【正文】 、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。 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，并將其寫入各對應(yīng)的輸入狀態(tài)寄存器中，即刷新輸入。隨即關(guān)閉輸入端口，進(jìn)入程序執(zhí)行階段。 PLC 在程序執(zhí)行階段：按用戶程序指令存放的先后順序掃描執(zhí)行每條指令，執(zhí)行的結(jié)果再寫入輸出狀態(tài)寄存器中，輸出狀態(tài)寄存器中所有的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而改變。輸出刷新階段：當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢，輸出狀態(tài)寄存器的通斷狀態(tài)在輸出刷新階段送至輸出鎖存器中，并通過一定的方式（繼電器、晶體管或晶閘管）輸出，驅(qū)動相應(yīng)輸出設(shè)備工作。4 智能照明的總體方案設(shè)計 在設(shè)計前，對教室的采光情況以及教室的使用情況進(jìn)行了實地調(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，利用紅外探測器以及光照傳感器對整個教室進(jìn)行分區(qū)控制，以最大程度地達(dá)到節(jié)能目的。紅外探測器安裝在門口或能有效的覆蓋該區(qū)域探測范圍的地方，光照傳感器安裝在每個區(qū)域光照較暗的地方。對于有時候需要用多媒體教室播放教學(xué)影片的情況，可以在講臺區(qū)域方便的地方安裝 1 個控制按鈕以手動的方式給 PLC8提供信號使開始放影時關(guān)閉教室燈光，放影完畢時打開教室燈光，以適應(yīng)實際的要求。每個區(qū)域分別安裝一個紅外探測器和一個光照傳感器且設(shè)置其動作。安裝在每個區(qū)域的體存在傳感器和光照傳感器是獨立工作的，它們之間互不影響，一個故障不影響其它的工作。同時還需要設(shè)置一些時間段去控制教室燈的開通與關(guān)閉，如早上 7—18 點需要照度計工作，18—23 點不需要照度計工作。講臺區(qū)域（5）區(qū)域 1（前排左） 區(qū)域 2(前排右)區(qū)域 3（后排左） 區(qū)域 4（后排右） 圖 1 傳感器在教室中的分區(qū)控制圖 照明系統(tǒng)的功能需求分析 節(jié)能 據(jù)專業(yè)資料統(tǒng)計智能建筑的照明用電占整個校園用電的 85%左右。其實在大多數(shù)情況下很多區(qū)域并不需要把燈全部打開或者開到最亮過度的照明不僅形成光污染還會造成能源浪費。在當(dāng)今能源緊張、國家大力倡導(dǎo)節(jié)能的形勢下使用智能照明管理系統(tǒng)最大程度地節(jié)能具有非常實際的意義。校園照明回路數(shù)量較多容量較大 如何在保證所需照度的前提下綜合運用多種控制手段減少不必要的電能浪費是個極其重要的問題。 高效管理 如何提高運行的穩(wěn)定性和可靠性使控制和操作更加簡單、方便、靈活使管理更加自動化、高效化減少大量簡單重復(fù)的勞動是我們在設(shè)計時考慮的重點。我們根據(jù)不同區(qū)域的特點進(jìn)行設(shè)計確保使用方便靈活管理高效。智能照明控制系統(tǒng)將普通照明人為的開與關(guān)轉(zhuǎn)換成了智能化管理不僅使管理者能將其高素質(zhì)的管理意識運用于照明控制系統(tǒng)中去而且將大大減少照明系統(tǒng)的運行維護(hù)費用9并帶來較大的投資回報。 5 硬件設(shè)計 選擇 PLC 類型 系統(tǒng)的設(shè)計要從保證系統(tǒng)的可靠性、實用性和可擴(kuò)展性等方面入手。本控制系統(tǒng)采用可靠性和可擴(kuò)展性很好的西門子 S7300PLC 系列的 PLC 作為控制器，對于每個教室輸入點主要來自以下四個方面：啟動開關(guān)、停止開關(guān)、體存在傳感器和光照傳感器；輸出點主要輸來自每個教室五個區(qū)域的燈。根據(jù)輸入輸出點數(shù)選擇 CPU314 模塊。用紅外探測器和光照傳感器作為檢測裝置來檢測教室中是否有人和教室的光照強(qiáng)度。PLC控制器及I/O擴(kuò)展模塊紅外探測器控制按鈕多路開關(guān)光照度探測器投影儀開關(guān)日光燈 N...日光燈 2日光燈 1圖 2 控制系統(tǒng)框圖10 PLC 外部連線圖 PLC 外部接線圖的輸入輸出設(shè)備、負(fù)載電源的類型等的設(shè)計就結(jié)合系統(tǒng)的控制要求來設(shè)定。教室照明智能控制外部接線圖如圖 3 所示。11圖 3 教室照明智能控制外部接線圖 光照傳感器 光照強(qiáng)度一個被光線照射的表面上的照度定義為照射在單位面積上的光通量。設(shè)面元 dS 上的光通量為 dΦ，則此面元上的照度 E 為：E=dΦ/dS 。照度的單位為 lx（勒克斯）,也有用 lux 的，1lx=1lm/㎡。照度表示物體表面積被照明程度的量。光照傳感器是采用先進(jìn)光電轉(zhuǎn)換模塊，將光照強(qiáng)度值轉(zhuǎn)化為電壓值，再經(jīng)調(diào)理電路將此電壓值轉(zhuǎn)換為 0～2V 或 4～20mA。本次的設(shè)計通過光照傳感器采集到的光的強(qiáng)度在通過 PLC 的編程，來判定教室內(nèi)的光是否能夠滿足學(xué)生的正常學(xué)習(xí)和生活。 紅外探測器 紅外探測器是將入射的紅外輻射信號轉(zhuǎn)變成電信號輸出的器件。紅外輻射是波長介于可見光與微波之間的電磁波，人眼察覺不到。要察覺這種輻射的存在并測量其強(qiáng)弱，必須把它轉(zhuǎn)變成可以察覺和測量的其他物理量。一般說來，紅外輻射照射物體所引起的任何效應(yīng)，只要效果可以測量而且足夠靈敏，均可用來度量紅外輻射的強(qiáng)弱。現(xiàn)代紅外探測器所利用的主要是紅外熱效應(yīng)和光電效應(yīng)。本次設(shè)計主要是針對紅外熱效應(yīng)；當(dāng)有人坐在教室的某個區(qū)域內(nèi)紅外探測器就能通過紅外探測器探測到從而輸出給 PLC。這些效應(yīng)的輸出大都是電量，或者可用適當(dāng)?shù)姆椒ㄞD(zhuǎn)變成電量。探測器是一種當(dāng)入侵者接近它時能觸發(fā)報警的探測裝置。在接近探測器中，通常有一個高頻率的 LC 震蕩電路，震蕩電路的 LC 回路通過導(dǎo)線連通到外部的金屬部件上。當(dāng)人體靠近時，通過空間的電磁偶合，會改變 LC 回路的諧振頻率，引起震蕩頻率改變，探測器的檢測電路能夠識別這種頻率的改變而發(fā)出警示信號。接近探測器比較適用于室內(nèi)，如對寫字臺、文件柜、保險柜等一些特殊物件提供保護(hù)，也可以用于對門窗的保護(hù)。通常被保護(hù)的物件是金屬的，實際上可以構(gòu)成保護(hù)電路的一部分，因而只要有人試圖破壞系統(tǒng)時，就會立即觸發(fā)報警。接近探測系統(tǒng)的主要優(yōu)點是多用性和通用性，它幾乎可用來保護(hù)任何物體，而且不會被幾米以外的干擾所激發(fā)。一旦有人靠近或接觸到珠寶箱、文件柜、12門窗準(zhǔn)備行竊時，便會觸發(fā)報警，但在附近的正常業(yè)務(wù)工作可以照常進(jìn)行。6 PLC 軟件設(shè)計 PLC 的編程原件PLC 是一種通用的、商業(yè)化的工業(yè)控制計算機(jī)，與個人計算機(jī)相仿，用戶程序必須在系統(tǒng)程序的管理下才能運行。PLC 的運行狀況如下：①初始化程序其作用是清零各個標(biāo)志寄存器，清零輸入/輸出映像寄存器，清零各計數(shù)器、復(fù)位定時器等，為 PLC 開始正常工作“清理現(xiàn)場” 。②CPU 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、用戶程序是否存在語法錯誤、對監(jiān)控定時器定期復(fù)位等。③通信信息處理這個階段 PLC 要完成與網(wǎng)絡(luò)及總線上其他設(shè)備的通信任務(wù)，包括與 PLC、計算機(jī)、智能 I/O 模塊、數(shù)字處理器（DPU）等設(shè)備之間的信息交換。④外部設(shè)備服務(wù)PLC 在這個階段與外部設(shè)備交換信息，包括編程器、圖形監(jiān)視器（監(jiān)控設(shè)備） 、打印機(jī)等。PLC 允許在線編程，能夠與人機(jī)界面實時交換信息，所以要在每個循環(huán)周期內(nèi)執(zhí)行此項操作。 PLC 的編程元件也稱為邏輯部件，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。 （1）繼電器 輸入/輸出映像寄存器里的每一位在指令系統(tǒng)中都對應(yīng)一個固定的編號，在圖形編程語言（如梯形圖語言）中形象地用繼電器線圈來表示，因此也常稱為輸入繼電器、輸出繼電器。同時也為了滿足對復(fù)雜邏輯關(guān)系的編程要求，還提供大量的中間輔助繼電器，它們也對應(yīng)存儲器中的某一固定區(qū)域。這些繼電器都是所謂的“軟元件” ，他們的狀態(tài)也用一個二進(jìn)制位就可以表示，1 對應(yīng)的 ON狀態(tài)，0 對應(yīng)的 OFF 的狀態(tài)，在用戶程序中可以無限次使用他們常開、常閉觸電。13 （2）定時器 類似于繼電接觸器邏輯電路中的時間繼電器，有延時接通、延時斷開、脈沖定時等多種方式，可以組成復(fù)雜的時間邏輯順序邏輯。定時器指令一般由線圈、定時時間設(shè)定值和當(dāng)前計時值組成，PLC 專門在存儲器中開辟一個區(qū)域，用以保存各個定時器線圈當(dāng)前的狀態(tài)（ON 或 OFF）及時間的設(shè)定值和當(dāng)前值。定時器的常開、常閉觸點可以在用戶程序中無限次的使用。 （3）計數(shù)器 用軟件視線的計數(shù)器指令，用于實現(xiàn)脈沖計數(shù)功能，有遞減計數(shù)、遞增計數(shù)等形勢，不同的 PLC 在計數(shù)器數(shù)量、計數(shù)長度等方面都有所區(qū)別。計數(shù)器指令一般包含計數(shù)器線圈，計數(shù)值設(shè)定、計數(shù)器復(fù)位、計數(shù)信號輸入、當(dāng)前計數(shù)值等組成。計數(shù)器的常開、常閉觸點可以在用戶程序無限次使用 （4）觸發(fā)器 該指令用與對狀態(tài)位的置 1 和清零，狀態(tài)為即為觸發(fā)器線圈，它的 ON 狀態(tài)一旦觸發(fā)可以保持，直至復(fù)位條件滿足才變成 OFF 狀態(tài)。觸發(fā)器常開、常閉觸點可以在用戶程序中無限次的使用。 （5）其他元件及指令 除上訴 4 種邏輯原件之外，PLC 指令系統(tǒng)一般還提供移位寄存器、數(shù)據(jù)寄存器、邊沿檢測、比較、運算、ASCII 碼處理及數(shù)制轉(zhuǎn)換等多種指令。 PLC 的編程語言 本次設(shè)計主要用到的是 PLC 的編程語言，這是一種使用廣泛的語言，與繼電接觸器電路圖非常相似，具有直觀易懂的優(yōu)點，很容易被熟悉電氣控制的工程技術(shù)人員掌握。 梯形圖的邏輯關(guān)系是自上而下、自左而右展開的，左、右兩條豎線也稱為母線。在左母線開始，按照控制