圖書(shū)館智能建筑燈光照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2024-08-30 10:50 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 導(dǎo)通，燈泡點(diǎn)亮。一段時(shí)間后燈泡自動(dòng)熄滅。圖21 聲光控制電路 照度的計(jì)算照度計(jì)算時(shí)，可采用單位容量法。單位容量法適用于均勻的一般照度計(jì)算，它主要計(jì)算每單位被照面積所需燈具安裝功率：W=P/S(P為全部燈具安裝功率，單位：瓦；S為被照面積，單位：平方米)。具體計(jì)算方法如下：一層庫(kù)房為單獨(dú)一回路，面積S==㎡，查表得照明功率密度ρ=5 W/㎡，因此該庫(kù)房總功率P=5=，若選擇100W的雙管熒光燈，則燈數(shù)N=P/S=，即選用4盞100W的燈，考慮節(jié)能的問(wèn)題，選用100W節(jié)能熒光燈（計(jì)算中都用此方法）。圖書(shū)館中所用燈具數(shù)量如下表21所示。表21 燈具統(tǒng)計(jì)燈具名稱(chēng)功率(W)數(shù)量(盞)單管熒光燈5090單管熒光燈100127雙管熒光燈8060雙管熒光燈10042球星節(jié)能燈8018防水防塵吊燈8035半嵌入式吸頂燈80163 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件的選型 PLC模塊的選型(1)CPU模塊的選型在該系統(tǒng)中，分區(qū)域控制，圖書(shū)館里的自習(xí)室、閱覽室、辦公室這三個(gè)地方分別用一個(gè)PLC控制，而會(huì)議室、書(shū)庫(kù)等其他地方用一個(gè)PLC控制，由于處理點(diǎn)數(shù)較多，又涉及到PLC與上位機(jī)的通信，所以應(yīng)選擇一個(gè)有利于擴(kuò)展I/O輸入，且具備較強(qiáng)通信功能（比如自由端口通信）的CPU模塊。在該系統(tǒng)中選擇西門(mén)子的CPU224CN作為CPU模塊，本身提供24VDC電源，這個(gè)模塊具備14個(gè)數(shù)字輸入點(diǎn)，10個(gè)數(shù)字輸出點(diǎn)，一個(gè)RS485串行通信接口。 (2)輸入輸出點(diǎn)的計(jì)算與I/O模塊的選型該圖書(shū)館是小型圖書(shū)館，本設(shè)計(jì)主要針對(duì)了圖書(shū)館的主要活動(dòng)場(chǎng)所：自習(xí)室、閱覽室、會(huì)議室、辦公室、書(shū)庫(kù)等。會(huì)議室兩個(gè)，每個(gè)會(huì)議室裝有兩個(gè)照度傳感器。辦公室四個(gè)，每個(gè)辦公室裝有兩個(gè)照度傳感器和三個(gè)雙鑒傳感器。自習(xí)室有三個(gè)，每個(gè)自習(xí)室裝有兩個(gè)照度傳感器和三個(gè)雙鑒傳感器。閱覽室有三個(gè)，每個(gè)閱覽室裝有兩個(gè)照度傳感器和四個(gè)雙鑒傳感器。書(shū)庫(kù)兩個(gè)，每個(gè)裝有兩個(gè)雙鑒傳感器。以辦公室為例，而自習(xí)室、閱覽室、會(huì)議室、書(shū)庫(kù)等大都如這樣分布傳感器的。另外，系統(tǒng)加一個(gè)七天定時(shí)器和四個(gè)四路數(shù)字調(diào)光器。統(tǒng)計(jì)得輸入點(diǎn)62個(gè)，輸出點(diǎn)49個(gè)。而四個(gè)PLC中，只有前三個(gè)PLC的輸入輸出點(diǎn)不夠用，而前三個(gè)的輸入點(diǎn)為53個(gè)，輸出點(diǎn)為43個(gè)。這里根據(jù)要求選擇一個(gè)16DI的EM221和兩個(gè)8DO的EM222。額定電壓24VDC，輸入“1”時(shí)，對(duì)應(yīng)電壓為15～30VDC；輸入“0”時(shí)，對(duì)應(yīng)電壓為0～5VDC。輸出特性：額定負(fù)載電壓為24～230VAC，“1”信號(hào)時(shí)，額定電流2A，“0”信號(hào)時(shí)，額定電流0A 。(3)通信模塊的選擇在該系統(tǒng)中選擇CP2431以太網(wǎng)通信模塊。該模塊支持S7200PLC與上位機(jī)進(jìn)行以太網(wǎng)通信。 傳感器的選型 (1)照度傳感器的選型 GZD系統(tǒng)光照度傳感器采用對(duì)弱光也有較高靈敏度的硅蘭光伏探測(cè)器作為傳感器，具有測(cè)量范圍寬、線形度好、防水性能好、使用方便、便于安裝、傳輸距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)，適用于各種場(chǎng)所，尤其適用于室內(nèi)燈光、城市照明等場(chǎng)所。根據(jù)不同的測(cè)量場(chǎng)所，配合不同的量程，線性度好、防水性能好 、可靠性高、 結(jié)構(gòu)美觀、安裝使用方便、抗干擾能力強(qiáng)。其輸出是開(kāi)關(guān)量，可以和PLC直接連接。通過(guò)感知外界光線與內(nèi)部設(shè)定值比較，調(diào)整光源的亮度與分布。亮度感知范圍：20～3000Lux；亮度控制范圍：40～1600Lux；感測(cè)角；供電電壓：12VDC～20VDC，建議工作在12V (2)雙鑒傳感器雙鑒傳感器選用微波加紅外的DT6360STC吸頂式雙鑒傳感器，微波視區(qū)可調(diào)、抗輻射干擾、自動(dòng)溫度補(bǔ)償、360176。探測(cè)范圍、探測(cè)直徑10米。工作電壓是12VDC。輸出繼電器開(kāi)關(guān)量，可以直接連接PLC。 (3)七天定時(shí)器ETC12A 七天定時(shí)器可以設(shè)定一周的時(shí)間狀態(tài)即工作段的時(shí)間早八點(diǎn)到中午十二點(diǎn)下午兩點(diǎn)到晚上九點(diǎn)的時(shí)間。有手動(dòng)控制按鈕，可以調(diào)整一天中時(shí)間的設(shè)定段，也可以通過(guò)程序控制時(shí)間段的設(shè)定。本身就是一個(gè)智能的模塊，有自己的處理器和存儲(chǔ)器，可以手動(dòng)復(fù)位置位，有兩路RS232通訊端口，可以與PLC通信，工作電壓12VDC。 (4)四路數(shù)字調(diào)光器ITLC4 四路調(diào)光器是一款大功率白熾燈調(diào)光設(shè)備，支持RS232通訊方式，支持與可編程控制主機(jī)及第三方可編程控制主機(jī)配套使用。支持4路白熾燈亮度同時(shí)或分開(kāi)調(diào)節(jié)，支持環(huán)境照度預(yù)設(shè)，系統(tǒng)應(yīng)用中常用與完成環(huán)境照度場(chǎng)景的存儲(chǔ)于調(diào)用。電源：220V、50Hz，載入容量：?jiǎn)温饭β省?200W，總功率4000W ，接線端口如下圖31所示。圖31 四路調(diào)光器接線端口 系統(tǒng)各部分模塊的連接方式 整體結(jié)構(gòu)圖這里以自習(xí)室、閱覽室、辦公室為主要設(shè)計(jì)對(duì)象，樓梯、走廊、衛(wèi)生間為次要對(duì)象，其設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，用聲控開(kāi)關(guān)控制燈的狀態(tài)，在這里不再贅述。如43所示，七天定時(shí)器控制自習(xí)室、辦公室、閱覽室等其他區(qū)域在整體時(shí)間上的燈的狀態(tài)即工作日的燈光時(shí)間控制可以手動(dòng)修改時(shí)間設(shè)置，也可以通過(guò)程序設(shè)置時(shí)間，在工作時(shí)間內(nèi)，燈的總狀態(tài)是開(kāi)，而每個(gè)房間里的燈的狀態(tài)則是由房間里的傳感器決定的。由圖43可知，A號(hào)PLC控制整個(gè)圖書(shū)館的辦公室，B號(hào)PLC控制整個(gè)圖書(shū)館的自習(xí)室，C號(hào)PLC控制整個(gè)圖書(shū)館的閱覽室，而D號(hào)PLC則主要控制會(huì)議室、書(shū)庫(kù)等其他區(qū)域。以辦公室舉例來(lái)說(shuō)，首先照度傳感器感知外界光線的強(qiáng)弱，當(dāng)外界光線弱時(shí)，傳感器的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，對(duì)應(yīng)的輸入端給PLC一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)高電壓信號(hào)，信號(hào)給PLC后經(jīng)總線、以太網(wǎng)傳送給上位監(jiān)控機(jī)，上位機(jī)通過(guò)程序?qū)λ穆氛{(diào)光器進(jìn)行控制，調(diào)大該區(qū)域燈光的亮度；當(dāng)外界光線亮?xí)r，傳感器的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，對(duì)應(yīng)的輸入端給PLC一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)低電壓信號(hào)，信號(hào)給PLC后經(jīng)總線、以太網(wǎng)傳送給上位監(jiān)控機(jī)，上位機(jī)通過(guò)程序使對(duì)四路調(diào)光器進(jìn)行控制，調(diào)小該區(qū)域燈的亮度。圖32 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 PLC模塊與各傳感器的連接圖PLC一般接收行程開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)等輸入的開(kāi)關(guān)量信號(hào)。CPU224CN提供24VDC電源，可連接各傳感器的繼電器開(kāi)關(guān)，作為繼電器開(kāi)關(guān)量輸入，而各傳感器的輸出信號(hào)都能滿(mǎn)足這個(gè)電壓范圍。所以可將各傳感器繼電器開(kāi)關(guān)直接連接到PLC I/O模塊的輸入端。如圖33到圖34，分別為探測(cè)器與PLC的接線圖。由于輸入接線過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致輸入PLC的信號(hào)失真，所以輸入接線最好不要超過(guò)30m，在干擾較小，電壓降不大時(shí)，輸入接線可是當(dāng)長(zhǎng)一些。因此，為了保證各報(bào)警信號(hào)不失真，宜將PLC各模塊安裝在中間樓層的位置。圖33 EM221與傳感器的連接圖圖34 CPU224 CN與傳感器的連接圖 PLC與總線之間的連接圖四個(gè)PLC通過(guò)自帶的RS485總線與以太網(wǎng)連接，以太網(wǎng)是RS232總線，需要一個(gè)RS232/485轉(zhuǎn)換模塊。轉(zhuǎn)換模塊見(jiàn)圖36所示。本產(chǎn)品為非隔離型RS232RS485/422轉(zhuǎn)換接口裝置，可完成RS232RS422數(shù)據(jù)通訊接口信號(hào)的轉(zhuǎn)換，或用來(lái)實(shí)現(xiàn)RS232RS485數(shù)據(jù)通訊接口信號(hào)的轉(zhuǎn)換。內(nèi)部數(shù)據(jù)方向偵查控制電路使得RS232RS485轉(zhuǎn)換模式時(shí)不需要RS232側(cè)提供流量控制信號(hào)。即可實(shí)現(xiàn)3線制得RS232接口與RS485接口的轉(zhuǎn)換。驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，傳輸距離遠(yuǎn)。圖35 PLC與總線的連接圖
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