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l 引言
    一般来说。大功率直流电源装置的系统主要由高压隔离开关、高压断路器、有载调压器、平波电抗器、整流变压器、晶闸管整流装置、控制系统、交流互感器、直流互感器、直流母线刀开关、综合测量装置及纯水冷却装置或者风机等部分组成．系统构造复杂、体积庞大，维修和维护极为不便。因此，实时掌握和了解直流电源系统的工作状况显得极为重要。所以，设计大功率直流电源智能监测系统对电源装置进行监测和保护是必要的。

2 电解锰电源的监控系统设计
2．1 系统总体设计
    采用西门子公司的S7—200可编程控制器和TD200文本显示器，设计电解金属锰直流电源的监控系统。670 V／26 kA电解锰电源采用三相桥式全控晶闸管整流，非同相逆并联的主电路形式。该电源检测系统采用可编程控制器(PLC)作为控制的核心器件，将大功率直流电源设备与通讯网络连接，检测和指示故障位置。PLC以其品种多样的扩展模块(如模拟量扩展模块、通信模块)为实现采集、上传数据提供便利。

  该电源检测系统中，PLC、开关量单元、模拟量单元、通信单元和TD200文本显示单元构成了模块的主控单元，还有现场变换与执行单元，用于实现电源设备强电与弱电之间的隔离，把相应的故障或运行参数的信号变换为开关量或隔离后的模拟量信号送入PLC，根据PLC的输出进行报警和执行跳闸等操作，TD200文本显示器用于显示现场电源系统的运行状态，以便于工作人员调试和应用。
2．2 系统控制工作原理
    三相桥式全控整流电源装置的被控对象主要是高压开关断路器、移相触发电路的触发角度、水冷却器的启停，被检测对象主要是水冷却器是否有故障、整流变压器油温是否过高、轻重瓦斯是否超标、晶闸管整流器的器件是否失效、桥臂是否过热等。整流电源装置通过控制面板上的合闸按钮将点动信号送入PLC的数字输人点后，通过PLC内部的自保持程序使电源合闸并到位后，PLC将解除对整流装置触发脉冲的封锁，这样可通过给定旋钮调节给定电压的大小，改变触发角度，改变输出电压的大小。高压分闸信号送入PLC后，首先应该封锁整流装置的触发脉冲，然后延时数秒，再自动分闸。基于PLC的电气控制系统对大功率直流电源系统的控制思路，仍然与继电器一接触器控制系统是一致的，只是在控制手段上采用了先进的控制设备。

3 PLC控制程序
    程序块选用子程序流程图，它是由故障检测子程序、模拟量采集子程序、显示子程序等几个程序块组成。

4 结语
    基于PLC控制的电解电源系统实现所要求的技术性能，利用TD200文本显示器可以直接显示报警内容，方便现场操作人员的维修与调试。系统已经投入运行，运行状态良好，为操作人员对电解电源操作和实时监控带来极大便利，达到了预期的控制要求。

0 引言

近年来，我国的电力能源显得十分吃紧，节约电能已经成为社会的共识。在照明领域运用节能方法来节约电能已经为人们所接受。目前，路灯照明的传统节能方法主要有两种，一种是光源节能方法，另一种是控制节能方法。控制节能法主要采用人工控制节能、时控控制节能、光控控制节能和节能器控制节能等方法来进行节能。在控制节能方法中，运用智能节能控制器进行节能时，可通过多种节能模式的组合，来解决单一控制方法所带来的节能效果不理想的问题。

1 智能节能控制器的组成

基于 PLC 的智能节能控制系统是具备时控模式、光控模式、压控模式、声控模式、旁路模式等工作模式为一体的路灯节能控制系统。该节能控制系统能根据不同的工作环境，通过 PLC 的程序处理，来合理选择合适的模式以及模式组合，从而对路灯进行节能控制。

其中，时控模式可通过 PLC 编程实现。该节能控制系统主要运用在以高压钠灯为光源的路灯照明系统中。

2 可变电抗器设计

可变电抗器的设计可通过在变压器的原边和副边上都加电压，然后调节变压器副边的电压，以使主磁通发生变化，从而实现变压器原边侧阻抗发生变化，后通过阻抗的变化来调节原边的电压。

3 声光控设计

其中，外部声音信号传播到传声器后，将通过运算放大器将输入的微弱音频信号转换为电压信号，此电压信号再由转换器转换成数字信号发送至 PLC ，以便 PLC 根据输入的数字信号进行处理。

由于系统采集的声音信号为道路上行人与车辆所发出的，故需选择灵敏度高、非线性失真小、频响范围宽的传声器。本系统选用电容式传声器作为路面声音信息的采集装置，该传感器适合于高质量的拾音。

本系统的光控传感器采用光敏三极管。因为光敏三极管除了具有光敏二极管能将光信号转换成电信号的功能外，还可对电信号进行放大。光敏三极管的外型与一般三极管相差不大，一般光敏三极管只引出两个极 ( 发射极和集电极 ) ，而基极不引出，管壳同样开窗口，以便光线射入。为增大光照，通常将基区面积做得很大，发射区则较小，入射光主要被基区吸收。工作时集电结反偏，发射结正偏。在无光照时，管子流过的电流为暗电流，其值为：

Ieco=(1+β)Icbo

由于 Ieco 一般很小 ( 比一般三极管的穿透电流还小 ) ，故当有光照时，会激发大量的电子空穴对，从而使得基极产生的电流增大 ( 此刻流过管子的电流称为光电流 ) ，其集电极电流为：

Ic=(1+β)Ib

可见，光电三极管具有较高的灵敏度。本系统利用光电三极管的这一特性，并通过 A ／ D 转换器把信息传输到 PLC 内部，由 PLC 根据得到的信息并通过程序来进行光控的输出控制。

4 控制程序流程设计

根据路灯控制节电器的不同工作模式，可以编写对应工作模式的控制程序， PLC 程序执行时，应先判断是否满足旁路条件，满足旁路的条件为其它元件损坏或处于路灯检修状态，如果满足，则执行旁路处理，否则进入声控模式，以进行声控处理。声控处理后还要判断光控是否运行，如果光控运行，则进入光控处理模式，压控模式条件满足后，进入压控模式，并通过压控处理程序对路灯端电压进行调节。如后半夜行人和车辆稀少，则调低电压。同时在其它路灯工作时间，如声控模式传来信息且行人和车辆稀少，也可在保证足够照明的情况下，适当调低路灯电压，以节约电能。不执行光控模式时，可进入时控模式。在时控模式，如满足压控模式条件，则压控模式继续执行。

5 结束语

路灯设备是使用量十分巨大的基础用电设备，对路灯进行节能控制可带来一定的经济效益。本智能路灯节能控制系统是专为大中规模的照明系统设计的智能装置。该智能节电系统设计简单、性能可靠，并具有很好的节电效果，因而是照明设备节能降耗的重要途径和有效方法。因此，本智能路灯节能控制系统的设计对于日常生产、生活的节能降耗具有重要意义。

存储器是具有记忆功能的半导体电路，它的作用是存放系统程序、用户程序、逻辑变量和其他一些信息。其中系统程序是控制PLC实现各种功能的程序，由PLC生产厂家编写，并固化到只读存储器(ROM)中，用户不能访问。 [6] 
输入单元
输入单元是PLC与被控设备相连的输入接口，是信号进入PLC的桥梁，它的作用是接收主令元件、检测元件传来的信号。输入的类型有直流输入、交流输入、交直流输入。 [6] 
输出单元
输出单元也是PLC与被控设备之间的连接部件，它的作用是把PLC的输出信号传送给被控设备，即将*处理器送出的弱电信号转换成电平信号，驱动被控设备的执行元件。输出的类型有继电器输出、晶体管输出、晶闸门输出。 [6] 
PLC除上述几部分外，根据机型的不同还有多种外部设备，其作用是帮助编程、实现监控以及网络通信。常用的外部设备有编程器、打印机、盒式磁带录音机、计算机等。 [6] 
工作原理编辑
当可编程逻辑控制器投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，可编程逻辑控制器的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。 [5] 
输入采样
在输入采样阶段，可编程逻辑控制器以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应的单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。 [5] 
可编程逻辑控制器

可编程逻辑控制器(2张)
用户程序执行
在用户程序执行阶段，可编程逻辑控制器总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。 [5] 
即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。 [5] 
在程序执行的过程中如果使用立即I/O指令则可以直接存取I/O点。即使用I/O指令的话，输入过程映像寄存器的值不会被更新，程序直接从I/O模块取值，输出过程映像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。 [5] 
输出刷新
当扫描用户程序结束后，可编程逻辑控制器就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是可编程逻辑控制器的真正输出。 [5] 
小结
根据上述过程的描述，可以对PLC工作过程的特点小结如下： 
①PLC采用集中采样、集中输出的工作方式，这种方式减少了外界干扰的影响。 
②PLC的工作过程是循环扫描的过程，循环扫描时间的长短取决于指令执行速度、用户程序的长度等因素。 [5] 
③输出对输入的影响有滞后现象。PLC采用集中采样、集中输出的工作方式，当采样阶段结束后，输入状态的变化将要等到下一个采样周期才能被接收，因此这个滞后时间的长短又主要取决于循环周期的长短。此外，影响滞后时间的因素还有输入滤波时间、输出电路的滞后时间等