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溶洞照明中金属卤化物灯的控制方法

www.china-lighting.net 发布时间：2007-05-25 18:34

摘要：根据金属卤化物灯的启动和再启动特性，提出用可编程序控制器组成溶洞照明灯控制系统，对金属卤化物灯进行控制，阐明软硬件实现方法。
关键词：溶洞照明灯光控制系统金属卤化物灯PLC

1问题的提出
金属卤化物灯是一种高强度气体放电灯，它具有全波长光谱、光色好、发光效率高等特点，可制成绿、兰、紫、红、白等各种颜色，功率有70W、175W、250W、400W、1000W、2000W等，被大量地应用于溶洞照明中。金属卤化物灯有一个较长时间的启动过程，在这个过程中灯的各个参数均发生变化。从启动到光电参数基本稳定一般需4～8分钟。金属卤化物灯在关闭或熄灭后，须等待约5～10分钟才能再次启动点亮，这是由于灯工作温度很高，放电管压气很高，导致启动电压升高，只有待灯冷却到一定程度后才能再启动[1]。金属卤化物灯的这种启动和再启动特性给溶洞照明的灯光控制系统提出了很高的要求。很多溶洞照明的灯光控制系统因不能解决对金属卤化物灯的控制问题不得不让金属卤化物灯处于常亮状态，使得溶洞照明的运行成本大为提高。用可编程序控制器（PLC）组成溶洞照明的灯光控制系统，可以较好地解决溶洞照明中金属卤化物灯的控制问题。
2灯光控制方式
溶洞照明分为两部分：一部分为景观照明，用于景观照明的灯光称之为景灯；另一部分为游览道照明，用于游览道照明的灯光称之为路灯。溶洞照明的灯光控制方式取决于溶洞游览方式，目前溶洞游览方式多采用沿游览道顺序游览方式，即进洞---游览过程开始，沿游览道欣赏景观，出洞---游览过程结束。因此，从控制原理上看，溶洞照明的灯光控制系统是典型的顺序控制系统。在控制方式上，当游客到达一个景点时，导游通过控制开关（磁控或光控）将该景点的灯光开启，供游客欣赏洞内景观，游客欣赏完毕后，导游将通往下一个景点的路灯开启，同时或延时关闭该景点的灯光，之后导游又执行开景灯关路灯的操作，直到游览过程结束。
3灯光控制系统组成
旅游溶洞游览线路少则几百米、多则上千米，须用多台PLC对溶洞灯光进行集中控制，每台PLC控制几段路灯和几个景点的景灯，数量视具体情况而定。选用OMRON公司生产的CPM1A小型机，既满足控制要求又符合经济原则[2]。为了方便灵活地控制整个溶洞的灯光，洞内各PLC须组成网络，目的是便于PLC间实行通信，实现PLC间命令的发送和接收。即每台PLC的输出点01001—COM、输入点00001—24V分别与下台PLC的输入点00000—24V、输出点01000—COM通过双绞屏蔽电缆直接相连。
4控制方法
根据金属卤化物灯的启动和再启动特性，将每个景点的金属卤化物灯从其他光源中分离出来，给每个景点的金属卤化物灯分配一个单独的PLC输出点，对金属卤化物灯进行独立控制，保证游客在到达某一景点之前4～8分钟将该景点的金属卤化物灯开启。这样，当开启景灯或路灯的同时就可以将下一个景点或下面几个景点的金属卤化物灯提前开启点亮，并发出一个控制命令，禁止下一个景点或下面几个景点的金属卤化物灯关闭，表明有游客即将到达下面的景点。只有当上一个景点或上几个景点没有游客且当前景点的金属卤化物灯从熄灭到再次启动的时间间隔大于4～8分钟才可以将当前景点的金属卤化物灯关闭，这是为了给金属卤化物灯熄灭后有充分的冷却时间，便于金属卤化物灯的再次可靠启动点亮。否则，当前景点的金属卤化物灯就一直保持常亮状态，直到关闭的条件满足时才关闭。
5软件设计
要用软件实现上述控制方法，必须首先明确景点有人和无人的表示方式，可以用分配给景点的PLC输出点相对应的输出线圈的上升沿和下降沿来表达，输出线圈闭合产生上升沿则接触器吸合，景灯点亮表示该景点有人；输出线圈断开产生下降沿则接触器断开，景灯熄灭表示该景点无人。在确定了用输出线圈上升沿和下降沿来表示景点有人和无人后，还必须使控制命令在PLC间可靠的传递。实现金属卤化物灯控制的命令有三个：金属卤化物灯提前开，金属卤化物灯禁止关和金属卤化物灯允许关。金属卤化物灯提前开命令表示提前开启下一个景点的金属卤化物灯；金属卤化物灯禁止关命令表示有人从上一个景点来到当前景点，当前景点金属卤化物灯禁止关闭；金属卤化物灯允许关表示上一个景点或上几个景点无人，当前景点金属卤化物灯可以关闭。这三个命令在PLC间的传递采用时间检测技术，用不同的时间间隔代表不同的命令，如用0.6秒时间代表金属卤化物灯提前开命令，0.4秒时间代表金属卤化物灯禁止关命令，0.2秒时间代表金属卤化物灯允许关命令。通过PLC的输出点01001-COM闭合不同的时间由下一台PLC的输入点00000-24V检测出相应的时间，从而将控制命令从一台PLC传递给下一台PLC，实现金属卤化物灯的开启和关闭。通信程序语句表如下：
命令发送程序语句表：
LD00002
OR20000
ANDNOTTIM000
OUT20000
LD20000
TIMH(15)000#0060
LD01002
DIFU(13)20003
DIFD(14)20004
LD20003
OR20001
ANDNOTTIM001
OUT20001
LD20001
TIMH(15)001#40
LD20004
OR20002
ANDNOTTIM002
OUT20002
LD20002
TIMH(15)002#20
LD20000
OR20001
OR20002
OUT01001
其中：输入继电器00002分配给景点控制开关，输出继电器01002分配给景点景灯，中间继电器20000表示金属卤化物灯提前开命令，20001表示金属卤化物灯禁止关命令，20002表示金属卤化物灯允许关命令。
命令接收程序语句表：
LD00000
DIFD(14)20010
LD20010
MOV(21)TIM127DM0000
LD20010
CMP(20)DM0000#170
AND25505
OUT20301
LD20010
ANDNOT20301
CMP(20)DM0000#150
AND25505
OUT20302
LD20010
ANDNOT20301
ANDNOT20302
CMP(20)DM0000#130
AND25505
OUT20303
LD00000
TIMH(15)127#200
其中：中间继电器20301表示金属卤化物灯允许关命令，20302表示金属卤化物灯禁止关命令，20302表示金属卤化物灯提前开命令。


参考文献：
1戴榆兴.现代建筑照明设计手册湖南科学技术出版社，1992
2杨志清.PLC在溶洞照明灯光控制系统中的应用.光源与照明,2001(4):10～12
3OMRON可编程序控制器操作手册，1997

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