袁玉波 李樺芃

摘要：能源問題一直是制約社會(huì)發(fā)展的重大問題，各大專院校響應(yīng)國(guó)家號(hào)召順應(yīng)時(shí)代發(fā)展，正紛紛開展節(jié)約型校園的建設(shè)，而對(duì)校園照明實(shí)施有效監(jiān)控是最有效的途徑之一。目前，大多數(shù)校園照明系統(tǒng)仍然使用人工控制，其缺點(diǎn)是控制復(fù)雜、修理困難、容易發(fā)生誤動(dòng)作。針對(duì)這種情況，本設(shè)計(jì)使用西門子S7-200PLC代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工控制校園照明系統(tǒng)。采用了PLC智能控制，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，完全滿足學(xué)校的照明要求，校園照明系統(tǒng)主要有道路控制輸出信號(hào)、景觀燈輸出信號(hào)、公共綠地輸出信號(hào)，根據(jù)PLC控制原理對(duì)其進(jìn)行I/0分配和繪制照明系統(tǒng)流程圖及編寫校園照明智能控制系統(tǒng)梯形圖控制程序。最后經(jīng)過模擬仿真運(yùn)行，能夠?qū)崿F(xiàn)當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障或出現(xiàn)某些不正常運(yùn)行情況時(shí)，由自動(dòng)控制變換人工控制，在排除故障后再次實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制滿足照明智能控制系統(tǒng)的要求。

關(guān)鍵詞：照明系統(tǒng);西門子S7-200;輸出信號(hào);智能控制

1引言

能源問題一直是制約社會(huì)發(fā)展的重大問題，特別是二十一世紀(jì)，降低能耗要求更是一個(gè)國(guó)家長(zhǎng)期發(fā)展的重中之重。我國(guó)節(jié)能法第四條規(guī)定：“節(jié)約資源是我國(guó)的基本國(guó)策。國(guó)家實(shí)施節(jié)約與開發(fā)并舉、把節(jié)約放在首位的能源發(fā)展戰(zhàn)略”。國(guó)家規(guī)劃明確提出節(jié)約資源的基本國(guó)策，要求加快建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)。在此基礎(chǔ)上各大專院校順應(yīng)時(shí)代發(fā)展，正紛紛開展“節(jié)約型校園”的建設(shè)。在眾多能源問題中，電能緊缺是束縛人們生活與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要問題之一。

2主要內(nèi)容

本文以某大學(xué)新校區(qū)為研究背景，針對(duì)學(xué)?，F(xiàn)有的照明系統(tǒng)的耗能高，管理不便，操作強(qiáng)度大的問題，采用S7-200控制器控制照明系統(tǒng)，根據(jù)校園照明系統(tǒng)的工作特點(diǎn)，采用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)照明系統(tǒng)的控制，總體設(shè)計(jì)主要包括硬件線路的設(shè)計(jì)和軟件的設(shè)計(jì)。硬件線路設(shè)計(jì)主要包括線路圖設(shè)計(jì)和排線布線設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)根據(jù)控制的要求，對(duì)事道路、宿舍、公共綠地、景觀燈等進(jìn)行I/0分配，同時(shí)編制了系統(tǒng)梯形圖控制程序，最后進(jìn)行仿真與調(diào)試，達(dá)到校園照明系統(tǒng)的要求。

3校園照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

3.1自習(xí)室的設(shè)計(jì)方案

自習(xí)室是學(xué)生學(xué)習(xí)的主要場(chǎng)所，對(duì)燈光的要求應(yīng)該很高，必須提供足夠的亮度，以保護(hù)學(xué)生的眼睛和給學(xué)生們營(yíng)造一個(gè)明亮的學(xué)習(xí)環(huán)境。這里根據(jù)自習(xí)室的大小，在自習(xí)室的不同地方分別裝上照度傳感器和雙鑒傳感器，通過它們感知外界環(huán)境變化，來控制室內(nèi)燈光的變化。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自習(xí)室的燈光智能控制。

3.2辦公室的設(shè)計(jì)方案

在辦公室的設(shè)計(jì)方案中，也要重點(diǎn)考慮光線是否充足?，F(xiàn)代的人們由于工作壓力大，對(duì)外界環(huán)境的變化很敏感，不好的環(huán)境會(huì)影響人們的心情，進(jìn)而影響正常的工作，在對(duì)辦公室的燈光控制中，我們要營(yíng)造一個(gè)有藝術(shù)氛圍的環(huán)境，用燈光來改變?nèi)藗兊男那?，因此，智能化的燈光控制是必須的。它不僅能節(jié)約能源，還能提高人們的工作效率，實(shí)現(xiàn)金錢和好心情的雙豐收。

3.3閱覽室的設(shè)計(jì)方案

閱覽室也是圖書館人流量比較大的地方，對(duì)于光亮度的要求同樣很高。但是此區(qū)域的人員比較集中，我們可以重點(diǎn)控制人員集中的地方，給這些地方營(yíng)造一個(gè)良好的看書環(huán)境。在人員集中的地方我們安裝照度傳感器和雙鑒傳感器，用它們來感知外界光線的變化，然后再通過PLC的控制，實(shí)現(xiàn)燈光的智能控制。

3.4公共區(qū)域的設(shè)計(jì)方案

對(duì)于這些區(qū)域，燈光控制要求不是太高，像衛(wèi)生間、走廊、樓梯等，在有人的時(shí)候燈亮一段時(shí)間，沒人后燈自動(dòng)滅掉。對(duì)于燈光的亮度也要求不高，一般的設(shè)計(jì)都可以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，這里不再贅述。

4照明控制系統(tǒng)的主要組成部分

一般智能照明控制系統(tǒng)都為數(shù)字式照明管理系統(tǒng)，它由系統(tǒng)單元，輸入單元和輸出單元三部分組成。除電源設(shè)備外，每一單元設(shè)置唯一的單元地址，并用軟件設(shè)定其功能。如圖4.1所示。

4.2照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)的程序流程

程序首先對(duì)時(shí)間進(jìn)行冬春、夏秋時(shí)制判別，然后判別各個(gè)時(shí)段從而進(jìn)行輸出。本設(shè)計(jì)輸出為繼電器形式輸出即高低電平的輸出。通過程序判斷輸出高低電平，控制照明燈具。校園照明控制程序流程圖如圖4.2所示。

4.3季節(jié)自動(dòng)選擇程序

為了最大限度地節(jié)能，不同季節(jié)亮燈的時(shí)間有所不同，季節(jié)選擇程序主要是為夏、秋季和冬、春季節(jié)的不同時(shí)段控制而設(shè)置的。PLC有日期設(shè)定與識(shí)別功能，利用它可以完成季節(jié)的轉(zhuǎn)換控制，實(shí)現(xiàn)不同季節(jié)的不同時(shí)段控制方案。程序中的M100是控制季節(jié)程序轉(zhuǎn)換的信號(hào)，當(dāng)M100使能時(shí)程序進(jìn)入冬、春季控制，反之，程序?yàn)橄?、秋時(shí)制控制方式。需要說明的是，該程序是根據(jù)校園所在地區(qū)的情況設(shè)計(jì)的，夏、秋時(shí)制的時(shí)間定為每年的5月1日0點(diǎn)至10月30日的24點(diǎn)，不同地區(qū)應(yīng)適當(dāng)調(diào)整。該程序是按2012年投入運(yùn)行而編制的，在今后的運(yùn)行中，每年必須對(duì)日期的設(shè)定調(diào)試一次，以保證運(yùn)行無(wú)誤。季節(jié)控制程序如圖4.1所示。

5結(jié)語(yǔ)

本設(shè)計(jì)以PLC為核心，通過對(duì)照明控制系統(tǒng)的詳細(xì)分析，完成了控制系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了“集中手動(dòng)、自動(dòng)復(fù)歸、重復(fù)動(dòng)作”的電氣控制。其中主要包括斷路器、中間繼電器、接觸器型號(hào)的選取，I/O地址分配，程序流程圖的繪制，PLC程序編寫及電氣原理圖的繪制。并利用S7-200仿真軟件對(duì)程序進(jìn)行了調(diào)試與仿真，將PLC控制和照明控制系統(tǒng)進(jìn)行了很好的連接。本文根據(jù)高校的實(shí)際需求，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)及技術(shù)，設(shè)計(jì)了一套校園照明系統(tǒng)，推進(jìn)學(xué)?！肮?jié)約型校園”建設(shè)。

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