毕业设计论文基于PLC的教室智能照明系统设计.docx

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1、基于P1C的教室智能照明系统设计摘要本文阐述了教室智能照明的控制方法以及P1C在教室智能照明控制系统中的应用，并对西门子S7-200系歹UP1C进行了详细的介绍，然后在此基础上，提出了以S7-200系列P1C为主要器件设计教室智能照明控制系统的方法，其基本原理是采用西门子公司的S7-200系列的P1C作为核心控制部件，采用热释红外人体传感器检测人体的存在，采用光敏三极管构成的电路检测环境光的强度;根据教室合理开灯的条件，系统通过对人体的存在信号和环境光信号的识别和智能判断，完成对教室照明回路的智能控制，避免了教室用电的大量浪费。最后，提出了系统的梯形图程序设计，并进行了仿真。本设计具有经济性好

2、、可靠性高、实用性强等优点，可以满足各院校教室灯光照明控制的要求，很大程度的达到节能目的。关键词:教室智能照明；P1C；梯形图程序InteriorInte11igent1ightingDesignbasedonP1CAbstractThispaperdescribesthec1assroominte11igent1ightingcontro1methodandP1Capp1icationsinthec1assroominte11igent1ightingcontro1system,adetai1edintroductionofSiemensS7-200seriesP1C.Then,onthis

3、basis,S7-200seriesP1Casthemaindevicedesignc1assroominte11igent1ightingcontro1system,thebasicprincip1eistheuseofSiemensS7-200seriesP1Casthecorecontro1unit,theuseofinfraredhumanbodythesensordetectsthepresenceofahumanbody,usingthephototransistorcircuitconstituteddetectedambient1ightintensity;underc1ass

4、roomreasonab1y1ightsconditions,throughtheidentificationandsmartAna1yzinghumanpresencesigna1andambient1ightsigna1,thecomp1etionofthec1assroom1ightingcircuitsmartcontro1,toavoidwastinga1otofe1ectricityc1assroom.Fina11y,itproposedthedesignof1adderprogram,andsimu1ationiscarriedout.Thisdesignhasagoodecon

5、omy,highre1iabi1ity,andpractica1advantagestomeettherequirementsoftheinstitutionsc1assroom1ightingcontro1,toa1argeextent,tosaveenergy.Keywords:CIassroominte11igent1ighting；P1C；1adderprogrABSTRACT.1 .绪论11本课题研究的目的和意义51.2国内外研究状况和相关成果513本课题研究的主要内容614本课题需要解决的问题72.系统控制方案的设计82.1系统设计的可行性分析82.1.1设计方案的可行性82.1.

6、2知识能力的可行性82.13实验条件的可行性82. 2系统控制方案的分析83. 3分区和分时控制方案的构想94. 4系统的功能组成103.硬件系统设计H3. 1选择P1C类型113 .1.1P1C的定义114 .1.2P1C的基本组成及各部分作用113. 1.3.P1C的特点143. 1.4S7-200P1C153. 2数据采集电路183. 3环境光采集电路193. 4人体存在传感器的工作原理205. 5P1C夕卜21.234软件设计.6. 1程序流程图237. 2STEP7-MicroWINV4.0编程软件244.2.1STEP7-MicroWINV4.0编程软件主界面及基本组成244.2.

7、2梯形图的编与.254.3输入输出地址254.4梯形图程序设计265系统仿真295.1S7-200V4.0的仿真软件295.2仿真测试30结论36参考文献37附录A:程序清单39致谢411 .绪论11本课题研究的目的和意义随着社会经济和科学技术的发展，人们的生活水平也不断提高，导致用电负荷的加剧，又由于世界性的能源危机，能源缺乏已成为世界所面临的严峻问题。而此问题对我国来说尤为严重。随着各类大、中专院校的扩招，教室的扩建，教室照明的需求也越来越多，而教室照明的管理不到位，往往造成电能的巨大浪费，这样，提高教室用电效率就成为首要考虑的问题。目前对灯光的智能控制，国内外己经开始采用，但对教室灯光的

8、控制，尤其是我国教室灯光的智能控制尤为缺乏和不完善，依然是传统式的人工管理。各类大、中专院校不断扩招，教室不断扩建，教室的用电负荷不断加大，教室用电管理不善，造成学校电能浪费，经济损失，这种的浪费与当今的节约能源理念相违背。再者，现代自动化程度不断提高，计算机技术的普及，灯光的管理也在朝着自动化、智能化方向发展。例如楼道灯光的自动控制等等。所有这些使得教室灯光控制也应该朝着智能的方向发展。于是，开发简便、实用的教室灯光自动控制系统便具有重要的现实意义。1.2 国内外研究状况和相关成果新社会的建设要适应网络时代的发展，应引入智能化的概念。在传统的楼宇自控系统中，一般只包括了综合布线、计算机网络、

9、安防、消防、闭路监控等子系统。但近年来，随着科技的进步，人们对照明灯具节能和科学化管理提出了更高的要求，使得照明控制在智能化领域的地位越来越重要。而在新社会的建设热潮中，各大高校和他们的建设者也应意识到智能照明的重要性。相对商业楼字而言，校园里的大功率动力和制冷设备比重较少，照明灯则相对比重更多。使用照明控制系统，更能体现其在节能与管理方面的优势，提高学校的科学管理水平2。针对节约电能、保护全球环境的可持续发展的要求，美国环保署于1991年1月提出“绿色照明”概念，引起了其他国家的重视。我国也于1993年11月启动“中国绿色照明工程”，并于1996年正式列入国家计划3。但是我国智能化照明技术的

10、应用还不广泛,大多数校园教室仍然使用传统的照明控制方式。因此完善智能化监控建设，进一步扩大监控系统点位，自动实时监控和远程控制照明设施的开关灯，具有重要的现实意义。而可编程控制器（PrOgrammab1e1ogica1Contro11er,简称P1O作为自动控制的重要组成部分，已成为大多数自动化系统的设备基础。可编程控制器是一种以微处理器为核心，综合了计算机技术、自动控制技术、通信技术和继电器控制技术而发展起来的新型工业控制装置，具有编程容易、体积小、使用灵活方便、抗干扰能力强、可靠性高等一系列优点，其功能越来越强大，应用范围越来越广阔，如冶金、机械、电力、石油、煤炭、化工、轻纺、交通、食品、

11、环保、轻工、建材等工业部门都有广泛应用。它不但可以很容易地完成顺序逻辑、运动控制、定时控制、计数控制、数字运算、数据处理等功能，而且可以通过输入/输出接口建立与各类生产机械数字量和模拟量的联系，从而实现对系统过程的自动控制O可编程控制器是六十年代发展起来的一种自动控制装置，是一种嵌入式的工控机，它以顺序控制为主，回路调节为辅，能完成逻辑判断、定时、计数、记忆和算术运算功能，既能进行开关量控制，又能进行模拟量控制，还具有通信功能。而新校园的建设要适应网络时代的发展，应引入智能化的概念。在传统的楼字自控系统中，一般只包括了综合布线、计算机网络、安防、消防、闭路监控等子系统。但近年来，随着科技的进步

12、，人们对照明灯具节能和科学化管理提出了更高的要求，使得照明控制在智能化领域的地位越来越重要。而在新校区的建设热潮中，各大高校和他们的建设者也应意识到智能照明的重要性。相对商业楼字而言，校园里的大功率动力和制冷设备比重较少，照明灯具则相对比重更多。使用照明控制系统，更能体现其在节能与管理方面的优势，提高学校的科学管理水平。1.3 本课题研究的主要内容作为一名即将毕业的学生，在校期间，对学校的教室以及图书馆的照明设计不太满意。本人认为有很多可以改进的地方。试举一下几种不太好的现象：一是在不需要开灯的情况下，灯长亮；二是人走灯长明，以至于管理员很辛苦的一个教室挨一个教室的去关灯。因为这些情况都造成了

13、很多不必要的浪费。这样下来，无形中所浪费的电能是非常惊人的。据测算，这种现象的耗电占其单位所有耗电的40%左右。因此，有必要在保证照明质量的前提下，实施照明节能措施。这不仅可以节约能源，而且会产生明显的经济效益。当然说经过教导，相信肯定可以减少这些浪费能源的情况发生，但从技术上完全可以解决这个问题。廉价实用的P1C就是为此而生的。可编程序控制器简称为P1C.是近年发展迅速的工业控制装置，已广泛应用于工业企业的各个领域。P1C是以微处理器为基础，综合了现代计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种新型的通用工业自动控制装置。它具有控制功能强、可靠性高、环境适应性好、配置灵活、编程简单、使用

14、方便、易于扩展等优点。因此，近年来在工业自动控制、机电一体化、改造传统产业等方面得到了广泛的应用。针对生活中这种照明中电能浪费的现象设计一套使用P1C控制的智能照明系统。本设计的主要应用范围也是教室、图书馆和办公室等公共场所。本设计采用S7-200系列的P1C控制器控制照明系统，根据教室照明系统的工作特点,采用P1C实现对照明系统的控制，总体设计主要包括硬件线路的设计和软件的设计。硬件线路设计主要包括线路图设计和排线布线设计。软件设计根据控制的要求，对教室划分区域和人体存在传感器、光电传感器等进行I/O分配，同时编制了系统梯形图控制程序，最后进行仿真与调试，达到教室智能照明系统的要求。此系统的

15、工作原理是将采集的信号通过传输电路传输给P1C控制系统。经过控制系统的分析处理以后，将控制信号输出给执行机构中的接触器。通过控制接触器的接通与断开来控制教室中的每一盏照明灯的接通与断开。该系统应用了两种传感器，人体红外传感器和自然光线传感器，对现场的自然照明情况和人员情况，实现实时自动检测与控制的功能，从而实现节能降耗的目的。具体功能如下：第一，系统设计人体红外检测电路，有进入探测范围时输出信号。第二，系统设计自然光检测电路，对照明现场的亮度进行自动检测。虽在工作时间，但现场的亮度如果能够满足设定要求时，系统同样关闭照明设备。第三，设计按键电路，设定强制开灯和强制关灯按键。如有需要人为开灯或灭灯,可按相应键。比如在教室内，晚上要演示幻灯片，现实条件是室内有人，自然照度不满足工作要求，按照系统的自动控制程序，是不会灭灯的，但本人们确实需要灯灭，这时就可以按下强制关灯按键。1.4 本课题需要解决的问题本课题通过各种试验来研究教室灯光的各种控制,主要解决如下关键问题:1 .环境光感采集问题。2 .红外传感器采集以及辐射区域的问题。3 .传感器与教室照明灯的合理安装问题。4 .控制系统总图以及程序的设定