基于PLC的路燈智能控制系統(tǒng)的硬件設計案例目錄TOC\o"1-3"\h\u30330基于PLC的路燈智能控制系統(tǒng)的硬件設計案例 1201581.1PLC的概述 153711.1.1PLC的定義、原理及其優(yōu)點 173151.1.2PLC的選擇 2247201.2光照度變送器的概述 318521.2.1光照度變送器的原理 3293081.2.2光照度變送器的選擇及其參數(shù) 3116161.3固態(tài)繼電器的概述 5305831.2.1固態(tài)繼電器工作原理 558501.2.2固態(tài)繼電器的選擇及其參數(shù) 5138011.4硬件電路圖 51.1PLC的概述1.1.1PLC的定義、原理及其優(yōu)點PLC又叫做可編程邏輯控制器，可以比較完善的聯(lián)通電驛管理以及PLC控制技術、計算機與通信技術等。它能夠利用編制特定規(guī)則的程序,來完成邏輯控制功能,并根據(jù)軌跡改變進入量的動態(tài),以達到根據(jù)輸出量監(jiān)控對應的受控對象或生產流程。用戶就可憑據(jù)對某一操控對象的具體情況動作需求,在編制好具體的動態(tài)程序以后,再利用專門編寫程序的軟件把編制好的動態(tài)程序直接燒入PLC的編程存放庫中,被控對象的具體情況動態(tài)就即可使用PLC來進行操控了。經常使用在第二產業(yè)中。PLC中的程序執(zhí)行方法和普通微小計算機系統(tǒng)的程序執(zhí)行方法有較大的差別,在普通微小計算機系統(tǒng)中編程進行時通常出現(xiàn)終止命令時,編程將會手動終止進行。而PLC中從程序存儲器的第一字節(jié)起始進行,在途中不會停頓或跳轉的情況下,編程過程將沿著程序存儲器的存儲序列一段然后一段進行,在出現(xiàn)終止命令之后,隨著編程進行的一段時間而終止。然后程序又從頭開始運作,并循環(huán)系統(tǒng)的進行上一周期的操作指令,直至使用者撥動停止開關或是意外停電。這便是PLC的掃描工作方法。而程序每進行完一次流程,就是下一次的掃描循環(huán)。另外,PLC也是集中并統(tǒng)一處理輸入、輸出控制的信息,而微型計算機則是實時處理這些信息。PLC的掃描方式主要有三個部分所組成,分別為在輸入時的掃描、程序的執(zhí)行以及在輸出時刷新。PLC的優(yōu)點：可靠PLC系統(tǒng)不需要大量的活動元器件和連接電子元件。它的內部連通問題也就大大減少。而與此同時,由于系統(tǒng)的維修相對簡單,而且維修時間較短。所以Plc系統(tǒng)就使用了一種高可靠性設計的方法進行了整機設計。如:冗余的系統(tǒng)設計。斷電保護,故障診斷和信息存儲以及恢復等。而PLC則是為工業(yè)生產過程管理所而專門設計的控制裝置,它具有比一般計算機管理更簡單的編程語言和更安全的軟硬件功能。并使用了更精簡的系統(tǒng)編程。易操作PLC系統(tǒng)具有較高的易操控性。它具備了程序簡易,操作簡單,維護方便等優(yōu)點,且一般并不容易出現(xiàn)操作的出錯情況。對PLC系統(tǒng)的使用,包括了程序錄入和編程修改的方法。編程的輸入可直接或可接顯示,而修改程序的方法,也可以通過按照所需要的ip地址編號或接點號進行查詢或程序檢查,之后再進行更改。目前PLC中已經有很多種編程語言可供使用。用于梯形圖,與電氣原理圖比較接近。更容易學習和了解。PLC所具備的自動判斷功能,對維護人員及維修技術的需求也大大降低。當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時,借助于對硬件和軟件的自檢測,維護人員就能夠迅速發(fā)現(xiàn)故障的部位。靈活PLC使用的主要程序設計句子有階梯圖形、布爾助記符、功能代表圖、各種功能模板,以及語句表示程序設計句子。程序設計方式的多樣化使程序簡單化、使用面擴大。運行非常靈活簡單,觀察和控制變量十分方便。1.1.2PLC的選擇西門子S7-1200PLC一些優(yōu)點：1、西門子S7-1200PLC既具備了靈巧和擴展,也達到了最緊湊型系統(tǒng)設計下的效率高,但同時也依然適用在較低的運行性能范疇內,完成最復雜的工作任務。2、S7-1200,在程序設計上和S7-300的程序設計方式差不多,組態(tài)完硬件界面,直接調出軟件功能塊就即可,非常簡單,不像S7-200必須對SM執(zhí)行動作。S7-1200和S7-300在串口通信方面相比來說大體上相同,只是在做Modbus的通訊時候不要求另外的Dongle來支援。3、可以擴展三個通訊模塊。4、有些硬件上的提高當然也是很好的,例如串口模塊,模擬量模擬的分辨率也就提升了。希望以后再出幾個新的模塊。5、高速脈沖定位控制相比S7-200有了很多的改善。6、關于高速計數(shù)器的應用,也比之前要簡單些,而且不用再啰嗦地設定每一個控制字,這對初研究者來說是個福音。7、LAD編程實現(xiàn)了"側向水平串連"的功用,例如我要置位Q0.0、Q0.2、Q0.4,就應該在同一個水平線上串聯(lián)出來,從而節(jié)約了縱向水平空隙(在之前的程序設計軟件系統(tǒng)里則應該是縱向水平對齊的。)1.2光照度變送器的概述1.2.1光照度變送器的原理光照度變送器運用了熱點作用效應基本原理,主要是選用了對弱旋光性有較高反應速度的熱探測元件,而這個傳感器原件實際上就如同數(shù)碼相機的感光矩陣一般,里面裝有繞線電鍍廢水式的多接點熱電堆,其表層涂有高吸收度的黑色涂料,熱接點在感應塊表層,而冷結點則在機體內部,冷熱接點形成了溫度的差異與電勢能。在線性范圍內,輸出數(shù)值和太陽輻射量成正比。通過濾光片的可見光照射到進口光敏二極管,而光敏二極管再通過熱成像將強弱光轉換成電信號,接著電訊號就會流入變送器的處理器系統(tǒng),之后再產生所要求獲得的二進制信息。將其輸出信號端接入PLC中提供實時的外部光照度,從而改變路燈的燈光亮度。1.2.2光照度變送器的選擇及其參數(shù)技術參數(shù)：直流供電（默認）10-30VDC最大功耗0.4W精度濕度±3%RH(60%RH,25℃)溫度±0.5℃（25℃）光照強度±7%(25℃)光照強度量程0~65535Lux；0~20萬Lux溫濕度量程-40℃~+60℃，0%RH~80%RH長期穩(wěn)定性溫度≤0.1℃/y濕度≤1%/y光照強度≤5%/y回應時間溫度≤18s(1m/s風速)濕度≤6s(1m/s風速)光照強度0.1s輸出信號RS485(Modbus-RTU協(xié)議)模擬量型：直流供電（默認）10-30VDC（0~10V型產品只能DC24V供電）最大功耗最大功耗1.2W電壓輸出1.2W精度光照強度±7%(25℃)光照強度量程0~20萬Lux范圍內可選（默認0~65535Lux）工作環(huán)境-40℃~+60℃，0%RH~80%RH長期穩(wěn)定性光照強度≤5%/y回應時間光照強度0.1s輸出信號電流輸出4mA~20mA電壓輸出0~5V/0~10V負載能力電壓輸出輸出電阻≤250Ω電流輸出≤600Ω圖3-1光度變送器參數(shù)圖1.3固態(tài)繼電器的概述1.2.1固態(tài)繼電器工作原理固態(tài)繼電器（SolidStateRelay,縮寫SSR），是由微電子電路，分立電子器件，電力電子功率器件組成的無觸點開關。用隔離器件實現(xiàn)了控制端與負載端的隔離。固態(tài)繼電器的輸入端用微小的控制信號，達到直接驅動大電流負載。1.2.2固態(tài)繼電器的選擇及其參數(shù)額定電流：5A-120A控制電壓：3-32VDC或90-280VAC絕緣電壓：≥2500V輸出電壓范圍：40-660VAC隔離電壓：≥2500V導通方式：分為過零型和隨機型