基于s7-200plc教室智能照明控制系统设计

基于s7-200plc教室智能照明控制系统设计内容摘要：

； CPU的智能 化的诊断系统连续监控系统的功能是否正常 、 记录错误和特殊系统事件（例如：超时，模块更换，等等）；多级口令保护可以使用户高度、有效地保护其技术机密，防止未经允许的复制和修改； S7300 PLC 设有操作方式选择开关，操作方式选择开关像钥匙一样可以拔出，当钥匙拔出时，就不能改变操作方式，这样就可防止非法删除或改写用户程序。 具备强大的通信功能， S7300 PLC 可通过编程软件 Step7 的用户界面提供通信组态功能，这使得组态非常容易、简单。 S7300 PLC 具有多种不同的通信接口，并通过多种通信处理器来连接 ASI总线接口和工业以太网总线系统；串行通信处理器用来连接点到点的通信系统；多点接口（ MPI）集成在 CPU 中，用于同时连接编程器、 PC 机、人机界面系统及其他 SIMATIC S7/M7/C7 等自动化控制系统。 SIMATIC S7400、 PLC S7400 PLC 是用于中、高档性能范围的可编程序控制器。 S7400 PLC采用模块化无风扇的设计，可靠耐用，同时可以选用多种级别（功能逐步升级）的 CPU，并配有多种通用功能的模板，这使用户能根据需要组合成不同的专用系统。 当控制系统规模扩大或升级时，只要适当地增加一些 模板，便能使系统升级和充分满足需要。 7 SIMATIC S7 工业软件 ， 西门子的工业软件分为三个不同的种类 ：第一种是 编程和工程工具 ， 编程和工程工具包括所有基于 PLC 或 PC用于编程、组态、模拟和维护等控制所需的工具。 STEP7 标准软件包 SIMATIC S7是用于 S7300/400， C7 PLC 和 SIMATIC WinAC 基于 PC控制产品的组态编程和维护的项目管理工具， STEP7Micro/WIN 是在Windows 平台上运行的 S7200 系列 PLC 的编程、在线仿真软件。 第二种是 基于 PC 的控制软件 ， 基于 PC的 控制系统 WinAC 允许使用个人计算机作为可编程序控制器运行用户的程序，运行在安装了 Windows 操作系统的 SIMATIC 工控机或其它任何商用机。 WinAC 提供两种 PLC，一种是软件 PLC，在用户计算机上作为视窗任务运行。 另一种是插槽 PLC，它具有硬件 PLC 的全部功能。 WinAC 与 SIMATIC S7 系列处理器完全兼容，其编程采用统一的 SIMATIC 编程工具（如 STEP7），编制的程序既可运行在 WinAC上，也可运行在 S7系列处理器上。 第三种是 人机界面软件 ， 人机界面软件为用户自动化项目提供人机界面 （ HMI）或 SCADA 系统，支持大范围的平台。 人机界面软件有两种，一种是应用于机器级的 ProTool，另一种是应用于监控级的 WinCC。 ProTool 适用于大部分 HMI 硬件的组态，从操作员面板到标准 PC都可以用集成在 STEP7 中的 ProTool有效地完成组态。 ProTool/lite 用于文本显示的组态，如： OP3， OP7， OP17， TD17等。 ProTool/Pro 用于组态标准 PC 和所有西门子 HMI 产品， ProTool/Pro 不只是组态软件，其运行版也用于 Windows 平台的监控系统。 WinCC 是一个真正开 放的，面向监控与数据采集的 SCADA 软件，可在任何标准 PC上运行。 WinCC 操作简单，系统可靠性高，与 STEP7 功能集成，可直接进入 PLC 的硬件故障系统，节省项目开发时间。 它的设计适合于广泛的应用，可以连接到已存在的自动化环境中，有大量的通信接口和全面的过程信息和数据处理能力，其最新的 支持在办公室通过 IE浏览器动态监控生产过程。 8 第二章 、总体设计方案 设计目的 随着我国教育事业的发展，学校照明用电量越来越大，电能损失也随之增加。 现在大多数教室的照明控制系统都是采用传统 的手动（开和关两种）控制方式，浪费现象比较严重。 教室中的开关虽然能够实现分区控制，但是很少有人去关心哪排灯由那个开关去控制，因 此就出现了所谓的长明灯现象。 这样长期以来，无形中浪费的电能是非常惊人的。 针对这种情况，本文设计出了一种用 PLC 作为控制器的节能、智能控制系统。 使整个系统处于自动的工作状态，实现对教室照明系统的智能控制。 一方面减少了人工的参与，更为主要的是实现了人走灯灭，人来灯亮，使长明灯现象得到解决，使教 室 的照明用电得到合理有效的利用。 根据大学教室中日光灯的利用情况，现 在大多数教室的照明控制系统都采用的是传统的手动（开和关两种）控制方式，浪费现象比较严重。 教室中的开关虽然有分区域控制的功能，不过没有人关心哪排灯由哪个开关控制，因而也就出现了所谓的长明灯现象。 针对这种现象，为了能既满足学生学习照明的主要功能，又要尽量节约能源，就需要用科学的管理和控制，使两者完美统一。 因而提出以下智能控制系统。 教室智能照明控制系统的作用是在保证教室正常照明的前提条件下，利用 PLC 自动控制的方法对日光灯的亮灭实行智能控制从而达到节能的效果，同时也有效地延长了灯具的使用寿命。 方案的构想 在设计前，对教室的采光情况以及教室的使用情况进行了实地调查和分析，掌握的一手资料，仅以河西学院三号教学楼某一教室为例进行分析，如 A302。 由于该教室为单面采光，所以教室中会有不同区域光照程度差别很大的现象，而且由于教室学生的流动性大以及就坐位置的不确定性，故设想将教室分为不同的区域，利用人体存在传感器以及光电传感器对整个教室进行分区控制，以最大程度地达到节能目的。 这种控制方案的思路如图 1所示 ： 9 方 法 ： 在 教 室 的各 个 区 域 的 放 置人 体 存 在 传 感 器和 光 电 传 感 器人 体 存 在 传 感 器 器用 于 检 测 该 区 域 是否 有 人光 电 传 感 器 用 于 检测 该 区 域 光 照 强 度是 否 达 到 开 灯 要 求用 以 上 检 测 所 得信 息 通 过 P L C 对灯 具 进 行 智 能 控制 图 1 设计思路图 人体存在传感器 在教室中的分区控制如图 9所示。 人体存在传感器 安装在门口或能有效的覆盖该区域探测范围的地方， 光电传感器 安装在每个区域光照较暗的地方。 对于有时候需要用多媒体教室播放教学 影片（特别对于外语专业）的情况，可以 在 讲台区域方便的地方安装 1个控制按钮以手动的方式给 PLC 提供信号使开始放影时关闭教室灯光，放影完毕时打开教室灯光，以适应实际的要求。 每个区域分别安装一个 人体存在传感器 和一个 光电传感器 且 其 设置为大于 300XL 时动作。 安装在每个区域的 体存在传 感器 和 光电传感器 是独立工作的，它们之间互不影响，一个故障不影响其它的工作。 讲台区域 区域 1（前排左） 区域 2(前排右 ) 区域 3（后排左） 区域 4（后排右） 图 2传感器在教室中的分区控制图 10 第三章、硬件设计 选择 PLC 类型 系统的设计要从保证系统的可靠性、实用性和可扩 展性等方面入手。 本控制系统采用可靠性和可扩展性很好的西门子 S7200PLC 系列的 PLC 作为控制器， 对于每个教室输入点主要来自以下四个方面：启动开关、停止开关、 体存在传感器 和 光电传感器 ；输出点主要输 来自每个教室五个区域的灯。 根据输入输出点数选择 CPU224 模块，每个教室有 13 点输入， 5 点输出。 用 人体存在传感器 和 光电传感器 作为检测装置来检测教室中是否有人和教室的光照强度。 运用扩展模块 EM235 将信号输入到 PLC 中， 控制系统的框图如图 3 所示。