溶洞照明中金屬鹵化物燈的控制方法

　　關(guān)鍵詞：溶洞照明 燈光控制系統(tǒng) 金屬鹵化物燈 PLC 

 

　　金屬鹵化物燈是一種高強度氣體放電燈，它具有全波長光譜、光色好、發(fā)光效率高等特點，可制成綠、蘭、紫、紅、白等各種顏色，功率有70W、175W、250W、400W、1000W、2000W等，被大量地應(yīng)用于溶洞照明中。金屬鹵化物燈有一個較長時間的啟動過程，在這個過程中燈的各個參數(shù)均發(fā)生變化。從啟動到光電參數(shù)基本穩(wěn)定一般需 4～8分鐘。金屬鹵化物燈在關(guān)閉或熄滅后，須等待約 5～10分鐘才能再次啟動點亮，這是由于燈工作溫度很高，放電管壓氣很高，導(dǎo)致啟動電壓升高，只有待燈冷卻到一定程度后才能再啟動[1]。金屬鹵化物燈的這種啟動和再啟動特性給溶洞照明的燈光控制系統(tǒng)提出了很高的要求。很多溶洞照明的燈光控制系統(tǒng)因不能解決對金屬鹵化物燈的控制問題不得不讓金屬鹵化物燈處于常亮狀態(tài)，使得溶洞照明的運行成本大為提高。用可編程序控制器（PLC）組成溶洞照明的燈光控制系統(tǒng)，可以較好地解決溶洞照明中金屬鹵化物燈的控制問題。

 

　　溶洞照明分為兩部分：一部分為景觀照明，用于景觀照明的燈光稱之為景燈；另一部分為游覽道照明，用于游覽道照明的燈光稱之為路燈。溶洞照明的燈光控制方式取決于溶洞游覽方式，目前溶洞游覽方式多采用沿游覽道順序游覽方式，即進洞---游覽過程開始，沿游覽道欣賞景觀，出洞---游覽過程結(jié)束。因此，從控制原理上看，溶洞照明的燈光控制系統(tǒng)是典型的順序控制系統(tǒng)。在控制方式上，當(dāng)游客到達(dá)一個景點時，導(dǎo)游通過控制開關(guān)（磁控或光控）將該景點的燈光開啟，供游客欣賞洞內(nèi)景觀，游客欣賞完畢后，導(dǎo)游將通往下一個景點的路燈開啟，同時或延時關(guān)閉該景點的燈光，之后導(dǎo)游又執(zhí)行開景燈關(guān)路燈的操作，直到游覽過程結(jié)束。

　　旅游溶洞游覽線路少則幾百米、多則上千米，須用多臺 PLC 對溶洞燈光進行集中控制，每臺PLC控制幾段路燈和幾個景點的景燈，數(shù)量視具體情況而定。選用 OMRON 公司生產(chǎn)的 CPM1A小型機，既滿足控制要求又符合經(jīng)濟原則[2]。為了方便靈活地控制整個溶洞的燈光，洞內(nèi)各 PLC 須組成網(wǎng)絡(luò)，目的是便于PLC間實行通信，實現(xiàn)PLC間命令的發(fā)送和接收。即每臺PLC的輸出點 01001—COM 、輸入點00001—24V分別與下臺PLC的輸入點00000—24V 、輸出點01000—COM 通過雙絞屏蔽電纜直接相連。

　　根據(jù)金屬鹵化物燈的啟動和再啟動特性，將每個景點的金屬鹵化物燈從其他光源中分離出來，給每個景點的金屬鹵化物燈分配一個單獨的PLC輸出點，對金屬鹵化物燈進行獨立控制，保證游客在到達(dá)某一景點之前4～8分鐘將該景點的金屬鹵化物燈開啟。這樣，當(dāng)開啟景燈或路燈的同時就可以將下一個景點或下面幾個景點的金屬鹵化物燈提前開啟點亮，并發(fā)出一個控制命令，禁止下一個景點或下面幾個景點的金屬鹵化物燈關(guān)閉，表明有游客即將到達(dá)下面的景點。只有當(dāng)上一個景點或上幾個景點沒有游客且當(dāng)前景點的金屬鹵化物燈從熄滅到再次啟動的時間間隔大于4～8分鐘才可以將當(dāng)前景點的金屬鹵化物燈關(guān)閉，這是為了給金屬鹵化物燈熄滅后有充分的冷卻時間，便于金屬鹵化物燈的再次可靠啟動點亮。否則，當(dāng)前景點的金屬鹵化物燈就一直保持常亮狀態(tài)，直到關(guān)閉的條件滿足時才關(guān)閉。

 

　　要用軟件實現(xiàn)上述控制方法，必須首先明確景點有人和無人的表示方式，可以用分配給景點的PLC輸出點相對應(yīng)的輸出線圈的上升沿和下降沿來表達(dá)，輸出線圈閉合產(chǎn)生上升沿則接觸器吸合，景燈點亮表示該景點有人；輸出線圈斷開產(chǎn)生下降沿則接觸器斷開，景燈熄滅表示該景點無人。在確定了用輸出線圈上升沿和下降沿來表示景點有人和無人后，還必須使控制命令在PLC間可靠的傳遞。實現(xiàn)金屬鹵化物燈控制的命令有三個：金屬鹵化物燈提前開，金屬鹵化物燈禁止關(guān)和金屬鹵化物燈允許關(guān)。金屬鹵化物燈提前開命令表示提前開啟下一個景點的金屬鹵化物燈；金屬鹵化物燈禁止關(guān)命令表示有人從上一個景點來到當(dāng)前景點，當(dāng)前景點金屬鹵化物燈禁止關(guān)閉；金屬鹵化物燈允許關(guān)表示上一個景點或上幾個景點無人，當(dāng)前景點金屬鹵化物燈可以關(guān)閉。這三個命令在PLC間的傳遞采用時間檢測技術(shù)，用不同的時間間隔代表不同的命令，如用0.6秒時間代表金屬鹵化物燈提前開命令，0.4秒時間代表金屬鹵化物燈禁止關(guān)命令，0.2秒時間代表金屬鹵化物燈允許關(guān)命令。通過PLC的輸出點01001-COM閉合不同的時間由下一臺PLC的輸入點00000-24V檢測出相應(yīng)的時間，從而將控制命令從一臺PLC傳遞給下一臺PLC，實現(xiàn)金屬鹵化物燈的開啟和關(guān)閉。通信程序語句表如下：

　　命令發(fā)送程序語句表：

　　LD 00002

　　OR 20000

　　ANDNOT TIM000

　　OUT 20000

　　LD 20000

　　TIMH(15)000 #0060

　　LD 01002

　　DIFU(13) 20003

　　DIFD(14) 20004

　　LD 20003

　　OR 20001

　　ANDNOT TIM001

　　OUT 20001

　　LD 20001

　　TIMH(15)001 #40

　　LD 20004

　　OR 20002

　　ANDNOT TIM002

　　OUT 20002

　　LD 20002

　　TIMH(15)002 #20

　　LD 20000

　　OR 20001

　　OR 20002

　　OUT 01001

　　其中：輸入繼電器00002分配給景點控制開關(guān)，輸出繼電器01002分配給景點景燈，中間繼電器20000表示金屬鹵化物燈提前開命令，20001表示金屬鹵化物燈禁止關(guān)命令，20002表示金屬鹵化物燈允許關(guān)命令。

命令接收程序語句表：

　　LD 00000

　　DIFD(14) 20010

　　LD 20010

　　MOV(21) TIM127 DM0000

　　LD 20010

　　CMP(20) DM0000 #170

　　AND 25505

　　OUT 20301

　　LD 20010

　　ANDNOT 20301

　　CMP(20) DM0000 #150

　　AND 25505

　　OUT 20302

　　LD 20010

　　ANDNOT 20301

　　ANDNOT 20302

　　CMP(20) DM0000 #130

　　AND 25505

　　OUT 20303

　　LD 00000

　　TIMH(15)127 #200

　　其中：中間繼電器20301表示金屬鹵化物燈允許關(guān)命令，20302表示金屬鹵化物燈禁止關(guān)命令，20302表示金屬鹵化物燈提前開命令。