【正文】 能控制 II Abstract At the university of power consumption, lighting electricity possession for the most part, The classroom lighting of large capacity, long working hours, and often use manual control method, caused the waste. The students for life of learning rule PLC intelligent control of the classroom lighting. This paper expounds some classroom lighting control system design, selection of system scheme, equipment type selection, control program piling and debugging and so on. adopted PLC intelligent control system is stable and reliable pletely satisfy the requirement of the classroom lighting。 本論文闡述了某教室的照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路、系統(tǒng)方案的選定、設(shè)備的選型、控制程序的編制與調(diào)試等等 。因此針對(duì)學(xué)生的生活學(xué)習(xí)規(guī)律對(duì)教室的照明進(jìn)行了 PLC 智能控制。最終使燈具的使用壽命也有所提高 ,系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，完全滿(mǎn)足了教室的照明要求，達(dá)到了預(yù)想的結(jié)果。而在新校區(qū)的建設(shè)熱潮中，各大高校和他們的建設(shè)者也應(yīng)意識(shí)到智能照明的重要性。因此完善校園路燈智能化監(jiān)控建設(shè)，進(jìn)一步擴(kuò)大監(jiān)控系統(tǒng)點(diǎn)位，自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)控和遠(yuǎn)程控制校園照明設(shè)施的開(kāi)關(guān)燈，合理控制道路照明和景觀燈的運(yùn)行和停止具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。由于本人設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)有 限，不妥和錯(cuò)誤之處，懇請(qǐng)各位老師指正。但是我國(guó)智能化照明技術(shù)的應(yīng)用還不廣泛 ,大多 數(shù)校園仍然使用傳統(tǒng)的照明控制方式。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù) 運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。 整體式 PLC 是將電源、 CPU、 I/O 接口等部件都集中裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價(jià)格低的特點(diǎn) ； 小型PLC 一般采用這種整體式結(jié)構(gòu) 。大、中型 PLC 一般采用模塊式結(jié)構(gòu) 。中檔 PLC 除具有低檔 PLC 的功能外，還具有較強(qiáng)的模擬量輸入 /輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、遠(yuǎn)程 I/O、子程序、通信聯(lián)網(wǎng)等功能 ； 有些還可增設(shè)中斷控制、 PID 控制等功能，適用于復(fù)雜控制系統(tǒng) 。一些使用冗余 CPU 的 PLC 的平均無(wú)故障工作時(shí)間則更長(zhǎng)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。近年來(lái) PLC 的功能 單元大量涌現(xiàn)，使 PLC 滲透到了位置控制、溫度控制、 CNC 等各種工業(yè)控制中。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用 PLC 的少量開(kāi)關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。 主機(jī) 主機(jī)部分包括中央處理器（ CPU）、系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶(hù)程序及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。輸入接口接受輸入設(shè)備（如按鈕、傳感器、觸點(diǎn)、行程開(kāi)關(guān)等）的控制信號(hào)。 電源 圖中電源是指為 CPU、存儲(chǔ)器、 I/O 接口等內(nèi)部電子電路工作所配置的直流開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源，通常也為輸入設(shè)備提供直流電源。 外部設(shè)備接口 此接口可將編程器、打印機(jī)、條碼掃描儀等外部設(shè)備與主機(jī)相聯(lián)，以完成相應(yīng)的操作。 （ 3）掃描速度 掃描速度指標(biāo)體現(xiàn)了 PLC 指令執(zhí)行速度的快慢，是對(duì)控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)。 （ 6）特殊功能及模塊 除基本功能外，評(píng)價(jià) PLC 技術(shù)水平的指標(biāo)還可看一些特殊功能，如自診斷功能、通信聯(lián)網(wǎng)功能、遠(yuǎn)程 I/O 能力等，以及 PLC 所能提供的特殊功能模塊。硬件設(shè)計(jì)主要包括 PLC 的選型和 PLC 外部連線。即在 PLC 運(yùn)行時(shí)， 7 CPU 根據(jù)用戶(hù)按控制要求編制好并存于用戶(hù)存儲(chǔ)器中的程序，按指令步序號(hào)（或地址號(hào)）作周期性循環(huán)掃描，如無(wú)跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開(kāi)始逐條順序執(zhí)行用戶(hù)程序，直至程序結(jié)束。 PLC 在輸入采樣階段：首先以掃描方式按順序?qū)⑺袝捍嬖谳斎腈i存器中的輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)讀入，并將其寫(xiě)入各對(duì)應(yīng)的輸入狀態(tài)寄存器中，即刷新輸入。 4 智能照明的總體方案設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)前，對(duì)教室的采光情況以及教室的使用情況進(jìn)行了實(shí)地調(diào)查和分析，掌握的一手資料，僅以教學(xué)樓某一教室為例進(jìn)行分析，由于該教室為單面采光，所以教室中會(huì)有不同區(qū)域光照程度差別很大的現(xiàn)象，而且由于教室學(xué)生的流動(dòng)性大以及就坐位置的不確定性，故設(shè)想將教室分為不同的區(qū)域，利用紅外探測(cè)器以及光照傳感器對(duì)整個(gè)教室進(jìn)行分區(qū)控制，以最大程度地達(dá)到節(jié)能目的。安裝在每個(gè)區(qū)域的 體存在傳感器 和 光照傳感器 是獨(dú)立工作的，它們之間互不影響，一個(gè)故障不影響其它的工作。校園照明回路數(shù)量較多電能浪費(fèi)是個(gè)極其重要的問(wèn)題。 5 硬件設(shè)計(jì) 選擇 PLC 類(lèi)型 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要從保證系統(tǒng)的可靠性、實(shí)用性和可擴(kuò)展性等方面入手。 圖 2 控制系統(tǒng)框圖 PLC 外部連線 圖 PLC 外部接線圖的輸入輸出設(shè)備、負(fù)載電源的類(lèi)型等的設(shè)計(jì)就結(jié)合系統(tǒng)的控制要求來(lái)設(shè)定。照度的單位為 lx（勒克斯） ,也有用 lux 的， 1lx=1lm/㎡。 紅外探測(cè)器 紅外探測(cè)器是將入射的紅外輻射信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)輸出的器件。現(xiàn)代紅外探測(cè)器所利用的主要是紅外熱效應(yīng)和光電效應(yīng)。在接近探測(cè)器中，通常有一個(gè)高頻率的 LC 震蕩電路，震蕩電路的 LC 回路通過(guò)導(dǎo)線連通到外部的金屬部件上。 接近探測(cè)系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是多用性和通用性，它幾乎可用來(lái) 保護(hù) 任何物體，而且不會(huì)被幾米以外的 干擾 所激發(fā)。 ② CPU 自診斷 自診斷主要包括檢查電源電壓是否正常、 I/O 單元的連接是否正常、用戶(hù)程序是否存在語(yǔ)法錯(cuò)誤、對(duì)監(jiān)控定時(shí)器定期復(fù)位等。 PLC 的編程元件也稱(chēng)為邏輯部件，是 PLC 指令系統(tǒng)的基本要素， PLC 指令系統(tǒng)通常提供以下邏輯部件。 （ 2）定時(shí)器 類(lèi)似于繼電 接觸器邏輯電路中的時(shí)間繼電器，有延時(shí)接通、延時(shí)斷開(kāi)、脈沖定時(shí)等多種方式，可以組成復(fù)雜的時(shí)間邏輯順序邏輯。計(jì)數(shù)器指令一般包含計(jì)數(shù)器線圈，計(jì)數(shù)值設(shè)定、計(jì)數(shù)器復(fù)位、計(jì)數(shù)信號(hào)輸入、當(dāng)前計(jì)數(shù)值等組成。 PLC 的編程語(yǔ)言 本次設(shè)計(jì)主要用到的是 PLC 的編程語(yǔ)言，這是一種使用廣泛的語(yǔ)言，與繼電 接觸器電路圖非常相似，具有直觀易懂的優(yōu)點(diǎn)，很容易被熟悉電氣控制的工程技術(shù)人員掌握。 在編寫(xiě)梯形圖程序時(shí)，有一些普遍遵守的原則，它們是都是出自于繼電 接觸器電路的設(shè)計(jì)原則。如圖4 所示： 圖 4 程序流程圖 STEP7 300 簡(jiǎn)介 STEP7 300 的所有模塊均在機(jī)架上，模塊之間信息的傳遞需要總線（ BUS）來(lái)完成。在中等控制性能要求的領(lǐng)域中，高速的用戶(hù)程序執(zhí)行速度 ，對(duì) PLC的使用和推廣開(kāi)辟了更為廣闊的空間。 SIMATIC 人機(jī)界面從 S7300 中取得數(shù)據(jù)， S7300 按照用戶(hù)指定的刷新速度傳遞這些數(shù)據(jù)， S7300 操作系統(tǒng)自動(dòng)處 理數(shù)據(jù)的傳送。 圖 5 S7300 圖 （ 1）電源（ PS） 電源模塊提供了機(jī)架和 CPU 內(nèi)部的供電電源，置于 1 號(hào)機(jī)架的位置。不同型號(hào)的接口模塊可支持機(jī)架擴(kuò)展或PROFIBUSDP 連接。信號(hào)模塊可用于數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)，還可用于進(jìn)行連接，如傳感器和啟動(dòng)器的連接。還有安裝過(guò)程 中需要把電腦的防火墻等等都關(guān)掉，以防止軟件安裝不成功。 19 表 1 I/O 地址分配表 輸入點(diǎn) 輸出點(diǎn) 元件名稱(chēng) 地址編碼 元件名稱(chēng) 地址編碼 教室啟動(dòng)開(kāi)關(guān) 區(qū) 域 1 燈 教室停止開(kāi)關(guān) 區(qū)域 2 燈 光照探測(cè)器 ～ 區(qū)域 3 燈 紅外探測(cè)器 ～ 區(qū)域 4 燈 投影儀開(kāi)關(guān) 區(qū)域 5 燈 講臺(tái)啟動(dòng)開(kāi)關(guān) 區(qū)域 5 燈 講臺(tái)停止開(kāi)關(guān) 區(qū)域 5 燈 梯形圖程序設(shè)計(jì) 用 SETP7 軟件語(yǔ)句表編寫(xiě) 的部分 控制程序如下： 此程序可通過(guò)仿真達(dá)到預(yù)期的要求。且假如四個(gè)區(qū)域都有人 23 （ 5） 18： 023： 00，教室無(wú)人 （ 6） 23： 0007： 00，教室無(wú)人 24 結(jié)束語(yǔ) 通過(guò)本次 PLC 課題設(shè)計(jì)，使我明白了自己在學(xué)習(xí)這門(mén)課時(shí)在方法上存在的不足，讓我對(duì) PLC 梯形圖、指令表、外部接線圖有了更好的了解，也讓我了解了關(guān)于 PLC 的設(shè)計(jì)原理，有很多設(shè)計(jì)理念來(lái)源于實(shí)際，從中找到正確的設(shè)計(jì)方法。在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中我了解到， PLC 并不是一門(mén)單一的編程技術(shù)，它是一門(mén)系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)課程。最后，依照調(diào)試仿真的結(jié)果寫(xiě)論文。 短暫的大學(xué)生活轉(zhuǎn)眼就要結(jié)束了，這是我人生中最重要的學(xué)習(xí)時(shí)間。 再次感謝諸位老師悉心的指導(dǎo)和同學(xué)們的熱心