【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 來控制各負(fù)載回路，各種形式的單元簡(jiǎn)述如下：? 系統(tǒng)單元：主系統(tǒng)對(duì)各區(qū)域?qū)嵤┫嗤目刂坪托盘?hào)采樣的網(wǎng)絡(luò)，子系統(tǒng)則對(duì)各分區(qū)實(shí)施不同具體控制的網(wǎng)絡(luò)。主系統(tǒng)和子系統(tǒng)之間通過信息等元件連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。? 輸入單元：用于將外部控制信號(hào)變換成控制系統(tǒng)上傳輸?shù)男盘?hào)，如可編程基于 PLC 的校園照明智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)5的多功能(開/關(guān)、調(diào)光、定時(shí)、軟啟動(dòng)/軟關(guān)斷等)輸入開關(guān)、紅外線接收開關(guān)及紅外線遙控器(實(shí)現(xiàn)燈光調(diào)光或開/關(guān)功能)。各種型式及多功能的控制板，可進(jìn)行多點(diǎn)控制、時(shí)序控制等，調(diào)整照明，以達(dá)到使周圍環(huán)境保持適宜的照度，節(jié)約電能 [8]。? 輸出單元：智能控制系統(tǒng)的輸出單元是用于接受來自控制器的定時(shí)信號(hào)，控制相應(yīng)回路的輸出以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制。輸出單元有各種型式的繼電器。系統(tǒng)一般采用集中控制和管理、分散執(zhí)行的方式，亦即配置智能控制照明柜，智能控制柜內(nèi)裝有可編程控制器的有關(guān)自動(dòng)及手動(dòng)控制開關(guān)，空中燈具開/關(guān)狀態(tài)，手動(dòng)控制開關(guān)可在異常情況下采取處理措施。（2）采用智能照明控制系統(tǒng)的優(yōu)越性? 良好的節(jié)能效果 采用智能照明控制系統(tǒng)的主要目的是節(jié)約能源，智能照明控制系統(tǒng)借助各種不同的預(yù)設(shè)置控制方式和控制元件，對(duì)不同時(shí)間不同環(huán)境的光照度進(jìn)行精確設(shè)置和合理管理，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。利用最少的能源保證所要求的照度水平，節(jié)電效果十分明顯，一般可達(dá)30%以上。? 延長(zhǎng)光源的壽命 延長(zhǎng)光源壽命不僅可以節(jié)省大量資金，而且大大減少更換燈管的工作量，降低了照明系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用，管理維護(hù)也變得簡(jiǎn)單了。? 改善工作環(huán)境，提高工作效率 良好的工作環(huán)境是提高工作效率的一個(gè)必要條件。良好的設(shè)計(jì)，合理地選用光源、燈具及優(yōu)良的照明控制系統(tǒng)，都能提高照明質(zhì)量 [9]。? 實(shí)現(xiàn)多種照明效果 多種照明控制方式，可以使同一建筑物具備多種藝術(shù)效果，為建筑增色不少。現(xiàn)代建筑物中，照明不單純地為滿足人們視覺上的明暗效果，更應(yīng)具備多種的控制方案，使建筑物更加生動(dòng)，藝術(shù)性更強(qiáng)，給人豐富的視覺效果和美感。以某工程為例，建筑物內(nèi)的展廳、報(bào)告廳、大堂、中庭等，如果配以智能照明控制系統(tǒng)，按其不同時(shí)間、不同用途、不同的效果，采用相應(yīng)的預(yù)設(shè)置場(chǎng)景進(jìn)行控制，可以達(dá)到豐富的藝術(shù)效果。3 硬件設(shè)計(jì) 線路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 控制線路設(shè)計(jì)燈具布置方案 學(xué)校的道路是以步行者為多，人員比較密集，當(dāng)然也有少量車輛通過，可以說是人車混合的道路。在設(shè)計(jì)時(shí)采用高于一般居住區(qū)而低于商業(yè)區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)。為了便于分時(shí)控制，在燈具布置時(shí)采用雙側(cè)交錯(cuò)布置，桿距定為25m，較標(biāo)準(zhǔn)桿距略小，有利于分時(shí)控制時(shí)減少燈光死角?；?PLC 的校園照明智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)6路燈采用雙側(cè)交錯(cuò)布置，每一側(cè)的路燈由2個(gè)單獨(dú)的控制回路進(jìn)行間隔控制，如：1回路控制左側(cè)的單編號(hào)燈具，2回路控制同一側(cè)的雙編號(hào)燈具。4回路則分別控制右側(cè)的單、雙編號(hào)燈具。當(dāng)進(jìn)入第2時(shí)段后，每側(cè)關(guān)閉1個(gè)回路，也就是1/2的燈具熄滅，由于燈的桿距不是很大，且學(xué)校道路不是很寬，燈光可以全覆蓋，滿足最低照明需求即可。當(dāng)進(jìn)入第3時(shí)段時(shí)，4個(gè)回路中3個(gè)回路分?jǐn)?，也就是只?/4的燈具點(diǎn)亮，對(duì)于學(xué)校內(nèi)部道路而言，完全可以滿足要求。由于燈具容量較大，采用了兩級(jí)母線供電方式，每段小母線為一部分路燈供電。采用兩級(jí)母線制比較靈活，同時(shí)也降低了母線和開關(guān)的容量，便于安裝和維護(hù) [10]。每個(gè)回路由一個(gè)接觸器控制，接觸器的動(dòng)作受控于PLC的程序。供電系統(tǒng)示意圖如圖1所示。圖中僅畫出了1條道路1個(gè)景觀區(qū)域和1個(gè)公共綠地的供電系統(tǒng)圖。1 公共綠地K M 1 2K M 1 3K M 1 4K M 2 1K M 2 2K M 2 3K M 2 4K M 3 1K M 3 2K M 3 3K M 3 4Q F 1Q F 3Q F 2Q FK M 1 11 草坪2 草坪3 草坪4 草坪2 景觀燈3 道路1 花壇2 花壇3 花壇4 花壇右側(cè)雙數(shù)燈右側(cè)單數(shù)燈左側(cè)雙數(shù)燈左側(cè)雙數(shù)燈圖1 供電系統(tǒng)示意圖 控制器件的選型在校園智能照明系統(tǒng)中由人工和自動(dòng)兩種控制方式，人工控制需要能夠關(guān)合、承載和開斷正?；芈窏l件下的電流的開關(guān)裝置即斷路器。自動(dòng)控制因?qū)W校照明電路多總功率較大，因此自動(dòng)控制開關(guān)器件選用接觸器。目前PLC的輸出有2種型號(hào)：晶體管和繼電器。繼電器能夠支持AC220V的電壓。也就是說繼電器的型號(hào)能夠控制AC220V的回路，但并不推薦直接用于AC220V的回路中，尤其是頻繁動(dòng)作的回路中，故此在設(shè)計(jì)過程中增加中間繼電器來實(shí)現(xiàn) [11]。本設(shè)計(jì)所選用的斷路器用照明保護(hù)用，選用 DZ4763 小型斷路器 DZ4763/3 C 型DZ4763 高分?jǐn)嘈⌒蛿嗦菲魇且环N具有過載與短路保護(hù)的限流型斷路器，適用于交流50Hz，單極電壓 230V 及以下，二、三、四極電壓 400V 及以下的工業(yè)和商業(yè)照明配電系統(tǒng)的過地短路保護(hù)，亦可在正常情況下作線路的不頻繁通斷轉(zhuǎn)換之用。該斷路器外基于 PLC 的校園照明智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)7型美觀，體積小，重量輕，分?jǐn)嗄芰Ω?，脫扣迅速，?dǎo)軌安裝，殼體和部件采用高阻燃及耐沖擊塑料，性能優(yōu)良可靠。接觸器(Contactor)在工業(yè)電中利用線圈流過電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，使觸頭閉合，以達(dá)到控制負(fù)載的電器。接觸器分為交流接觸器和直流接觸器，交流接觸器又可分為電磁式和真空式兩種。交流接觸器的選擇：（1）持續(xù)運(yùn)行的設(shè)備。接觸器按 67～75%算，即 100A 的交流接觸器，只能控制最大額定電流是 67～75A 以下的設(shè)備。（2）間斷運(yùn)行的設(shè)備。接觸器按 80%算。即 100A 的交流接觸器，只能控制最大額定電流是 80A 以下的設(shè)備。（3）反復(fù)短時(shí)工作的設(shè)備。接觸器按 116～120%算，即 100A 的交流接觸器，只能控制最大額定電流是 116～120A 以下的設(shè)備 [12]。中間繼電器(intermediate relay)的工作原理和交流接觸器一樣，都是由固定鐵芯、動(dòng)鐵芯、彈簧、動(dòng)觸點(diǎn)、靜觸點(diǎn)、線圈、接線端子和外殼組成。線圈通電，動(dòng)鐵芯在電磁力作用下動(dòng)作吸合，帶動(dòng)動(dòng)觸點(diǎn)動(dòng)作，使常閉觸點(diǎn)分開，常開觸點(diǎn)閉合；線圈斷電，動(dòng)鐵芯在彈簧的作用下帶動(dòng)動(dòng)觸點(diǎn)復(fù)位。JZ21H、22H 系列斷電延時(shí)中間繼電器(以下簡(jiǎn)稱繼電器),用于交、直流操作的各種保護(hù)或自動(dòng)控制回路中 [13]。JZ2IH 為單路延時(shí)繼電器，JZ22H 為雙路延時(shí)繼電器。 PLC 的設(shè)計(jì) PLC 在控制系統(tǒng)中的要求（1）用PLC進(jìn)行照明控制系統(tǒng)改造時(shí)遵循原則? 完備性:包括了常規(guī)的照明系統(tǒng)的全部功能，同時(shí)還考慮了校園綜合自動(dòng)化改造后對(duì)照明系統(tǒng)信息量、信息格式的要求。? 可靠性:在滿足完備性的前提下，盡量簡(jiǎn)化附加的前后向通道。通過自動(dòng)和和人工兩種控制方式，使照明系統(tǒng)在發(fā)生故障時(shí)可以靈活控制照明系統(tǒng)。? 適應(yīng)性:系統(tǒng)脈沖起動(dòng)電流可調(diào)，以適應(yīng)老式的白熾燈和新型的發(fā)光二極管脈沖電流的不同特點(diǎn)。（2）PLC 控制的優(yōu)點(diǎn)? 前后向通道簡(jiǎn)單。前向通道除脈沖形成回路稍許復(fù)雜外，其他都是簡(jiǎn)單的光耦電路。后向通道更加簡(jiǎn)單，直接由 PLC 輸出。? 抗干擾性能好。除 PLC 的 I/O 本身進(jìn)行隔離外，對(duì)前向通道又進(jìn)行隔離，有效地抑制了共模干擾。同時(shí)系統(tǒng)的功能全部由 PLC 按照預(yù)定的程序完成，避免了由于某個(gè)繼電器損壞造成的誤動(dòng)或拒動(dòng)?；?PLC 的校園照明智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)8? 靈敏度高，過載能力強(qiáng)。PLC 控制照明系統(tǒng)的脈沖形成和響應(yīng)在物理上是獨(dú)立的，能夠做到具有很高的靈敏度和承受較大的過負(fù)荷能力。? 維護(hù)簡(jiǎn)單。PLC 程序采用繼電保護(hù)人員熟悉的梯形圖編制，直觀明了?？芍苯永?PLC 編程器對(duì)自動(dòng)復(fù)歸時(shí)間等定值進(jìn)行修改。同時(shí)由于 PLC 的高可靠性，基本上可做到免維護(hù)。 PLC 選型在 PLC 日益成為工廠自動(dòng)化基本技術(shù)平臺(tái)的時(shí)代，如何選用一部適用的 PLC 以達(dá)到真正需要，而又能符合經(jīng)濟(jì)效益，是一個(gè)重要問題。PLC 本身的特點(diǎn)是：體積小、功能高、性能強(qiáng)、操作簡(jiǎn)便、程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易、模塊擴(kuò)充有彈性、聯(lián)機(jī)容易等。針對(duì)上述說明，選擇符合功能需求與經(jīng)濟(jì)效益的 PLC 是十分必要的。一般選擇機(jī)型要以滿足系統(tǒng)功能需要為宗旨，不要盲目貪大求全，以免造成投資和設(shè)備資源的浪費(fèi)。機(jī)型的選擇可以從以下幾個(gè)方面來考慮：(1)對(duì)輸入/輸出點(diǎn)數(shù)的選擇要先弄清楚控制系統(tǒng)的 I/O 總點(diǎn)數(shù)，再按實(shí)際所需總點(diǎn)數(shù)的 15～20%留出備用量（為系統(tǒng)的改造等留有余地）后確定所需 PLC 的點(diǎn)數(shù)。(2)對(duì)存儲(chǔ)容量的選擇PLC 存儲(chǔ)器容量的估算方法：對(duì)于僅有開關(guān)量輸入/輸出信號(hào)的電氣控制系統(tǒng)，將所需的輸入與輸出點(diǎn)數(shù)之和乘以 8，就是所需 PLC 存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量（單位為 bit）。(3)對(duì) I/O 響應(yīng)時(shí)間的選擇PLC 的 I/O 響應(yīng)時(shí)間包括輸入電路延遲、輸出電路延遲和掃描工作方式引起的時(shí)間延遲（一般在 2～3 個(gè)掃描周期）等。對(duì)開關(guān)量控制的系統(tǒng)，PLC 的 I/O 響應(yīng)時(shí)間一般都能滿足實(shí)際工程的要求，可不必考慮 I/O 響應(yīng)問題。但對(duì)模擬量控制的系統(tǒng)，特別是閉環(huán)控制系統(tǒng)就要考慮這個(gè)問題。(4)根據(jù)是否聯(lián)網(wǎng)通信選型若 PLC 控制的系統(tǒng)需要聯(lián)入校園自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)，則 PLC 需要有通信聯(lián)網(wǎng)功能，即要求 PLC 應(yīng)具有連接其他 PLC、上位計(jì)算機(jī)及 CRT 等的接口。大、中型機(jī)都有通信功能，目前大部分小型機(jī)也具有通信功能。(5)對(duì) PLC 結(jié)構(gòu)形式的選擇在相同功能和相同 I/O 點(diǎn)數(shù)的情況下，整體式比模塊式價(jià)格低。但模塊式具有功能擴(kuò)展靈活，維修方便（換模塊），容易判斷故障等優(yōu)點(diǎn)，要按實(shí)際需要選擇 PLC 的結(jié)構(gòu)形式。目前，PLC 產(chǎn)品大致可分為美國、歐洲國家、日本三大主流。經(jīng)過反復(fù)比較及對(duì)系統(tǒng)控制規(guī)模和控制要求的分析，選用了目前較流行的、有較高性價(jià)比的西門子 S7200系列小型 PLC。該型號(hào)的 PLC 指令豐富、功能強(qiáng)大，其占有率在國內(nèi)市場(chǎng)正處于上升趨基于 PLC 的校園照明智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)9勢(shì)。而且該機(jī)型的指令及編程運(yùn)作與計(jì)算機(jī)通用編程語言更加接近，易學(xué)易懂。 S7200 系列 PLCS7200 系列 PLC 是德國西門子公司生產(chǎn)的一種小型 PLC。其許多功能能夠達(dá)到大、中型 PLC 的水平，而價(jià)格卻和小型 PLC 的一樣，因此，它一經(jīng)推出，即受到了廣泛關(guān)注。它可以單機(jī)運(yùn)行，也可以進(jìn)行輸入/輸出和功能模塊的擴(kuò)展。其價(jià)格低廉、結(jié)構(gòu)小巧、可靠性高、運(yùn)行速度快，繼承和發(fā)展了它在大、中型 PLC 領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，有極豐富的指令集，具有強(qiáng)大的多種集成功能和實(shí)時(shí)特性，其性價(jià)比非常高