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[工學(xué)]基于plc的校園照明智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-閱讀頁(yè)

2025-02-02 13:05本頁(yè)面
  

【正文】 PLC 主要有 CPU221,CPU222,CPU224,CPU224XP 和CPU226 五種 CPU??蛇B接 7 個(gè)擴(kuò)展模塊,最大擴(kuò)展至 248 路數(shù)字量 I/O 點(diǎn)或 35 路模擬量 I/O 點(diǎn)。6 個(gè)獨(dú)立的 30kHz 高速計(jì)數(shù)器,2 路獨(dú)立的 20kHz 高速脈沖輸出,具有 PID 控制器。I/O 端子排可容易地整體拆卸??赏耆m應(yīng)于一些復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)??梢哉f(shuō),S7200 可以滿(mǎn)足各種小規(guī)??刂葡到y(tǒng)的要求。根據(jù)對(duì)分時(shí)控制信號(hào)和照明輸出信號(hào)分類(lèi)統(tǒng)計(jì),估計(jì) PLC 輸入開(kāi)關(guān)量個(gè)數(shù),由此可知信號(hào)總個(gè)數(shù)為 13 個(gè)。I/O 地址輸入/輸出分配如表 1 所示。本設(shè)計(jì)輸出為繼電器形式輸出即高低電平的輸出。校園照明控制程序流程圖如圖 2 所示。SIMATIC 工業(yè)軟件 STEP7 是用于西門(mén)子 SMC7 系列可編程控制器的標(biāo)準(zhǔn)工具。它功能強(qiáng)大,主要為用戶(hù)開(kāi)發(fā)控制程序使用,同時(shí)也可實(shí)時(shí)監(jiān)控用戶(hù)程序的執(zhí)行狀態(tài)?;?PLC 的校園照明智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)12 STEP7Micro/WIN 編程軟件主界面及基本組成(1)STEP7Micro/WIN 編程軟件,它的主界面窗口組件如圖 3 所示。? 數(shù)據(jù)塊:由數(shù)據(jù)(變量存儲(chǔ)器的初始值)和注釋組成。? 符號(hào)表:允許程序員用符號(hào)來(lái)代替存儲(chǔ)器的地址,符號(hào)地址便于記憶,使程序更容易理解。 梯形圖的編寫(xiě)(1)打開(kāi)項(xiàng)目執(zhí)行“文件”→“新建”命令,可以新建一個(gè)項(xiàng)目?;驁?zhí)行“文件打開(kāi)命令可以打開(kāi)項(xiàng)目。指令樹(shù)中包含了幾乎所有的指令,或在工具條上直接放常用的指令。(3)創(chuàng)建邏輯網(wǎng)絡(luò)用梯形圖編寫(xiě)的程序就是將組件排列成邏輯網(wǎng)絡(luò)。(4)輸入地址在梯形圖輸入指令時(shí),參數(shù)最初是由“???”顯示的,表示參數(shù)未賦值,可以用絕對(duì)值或者符號(hào)標(biāo)明程序中的指令操作數(shù)。如果有未賦值的參數(shù),程序?qū)⒉荒苷>幾g??赏ㄟ^(guò)“PLC”菜單中的“編譯”命令,或者工具欄上的“編譯”按鈕,編譯當(dāng)前被激活的編輯器中的程序。使用“全部編譯”,與哪一個(gè)窗口是活動(dòng)的無(wú)關(guān)??梢酝ㄟ^(guò)工具欄的“保存”按鈕、“文件”菜單中的“保存”命令及“另存為”進(jìn)行保存。CPU22CPU222 沒(méi)有內(nèi)置的實(shí)時(shí)時(shí)鐘,需要外插“時(shí)鐘/電池卡”才能獲得此功能。S7200 的時(shí)鐘精度典型值是 2 分鐘/月(25176。C) 。實(shí)際上可讀取的最小時(shí)間單位是 1 秒,可每秒讀取一次(使用 上升沿觸發(fā)讀取指令) 。CPU 靠?jī)?nèi)置超級(jí)電容(+外插電池卡)在失去供電后為實(shí)時(shí)時(shí)鐘提供電源緩沖;緩沖電源放電完畢后,再次上電后時(shí)鐘將停止在缺省值,并不開(kāi)始走動(dòng)。(2)用 Micro/WIN 設(shè)置時(shí)鐘 通過(guò)編程軟件 Micro/WIN 設(shè)置 CPU 的時(shí)鐘,必須先建立編程通信連接。設(shè)置日期:選擇需要修改的數(shù)據(jù)字段,直接輸入數(shù)字,或者使用輸入框右側(cè)的上下按鈕調(diào)整。 讀取 PC 時(shí)鐘:按此按鈕可以讀取安裝 Micro/WIN 的 PC 機(jī)的本機(jī)時(shí)間 [16]。根據(jù)需要選擇夏時(shí)制調(diào)整選項(xiàng)。時(shí)鐘讀寫(xiě)指令緩沖區(qū)格式Read_RTC(讀時(shí)鐘)和 Set_RTC(設(shè)置時(shí)鐘)指令靠數(shù)據(jù)緩沖區(qū)在用戶(hù)程序與硬件芯片間交換數(shù)據(jù),它們的緩沖區(qū)格式相同。如果設(shè)置 T 為 VB100,那么讀取時(shí)鐘后,“年”的信息就會(huì)保存在 VB100 中,“月”保存在 VB101 中。 分時(shí)控制方案在設(shè)計(jì)前,對(duì)大學(xué)生的活動(dòng)規(guī)律、道路照明的亮度進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)和測(cè)量,掌握了一手資料。根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)把控制分為3個(gè)時(shí)段:第1個(gè)時(shí)段為21點(diǎn)之前,所有燈具全部開(kāi)啟;第2時(shí)段為21點(diǎn)至23點(diǎn),活動(dòng)人員較少,可以關(guān)閉1/2的燈具;而到23點(diǎn)之后為第3時(shí)段,只要留有1/4的燈具工作,高于道路照明的最低要求。景觀和公共綠地照明采用第第2時(shí)段全開(kāi),第3時(shí)段全熄的控制方式,控制簡(jiǎn)單易行,節(jié)能效果顯著。制定的控制方案是:寒暑假期間景觀燈手動(dòng)控制,根據(jù)需要臨時(shí)或少量開(kāi)啟;而路燈每天只開(kāi)啟1/4,滿(mǎn)足最低照明要求。因此,把一年四季分為2個(gè)區(qū)間,在設(shè)計(jì)時(shí)考慮了夏、秋時(shí)制和冬、春時(shí)制的識(shí)別,使節(jié)能效果更加明顯。把5月1日至10月30日定義為夏、秋時(shí)制,它的3個(gè)時(shí)段劃分為:19點(diǎn)至21基于 PLC 的校園照明智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)16點(diǎn)、2l點(diǎn)至23點(diǎn)、23點(diǎn)至凌晨5點(diǎn)。道路照明的PLC程序就是要實(shí)現(xiàn)這些不同季節(jié)的時(shí)段控制要求。,當(dāng)選擇到自動(dòng)工作制時(shí),使PLC投入程序運(yùn)行,自動(dòng)控制程序啟動(dòng)。,。 季節(jié)自動(dòng)選擇程序?yàn)榱俗畲笙薅鹊毓?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。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。該程序是按2022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。圖5 季節(jié)控制程序5 控制程序的調(diào)試與仿真 程序調(diào)試(1)調(diào)試條件基于 PLC 的校園照明智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)17①選擇合適的 CPU 外電路,根據(jù)信號(hào)系統(tǒng)要求以及 I/O 資源配置進(jìn)行模擬連接,輸入端由 PLC 按鍵模擬,輸出端由 CPU 上的指示燈邏輯指示即可;②使用 STEP7Micro/WIN 編程軟件進(jìn)行編程;(2)程序調(diào)試步驟 [17]①打開(kāi) STEP7Micro/ 軟件;②在命令菜單中選擇 Debug Program Edit in RUN;③把以設(shè)計(jì)好的系統(tǒng)程序語(yǔ)句在 RUN 模式下輸入;④輸入程序有誤,系統(tǒng)提示不能運(yùn)行;⑤修改有誤程序,繼續(xù)輸入程序直到系統(tǒng)檢測(cè)無(wú)誤為止;⑥退出 RUN 模式在命令菜單中選擇 Debug Program Edit in RUN,然后點(diǎn)擊取消復(fù)選標(biāo)志。由于客觀條件的限制,只能對(duì)照明控制系統(tǒng)進(jìn)行模擬調(diào)試。仿真調(diào)試時(shí),按信號(hào)裝置的運(yùn)行條件,依次設(shè)置輸入信號(hào),并觀察輸出正確與否,同時(shí)可通過(guò)編程器監(jiān)控內(nèi)部各點(diǎn)狀態(tài),在輸入端接上手動(dòng)按鈕而在 PLC 的輸出指示燈上看輸出,輸入信號(hào)完全靠手動(dòng)來(lái)控制。調(diào)試過(guò)程中觀察各基本環(huán)節(jié)是否滿(mǎn)足控制要求。按下輸入按鈕 ,此時(shí)將設(shè)定的時(shí)間輸入 PLC 內(nèi)部時(shí)鐘,下面為照明智能控制系統(tǒng)多種時(shí)間的仿真輸出。在打開(kāi)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)寫(xiě)入時(shí)間 9 月 11 日 19:30 后,PLC 自動(dòng)識(shí)別此時(shí)間為夏秋時(shí)制晚上第一時(shí)段,此時(shí)景觀燈、公共綠地、道路燈全部打開(kāi),PLC 輸出端 ~ 全部輸出高電平。以此多次改變時(shí)間觀察仿真輸出是否與設(shè)計(jì)結(jié)果一致,不斷修改程序直到滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求?;?PLC 的校園照明智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)21結(jié)束語(yǔ)本設(shè)計(jì)以 PLC 為核心,通過(guò)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。并利用 S7200 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。采用 PLC 做控制元件,相對(duì)于市場(chǎng)上出售的智能控制器而言,投資小,故障率低,基本免維護(hù)。采用智能控制后,燈具的壽命可延長(zhǎng) 2~3 倍,節(jié)省直接投資至少在 10 萬(wàn)元以上。基于 PLC 的校園照明智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)22參考文獻(xiàn)[1]中華人民共和國(guó)建設(shè)部.CJJ452022 道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[S].南京:江蘇人民出版社,2022:712.[2]北京照明學(xué)會(huì).照明設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:中國(guó)電力出版社,2022:121125.[3]周芳,劉美根.智能照明控制系統(tǒng)在照明節(jié)能設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].低壓電器,2022,28(16):2023.[4]周芝峰,周理,王吉林. 基于 PLC 的校園照明智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].工程設(shè)計(jì)學(xué)報(bào),2022 [5]史國(guó)生.電氣控制與可編程控制技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2022:222226.[6]周?chē)?guó)華.可編程控制器原理及應(yīng)用[M].北京:中國(guó)電力出版社,2022:3056.[7]俞麗華.電氣照明[M].上海:同濟(jì)大學(xué)出版社,2022.75[8]周萬(wàn)珍,高鴻斌.PLC 分析與設(shè)計(jì)應(yīng)用[M].電子工業(yè)出版社,[9] 編程及應(yīng)用(第 3 版)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,[10] PLC 應(yīng)用技術(shù)[M].航空航天大學(xué)出版社,:145146[11] S7 可編程序控制器[M].STEP7 編程指南,機(jī)械工業(yè)出版社,2022:9598.[12] PLC 原理及應(yīng)用[M].電子工業(yè)出版社,:212215[13]貞存、[M].中國(guó)電力出版社,:139152[14]西門(mén)子 S7200SITOP 參考, 版(更新版)[15]SIMATIC S7200 可編程序控制器系統(tǒng)手冊(cè),西門(mén)子公司,2022[16] Logic Controllers Operation Manual[J].TOKYO,2022:112113[17] S7200 PLC 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的校園照明智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)28致謝經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的查資料、整理材料、編程設(shè)計(jì)、寫(xiě)作論文,今天終于可以順利的完成論文了。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、構(gòu)建和修改的整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中,我遇到許多困難,并發(fā)現(xiàn)這當(dāng)中許多問(wèn)題在教學(xué)過(guò)程中是不可能遇到的。衷心感謝盧老師在這期間給予我們的無(wú)私幫助。另外,我還要感謝在大學(xué)期間所有傳授我知識(shí)的老師,是你們的悉心教導(dǎo)使我有了良好的專(zhuān)業(yè)課知識(shí),這也是論文得以完成的基礎(chǔ)。在這幾個(gè)月的中,經(jīng)常跟同學(xué)在一起學(xué)習(xí)、共同解決問(wèn)題、交流思想和知識(shí)。這讓我對(duì)不久之后即將參加的工作無(wú)限向往,我想我更未來(lái)同事的合作也會(huì)像跟他們合作一樣快樂(lè)的。感謝所有給我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué),謝謝你們!通過(guò)此次的論文,我學(xué)到了很多知識(shí),跨越了傳統(tǒng)方式下的教與學(xué)的體制束縛,在論文的寫(xiě)作過(guò)程中,通過(guò)查資料和搜集有關(guān)的文獻(xiàn),培養(yǎng)了自學(xué)能力和動(dòng)手能力。在論文的寫(xiě)作過(guò)程中也學(xué)到了做任何事情所要有的態(tài)度和心態(tài),首先做學(xué)問(wèn)要一絲不茍,對(duì)于發(fā)展過(guò)程中出現(xiàn)的任何問(wèn)題和偏差都不要輕視,要通過(guò)正確的途徑去解決,在做事情的過(guò)程中要有耐心和毅力,不要一遇到困難就打退堂鼓,只要堅(jiān)持下去就可以找到思路去解決
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