就是你基于plc的校园照明智能控制系统设计

就是你基于plc的校园照明智能控制系统设计内容摘要：

时控制。 第三步 选择附件及集成方式。 控制系统如需与其它相关智能系统集成，可选用相应的附件。 第四步 施工图纸设计及设备配置清单编制。 (1)施工图纸设计，该部分内容可见智能照明系统电气设计相关教程。 (2)编制系统配置清单，如系统中各产品型号、数量、使用区域、备注等相关 性。 毕业设计（论文） 8 第三章 智能照明控制系统的硬件设计 控制线路设计 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。 在设计时采用高于一般居住区而低于商业区的标准。 为了便于分时控制，在灯具布置时采用双侧交错布置，杆距定 为 25m，较标准杆距略小，有利于分时控制时减少灯光死角。 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，满足最低照明需求即可。 当进入第 3时段时， 4个回路中 3个回路分断，也就是只有 1/4的灯具点亮，对于学校内部道路而言，完全可以满足要求。 由于灯具容量较大，采用 了两级母线供电方式，每段小母线为一部分路灯供电。 采用两级母线制比较灵活，同时也降低了母线和开关的容量，便于安装和维护。 每个回路由一个接触器控制，接触器的动作受控于 PLC的程序。 图中仅画出了 1条道路 1个景观区域和 1个公共绿地的供电系统图。 供电系统示意图 ， 如图 31所示 ： 毕业设计（论文） 9 图 31 供电系统示意图 控制器的选型 在校园智能照明系统中由人工和自动两种控制方式，人工控制需要能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流的开关装置即断路器。 自动控制因学校照明电路多总功率较大，因此自动控 制开关器件选用接触器。 目前 PLC的输出有 2种型号：晶体管和继电器。 继电器能够支持 AC220V的电压。 也就是说继电器的型号能够控制 AC220V的回路，但并不推荐直接用于 AC220V的回路中，尤其是频繁动作的回路中，故此在设计过程中增加中间继电器来实现。 本设计所选用的断路器用照明保护用，选用 DZ4763 小型断路器 DZ4763/3 C型 DZ4763 高分断小型断路器是一种具有过载与短路保护的限流型断路器，适用于交流 50Hz，单极电压 230V 及以下，二、三、四极电压 400V 及以下的工业和商业照明配电系统的过地 短路保护，亦可在正常情况下作线路的不频繁通断转换之用。 该断路器外型美观，体积小，重量轻，分断能力高，脱扣迅速，导轨安装，壳体和部件采用高阻燃及耐冲击塑料，性能优良可靠。 毕业设计（论文） 10 接触器 (Contactor)在工业电中利用线圈流过电流产生磁场，使触头闭合，以达到控制负载的电器。 接触器分为交流接触器和直流接触器，交流接触器又可分为电磁式和真空式 两种。 交流接触器的选择： （ 1）持续运行的设备。 接触器按 67～ 75%算 ， 即 100A 的交流接触器，只能控制最大额定电流是 67～ 75A 以下的设备。 （ 2）间断运行的设备。 接触器按 80%算。 即 100A 的交流接触器，只能控制最大额定电流是 80A 以下的设备。 （ 3）反复短时工作的设备。 接触器按 116～ 120%算 ， 即 100A 的交流接触器，只能控制最大额定电流是 116～ 120A 以下的设备。 中间继电器 (intermediate relay)的工作原理和交流接触器一样，都是由固定铁芯、动铁芯、弹簧、动触点、静触点、线圈、接线端子和外壳组成。 线圈通电，动铁芯在电磁力作用下动作吸合，带动动触点动作，使常闭触点分开，常开触点闭合；线圈断电，动铁芯在弹簧的作用下带动动触点复位。 JZ21H、 22H 系列断 电延时中间继电器 (以下简称继电器 ),用于交、直流操作的各种保护或自动控制回路中。 JZ2IH 为单路延时继电器， JZ22H为双路延时继电器。 PLC 的设计 PLC 在控制系统中的要求 1． 用 PLC进行照明控制系统改造时遵循原则 （ 1） 完备性 :包括了常规的照明系统的全部功能，同时还考虑了校园综合 自动化改造后对照明系统信息量、信息格式的要求。 （ 2） 可靠性 :在满足完备性的前提下，尽量简化附加的前后向通道。 通过 自动和和人工两种控制方式，使照明系统在发生故障时可以灵活控制照明系统。 （ 3） 适应性 :系统脉冲起动电流可调，以适应老式的白炽灯和新型的发光 二极管脉冲电流的不同特点。 控制的优点 （ 1） 前后向通道简单。 前向通道除脉冲形成回路稍许复杂外，其他都是 简单的光耦电路。 后向通道更加简单，直接由 PLC输出。 （ 2） 抗干扰性能好。 除 PLC 的 I/O 本身进行隔离外，对前向通道又进行 隔离，有效地抑制了共模干扰。 同时系统的功能全部由 PLC 按照预定的程序完成，避免了由于某个继电器损坏造成的误动或拒动。 毕业设计（论文） 11 （ 3） 灵敏度高，过载能力强。 PLC控制照明系统的脉冲形成和响应在物理 上是独立的，能够做到具有很高的灵敏度和承受较大的 过负荷能力。 （ 4） 维护简单。 PLC程序采用继电保护人员熟悉的梯形图编制，直观明了。 可直接利用 PLC 编程器对自动复归时间等定值进行修改。 同时由于 PLC 的高可靠性，基本上可做到免维护。 PLC 选型 在 PLC 日益成为工厂自动化基本技术平台的时代，如何选用一部适用的 PLC以达到真正需要，而又能符合经济效益，是一个重要问题。 PLC本身的特点是：体积小、功能高、性能强、操作简便、程序设计简易、模块扩充有弹性、联机容易等。 针对上述说明，选择符合功能需求与经济效益的 PLC 是十分必要的。 一般选择机型要以满足系 统功能需要为宗旨，不要盲目贪大求全，以免造成投资和设备资源的浪费。 机型的选择可以从以下几个方面来考虑： (1)对输入 /输出点数的选择 要先弄清楚控制系统的 I/O 总点数，再按实际所需总点数的 15～ 20%留出备用量（为系统的改造等留有余地）后确定所需 PLC 的点数。 (2)对存储容量的选择 PLC 存储器容量的估算方法：对于仅有开关量输入 /输出信号的电气控制系统，将所需的输入与输出点数之和乘以 8，就是所需 PLC 存储器的存储容量（单位为 bit）。 (3)对 I/O 响应时间的选择 PLC 的 I/O 响应时间包括输入电路延迟、 输出电路延迟和扫描工作方式引起的时间延迟（一般在 2～ 3 个扫描周期）等。 对开关量控制的系统， PLC 的 I/O响应时间一般都能满足实际工程的要求，可不必考虑 I/O 响应问题。 但对模拟量控制的系统，特别是闭环控制系统就要考虑这个问题。 (4)根据是否联网通信选型 若 PLC 控制的系统需要联入校园自动化网络，则 PLC 需要有通信联网功能，即要求 PLC 应具有连接其他 PLC、上位计算机及 CRT 等的接口。 大、中型机都有通信功能，目前大部分小型机也具有通信功能。 (5)对 PLC 结构形式的选择 在相同功能和相同 I/O 点数的情况下， 整体式比模块式价格低。 但模块式具有功能扩展灵活，维修方便（换模块），容易判断故障等优点，要按实际需要选择 PLC 的结构形式。 目前， PLC 产品大致可分为美国、欧洲国家、日本三大主流。 经过反复比较及对系统控制规模和控制要求的分析，选用了目前较流行的、有较高性价比的西毕业设计（论文） 12 门子 S7200 系列小型 PLC。 该型号的 PLC 指令丰富、功能强大，其占有率在国内市场正处于上升趋势。 而且该机型的指令及编程运作与计算机通用编程语言更加接近，易学易懂。 S7200 系列 PLC S7200 系列 PLC 是德国西门 子公司生产的一种小型 PLC。 其许多功能能够达到大、中型 PLC 的水平，而价格却和小型 PLC 的一样，因此，它一经推出，即受到了广泛关注。 它可以单机运行，也可以进行输入 /输出和功能模块的扩展。 其价格低廉、结构小巧、可靠性高、运行速度快，继承和发展了它在大、中型 PLC领域的技术优势，有极丰富的指令集，具有强大的多种集成功能和实时特性，其性价比非常高，所以它在各行各业中的应用得到迅速推广，在规模不太大的控制领域是较为理想的控制设备。 S7200 有五种 CPU，其性能差异很大。 这些性能直接影响到 PLC的控制规模和 PLC 系统的配置。 目前 S7200 系列 PLC 主要有 CPU221， CPU222， CPU224，CPU224XP 和 CPU226 五种 CPU。 本课题设计使用 CPU224，本机集成 14 输入 /10输出共 24 个数字量 I/O 点。 可连接 7 个扩展模块，最大扩展至 248 路数字量 I/O点或 35 路模拟量 I/O点。 13K 字节程序和数据存储空间。 6个独立的 30kHz 高速计数器， 2 路独立的 20kHz 高速脉冲输出，具有 PID 控制器。 2 个 RS485 通讯 /编程口，具有 PPI 通讯协议、 MPI 通讯协议和自由方式通讯能力。 I/O 端子排可容易地整体拆卸。 用于 较高要求的控制系统，具有更多的输入 /输出点，更强的模块扩展能力，更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能。 可完全适应于一些复杂的中小型控制系统。 S7200 的 STEP7Micro/WIN 编程软件可以方便地在 Windows 环境下对PLC 编程、调试、监控，使得 PLC 的编程更加方便、快捷。 可以说， S7200 可以满足各种小规模控制系统的要求。 I/O 地址分配 本设计对象为校园智能照明系统，首先对校园照明系统所有设备进行分类统计，道路信号输出 4个，分别为左侧单数灯、左侧双数灯、右侧单 数灯、右侧双数灯；公共绿地信号输出 2 个，景观灯信号输出 2个。 根据对分时控制信号和照明输出信号分类统计，估计 PLC 输入开关量个数，由此可知信号总个数为 13个。 本设计以道路、公共绿地、景观灯的控制为例，在工程实际或产品设计生产毕业设计（论文） 13 中，可根据实际需求进行扩展，其梯形图程序的修改非常方便。 I/O 地址输入 /输出分配如表 1所示。 表 1 I/O地址输入 /输出分配表 分类 名称 地 址 分类 名称 地 址 输入信号 实时时钟输入 输出信号 1花坛 启动开关 2花坛 停止开关 3花坛 冬春启动开关 4花坛 夏秋启动开关 右侧双数灯 输出信号 1草坪 右侧单数灯 2草坪 左侧单数灯 3草坪 左侧双数灯 4草坪 毕业设计（论文） 14 第四章 智能照明控制系统的软件设计。