基于PLC的校园节能供电系统智能设计

技术与应用Ｉ　ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ　源的正常供电。　学校一天的作息时间表如下。宿舍起床时问：　０７：００～０７：３５；上午早自习及上课时间：０７：４０～ｌ１：３５；　午休寝室开放时间：１　１：３５～１　３：２０；下午上课时间：　１３：３０￣１５：１０；下午放学寝室开放时间：１５：１０～１８：２０；晚　自习时间：１８：３０～２０：１５；晚自习结束后寝室开放时间：　２０：１５￣２２：００；２２：００～Ｏ７：ＯＯ寝室关灯休息。综上所述，学　校校园区域控制总体逻辑关系应为：７：３５～２０：２０，教学区　和公共区供电，生活区停止供电，其余间隔休息时间则相　反，而应季节气候之变，生活区空调应有所调控。　ＰＬＣ内部万年历实时时间的设置，可以在打开ＧＸ　Ｄｅｖｅｌｏｐｅｒ软件并输入梯形图程序后，点击“在线”工　具栏，在下拉菜单中点击“时钟设置”，将ＰＬＣ内万　年历时钟设置成与计算机同步的当前时间和星期，则　ＤＳ０１３￣Ｄ８０１９就与计算机的当前时间保持一致，并逐秒　开始计时。　（２）空调电源的控制程序。温度传感器采用热电偶及　温度变送器输出４￣２０ｍＡ的电流信号，用Ｆｘ２Ｎ一２ＡＤ模拟　量输入模块予以采集，将ＶＩＮ和Ｉ１Ｎ两端口短路，通过编写　程序将模拟量输入信号（４￣２０ｍＡ或０￣５ＶＤＣ信号）转换　二、校园供电网络改造的具体实施（以教　学楼、宿舍楼为例）　１．供电改造思路设计　在上课时间段，ｆｉｐ０７：４０￣２０：１５之间，各教室照明、多　媒体教学设备的电源应供电，但为了提前准备和适当缓　冲，程序编写时相应提前和延后５分钟，即在０７：３５￣２０：２０　供电电源应接通，其余时间断开。在寝室开放时间段，即　０７：００￣０７：３５、ｌ１：３５～１３：２０、１５：１Ｏ～１８：２０、２０：１５～２２：ｏ０，　各寝室照明设备的电源应供电，其余时间断开；教室和寝　室空调电源的供电应根据温度决定，设定在温度高于３０＂Ｃ、　低于５℃时空调电源应供电，其余温度下则断开。每年寒暑　假季节，教学楼、宿舍楼不需要供电，将配电控制柜中的　空气开关拉闸即可。　２．硬件改造　（１）供电电源部分的接线改造。采用在配电柜的空气　开关下端串联交流接触器的方法来实现控制。　（２）ＰＬＣ控制部分的接线改造。用各ＰＬＣ输出软继电器　的状态来控制交流接触器的线圈得电失电。　３．程序设计　（１）照明设备供电电源的控制程序。三菱ＦＸ２Ｎ系　￣ＵＰＬＣ实时时钟的时间数据存放在寄存器Ｄ８０１３￣Ｄ８０１９　中，Ｄ８０１８～Ｄ８０ｌ３分别存放年、月、日、时、分和秒，　Ｄ８０１９用以存放星期。例如，用于改造教学楼电网的ＰＬＣ，　在照明供电改造的程序编写中，用Ｄ１０～Ｄ１２存放时间　０７：３５，Ｄｌ３～Ｄｉ５存放时间２０：２０。通过万年历数据读取　指令ＴＲＤ，将万年历实时时间数据读出到Ｄ６～ＤＯ，用　ＴＺＣＰ比较指令将Ｄ５～Ｄ３寄存器中的时间与Ｄ１Ｏ～Ｄ１２、　Ｄ１３～Ｄ１５的时间进行比较，然后在０７：３５～２０：２０时间　段，通过辅助继电器Ｍ１得电去置位用于改造教学楼电网　的ＰＬＣ．￣出软继电器ＹＯ～Ｙ３，ＹＯ～Ｙ３得电后使交流接　触器ＫＭ１　ＫＭ４的线圈分别得电，其各自的常开主触点　吸合分别去控制教学楼各教室照明、电视、多媒体教学　设备的单相供电电源；同样，将Ｄ５￣Ｄ３寄存器中的时间　与Ｄ１０～Ｄ１２、Ｄ１３～Ｄｌ５等时间进行比较后在对应的时　间段，通过辅助继电器Ｍ１、Ｍ４、Ｍ７、Ｍ１０的得电去置　位用于改造宿舍楼电网的ＰＬＣ的输出软继电器Ｙ０￣Ｙ３，　Ｙ０～Ｙ３得电后交流接触器ＫＭ１０～ＫＭ１３的线圈分别得　电，其各自的常开主触点吸合分别去控制宿舍楼各寝室照　明单相供电电源。　为１２位的数字量，用ＦＲＯＭ指令读入￣ＵＰＬＣ的数据寄存器　Ｄ４０中，即为当前环境下的温度。采取区间比较指令ＺＣＰ　判断Ｄ４０的值，大于３０℃或小于５℃时，辅助继电器Ｍ１２、　Ｍ１４分别得电，而在０７：３５￣２０：２０时间段，辅助继电器Ｍ１　处于得电状态，串联后去置位用于改造教学楼电源的ＰＬＣ　的输出软继电器Ｙ４～Ｙ７，使交流接触器ＫＭ５￣ＫＭ８的线　圈得电，其各自的常开主触点吸合分别去控制教学楼各教　室空调的三相供电电源；在０７：００￣０７：３５、１１：３５～１３：２０、　１１：３５～１３：２０、２０：１５～２２：００时间段，Ｍ１２、Ｍ１４、Ｍ１、　Ｍ４、Ｍ７、Ｍ１０均得电，然后去置位用于改造宿舍楼电源的　ＰＬＣ的输出软继电器Ｙ４～Ｙ７，使交流接触器ＫＭ１４￣ＫＭ１７　的线圈分别得电，其各自的常开主触点吸合分别去控制宿　舍楼各寝室空调的单相供电电源。　４．触摸屏实时监控　ＭＣＧＳ组态软件系统，主要完成现场数据的采集与监　测、前端数据的处理与控制，通过与其他相关的硬件设备　结合，可以快速、方便地开发各种用于现场采集、数据处　理和控制的设备。因此，我们在此次改造中使用了触摸屏　监控。在触摸屏软件上制作好用户画面后，通过Ｆｘ２Ｎ一　４８５ＢＤ通信协议与ＰＬＣ进行通信传输，可实现各楼层照明、　空调供电状态的全方位监控，断电显示红灯，通电显示绿　灯。　三、在电能节约上带来的经济效益　本系统在校园用电管理上具有很好的效果，对学生　按照学校规定作息具有很强的规范和引导作用，并且在　电能的节约上带来了一定的效益。以学校教学楼和宿舍　楼为例，每天可节约用电约６３２度，每个月节省电费开支　１０４３４元，一年按９个月计（寒暑假除外），合计节省开支　９３９１１元。　此外，本系统还可以结合校园电子钟系统、校园安防　系统等构成全方位校园智能化管理系统。　参考文献：　【１】陈旋辉．ＰＬＣ在校园供用电自动化管理的应用【Ｊ】．节能　与环保，２００４（９）．　【２】郭艳萍．电气控制与ＰＬＣ技术【Ｍ］．北京：人民邮电出版　社，２０】０．　【５】阮友德．ＰＬＣ、变频器、触摸屏综合应用实训【Ｍ】．北　京：中国电力出版社，２００８．　（作者单位：杭州市轻工高级技工学校）