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基于PLC與GPRS、ZigBee的路燈無線控制系統(tǒng)

時間:2018-03-15 10:24:17來源:網(wǎng)絡轉載

導語:? 基于PLC與無線通訊模塊相結合的路燈控制方案,采用了組態(tài)軟件、PLC控制模塊、單片機采集模塊、GRPS通信模塊、ZigBee無線模塊等技術,靈活控制路燈的工作狀態(tài),為路燈照明系統(tǒng)提供穩(wěn)定、可靠、低成本的實施方案,不僅大大節(jié)約了鋪設通信電纜的費用,而且達到了節(jié)能的目的。

隨著我國經(jīng)濟建設的發(fā)展,能源的開發(fā)和利用也顯得日益緊張起來。3月份以來,我國多地出現(xiàn)淡季“電荒”現(xiàn)象,而電能利用效率低下是導致“電荒”的重要原因之一,在這種情況下,提高電能效率迫在屠睫。而隨著城市路網(wǎng)建設的不斷發(fā)展,路燈數(shù)量增多,使得人們對電能節(jié)約以及路燈的管理要求也越來越高。采用先進技術節(jié)約能源以及提高路燈自動化控制與管理水平,已成為城市照明系統(tǒng)建設的當務之急。

1路燈照明管理現(xiàn)狀

1)照明設施開關燈統(tǒng)一性差,智能化水平低,不具備遠程修改開關燈時間,不能根據(jù)實際情況修改開關燈時間,能源浪費大,增加了財政負擔;

2)路燈設備分散,管理人員少,管理困難,不能實時、準確、全面地監(jiān)控設備運行狀況,缺乏靈活的控制手段;3)人工巡檢工作量大,效率低,成本高,浪費人力、物力、財力,缺乏有效的故障預警機制。

2ZigBee簡介

ZigBee是一種新興的短距離、低復雜度、低耗功、低傳輸速率、低成本的雙向無線組網(wǎng)通訊技術。它是一種介于RFID(RadioFrequencyIdentification,無線射頻識別)和藍牙之間的技術。

3GPRS簡介

GPRS通用分組無線業(yè)務是一種新的承載業(yè)務,提供了一種高效、低成本的無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務,特別適用于間斷的、突發(fā)性的和頻繁的數(shù)據(jù)傳輸。GRPS永遠在線,接入速度快,用戶可隨時與無線網(wǎng)絡保持連接,可使遠程數(shù)據(jù)采集的效率大幅提高。

4PLC簡介

PLC即可編程控制器,是一種帶有指令存儲器,數(shù)字或模擬輸入/輸出接口,能夠完成邏輯,順序、定時、等功能,用于控制機器或生產(chǎn)過程的自動控制裝置。PLC具有通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。

5系統(tǒng)工作原理

運用組態(tài)軟件作為上位機的控制平臺,通過GPRS與現(xiàn)場控制器PLC通訊。監(jiān)控中心軟件通過GPRS網(wǎng)絡向各個現(xiàn)場控制器發(fā)送動作指令,使現(xiàn)場控制器完成各種配置和數(shù)據(jù)采集工作,并對現(xiàn)場控制器發(fā)送上來的數(shù)據(jù)進行分析和處理?,F(xiàn)場控制器通過ZigBee無線通訊設備接收單燈控制器所發(fā)送來的信號,進行分析處理并通過GPRS通訊系統(tǒng)向監(jiān)控中心發(fā)送信息,以此來實現(xiàn)對路燈的遠程無線控制,如圖1所示。

6系統(tǒng)組成

系統(tǒng)由3部分組成:現(xiàn)場控制器、單燈控制器、監(jiān)控中心。

6.1現(xiàn)場控制器

由PLC獨立控制模塊、GPRS通信模塊、ZigBee無線通信模塊等組成,完成數(shù)據(jù)采集、控制輸出、數(shù)據(jù)通信、故障報警等功能?,F(xiàn)場控制器通過GPRS與照明管理監(jiān)控中心服務器相連,通過ZigBee無線通信模塊與單燈控制器相連,以此實現(xiàn)實時通信,如圖2所示。

6.2單燈控制器

每盞路燈都裝有單燈控制器,由ZigBee無線通信模塊、完成電量采集和模塊遙信功能的單片機模塊組成。ZigBee無線模塊具有網(wǎng)狀拓撲結構,這樣ZigBee子網(wǎng)就有內(nèi)置冗余保證,如果網(wǎng)絡中有節(jié)點脫離網(wǎng)絡,無法工作,節(jié)點數(shù)據(jù)將自動路由到一個替換節(jié)點保證系統(tǒng)的可靠、穩(wěn)定。單燈控制器是路燈監(jiān)控系統(tǒng)中控制功能的執(zhí)行部分,控制路燈的狀態(tài)并監(jiān)測路燈運行的電流、電壓、功率因素等,將這些參數(shù)通過無線方式傳送到現(xiàn)場控制器,同時接收來自現(xiàn)場控制器的所有控制指令,從而實現(xiàn)遠程控制功能,如圖3所示。

圖3單燈控制器的組成

6.3監(jiān)控中心

監(jiān)控中心由監(jiān)控中心軟件、GPRS通信模塊組成,對整個照明系統(tǒng)進行集中控制。監(jiān)控中心軟件可實現(xiàn)遠程監(jiān)控、采集數(shù)據(jù)、建立數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)分析等功能,通過GPRS通信模塊實時掃描各路燈電量數(shù)據(jù)和輸出狀態(tài),也可將監(jiān)控中心軟件發(fā)送的各種有效指令發(fā)送給現(xiàn)場控制器。遇到報警信息,通過GSM短信方式送至巡檢人員手機。

7監(jiān)控中心軟件介紹

組態(tài)軟件是用于數(shù)據(jù)采集和過程控制的專用軟件,本系統(tǒng)采用組態(tài)王作為開發(fā)工具,它具有適應性強、開放性好、易于擴展、經(jīng)濟、開發(fā)周期短等優(yōu)點,能充分利用圖形編輯功能,為用戶提供了友好的可視化界面。

監(jiān)控中心軟件是整個路燈監(jiān)控系統(tǒng)的控制中心,它負責跟控制現(xiàn)場中的監(jiān)控終端進行遠程通信,對獲取的數(shù)據(jù)進行處理,主要功能如下:

1)查詢功能現(xiàn)場控制器將單燈的電壓、電流、功率、設備運行狀態(tài)等參數(shù)通過無線信道發(fā)送回監(jiān)控中心,監(jiān)控中心主機對這些數(shù)據(jù)進行分析、處理后,以直觀的報表或圖表形式提供管理人員,為決策提供準確的依據(jù)。

2)控制功能手控與自控相結合,提供靈活、可靠的開關控制功能,通過“設置參數(shù)”里的開關燈方案及開關燈時間,下發(fā)給現(xiàn)場控制器,讓現(xiàn)場控制器按指定的方案運行。

3)設置參數(shù)監(jiān)控中心可自動或手動執(zhí)行全控開關燈,也可控制任一單燈執(zhí)行開關燈,可隨意設置半夜燈或全夜燈模式,并對設置的參數(shù)和要求進行保存。

4)報警功能當現(xiàn)場控制器主動報警或檢測單燈控制器時發(fā)現(xiàn)有故障,監(jiān)控中心軟件發(fā)出聲光報警信號提醒工作人員,并在畫面上顯示故障報警位置狀況和類型,保存報警記錄的同時以短信息的方式通知現(xiàn)場巡檢人員。

5)數(shù)據(jù)統(tǒng)計與報表統(tǒng)計備采集參數(shù)的數(shù)據(jù)信息,形成報表,便于分析研究,可打印報表。

8結束語

本系統(tǒng)從路燈控制的具體要求出發(fā),建立了友好的可視化界面,集無線通訊技術、自動化控制技術、監(jiān)控系統(tǒng)組網(wǎng)于一體,有效的解決了路燈控制的靈活性、實時性、可靠性、經(jīng)濟性等問題,抗干擾力強,通信穩(wěn)定,上位機給監(jiān)控終端發(fā)出的命令能準確到位。不僅大大節(jié)約了鋪設通信電纜的費用,更達到了節(jié)能能源的目的。

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