基于PLC智能照明控制系统设计 - 图文(4)

2019-04-10 09:39

3 .可接入各种传感器对灯光进行自动控制。

4 .移动传感器:对人体红外线检测达到对灯光的控制;如人来灯亮,人走灯灭(暗)。 5 .光亮照度传感器:对某些场合可根据室外光线的强弱调整室内光线,如学校教室的恒照度控制。 6.时间控制:某些场合可以随上下班时间调整亮度。 7 .红外遥控:可用手持红外遥控器对灯光进行控制。

8.系统联网:可系统联网,利用上述控制手段进行综合控制或与楼宇智能控制系统联网。

9. 可由声.光.热.人及动物的移动检测达到对灯光的控制.

3.2 使用智能照明系统的效果

3.2.1 照明的自动化控制

系统最大的特点是场景控制,在同一室内可有多路照明回路,对每一回路亮度调整后达到某种灯光气氛称为场景;可预先设置不同的场景(营造出不同的灯光环境),切换场景时的淡入淡出时间,使灯光柔和变化。时钟控制,利用时钟控制器,使灯光呈现按每天的日出日落或有时间规律的变化。利用各种传感器及遥控器达到对灯光的自动控制。

3.2.2 美化环境

室内照明利用场景变化增加环境艺术效果,产生立体感、层次感,营造出舒适的环境,有利人们的身心健康,提高工作效率。 3.2.3延长灯具寿命

影响灯具寿命的主要因素主要有过电压使用和冷态冲击,它们使灯具寿命大大降低。LT系列智能调光器具有输出限压保护功能:即当电网电压超过额定电压220V后调光器自动调节输出在220V以内。 当灯泡冷态接电瞬间会产生额定电流5-10倍的冲击电流,大大影响灯具寿命。智能调光控制系统采用缓开启及淡入淡出调光控制,可避免对灯具的冷态冲击,延长灯具寿命。系统可延长灯泡寿命2-4倍,可节省大量灯泡,减少更换灯泡的工作量。

3.2.4 节约能源

采用亮度传感器,自动调节灯光强弱,达到节能效果。 采用移动传感器,当人进入传感器感应区域后渐升光,当人走出感应区域后灯光渐渐减低或熄灭,使一些走廊、楼道的\长明灯\得到控制,达到节能的目的。 例如:某饭店为了节电,将全部走廊灯换为5W节

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能灯,以减少能耗,但带来的问题是节能灯光照舒适度很差,照度降低,使饭店档次降低。建议采用移动传感器控制。

3.2.5 照度及照度的一致性

采用照度传感器,可以达到室内的光线保持恒定

。例如:在学校的教室,要求靠窗与靠墙光强度其本相同,可在靠窗与靠墙处分别加装传感器,当室外光线强时系统会自动将靠窗的灯光减弱或关闭及根据靠墙传感器调整靠墙的灯光亮度;当室外光线变弱时,传感器会根据感应信号调整灯的亮度到预先设置的光照度值。 新灯具会随着使用时间发光效率逐渐降低,新办公楼随着使用时间墙面的反射率将衰减,这样新旧会产生照度的不一致性,通过智能调光器系统的控制可调节照度达到相对的稳定,且可节约能源。 3.2.6 综合控制

可通过计算机网络对整个系统进行监控,例如了解当前各个照明回路的工作状态;设置、修改场景;当有紧急情况时控制整个系统及发出故障报告。 可通过网关接口及串行接口与大楼的BA系统或消防系统、保安系统等控制系统相连接 LT-net智能照明控制系统通常由调光模块、开关功率模块、场景控制面板、传感器及编程器、编程插口、PC监控机等部件组成,将上述各种具备独立控制功能的模块连接在一根计算机数据线上,即可组成一个独立的照明控制系统,实现对灯光系统的各种智能化管理及自动控制。

第四章 照明智能控制方案

道路照明的主要作用是保证行人安全和方便,绿地和景观照明主要是给人们营造温馨、和谐、美丽的环境.既要满足照明的主要功能,又要尽量节约能源,只能是采用科学的管理和控制,使两者完美统一.学生是一个特殊群体,活动的时间性、规律性非常突出,因此决定对道和其他公共照明实行智能分时控制.

4.1 灯具布置方案

学校的道路是以步行者为多,人员比较密集,当然也有少量车辆通过,可以说是人车混合的道路.在设计时采用了高于一般居住区而低于商业区的标准,正常情况保持路面照度不小于15lx.为了便于分时控制,在灯具布置时采用了双侧交错布置,杆距定为25m,

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较标准杆距略小,有利于分时控制时减少灯光死角.根据这些数据,就可以计算光通量和光源功率了.计算出光通量,通过查阅光源手册可知,应选用150W的金属卤化物灯具。我校占地面积约60万平方,主要道路长约10000米。因此,需要安装150W的路灯400盏,用电容量为60kW.其次景观和其他公共场地照明的用电容量约为15kW.

4.2 分时控制方案构想

在设计前,对大学生的活动规律、道路照明的亮度进行了统计和测量,掌握了一手资料.大部分学生在21点钟之前回到寝室,21点至23点之间只有少量学生在室外活动,23点钟之后基本上没有学生活动,学校进入安静状态.根据这个特点把控制分为3个时段:第1个时段为21点之前,所有灯具全部开启;第2时段为21点至23点,活动人员较少,可以关闭1/2的灯具;而到23点之后为第3时段,只要留有1/4的灯具工作,路面照度达3lx以上,高于道路照明的最低要求.为了最大限度地节能,设计时还考虑了季节的因素:夏季夜短昼长,开灯晚,熄灯早;冬季则相对开灯较早,熄灯则相对较晚.景观和公共绿地照明采用第1、第2时段全开,第3时段全熄的控制方式,控制简单易行,节能效果显著.节假日多也是学校的特点之一,寒暑假加在一起有3个月左右.制定的控制方案是:寒暑假期间景观灯手动控制,根据需要临时或少量开启;而路灯每天只开启1/4,满足最低照明要求.

4.3 供电系统及控制原理设计

路灯采用双侧交错布置,每一侧的路灯由2个单独的控制回路进行间隔控制,如:1#回路控制左侧的单编号灯具,2#回路控制同一侧的双编号灯具。3#、4#回路则分别控制右侧的单、双编号灯具.当进入第2时段后,每侧关闭1个回路,也就是1/2的灯具熄灭,由于灯的杆距不是很大,且学校道路不是很宽,灯光可以全覆盖,最低照度点也可以在5lx以上.当进入第3时段时,4个回路中3个回路分断,也就是只有1/4的灯具点亮,对于学校内部道路而言,完全可以满足要求.由于灯具容量较大,采用了两级母线供电方式,每段小母线为一部分路灯供电.采用两级母线制比较灵活,同时也降低了母线和开关的容量,便于安装和维护.每个回路由一个接触器控制,接触器的动作受控于PLC的程序.供电系统示意图如图1所示.(附录1)

图中仅画出了1条道路和1个景观区域的供电系统图,其实全校的照明共有8段小

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母线,30个回路.

4.4 分时智能控制程序编制

正如前面所述,每天的照明控制分3个时段,为了最大限度地节约能源,在具体编制程序时还考虑了不同季节的因素,一般在冬、春季,天黑得较早,17点左右自然光线就很弱了,而在夏天阳光可以维持到18点.因此,把一年四季分为2个区间,在设计时考虑了夏、秋时制和冬、春时制的识别,使节能效果更加明显.

4.4.1 三时段控制程序编制

在编制时段程序时,用了数据比较功能指令,相对普通指令而言,程序较短,使程序大为简化.把5月1日至10月1日定义为夏、秋时制,它的3个时段划分为:18点至21点、2l点至23点、23点至凌晨5点.把10月1日至来年4月30日定义为冬、春时制,它的3个时段划分为:17点至21点、21点到23点、23点至凌晨6点.道路照明的PLC程序就是要实现这些不同季节的时段控制要求.道路照明的程序梯形图如图2所示(附录2).在此需要说明的是,根据学校供电质量好、少停电的特点,下面的程序中没有编制时间自动校正程序,因此,第1次投入运行的时刻必须是中午12点,之后就会自动控制照明,不需要人工干预.

图中X0为启动开关的信号,当选择到自动工作制时,X0就处于使能状态,使PLC投入程序运行,X0闭合以后,计数器CO开始计数.M100是不同时制的识别控制信号,当M100为高电平时程序进人夏、秋时制工作状态,M100为低电平时程序进入冬、春季节的工作状态.YO,Y1,Y2,Y3分别控制道路两侧的灯具.从程序中可以看出:第1时段Y0,Y1,Y2,Y3全部为“1”,灯具全部点亮;第2时段Yo,Y2被复位为“0”,道路的两侧各有1/2灯具点亮;第3时段就只有Y1控制的回路工作了.M200是寒暑假控制接点,当进入寒暑假期问,M200断开,Yo,Y2,Y3不能得电.

4.4.2 季节自动选择程序

为了最大限度地节能,不同季节亮灯的时间有所不同,季节选择程序主要是为夏、秋季和冬、春季节的不同时段控制而设置的.PLC有日期设定与识别功能,利用它可以完成季节的转换控制,实现不同季节的不同时段控制方案.程序中的M100是控制季节程序转换的信号,当M100使能时程序进入冬、春季控制,反之,程序为夏、秋时制控制方式.夏、秋时制的时间定为每年的5月1日0点至10月30日的24点,不同地区应适当调整.如图

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3所示.(附录3)

4.4.3寒暑假控制程序

学校的寒假一般是1月中旬到2月中旬,暑假一般是7月初到9月初,共计约3个月的时间.当日期到达寒暑假开始日期时,图2中M200接点断开,使Y0,Y2,Y3都不能得电,这样整个夜间就只有1/4的照度.当寒暑假结束时,M200接点闭合,程序进入正常运行状态,按3个时段运行.寒暑假控制程序的编制方法与季节控制程序完全一样,也是一个日期识别程序。

4.5 节能计算

所谓节能是针对全时段、全负荷运行而言的所以计算节能时,主要有三部分:一是夏、秋季节的晚开灯和早熄灯各1h,大约有3个月的时间.二是一年之中,每天第2、第3时段减少照度的节能;三是寒暑假时间的节能,暑假50d,每天11 h,寒假30d,每天13h,均为 1/4负荷运行.详细计算如下.

4.5.1 夏、秋季节能计算.

夏、秋季共计90d,每天晚开1 h按全负荷计算,早熄灯1h按1/4负荷计算,即夏、秋季节能为(520×150)X(1+3/4)×90=12285 kw·h.

4.5.2 每年第2、第3时段节能计算.

每天第2时段是3h,为1/2负荷运行,第3时段是6 h, 为1/4负荷运行.除去寒暑假,约有9个月,共270d,即第2时段节能为 【(520×150)×1/2】×3×270=31590kW·h.

第3时段节能为【(520×150)×3/4】×6×270=94 770 kW·h.

4.5.3 寒暑假节能计算.

寒暑假期间,每天均为1/4负荷运行,只是工作时间有所不同 故寒暑假节能为:(520×150)(50×11+30X13)×3/4=54 990 kW·h.

4.5.4 总节能计算.

总节能数量为以上各项节能的总和,即12285+31590+94770+54990=193635 kW·h. 按照当地的电价来计算,也是一笔不小的开支,所以用智能照明控制非常的合算。

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