教室自动感应照明控制系统设计9000字.docx

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1、教室自动感应照明控制系统设计一、绪论1（-）研究背景1（二）主要研究内容1（）设计的目的及意义2二、控制系统设计3（-）主要设计目标3（二）系统功能分析3（）控制系统分析4（四）控制方案选择4（五）控制方案设计5（六）感应器的选择6三、件系统设计8（-）输入输出点分配8（二）系统控制流程图设计8（）P1C外部接线图设计9（四）梯形图程序设计10四、系统仿真13（-）开始仿真13（二）结果分析17结束语18参考文献19一、绪论(-)研究背景随着现代化快速发展的趋势，能源危机已成为每个人关注的焦点。除了直接的财产损失外，电力和能源的消耗还将继续增加二氧化碳的排放并破坏自然环境。因此，资源节约一直是

2、日常工作、生活、制造业中的主题。在环境保护和节能方面人们通常会忽略照明的电力消耗，因为其单一的容量很小并且安装更加分散。因此，它似乎是无害的。实际上，照明设备的总数是最大和最广泛的。随着道路的拓宽，单容量和总容量都大大增加，保护环境的强光越来越引人注目。能源是二十一世纪的最重要的东西就是能源，但是随着科学技术水平的不断发展，目前能源浪费是越来越严重。而本文所设计的智能照明控制系统也是在为节约能源。虽然目前我们的能源还够用，但是能源储备已经越来越跟不上时代的需要。很多能源的储存量已经告急，所以说节约能源已经被提上了日程。不管是在工业生产当中还是在平常的生活当中。我们都应该养成节约的良好习惯。根据

3、本文所设计的智能照明系统，我们这里选择了学校作为我们的研究对象。因为随着改革开放的不断发展国家对于教育这一块投入越来越大，目前在校的学生数量非常多。所以我们这里通过学校的教室智能照明系统来为整个社会的能源节约做出自己的贡献。学校从幼儿园到大学有很多这里选择的是大学校园的教室作为设计对象，因为现在的大学管理都相对而言较开放。学生们的节能意识比较淡薄。所以说这一块是我们需要尤为关注的。虽然本文是对教室的节能控制进行研究，但是不管在什么地方，我们都需要养成节约的好习惯。由于大学的学习体质问题。教室并没有像初中高中那样的使用率，所以会造成教室无人而灯还开着的情况。虽然单次浪费的电量并不算太多，但是日积

4、月累再加上教室的数量众多，这样一来所浪费的电能就非常的多了。这里举个例子就按每个学校一万盏灯的情况来算，每盏灯的功率按照四十瓦每小时，每盏灯每天工作10小时，这样就是40*10/100=0.4每盏灯每天使用04度电，每个学校每天的用电量是4000度电，按每度电0.6元计算每天学校只是照明用电花费就已经达到了2400元，全年除去节假日照明用电的电费大概在50万元左右，如果每盏灯每天浪费两个小时，全年电费就要多浪费10万元。电费还是其次,最主要的是我们造成了巨大的能源浪费。这仅仅只是一所学校的情况全国有那么多的大学，可想而知浪费是有多么的恐怖。在每次教室停电时大家都是怨声载道，想想我们所浪费的能源

5、是有多么的可惜。(二)主要研究内容本文是智能照明系统用于教室的设计，这里采用的是P1C对整个照明系统的电路进行控制。主要通过各类传感器采集对应的信号将信号传输给P1Cifi行处理，再输出对应的信号。通过控制接触器来实现每一盏灯的开与关进而控制整个教室的照明系统。P1C控制系统可以实现对教室的每一盏灯进行开关，也可以对整个教室的照明进行开关，这样能更加合理的使用教室照明系统，也充分的实现了电能的节约。教室照明系统在通过P1e控制以后需要实现以下一些功能，首先是当学生进入教室之后教室的日光灯会自动的开启。如果教室没有人时也要同时对照明系统进行关闭。另外就是需要根据户外的亮度来调节整个教室照明系统，

6、在外面的光线比较暗是需要及时的打开教室的灯光系统，这样不会因为外面比较暗而导致教室里面的光线比较暗。如果设计了这样一套教师智能照明控制系统，在教室照明板块就能节约很多能源，而且这样是只投入一次成本比较低后期的维修保养也简单，所以他的收益是非常高的。不仅能够节约电费的使用，而且还能最主要的是节约了能源。在学校这样一个大环境下显得尤为重要。传统的单独用开关控制的照明电路时代已经成为过去。本文所研究的是基于P1C的控制系统设计。在对整个控制系统设计之前，首先对整个工业生产的温度控制系统进行了解。从整体上了解整个生产环境以及国内外的研究现状。其次是对整个控制系统的硬件配套硬件。系统的电路图以及程序等方

7、面进行了设计。作为节能环保的贡献者，控制系统的重要硬件之一就是P1e本文所使用的是德国西门子公司所生产的S7-200型号的P1C进行控制，整个控制系统首先是通过传感器)将实际情况传输到模拟量模块中再经过其转化成为数字量信号发送到对应的处理系统当中进行转换调节这就是整个控制系统。关于节省电磁能和维持世界自然环境可持续发展的要求，英国环境保护局在1991年1月明确提出了“绿色照明”的定义，这引起了其他国家的高度重视。在我国，它还于1993年U月运行了“我的国家绿色照明项目”，并于1996年宣布将其纳入该计划。但是我国智能化照明技术的应用还不广泛,大多数学校仍然使用传统的照明控制方式。在我国的智能系

8、统中，照明技术的使用并不广泛，并且大多学校仍使用传统的照明控制方法。因此，改善教室智能化照明系统监控的基础建设，进一步扩大监控系统的定位点，全自动实时监控系统和对教室照明设备电源开关灯的远程控制至关重要，并有效控制道路照明和景观照明的操作和终止的实际意义。可以预见随着我国智能化进程的深入发展，P1C将在中国得到更广泛的应用。()设计的目的及意义对于目前学校教室照明设备的控制现状，本文从这方面对学校照明控制系统进行了设计，使得学校教室照明设备的控制越来越向自动化智能化的方向发展提高学校教室的管理效率。本文是通过P1C控制程序来实现对整个教室照明系统的控制。通过P1C以及各类传感器采集教室内的光线

9、分布以及人员分别等，来实现对教室照明设备的智能化控制。最后达到自动化控制以及节能的目的。二、控制系统设计(-)主要设计目标设计并制作一个教室智能照明控制系统，通过光电传感器来对教室里面的自然光线，通过红外传感器来检测教室里面各区域的人员分布。利用P1C控制系统来进行总体的控制，根据时间段来进行对应的系统控制。系统控制主要包括：1 .自然光检测电路，对照明现场的亮度进行检测，如果现场亮度符合照明要求，系统应关闭照明设备；2 .人体红外检测电路，当照明现场亮度不符合照明要求且有人经过时，系统启动照明设备；3 .按照不同时间段来迸行对应的照明控制，例如：正常上课时间，晚自习时间以及晚上的睡觉时间。(

10、二)系统功能分析目前市面上的绝大部分控制系统绝大部分都是采用的数字化的形式去进行管理的，它主要是由系统单元、输入单元以及输出单元三个部分所组成。每一个单元他都有着固定而且唯一的单元地址。它的功能需要利用软件来进行设计，当然这里面不包括电源设备，单元是不需要进行功能设计的。系统单元输入单元以及输出单元这三个大部分。这三个单元的主要功能是通过数字化的形式对整个教室照明系统进行智能化的控制。每一个单元的工作方式都是不一样的。以下就对整个三个单元的工作方式进行介绍：第1个系统单元，照明控制系统的主系统对各区域进行同级和同时的数据采集。再进行统一的处理而子系统则负责各个区域，主系统和子系统之间需要实现连

11、接这样才能保证整个采集数据过程的及时性。第2个是输入单元，输入单元的主要设备是光敏传感器以及红外感应器这两个。首先是光敏传感器来感知外界的光照程度与此同时红外传感器同时检测区域内是否有人在。这两个传感器是同时进行工作的，在工作的时候不分先后顺序。这两个传感器招收集到的信号传输到P1C当中去进行处理这就是输入单元功能。第3个输出单元，输出单元再接收到P1C经过处理过后的数据以后，招其输出到对应的终端设备当中，以完成对整个系统的控制。输出单元一般情况下会有各种形式的继电器。本文所设计的这种输出是通过灯光来进行输出的。但是有一些其他的控制系统当中。也会有对应的其他的一些终端设备来接收输出单元输出的信

12、号进行工作。以上三个就是整个系统的功能组成。通过我们的设计校园教室智能照明控制系统会有以下的一些优点，首先第1个是它的节能效果很好。通过这种方式能够精确地控制教师照明用电可以最大程度地避免造成电能的浪费；科学的使用照明系统再加上智能控制能够极大地弥补校园在照明用电上的浪费。整体的节能效果可以达到30%甚至更多。第2点是由于采用了智能控制的系统，极大地延长了灯具的使用寿命，灯具的使用寿命延长不仅能节约了学校在照明系统上的投入同时侧面的也反映出其对节约所作出的贡献。()控制系统分析在对整个智能照明控制系统进行设计之前，我们需要对教师照明系统的需求进行充分的分析。首先要考虑到整个不同教室的学生的作息

13、时间是否一致以及学校是否有一些特殊的安排。其次是教室那么大是不是每次都必须打开所有的灯光。这些都是我们在设计整个照明控制系统时所要关注的问题。针对整个系统的具体控制而言我们需要从以下的几个方面去迸行设计：(1)由于大学不像初中和高中，大学的课程相较而言较为自由，每个班级都不是固定在一个教室上课的所以在设计照明系统的时候要考虑整体利用的问题。根据实际情况添加每个学校的使用时间。(2)学校有周末、假期以及其他的一些作息时间这些因素我们在设计系统的时候也需要考虑进行去。(3)每个班级的学生不一样，而教室的大小相对比较统一，所以是不是每次开灯都是需要全部打开，还是打开一部分灯光即可。(4)为了应对一些

14、特殊的情况我们不仅仅需要设计采用P1C进行控制的照明系统，而且还要设计传统的手动控制开关，这样方便我们来应对可能出现的一些特殊情况。总体来说我们设计的教室智能照明控制系统，它的主要输入参数是自然的光照强度和人体是否存在这两组数据，另外需要手动控制和自动控制相互融合。(四)控制方案选择随着工业自动化发展趋势的逐步改善和市场环境的转变，确定了自动化技术的深入，广泛的发展趋势，并提高了相关技术的综合性。智能照明技术发展迅速。智能照明技术也多种多样，其设计方案也在不断改进。针对智能照明控制设计了三种方案设计，并比较了所计划方案的优缺点。方案一：使用传统的继电器-交流接触器电源电路自动控制系统设计方案。

15、由继电器和交流接触器组成的控制回路，其技术成熟而完善，并广泛应用于各个领域。但是该方案花费高昂，布线复杂，并且拓展灵活度低。方案二：基于单片机设计并执行智能照明控制系统的设计方案。选择单片机设计作为主要的系统软件来收集传感器数据信息，并控制实际的操作机构进行工作。该方案投入较低，布线简单。但是由于单片顺序执行指令的工作原理，其编程相对复杂。且由于单片机通常内部ROM较小，大多需要其他的外部拓展。方案三：基于P1C的控制系统设计。P1C控制是根据继电器-交流接触器控制的发展趋势而形成的。其投入适中，并且具有良好的拓展性和适应性。在现阶段，随着P1e技术的发展趋势和应用，P1C控制系统正在逐步取代

16、继电器-交流接触器控制系统。上述三种方案的优缺点如表所示。表I控制方案比对表方案投入硬件复杂度拓展性可靠性方案一较低极其复杂极低极低方案二较低相对复杂灵活相对较低方案三适中相对简单非常灵活可靠在经过比对之后，决定选择了方案三的基于P1e的控制系统。此方案投入虽略高，但是拥有较高的可靠性，抗干扰性。并且硬件系统简单，易于维护，不易故障。（五）控制方案设计在设计整个控制系统之前我们要预先设计一个控制对象这里我们需要满足以上所提到的一些控制要求，所以选择了一个较大的教室作为控制对象进行控制。一般的教室周围都有窗户。基本上都能接收到外界的光线，所以这里我们选择1楼的教室用于控制系统设计，因为1楼大多数可能会有树