高杆灯集中控制改造

王寅

摘要：随着港口企业对节能力度的不断提高，电气自动化控制技术在港口行业的应用也是越来越普遍，大到大型起重设备，流动机械设备等，小到电缆井水位报警装置，都可通过一部分设备自动化来达到节能的目的，而我们这次就通过使用可编程控制器（PLC）来改造堆场内高杆灯照明控制方式以实现对照明的集中控制，达到照明节能。

关键词：节能；高杆灯控制；改造；PLC

一、设备状况

1.1 公司码头位于长江入海口南岸的荡茜河上游，拥有仓库、堆场总面积为34.4万平方米。同时，预留了3个总面积7.2万平方米堆场和1座面积为2.2万平方米的货物中转仓库。

1.2 公司根据前期作业货种的需要，码头前沿主要配置了20米高杆灯，堆场35米和15米高杆灯，引桥路灯则使用了8米路灯。

1.2.1 码头前沿根据岸线长度共布置了11座高杆灯，每座高杆灯设置了6盏400w纳光源投光灯，并分为两路控制，其中一路3盏灯为时间控制开关控制自动开启关闭的路灯照明线路，另外一路3盏灯则是根据现场作业需要需手动开启的工作照明线路。

1.2.2 码头至陆域连接共有4座引桥，共49盏路灯照明，每座引桥路灯只设一路控制，控制开关则设在码头面离引桥最近的20米高杆灯配电箱内，并接入时间控制器，随码头面20米高杆灯路灯照明同时开启和关闭。

1.2.3 陆域堆场照明共设35米高杆灯27座，15米高杆灯2座，分别布置在堆场横路和纵路的交叉口，其中照明控制线路也同样分为时间控制开关控制的照明线路和现场手动操作的工作照明线路，但因为前期设计时根据作业货种以及需量的不同，每座高杆灯配置的照明灯具的数量和放置角度均不一样，因此有些高杆灯的照明布置主要用于道路照明，而有些高杆灯则不仅需要道路照明，更要保证堆场作业时的照度需求。

1.2.4 随着公司业务不断拓展，装卸能力的不断提高，特别是夜间作业，对堆场照度提出了比较高的要求，因此我们对高杆灯增加了照明灯具，照明灯具的数量也从去年的116盏，增加到167盏，但是，照明灯具的增加使得我们在工作中也碰到了很多问题：1、电量消耗有浪费现象，我们增加的照明主要在工作照明线路上，是根据现场作业需要手动开启的，但有时夜间作业可以提前完工，而操作部门又经常没有及时通知我们，造成工作照明不能及时关闭；2、开启工作照明需要我们夜班值班电工去现场而现场理货人员不可操作，就会经常遇到我们去开灯而作业设备需要维修的情况，因此会造成维修矛盾，不仅影响作业生产，也产生一定的安全隐患。

1.3 从保证设备正常运行，排除生产安全隐患，减少设备维修矛盾，并且达到减少电量消耗的目标出发，我们提出对高杆灯控制方式进行改造，通过远程集中控制系统的方式，实现高杆灯远程手动开启、路灯照明自动开启以及现场手动控制。

二、改造方案

2.1 工作原理

图2-1

现场高杆灯配电箱照明部分控制电路图如图3-1。根据电路图，高杆灯照明的工作原理是：断路器均处于on状态，当转换开关SA置于手动控制档时，分别按下自锁按钮开关SB1、SB2、SB3、SB4、SB5，线圈KM1、KM2、KM3、KM4、KM5得电，相应的路灯照明线路、工作照明线路1、工作照明线路2、工作照明线路3、工作照明线路4工作；当转换开关置于定时控制时，路灯照明线路控制线圈KM1由接触器KA控制，KA的线圈则由时间控制开关控制，而工作照明线路无法开启，必须切换到手动控制。

2.2 确定改造任务

增加PLC控制信号接入点，电路图如图3-2，当转换开关置于集中控制档位时，PLC可控制KA1根据设定的时间自动开启路灯照明，另外，路灯照明线路也可以和工作照明一同通过远方人机界面实现远程控制。

我们选取港内2#15米高杆灯进行初期改造，只针对一座高杆灯，通过模拟软件来实现集中控制。

图2-2

2.3 设备选型

我们选取西门子公司S7-200作为单个高杆灯控制系统的PLC，CPU型号为CPU224XP，它有数字输入量14个，数字输出量10个，可满足现有高杆灯照明数量的控制需求，也为后期增加工作照明线路预留了足够的输出量。

稳压开关电源，我们选取了上海明伟电子有限公司DR-100-24导轨型开关电源，便于现场安装。

2.4 PLC的I/O接線表

每座高杆灯工作照明的输入由远程控制系统人机界面实现，因此人机界面的输出信号作为现场PLC的输入信号，见表3-1

2.6 程序设计程序梯形图如图3-4所示。

图3-4

2.7 远程集中控制系统

2.7.1 组成：工控机/Wincc、可编程控制器PLC、人机交互界面。

2.7.2 工控机

使用WinCC6.0组态软件来实现与现场可编程控制器的通讯，监视可编程控制器的运行状态，以及提供人机交互界面对可编程控制器进行控制的环境。

2.7.3 人机交互界面

选用了Siemens Smart 1000 IE触摸屏，建立每一座高杆灯对应的控制线路图像，当需要对该高杆灯进行控制时，通过触摸画面对应控制线路按钮即可实现远方控制。

三 结论

这次针对2#15米高杆灯照明改造基本实现了以下功能：

1、实现路灯照明线路和工作照明线路远程开启和关闭；

2、实现远程＼现场控制转换；

3、路灯照明线路自动开启和关闭；

本次高杆灯控制改造主要为了以后能够将远方集中控制用于我们码头而准备的前期工作，只实现了整个堆场集中控制的一部分内容，但仍然收获很多。通过进一步的改造，最终将实现全部高杆灯的集中控制。

参考文献：

[1]赵景波等，西门子S7-200PLC实践与应用，机械工业出版社，2012；

[2]程立英等，图解西门子TDC与S7-300/400PLC，机械工业出版社，2011；

[3]西门子S7-200选型手册；

[4]S7-200中文编程手册；

[5]SIEMENS SIMATIC HMI设备SMART 700 IE、SMART 1000 IE操作说明。