阶梯梯级的逻辑确定输出状态。 更新后的输出状态存储在固定的存储器位置（输出图像存储器Q）[20]。
保存在存储器中的输出值随后用于在程序扫描结束时同时设置和重置PLC的物理输出。 对于给定的PLC，完成一个循环或扫描时间所需的时间为0.18 ms / K（1000步），最大程序容量为1000步。开发系统包括一台通过RS232端口连接到目标PLC的主机（PC）[10]。
主机提供软件环境来执行文件编辑，存储，打印和程序操作监控。在PLC上运行程序的过程包括：使用编辑器绘制源梯形图程序，将源程序转换为二进制目标代码，该代码将在PLC的微处理器上运行，并将目标代码从PC下载到PLC系统通过串行通讯端口[11] [12]。PLC系统在主动控制机床时处于联机状态，并监控任何数据以检查是否正确操作。
在目前的工作中，程序是在功能块图形模式下开发的，因为它具有图形化的元件或块，并且易于验证。
电源控制电路
电源控制电路图如图3所示。
图3：功率控制电路
由图可清楚地看到给PLC的输入只是定时器输入。这里的定时器输入指的是路灯应该打开和关闭的时间。因为我们知道这是XD 26
PLC提供24V DC输出。 当输出连接到24V直流线圈时，该线圈通电，线路中性接触器闭合。当接触器闭合时，230V AC电源通过220V AC线圈的辅助接触器流动。因此，此辅助接触器激活，然后路灯点亮[13][14][15]。
仿真程序：
在这个程序中，主要使用的是定时器程序块，它包含数周，数月和数年。它也由循环组成，即执行程序的时间段。
模拟过程中涉及的程序步骤如下：
- 功能框图是使用定时器编程块构建的，它实际上提供了有关夏令时/冬令时变化是活跃还是无效的信息。 这可以通过点击程序配置块来检查。如图4所示，可以在日期格式任务栏中提及季节从夏季到冬季以及从冬季到夏季的变化的日期和月份。
图4：程序配置
- 下一步是选择B02定时器编程块的参数任务栏。 在夏季，在此区块中设置开启和关闭路灯的持续时间。同样的
B04定时器编程设定在冬季开启或关闭路灯的时间范围如图5所示。
图5：定时器程序块
- 在设定了定时器编程块的值后，其余的框图使用定时器A-C块构成，如图6所示。
图6：定时器AC模块配置
- 最后，当各个块中的所有这些值都被设置时，程序就会被模拟。使用PLC软件完成模拟并完成硬件设置。该计划是根据季节的夏季和冬季写的，根据季节的不同，灯光会变暗。
硬件设置
路灯控制器使用Crouzet Millenium 3 PLC进行
全文共8513字，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
资料编号：[9350]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word
以上是毕业论文外文翻译，课题毕业论文、任务书、文献综述、开题报告、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
