基于plc智能照明控制系统设计毕业论文

基于plc智能照明控制系统设计毕业论文内容摘要：

）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。 这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。 数据处理 一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。 通信及联网 PLC 通信含 PLC 间的通信及 PLC 与其它智能设备间的通信。 随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各 PLC 厂商都十分重视 PLC 的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。 新近生产的 PLC 都具有通信接口，通信非常方便。 PLC 的结构与工作原理 PLC 的结构 PLC 的类型繁多，功能和指令系统也不尽相同，但结构与工作原理则大同小异，通常 13 由主机、输入 /输出接 口、电源、编程器扩展器接口和外部设备接口等几个主要部分组成。 主机 主机部分包括中央处理器（ CPU）、系统程序存储器和用户程序及数据存储器。 CPU 是PLC 的核心，它用以运行用户程序、监控输入 /输出接口状态、作出逻辑判断和进行数据处理，即读取输入变量、完成用户指令规定的各种操作，将结果送到输出端，并响应外部设备（如编程器、电脑、打印机等）的请求以及进行各种内部判断等。 PLC 的内部存储器有两类，一类是系统程序存储器，主要存放系统管理和监控程序及对用户程序作编译处理的程序，系统程序已由厂家固定，用 户不能更改；另一类是用户程序及数据存储器，主要存放用户编制的应用程序及各种暂存数据和中间结果。 输入 /输出（ I/O）接口 I/O 接口是 PLC 与输入 /输出设备连接的部件。 输入接口接受输入设备（如按钮、传感器、触点、行程开关等）的控制信号。 输出接口是将主机经处理后的结果通过功放电路去驱动输出设备（如接触器、电磁阀、指示灯等）。 I/O 接口一般采用光电耦合电路，以减少电磁干扰，从而提高了可靠性。 I/O 点数即输入 /输出端子数是 PLC 的一项主要技术指标，通常小型机有几十个点，中型机有几百个点，大型机将超过千点。 电源 图中电源是指为 CPU、存储器、 I/O 接口等内部电子电路工作所配置的直流开关稳压电源，通常也为输入设备提供直流电源。 编程器 编程器是 PLC 的一种主要的外部设备，用于手持编程，用户可用以输入、检查、修改、调试程序或监示 PLC 的工作情况。 除手持编程器外，还可通过适配器和专用电缆线将PLC 与电脑联接，并利用专用的工具软件进行电脑编程和监控。 输入 /输出扩展单元 输入模块C P U模块输出模块可编程序控制器编程装置接触器电磁阀指示灯电源 电源 限位开关选择开关按钮 14 I/O 扩展接口用于连接扩充外部输入 /输出端子数的扩展单元与基本单元（即主机）。 外部设备接口 此接口可将编程器、打印机、条码扫描仪等外部设备与主机相联，以 完成相应的操作。 PLC 的工作原理 PLC 是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。 即在 PLC 运行时， CPU 根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序，按指令步序号（或地址号）作周期性循环扫描，如无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至程序结束。 然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。 在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。 PLC 的扫描一个周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。 PLC 在输入采样阶段：首先以扫描方式按顺序将所有暂存在 输入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读入，并将其写入各对应的输入状态寄存器中，即刷新输入。 随即关闭输入端口，进入程序执行阶段。 PLC 在程序执行阶段：按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令，执行的结果再写入输出状态寄存器中，输出状态寄存器中所有的内容随着程序的执行而改变。 输出刷新阶段：当所有指令执行完毕，输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中，并通过一定的方式（继电器、晶体管或晶闸管）输出，驱动相应输出设备工作。 PLC梯形图概述 梯形图是使用得最多的图形编程语言，被称 为 PLC 的第一编程语言。 梯形图与电器控制系统的电路图很相似，具有直观易懂的优点，很容易被工厂电气人员掌握，特别适用于开关量逻辑控制。 梯形图常被称为电路或程序，梯形图的设计称为编程。 PLC 梯形图中的某些编程元件沿用了继电器这一名称，如输入继电器、输出继电器、内部辅助继电器等，但是它们不是真实的物理继电器，而是一些存储单元（软继电器），每一软继电器与 PLC 存储器中映像寄存器的一个存储单元相对应。 该存储单元如果为“ 1”状态，则表示梯形图中对应软继电器的线圈“通电”，其常开触点接通，常闭触点断开，称这种状态是该软 继电器的“ 1”或“ ON”状态。 如果该存储单元为“ 0”状态，对应软继电器 15 的线圈和触点的状态与上述的相反，称该软继电器为“ 0”或“ OFF”状态。 使用中也常将这些“软继电器”称为编程元件。 开关量：按电压水平分，有 220VAC、 110VAC、 24VDC，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。 模拟量：按其精度可分为 12bit、 14bit、 16bit 等；按信号类型可分为电流型(420mA,020mA)、电压型 (010V,05V,1010V)等。 除了上述通用 I/O 外，还有特殊 I/O 模块，如热电阻、热电 偶、脉冲等模块。 梯形图两侧的垂直公共线称为母线 (Bus bar)。 在分析梯形图的逻辑关系时，为了借用继电器电路图的分析方法，可以想象左右两侧母线（左母线和右母线）之间有一个左正右负的直流电源电压，母线之间有“能流”从左向右流动。 右母线可以不画出。 根据梯形图中各触点的状态和逻辑关系，求出与图中各线圈对应的编程元件的状态，称为梯形图的逻辑解算。 梯形图中逻辑解算是按从左至右、从上到下的顺序进行的。 解算的结果，马上可以被后面的逻辑解算所利用。 逻辑解算是根据输入映像寄存器中的值，而不是根据解算瞬时外部输入触点的 状态来进行的。 PLC 与电气回路的接口，是通过输入输出部分（ I/O）完成的。 I/O 模块集成了 PLC 的I/O 电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。 输入模块将电信号变换成数字信号进入 PLC 系统，输出模块相反。 I/O 分为开关量输入（ DI），开关量输出（ DO），模拟量输入（ AI），模拟量输出（ AO）等模块。 开关量：按电压水平分，有 220VAC、 110VAC、 24VDC，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。 模拟量：按其精度可分为 12bit、 14bit、 16bit 等；按信号类型可分为电流 型(420mA,020mA)、电压型 (010V,05V,1010V)等。 除了上述通用 I/O 外，还有特殊 I/O 模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。 第三章 照明智能控制 照明智能 其主要特点为 ： 1．系统可控制任意回路连续调光或开关。 2 ．场景控制：可预先设置多个不同场景，在场景切换时淡入、淡出。 16 3 ．可接入各种传感器对灯光进行自动控制。 4 ．移动传感器：对人体红外线检测达到对灯光的控制；如人来灯亮，人走灯灭（暗）。 5 ．光亮照度传感器：对某些场合可根据室外光线 的强弱调整室内光线，如学校教室的恒照度控制。 6．时间控制：某些场合可以随上下班时间调整亮度。 7 ．红外遥控：可用手持红外遥控器对灯光进行控制。 8．系统联网：可系统联网，利用上述控制手段进行综合控制或与楼宇智能控制系统联网。 9. 可由声 .光 .热 .人及动物的移动检测达到对灯光的控制 . 使用智能照明系统的效果 照明的自动化控制 系统最大的特点是场景控制，在同一室内可有多路照明回路，对每一回路亮度调整后达到某种灯光气氛称为场景；可预先设置不同的场景（营造出不同的灯光环境），切 换场景时的淡入淡出时间，使灯光柔和变化。 时钟控制，利用时钟控制器，使灯光呈现按每天的日出日落或有时间规律的变化。 利用各种传感器及遥控器达到对灯光的自动控制。 美化环境 室内照明利用场景变化增加环境艺术效果，产生立体感、层次感，营造出舒适的环境，有利人们的身心健康，提高工作效率。 延长灯具寿命 影响灯具寿命的主要因素主要有过电压使用和冷态冲击，它们使灯具寿命大大降低。 LT 系列智能调光器具有输出限压保护功能：即当电网电压超过额定电压 220V 后调光器自动调节输出在 220V 以内。 当灯泡冷态接电瞬间会产生额定电流 5－ 10 倍的冲击电流，大大影响灯具寿命。 智能调光控制系统采用缓开启及淡入淡出调光控制，可避免对灯具的冷态冲击，延长灯具寿命。 系统可延长灯泡寿命 2－ 4 倍，可节省大量灯泡，减少更换灯泡的工作量。 节约能源 采用亮度传感器，自动调节灯光强弱，达到节能效果。 采用移动传感器，当人进入传感器感应区域后渐升光，当人走出感应区域后灯光渐渐减低或熄灭，使一些走廊、楼道的 长明灯 得到控制，达到节能的目的。 例如：某饭店为了节电，将全部走廊灯换为 5W 节 17 能灯，以减少能耗，但带 来的问题是节能灯光照舒适度很差，照度降低，使饭店档次降低。 建议采用移动传感器控制。 照度及照度的一致性 采用照度传感器，可以达到室内的光线保持恒定。 例如：在学校的教室，要求靠窗与靠墙光强度其本相同，可在靠窗与靠墙处分别加装传感器，当室外光线强时系统会自动将靠窗的灯光减弱或关闭及根据靠墙传感器调整靠墙的灯光亮度；当室外光线变弱时，传感器会根据感应信号调整灯的亮度到预先设置的光照度值。 新灯具会随着使用时间发光效率逐渐降低，新办公楼随着使用时间墙面的反射率将衰减，这样新旧会产生照度的不一致 性，通过智能调光器系统的控制可调节照度达到相对的稳定，且可节约能源。 综合控制 可通过计算机网络对整个系统进行监控，例如了解当前各个照明回路的工作状态；设置、修改场景；当有紧急情况时控制整个系统及发出故障报告。 可通过网关接口及串行接口与大楼的 BA 系统或消防系统、保安系统等控制系统相连接 LT 智能照明控制系统通常由调光模块、开关功率模块、场景控制面板、传感器及编程器、编程插口、 PC 监控机等部件组成，将上述各种具备独立控制功能的模块连接在一根计算机数据线上，即可组成一个独立的照明控 制系统，实现对灯光系统的各种智能化管理及自动控制。 第四章 照明智能控制方案 道路照明的主要作用是保证行人安全和方便，绿地和景观照明主要是给人们营造温馨、和谐、美丽的环境．既要满足照明的主要功能，又要尽量节约能源，只能是采用科学的管理和控制，使两者完美统一．学生是一个特殊群体，活动的时间性、规律性非常突出，因此决定对道和其他公共照明实行智能分时控制． 灯具布置方案 学校的道路是以步行者为多，人员比较密集，当然也有少量车辆通过，可以说是人车混合的道路．在设计时采用了高于一般居住区而低于商业区的标准，正 常情况保持路面照度不小于 15lx．为了便于分时控制，在灯具布置时采用了双侧交错布置，杆距定为 25m， 18 较标准杆距略小，有利于分时控制时减少灯光死角．根据这些数据，就可以计算光通量和光源功率了．计算出光通量 ，通过查阅光源手册可知，应选用 150W 的金属卤化物灯具。 我校占地面积约 60 万平方，主要道路长约 10000 米。 因此，需要安装 150W 的路灯 400 盏，用电容量为 60kW．其次景观和其他公共场地照明的用电容量约为 15kW． 分时控制方案构想 在设计前，对大学生的活动规律、道路照明的亮度进行了统计和测量，掌握 了一手资料．大部分学生在 21 点钟之前回到寝室， 21 点至 23 点之间只有少量学生在室外活动， 23点钟之后基本上没有学生活动，学校进入安静状态．根据这个特点把控制分为 3 个时段：第 1 个时段为 21 点之前，所有灯具全部开启；第 2 时段为 21 点至 23 点，活动人员较少，可以关闭 1／ 2 的灯具；而到 23 点之后为第 3 时段，只要留有 1／ 4 的灯具工作，路面照度达 3lx 以上，高于道路照明的最低要求．为了最大限度地节能，设计时还考虑了季节的因素：夏季夜短昼长，开灯晚，熄灯早；冬季则相对开灯较早，熄灯则相对较晚．景观和公共绿地照明采用第 第 2 时段全开，第 3 时段全熄的控制方式，控制简单易行，节能效果显著．节假日多也是学校的特点之一，寒暑假加在一起有 3 个月左右．制定的控制方案是：寒暑假期间景观灯手动控制，根据需要临时或少量开启；而路灯每天只开启 1／ 4，满足最低照明要求． 供电系统及控制原理设计 路灯采用双侧交错布置，每一侧的路灯由 2 个单独的控制回路进行间隔控制，如： 1回路控制左侧的单编号灯具， 2回路控制同一侧的双编号灯具。 4回路则分别控制右侧的单、双编号灯具．当进入第 2 时段后，每侧关闭 1 个回路，也就是 1／ 2 的灯具熄灭，由于灯 的杆距不是很大，且学校道路不是很宽，灯光可以全覆盖，最低照度点也可以在 5lx以上．当进入第 3 时段时， 4。