基于PLC的教室智能照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

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1、 本科學(xué)生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 題目(中 文): 基于PLC的教室智能照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) (英 文): The design of classroom lighting intelligent control system base on PLC 姓 名 學(xué) 號(hào) 2 院 （系） 電子工程系 專(zhuān)業(yè)、年級(jí) 電子信息工程 級(jí) 指導(dǎo)教師 II 湖南科技學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）誠(chéng)信聲明 本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)），是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)

2、行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）作者簽名： 年 月 日 27 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書(shū) 課題名稱(chēng)： 基于PLC的教

3、室智能照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 系 別： 電子工程系 專(zhuān) 業(yè)： 電子信息工程 指導(dǎo)教師： 湖南科技學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書(shū) 1、主題詞、關(guān)鍵詞： 教室智能照明；PLC；梯形圖程序 2、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）內(nèi)容要求： 1． 設(shè)計(jì)一個(gè)基于S7—200PLC教室智能照明控制系統(tǒng)； 2． 設(shè)計(jì)出硬件系統(tǒng)的接線圖、梯形圖等； 3． 系統(tǒng)有啟動(dòng)、停止功能，分時(shí)段控制； 4． 運(yùn)用功能指令進(jìn)行PLC控制程序設(shè)計(jì)； 5． 進(jìn)行系統(tǒng)仿真調(diào)試，實(shí)現(xiàn)教室照明智能的控制要求； 6． 其具體技術(shù)要求包括： （1）當(dāng)教

4、室無(wú)人時(shí)所有的燈都自動(dòng)關(guān)閉； （2）當(dāng)教室有人時(shí)且光照度達(dá)不到設(shè)定的要求時(shí)自動(dòng)打開(kāi)人所在區(qū)域的燈； （3）當(dāng)教室有人時(shí)且光照度達(dá)到設(shè)定的要求時(shí)自動(dòng)關(guān)閉人所在區(qū)域的燈； （4）對(duì)于使用投影儀的多媒體教室，可以實(shí)現(xiàn)在投影儀開(kāi)啟后延遲一定的時(shí)間，自動(dòng)關(guān)閉講臺(tái)區(qū)域的燈以達(dá)到較佳的視覺(jué)效果。 3、文獻(xiàn)查閱指引： [1]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，2006：121-125． [2]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， 2007，28(16)：20-23． [3]馮平，周聰.智能照明系統(tǒng)的模糊控制探討[J]．廣西工

5、學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，20(1). [4]Michel Gilles.Programmable Logic Controllers:Architecture and Application Wiley[M].1990. [5]王玉中. 電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)[M].河南：河南科學(xué)技術(shù)出版社,2006. [6]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)，2010 [7]Cheded.Al-Mulla. Control of a four-level elevator system using a programmable logic control

6、ler[J]. International Journal of Electrical Engineering Education,2003 [8]肖寶興.西門(mén)子S7-200PLC的使用經(jīng)驗(yàn)與技巧[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.59-98 [9]趙玉安.人體熱釋電紅外傳感器介紹[J].中國(guó)電子制作,2006,9(1):35-40 [10]俞海珍，李憲章，馮浩.熱釋電紅外傳感器及其應(yīng)用[J].電子照明技術(shù),2006. 7(1):25-28 [11]崔建編.西門(mén)子S7可編程序控制器[M]．STEP7編程指南，機(jī)械工業(yè)出版社， 2007：95-98.SIMATIC S7-200可編程

7、序控制器系統(tǒng)手冊(cè)[M]，西門(mén)子公司，2009.2-3. [12]姜建芳.西門(mén)子s7-200PLC工程應(yīng)用技術(shù)教程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.95-108 [13]G.L.Batten. Programmable Controllers:hardware.software and Application[M].New York:MC Graw-Hill.1994. 4、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度安排： 1、2012年11月30日指導(dǎo)教師給學(xué)生下達(dá)任務(wù)書(shū)，2012年12月26日前完成開(kāi)題。 開(kāi)題時(shí)間：2012年12月22日-26日 2、第8期第7周（2013.4.7-4.1

8、3）中期檢查，指導(dǎo)教師填寫(xiě)好中期檢查表。 3、第9周拿出初稿。 4、第11周，正式答辯前，學(xué)生根據(jù)自身完成的情況提出答辯申請(qǐng)，并填寫(xiě)“學(xué)生答辯申請(qǐng)及資格審查表”。 5、第11周（2013年5月8日）學(xué)生畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))定稿，準(zhǔn)備答辯； 6、答辯時(shí)間：2013年5月18日-19日。 教研室意見(jiàn)： 負(fù)責(zé)人簽名： 注：本任務(wù)書(shū)一式三份，由指導(dǎo)教師填寫(xiě)，經(jīng)教研室審批后一份下達(dá)給學(xué)生，一份交指導(dǎo)教師

9、，一份留系里存檔。 湖南科技學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開(kāi)題報(bào)告書(shū) 論文（設(shè)計(jì)）題目 基于PLC的教室智能照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 作 者 姓 名 姜江 所屬系、專(zhuān)業(yè)、年級(jí) 電子工程系 電子信息工程專(zhuān)業(yè) 2009年級(jí) 指導(dǎo)教師姓名、職稱(chēng) 游珍珍 講師 預(yù)計(jì)字?jǐn)?shù) 10000 開(kāi)題日期 2012.12.25 選題的根據(jù)：1）說(shuō)明本選題的理論、實(shí)際意義 2）綜述國(guó)內(nèi)外有關(guān)本選題的研究動(dòng)態(tài)和自己的見(jiàn)解 1）根據(jù)大學(xué)教室中日光燈的利用情況，現(xiàn)在大多數(shù)教室的照明控制系統(tǒng)都采用的是傳統(tǒng)的手動(dòng)控制方式，浪費(fèi)現(xiàn)象比較嚴(yán)重。教室中的開(kāi)關(guān)雖然有分區(qū)域控制的功能，不過(guò)

10、沒(méi)有人關(guān)心哪排燈由哪個(gè)開(kāi)關(guān)控制，因而也就出現(xiàn)了所謂的長(zhǎng)明燈現(xiàn)象。針對(duì)這種現(xiàn)象，為了能既滿(mǎn)足學(xué)生學(xué)習(xí)照明的主要功能，又要盡量節(jié)約能源，就需要用科學(xué)的管理和控制，使兩者完美統(tǒng)一。因而提出以下智能控制系統(tǒng)。 教室智能照明控制系統(tǒng)的作用是在保證教室正常照明的前提條件下，利用PLC自動(dòng)控制的方法對(duì)日光燈的亮滅實(shí)行智能控制從而達(dá)到節(jié)能的效果，同時(shí)也有效地延長(zhǎng)了燈具的使用壽命。 2）隨著科技的進(jìn)步，人們對(duì)照明燈具節(jié)能和科學(xué)化管理提出了更高的要求，使得照明控制在智能化領(lǐng)域的地位越來(lái)越重要。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。針對(duì)節(jié)約電能、保護(hù)全球環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的要

11、求，美國(guó)環(huán)保署于1991年1月提出“綠色照明”概念，引起了其他國(guó)家的重視。我國(guó)也于1993年11月啟動(dòng)“中國(guó)綠色照明工程”，并于1996年正式列入國(guó)家計(jì)劃。但是我國(guó)智能化照明技術(shù)的應(yīng)用還不廣泛,大數(shù)校園仍然使用傳統(tǒng)的教室照明控制方式。 因此完善教室智能化監(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)控和智能控制教室照明設(shè)施的開(kāi)關(guān)燈運(yùn)行和停止具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 主要內(nèi)容： 本設(shè)計(jì)采用S7-200控制器控制照明系統(tǒng)，根據(jù)教室照明系統(tǒng)的工作特點(diǎn),采用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)照明系統(tǒng)的控制，總體設(shè)計(jì)主要包括硬件線路的設(shè)計(jì)和軟件的設(shè)計(jì)。硬件線路設(shè)計(jì)主要包括線路圖設(shè)計(jì)和排線布線設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)根據(jù)控制的

12、要求，對(duì)教室劃分區(qū)域和人體存在傳感器、光電傳感器等進(jìn)行I/0分配，同時(shí)編制了系統(tǒng)梯形圖控制程序，最后進(jìn)行仿真與調(diào)試，達(dá)到教室智能照明系統(tǒng)的要求。論文內(nèi)容總體可分為四章，之前是緒論，只要寫(xiě)選題的背景及目的；國(guó)內(nèi)外研究狀況和相關(guān)領(lǐng)域中已有的成果；尚待進(jìn)一步研究和解決的問(wèn)題；第一章主要寫(xiě)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理；第二章為硬件設(shè)計(jì)部分；第三章主要設(shè)計(jì)梯形圖程序；第四章為仿真，并對(duì)仿真結(jié)果分析和驗(yàn)證。 研究方法： （1）理論準(zhǔn)備階段，查閱資料； （2）確定系統(tǒng)各個(gè)部分，并進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)； （3）對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行梯形圖編程和仿真，模擬測(cè)試其正確性。 完成期限和采取的主要措施： 完成期限：20

13、12年11月到2013年5月 主要措施：嚴(yán)格遵照《湖南科技學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）工作管理辦法》的指示精神，結(jié)合個(gè)人的實(shí)際情況，完成這項(xiàng)設(shè)計(jì)所采用的主要措施有兩條：一是密切聯(lián)系。聯(lián)系本組設(shè)計(jì)成員及畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)導(dǎo)師，尋求有關(guān)畢業(yè)設(shè)計(jì)信息，確定設(shè)計(jì)課題方向與設(shè)計(jì)內(nèi)容；二是虛心學(xué)習(xí)。利用課余時(shí)間到圖書(shū)館和網(wǎng)絡(luò)上查閱資料，并虛心向老師請(qǐng)教和同學(xué)進(jìn)行學(xué)習(xí)交流，保障畢業(yè)設(shè)計(jì)的順利完成。 主要參考資料： [1]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，2006：121-125． [2]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， 2007，28(16)：20-23

14、． [3]馮平，周聰.智能照明系統(tǒng)的模糊控制探討[J]．廣西工學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，20(1). [4]Michel Gilles.Programmable Logic Controllers:Architecture and Application Wiley[M].1990. [5]王玉中. 電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)[M].河南：河南科學(xué)技術(shù)出版社,2006. [6]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)，2010 [7]Cheded.Al-Mulla. Control of a four-level elevator system u

15、sing a programmable logic controller[J]. International Journal of Electrical Engineering Education,2003 [8]肖寶興.西門(mén)子S7-200PLC的使用經(jīng)驗(yàn)與技巧[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.59-98 [9]趙玉安.人體熱釋電紅外傳感器介紹[J].中國(guó)電子制作,2006,9(1):35-40 [10]俞海珍，李憲章，馮浩.熱釋電紅外傳感器及其應(yīng)用[J].電子照明技術(shù),2006. 7(1):25-28 [11]崔建編.西門(mén)子S7可編程序控制器[M]．STEP7編程指南，機(jī)械工業(yè)

16、出版社， 2007：95-98.SIMATIC S7-200可編程序控制器系統(tǒng)手冊(cè)[M]，西門(mén)子公司，2009.2-3. [12]姜建芳.西門(mén)子s7-200PLC工程應(yīng)用技術(shù)教程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.95-108 [13]G.L.Batten. Programmable Controllers:hardware.software and Application[M].New York:MC Graw-Hill.1994. 指導(dǎo)教師意見(jiàn)： 指導(dǎo)教師簽名： 教研室意見(jiàn)： 簽 名

17、： 年 月 日 開(kāi) 題 報(bào) 告 會(huì) 紀(jì) 要 時(shí)間 2012年12月25日 地點(diǎn) 三教517 與 會(huì) 人 員 姓 名 職務(wù)（職稱(chēng)） 姓 名 職務(wù)（職稱(chēng)） 姓 名 職務(wù)（職稱(chēng)） 宮彥軍 教授 包本剛 副教授 賈竹君 副教授 陳愛(ài)武 講師 何紅松 講師 游珍珍 講師 會(huì)議記錄摘要： 1、你打算采用什么型號(hào)的PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)？ 答：采用的是西門(mén)子S7—200系列的PLC作為核心控制部件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 1、設(shè)計(jì)內(nèi)容

18、由幾部分組成？ 答：設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)原理介紹、硬件線路設(shè)計(jì)、軟件程序設(shè)計(jì)及仿真設(shè)計(jì)，其中最為重要的是軟件程序和仿真部分。 2、 該系統(tǒng)有什么優(yōu)點(diǎn)？ 答：本系統(tǒng)具有經(jīng)濟(jì)性好、可靠性高、實(shí)用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可以滿(mǎn)足各院校教室燈光照明控制的要求，很大程度的達(dá)到節(jié)能目的。 會(huì)議主持人： 記 錄 人： 　年　 月 日 指導(dǎo)小組意見(jiàn) 負(fù)責(zé)人簽名： 年 月 日 系部 意 見(jiàn) 負(fù)責(zé)人簽名： 年 月 日 注：此表由學(xué)生本人填寫(xiě)，一式三份，一份留系里存檔，指導(dǎo)老師和本人各保存一份 湖南科技學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)

19、）中期檢查表 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題 目 基于PLC的教室智能照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 姜江 學(xué) 號(hào) 200906002206 系 別 電子工程 專(zhuān) 業(yè) 電子信息工程 指導(dǎo)教師 游珍珍 檢查日期 2013年4月10日 指導(dǎo)教師檢查情況記載及修改意見(jiàn)： 1、已查閱相關(guān)資料，對(duì)關(guān)聯(lián)知識(shí)有一定的了解； 2、論文內(nèi)容引用繁多、抽象； 3、論文排版跟格式不規(guī)范； 4、中文摘要內(nèi)容不具體； 5、英文摘要寫(xiě)得不好。 修改意見(jiàn)： 1、內(nèi)容繁瑣，需要?jiǎng)h減或添加新的內(nèi)容； 2、注意論文格式，應(yīng)參照湖南科技學(xué)院畢業(yè)論文設(shè)計(jì)模版； 3

20、、盡量說(shuō)明你自己所做的工作，突出自己的獨(dú)特之處； 4、摘要內(nèi)容應(yīng)包括研究的目的、方法、結(jié)果和結(jié)論。 簽名： 注：此表用于指導(dǎo)教師在學(xué)生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）初稿完成后對(duì)學(xué)生執(zhí)行任務(wù)書(shū)情況進(jìn)行中期檢查時(shí)用，由指導(dǎo)教師填寫(xiě)。 湖南科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)過(guò)程記錄表 畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))題目 基于PLC的教室智能照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 姜江 學(xué)號(hào) 200906002206 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 電信0902 指導(dǎo)教師 游珍珍 職稱(chēng) 講師 系（教研室） 電子工程系（電子科學(xué)與技術(shù)）

21、指導(dǎo)過(guò)程記錄 指導(dǎo)內(nèi)容 記錄(一) 了解教室智能照明控制系統(tǒng)的基本原理和組成部分以及PLC的基本原理。 學(xué) 生 簽 名： 年 月 日 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 指導(dǎo)內(nèi)容 記錄(二) 1.到圖書(shū)館查找和借閱與教室智能照明控制系統(tǒng)以及PLC有關(guān)的文獻(xiàn)和資料； 2.從互聯(lián)網(wǎng)上檢索和下載與教室智能照明控制系統(tǒng)以及PLC有關(guān)的文獻(xiàn)和資料。 學(xué) 生 簽 名： 年 月 日 指導(dǎo)教師簽名：

22、 年 月 日 指導(dǎo)內(nèi)容 記錄（三) 1.標(biāo)題應(yīng)該簡(jiǎn)短、明了、有概括性； 2.關(guān)鍵詞應(yīng)采用能覆蓋論文主要內(nèi)容的通用詞條； 3.正文一般應(yīng)包括緒論、論文主體及結(jié)論等部分。 學(xué) 生 簽 名： 年 月 日 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 指導(dǎo)內(nèi)容 記錄(四) 1.弄清楚教室智能照明控制系統(tǒng)中要求的分時(shí)分區(qū)控制燈光的程序設(shè)計(jì)； 2.如何采用PLC梯形圖實(shí)現(xiàn)控制要求。 學(xué) 生 簽 名：

23、 年 月 日 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 指導(dǎo)過(guò)程記錄 指導(dǎo)內(nèi)容 記錄(五) 1.將有些地方的字體，行距按照論文模板去改正； 2.中英翻譯錯(cuò)誤的地方查字典進(jìn)行修改。 學(xué) 生 簽 名： 年 月 日 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 指導(dǎo)內(nèi)容 記錄(六) 1.梯形圖設(shè)計(jì)要解釋清楚。 2.仿真部分要突出為什么仿真結(jié)果可以驗(yàn)證你的設(shè)計(jì)的正確性，能夠準(zhǔn)確的控制教室燈光的開(kāi)與關(guān)。

24、 學(xué) 生 簽 名： 年 月 日 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 指導(dǎo)內(nèi)容 記錄(七) 1.按照畢業(yè)論文撰寫(xiě)規(guī)范排版； 2.參考文獻(xiàn)按照學(xué)校的畢業(yè)論文撰寫(xiě)規(guī)范寫(xiě)，同時(shí)在正文中出現(xiàn)的位置以上標(biāo)的形式標(biāo)出。 學(xué) 生 簽 名： 年 月 日 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 指導(dǎo)內(nèi)容 記錄(八) 1.熟悉論文內(nèi)容； 2.制作《基于PLC的教室智能照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)》的答辯PPT

25、，陳述時(shí)間控制在5分鐘以?xún)?nèi)，重點(diǎn)突出自己所做工作。 學(xué) 生 簽 名： 年 月 日 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 答辯小組組長(zhǎng)意見(jiàn) (對(duì)情況是否屬實(shí)做出意見(jiàn)) 組長(zhǎng)(簽名)： 年 月 日 注：本表與畢業(yè)論文一起裝訂存檔。 湖南科技學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）評(píng)審表 論文題目 基于PLC的教室智能照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 作者姓名 姜江 所屬系、專(zhuān)業(yè)、年級(jí) 電子工程 系 電子信息工程 專(zhuān)業(yè) 2009年級(jí) 指導(dǎo)教師

26、 姓名、職稱(chēng) 游珍珍 講師 字 數(shù) 10000 定稿日期 2013.5.8 中 文 摘 要 本文闡述了教室智能照明的控制方法以及PLC在教室智能照明控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，并對(duì)西門(mén)子S7-200系列PLC進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。然后在此基礎(chǔ)上，提出了以S7-200系列PLC為主要器件設(shè)計(jì)教室智能照明控制系統(tǒng)的方法，其基本原理是采用西門(mén)子公司的S7-200系列的PLC作為核心控制部件，采用熱釋紅外人體傳感器檢測(cè)人體的存在，采用光敏三極管構(gòu)成的電路檢測(cè)環(huán)境光的強(qiáng)度;根據(jù)教室合理開(kāi)燈的條件，系統(tǒng)通過(guò)對(duì)人體的存在信號(hào)和環(huán)境光信號(hào)的識(shí)別和智能判

27、斷，完成對(duì)教室照明回路的智能控制，避免了教室用電的大量浪費(fèi)。最后，提出了系統(tǒng)的梯形圖程序設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了仿真。 本設(shè)計(jì)具有經(jīng)濟(jì)性好、可靠性高、實(shí)用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可以滿(mǎn)足各院校教室燈光照明控制的要求，很大程度的達(dá)到節(jié)能目的。 關(guān)鍵詞 （3-5個(gè)） 教室智能照明；PLC；梯形圖程序 英 文 摘 要 This paper describes the classroom intelligent lighting control method and PLC applications in the classroom in

28、telligent lighting control system, a detailed introduction of Siemens S7-200 series PLC. Then, on this basis, S7-200 series PLC as the main device design classroom intelligent lighting control system, the basic principle is the use of Siemens S7-200 series PLC as the core control unit, the use of in

29、frared human body the sensor detects the presence of a human body, using the phototransistor circuit constituted detected ambient light intensity; under classroom reasonably lights conditions, through the identification and smart Analyzing human presence signal and ambient light signal, the complet

30、ion of the classroom lighting circuit smart control, to avoid wasting a lot of electricity classroom. Finally, it proposed the design of ladder program, and simulation is carried out. This design has a good economy, high reliability, and practical advantages to meet the requirements of the institu

31、tions classroom lighting control, to a large extent, to save energy. 關(guān)鍵詞 (3-5個(gè)) Classroom intelligent lighting; PLC；Ladder program 指導(dǎo)教師評(píng)定成績(jī) 評(píng)審基元 評(píng)審要素 評(píng)審內(nèi)涵 滿(mǎn)分 指導(dǎo)教師 實(shí)評(píng)分 選題質(zhì)量25% 目的明確 符合要求 選題符合專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，體現(xiàn)學(xué)科、專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)和教學(xué)計(jì)劃的基本要求，達(dá)到畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）綜合訓(xùn)練的目的。 10 理論意義或 實(shí)際價(jià)值 符合本學(xué)科的理論發(fā)展，有一定的學(xué)術(shù)意義；對(duì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展的

32、應(yīng)用性研究中的某個(gè)理論或方法問(wèn)題進(jìn)行研究，具有一定的實(shí)際價(jià)值。 10 選題恰當(dāng) 題目規(guī)模適當(dāng)，難易度適中；有一定的科學(xué)性。 5 能力水平40% 查閱文獻(xiàn) 資料能力 能獨(dú)立查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，歸納總結(jié)本論文所涉及的有關(guān)研究狀況及成果。 10 綜合運(yùn)用 知識(shí)能力 能運(yùn)用所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)闡述問(wèn)題；能對(duì)查閱的資料進(jìn)行整理和運(yùn)用；能對(duì)其科學(xué)論點(diǎn)進(jìn)行論證。 10 研究方案的 設(shè)計(jì)能力 整體思路清晰；研究方案合理可行。 5 研究方法和手段的運(yùn)用能力 能運(yùn)用本學(xué)科常規(guī)研究方法及相關(guān)研究手段（如計(jì)算機(jī)、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備等）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐并加工處理、總結(jié)信息。 1

33、0 外文應(yīng)用 能力 能閱讀、翻譯一定量的本專(zhuān)業(yè)外文資料、外文摘要和外文參考書(shū)目（特殊專(zhuān)業(yè)除外）體現(xiàn)一定的外語(yǔ)水平。 5 論文質(zhì)量35% 文題相符 較好地完成論文選題的目的要求。 5 寫(xiě)作水平 論點(diǎn)鮮明；論據(jù)充分；條理清晰；語(yǔ)言流暢。 15 寫(xiě)作規(guī)范 符合學(xué)術(shù)論文的基本要求。用語(yǔ)、格式、圖表、數(shù)據(jù)、量和單位、各種資料引用規(guī)范化、符合標(biāo)準(zhǔn)。 10 論文篇幅 10000字左右。 5 實(shí)評(píng)總分 成績(jī)等級(jí) 指導(dǎo)教師評(píng)

34、審意見(jiàn)： 指導(dǎo)教師簽名： 說(shuō)明：評(píng)定成績(jī)分為優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格五個(gè)等級(jí)，實(shí)評(píng)總分90—100分記為優(yōu)秀，80—89分記為良好，70—79分記為中等，60—69分記為及格，60分以下記為不及格。 評(píng)閱教師評(píng)定成績(jī) 評(píng)審基元 評(píng)審要素 評(píng)審內(nèi)涵 滿(mǎn)分 評(píng)閱教師 實(shí)評(píng)分 選題質(zhì)量25% 目的明確 符合要求 選題符合專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，體現(xiàn)學(xué)科、專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)和教學(xué)計(jì)劃的基

35、本要求，達(dá)到畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）綜合訓(xùn)練的目的。 10 理論意義或 實(shí)際價(jià)值 符合本學(xué)科的理論發(fā)展，有一定的學(xué)術(shù)意義；對(duì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展的應(yīng)用性研究中的某個(gè)理論或方法問(wèn)題進(jìn)行研究，具有一定的實(shí)際價(jià)值。 10 選題恰當(dāng) 題目規(guī)模適當(dāng)，難易度適中；有一定的科學(xué)性。 5 能力水平40% 查閱文獻(xiàn) 資料能力 能獨(dú)立查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，歸納總結(jié)本論文所涉及的有關(guān)研究狀況及成果。 10 綜合運(yùn)用 知識(shí)能力 能運(yùn)用所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)闡述問(wèn)題；能對(duì)查閱的資料進(jìn)行整理和運(yùn)用；能對(duì)其科學(xué)論點(diǎn)進(jìn)行論證。 10 研究方案的 設(shè)計(jì)能力 整體思路清晰；研究方案合理可行。

36、 5 研究方法和手段的運(yùn)用能力 能運(yùn)用本學(xué)科常規(guī)研究方法及相關(guān)研究手段（如計(jì)算機(jī)、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備等）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐并加工處理、總結(jié)信息。 10 外文應(yīng)用 能力 能閱讀、翻譯一定量的本專(zhuān)業(yè)外文資料、外文摘要和外文參考書(shū)目（特殊專(zhuān)業(yè)除外）體現(xiàn)一定的外語(yǔ)水平。 5 論文質(zhì)量35% 文題相符 較好地完成論文選題的目的要求。 5 寫(xiě)作水平 論點(diǎn)鮮明；論據(jù)充分；條理清晰；語(yǔ)言流暢。 15 寫(xiě)作規(guī)范 符合學(xué)術(shù)論文的基本要求。用語(yǔ)、格式、圖表、數(shù)據(jù)、量和單位、各種資料引用規(guī)范化、符合標(biāo)準(zhǔn)。 10 論文篇幅 10000字左右。 5 實(shí)評(píng)總分

37、 成績(jī)等級(jí) 評(píng)閱教師評(píng)審意見(jiàn)： 評(píng)閱教師簽名： 說(shuō)明：評(píng)定成績(jī)分為優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格五個(gè)等級(jí)，實(shí)評(píng)總分90—100分記為優(yōu)秀，80—89分記為良好，70—79分記為中等，60—69分記為及格，60分以下記為不及格。 湖南科

38、技學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）答辯記錄表 論文題目 基于PLC的教室智能照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 作者姓名 姜江 所屬系、專(zhuān)業(yè)、年級(jí) 電子工程系 電子信息工程專(zhuān)業(yè) 2009年級(jí) 指導(dǎo)教師 姓名、職稱(chēng) 游珍珍、講師 答 辯 會(huì) 紀(jì) 要 時(shí)間 2013年5月18日 地點(diǎn) 三教517 答 辯 小 組 成 員 姓 名 職務(wù)（職稱(chēng)） 姓 名 職務(wù)（職稱(chēng)） 姓 名 職務(wù)（職稱(chēng)） 宮彥軍 教授 包本剛 副教授 賈竹君 副教授 陳愛(ài)武 講師 何紅松 講師 游珍珍 講師 答辯中提出的

39、主要問(wèn)題及回答的簡(jiǎn)要情況記錄： 會(huì)議主持人： 記 錄 人： 年 月 日 答 辯 小 組 意 見(jiàn) 評(píng)語(yǔ)： 評(píng)定等級(jí)： 負(fù)責(zé)人（簽名）： 年 月 日 系 學(xué) 位 委 員 會(huì) 意 見(jiàn) 評(píng)語(yǔ)： 論文（設(shè)計(jì)）最終評(píng)定等級(jí)： 負(fù)責(zé)人（簽名）： 系部（公章

40、） 年 月 日 校 學(xué) 位 委 員 會(huì) 意 見(jiàn) 評(píng)語(yǔ)： 評(píng)定等級(jí)： 負(fù)責(zé)人（簽名）： 年 月 日 目 錄 緒論 1 1 系統(tǒng)控制方案的設(shè)計(jì) 3 1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可行性分析 3 1.1.1 設(shè)計(jì)方案的可行性 3 1.1.2 知識(shí)能力的可行性 3 1.1.3 實(shí)驗(yàn)條件的可行性 3 1.2 系統(tǒng)控制方案的分析 3 1.3 分區(qū)和分時(shí)控制方案的構(gòu)想 4 1.4 系統(tǒng)的功能組成 4 2 硬件系統(tǒng)

41、設(shè)計(jì) 6 2.1 選擇PLC類(lèi)型 6 2.2 數(shù)據(jù)采集電路 7 2.3 環(huán)境光采集電路 8 2.4 人體存在傳感器的工作原理 8 2.5 PLC外圍連線圖 9 3 軟件設(shè)計(jì) 11 3.1 程序流程圖 11 3.2 STEP7-Micro/WIN V4.0編程軟件 12 3.2.1 STEP7-Micro/WIN V4.0編程軟件主界面及基本組成 12 3.2.2 梯形圖的編寫(xiě) 13 3.3 輸入輸出地址 13 3.4 梯形圖程序設(shè)計(jì) 14 4 系統(tǒng)仿真 17 4.1 S7-200 V4.0的仿真軟件 17 4.2 仿真測(cè)試 18 結(jié)論 23 參考文獻(xiàn) 24

42、附錄A: 25 致 謝 27 插圖索引 圖1 傳感器在教室的分區(qū)控制圖 4 圖2 控制系統(tǒng)框圖 7 圖3 環(huán)境光采集電路原理圖 8 圖4 信號(hào)采集敏感區(qū)示意圖 9 圖5 PLC外圍連線圖 10 圖6 程序流程圖 11 圖7 STEP7-Micro/WIN V4.0編程軟件主界面窗口 12 圖8 梯形圖網(wǎng)絡(luò)..........................................................................................................15 圖9 S7-200仿真軟件主界面 17 圖10

43、6點(diǎn)至18點(diǎn)仿真結(jié)果圖（1） 18 圖11 6點(diǎn)至18點(diǎn)仿真結(jié)果圖（2） 19 圖12 6點(diǎn)至18點(diǎn)仿真結(jié)果圖（3） 20 圖13 6點(diǎn)至18點(diǎn)仿真結(jié)果圖（4） 20 圖14 18點(diǎn)至23點(diǎn)仿真結(jié)果圖（1） 21 圖15 18點(diǎn)至23點(diǎn)仿真結(jié)果圖（2） 21 圖16 23點(diǎn)至6點(diǎn)仿真結(jié)果圖（1） 22 附表索引 表1 I/O地址分配表 14 基于PLC的教室智能照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 摘 要 本文闡述了教室智能照明的控制方法以及PLC在教室智能照明控制系

44、統(tǒng)中的應(yīng)用，并對(duì)西門(mén)子S7-200系列PLC進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。然后在此基礎(chǔ)上，提出了以S7-200系列PLC為主要器件設(shè)計(jì)教室智能照明控制系統(tǒng)的方法，其基本原理是采用西門(mén)子公司的S7-200系列的PLC作為核心控制部件，采用熱釋紅外人體傳感器檢測(cè)人體的存在，采用光敏三極管構(gòu)成的電路檢測(cè)環(huán)境光的強(qiáng)度;根據(jù)教室合理開(kāi)燈的條件，系統(tǒng)通過(guò)對(duì)人體的存在信號(hào)和環(huán)境光信號(hào)的識(shí)別和智能判斷，完成對(duì)教室照明回路的智能控制，避免了教室用電的大量浪費(fèi)。最后，提出了系統(tǒng)的梯形圖程序設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了仿真。 本設(shè)計(jì)具有經(jīng)濟(jì)性好、可靠性高、實(shí)用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可以滿(mǎn)足各院校教室燈光照明控制的要求，很大程度的達(dá)到節(jié)能目的。 【

45、關(guān)鍵詞】：教室智能照明 PLC 梯形圖程序 The design of classroom lighting intelligent control system based on PLC Abstract This paper describes the classroom intelligent lighting control method and PLC applications in the classroom intelligent lighting control system, a detailed i

46、ntroduction of Siemens S7-200 series PLC. Then, on this basis, S7-200 series PLC as the main device design classroom intelligent lighting control system, the basic principle is the use of Siemens S7-200 series PLC as the core control unit, the use of infrared human body the sensor detects the presen

47、ce of a human body, using the phototransistor circuit constituted detected ambient light intensity; under classroom reasonably lights conditions, through the identification and smart Analyzing human presence signal and ambient light signal, the completion of the classroom lighting circuit smart co

48、ntrol, to avoid wasting a lot of electricity classroom. Finally, it proposed the design of ladder program, and simulation is carried out. This design has a good economy, high reliability, and practical advantages to meet the requirements of the institutions classroom lighting control, to a large ex

49、tent, to save energy. 【Key words】 Classroom intelligent lighting PLC Ladder program 緒論 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們的生活水平也不斷提高，導(dǎo)致用電負(fù)荷的加劇，又由于世界性的能源危機(jī)，能源缺乏已成為世界所面臨的嚴(yán)峻問(wèn)題。而此問(wèn)題對(duì)我國(guó)來(lái)說(shuō)尤為嚴(yán)重。隨著各類(lèi)大、中專(zhuān)院校的擴(kuò)招，教室的擴(kuò)建，教室照明的需求也越來(lái)越多，而教室照明的管理不到位，往往造成電能的巨大浪費(fèi)，這樣，提高教室用電效率就成為首要考慮的問(wèn)題。 目前對(duì)燈光的智能控制，國(guó)內(nèi)外己經(jīng)開(kāi)始采用，但對(duì)教室燈光的控制，尤其是我國(guó)教室燈光的

50、智能控制尤為缺乏和不完善，依然是傳統(tǒng)式的人工管理。各類(lèi)大、中專(zhuān)院校不斷擴(kuò)招，教室不斷擴(kuò)建，教室的用電負(fù)荷不斷加大，教室用電管理不善，造成學(xué)校電能浪費(fèi)，經(jīng)濟(jì)損失，這種的浪費(fèi)與當(dāng)今的節(jié)約能源理念相違背。再者，現(xiàn)代自動(dòng)化程度不斷提高，計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及，燈光的管理也在朝著自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展[1] 。例如樓道燈光的自動(dòng)控制等等。所有這些使得教室燈光控制也應(yīng)該朝著智能的方向發(fā)展。于是，開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)便、實(shí)用的教室燈光自動(dòng)控制系統(tǒng)便具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 新社會(huì)的建設(shè)要適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的發(fā)展，應(yīng)引入智能化的概念。在傳統(tǒng)的樓宇自控系統(tǒng)中，一般只包括了綜合布線、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、安防、消防、閉路監(jiān)控等子系統(tǒng)。但近年來(lái)，隨著科

51、技的進(jìn)步，人們對(duì)照明燈具節(jié)能和科學(xué)化管理提出了更高的要求，使得照明控制在智能化領(lǐng)域的地位越來(lái)越重要。而在新社會(huì)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。相對(duì)商業(yè)樓字而言，校園里的大功率動(dòng)力和制冷設(shè)備比重較少，照明燈則相對(duì)比重更多。使用照明控制系統(tǒng)，更能體現(xiàn)其在節(jié)能與管理方面的優(yōu)勢(shì)，提高學(xué)校的科學(xué)管理水平[2] 。 針對(duì)節(jié)約電能、保護(hù)全球環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展的要求，美國(guó)環(huán)保署于1991年1月提出“綠色照明”概念，引起了其他國(guó)家的重視。我國(guó)也于1993年11月啟動(dòng)“中國(guó)綠色照明工程”，并于1996年正式列入國(guó)家計(jì)劃[3] 。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)校園教室仍然

52、使用傳統(tǒng)的照明控制方式。 因此完善智能化監(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)程控制照明設(shè)施的開(kāi)關(guān)燈，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。而可編程控制器（Programmable Logical Controller，簡(jiǎn)稱(chēng)PLC）作為自動(dòng)控制的重要組成部分，已成為大多數(shù)自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)備基礎(chǔ)。可編程控制器是一種以微處理器為核心，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、通信技術(shù)和繼電器控制技術(shù)而發(fā)展起來(lái)的新型工業(yè)控制裝置，具有編程容易、體積小、使用靈活方便、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高等一系列優(yōu)點(diǎn)，其功能越來(lái)越強(qiáng)大，應(yīng)用范圍越來(lái)越廣闊，如冶金、機(jī)械、電力、石油、煤炭、化工、輕紡、交通、食品、環(huán)保、輕工、建材等工業(yè)部

53、門(mén)都有廣泛應(yīng)用。它不但可以很容易地完成順序邏輯、運(yùn)動(dòng)控制、定時(shí)控制、計(jì)數(shù)控制、數(shù)字運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理等功能，而且可以通過(guò)輸入/輸出接口建立與各類(lèi)生產(chǎn)機(jī)械數(shù)字量和模擬量的聯(lián)系，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)過(guò)程的自動(dòng)控制[4] 。可編程控制器是六十年代發(fā)展起來(lái)的一種自動(dòng)控制裝置，是一種嵌入式的工控機(jī)，它以順序控制為主，回路調(diào)節(jié)為輔，能完成邏輯判斷、定時(shí)、計(jì)數(shù)、記憶和算術(shù)運(yùn)算功能，既能進(jìn)行開(kāi)關(guān)量控制，又能進(jìn)行模擬量控制，還具有通信功能。而新校園的建設(shè)要適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的發(fā)展，應(yīng)引入智能化的概念。在傳統(tǒng)的樓字自控系統(tǒng)中，一般只包括了綜合布線、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、安防、消防、閉路監(jiān)控等子系統(tǒng)。但近年來(lái)，隨著科技的進(jìn)步，人們對(duì)照明燈具

54、節(jié)能和科學(xué)化管理提出了更高的要求，使得照明控制在智能化領(lǐng)域的地位越來(lái)越重要。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。相對(duì)商業(yè)樓字而言，校園里的大功率動(dòng)力和制冷設(shè)備比重較少，照明燈具則相對(duì)比重更多。使用照明控制系統(tǒng)，更能體現(xiàn)其在節(jié)能與管理方面的優(yōu)勢(shì)，提高學(xué)校的科學(xué)管理水平。 本設(shè)計(jì)采用S7-200系列的PLC控制器控制照明系統(tǒng)，根據(jù)教室照明系統(tǒng)的工作特點(diǎn),采用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)照明系統(tǒng)的控制，總體設(shè)計(jì)主要包括硬件線路的設(shè)計(jì)和軟件的設(shè)計(jì)。硬件線路設(shè)計(jì)主要包括線路圖設(shè)計(jì)和排線布線設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)根據(jù)控制的要求，對(duì)教室劃分區(qū)域和人體存在傳感器、光電傳感器等進(jìn)行I/0分配，同

55、時(shí)編制了系統(tǒng)梯形圖控制程序，最后進(jìn)行仿真與調(diào)試，達(dá)到教室智能照明系統(tǒng)的要求。 1 系統(tǒng)控制方案的設(shè)計(jì) 本章主要講述了系統(tǒng)控制方案的設(shè)計(jì)，其中主要內(nèi)容包括對(duì)課題可行性的分析、系統(tǒng)控制方案的分析以及對(duì)分區(qū)分時(shí)控制方案的構(gòu)想。 1.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可行性分析 PLC在教室照明自動(dòng)控制中的應(yīng)用及其實(shí)現(xiàn)，對(duì)提高校園管理的自動(dòng)化控制水平有著重大的意義。在大力提倡節(jié)約能源的今天，研究這種高性能、經(jīng)濟(jì)節(jié)約型的分時(shí)控制系統(tǒng)，對(duì)于降低能耗、加快建設(shè)節(jié)約型社會(huì)，促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 1.1.1 設(shè)計(jì)方案的可行性 研究將硬件線路設(shè)計(jì)、PLC控制應(yīng)用于教

56、室照明智能控制系統(tǒng)，從而提高多段分時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、精確性。設(shè)計(jì)自動(dòng)和手動(dòng)兩種調(diào)節(jié)系統(tǒng)的啟停，以便在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)可以人工控制照明系統(tǒng)。 1.1.2 知識(shí)能力的可行性 通過(guò)平時(shí)所掌握硬件設(shè)計(jì)能力和實(shí)際的專(zhuān)業(yè)，近幾年的大學(xué)學(xué)習(xí)使得我掌握PLC自動(dòng)控制知識(shí)，培養(yǎng)扎實(shí)了軟硬件設(shè)計(jì)能力，運(yùn)用所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)并查閱相關(guān)資料解決實(shí)際設(shè)計(jì)、控制問(wèn)題。 1.1.3 實(shí)驗(yàn)條件的可行性 學(xué)院具備該方面的實(shí)驗(yàn)室與試驗(yàn)測(cè)試設(shè)備，畢業(yè)設(shè)計(jì)試驗(yàn)器件，并且在老師的精心指導(dǎo)下，按照研究課題設(shè)計(jì)要求經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)、調(diào)試與測(cè)試分析，一定能夠按計(jì)劃完成研究任務(wù)的系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求，理論與實(shí)際相結(jié)合起來(lái)。 1.2

57、 系統(tǒng)控制方案的分析 所研制的智能控制器以自然光強(qiáng)度和人體存在作為控制器的主要輸入?yún)?shù)。可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)與手動(dòng)控制相兼容。自然環(huán)境光較強(qiáng)光線足夠時(shí)，無(wú)論人是否存在，都不開(kāi)燈;在自然環(huán)境光較弱時(shí)，有人存在且超過(guò)一定時(shí)間，控制器自動(dòng)打開(kāi)電燈，直到人離開(kāi)后再延時(shí)一定時(shí)間后關(guān)燈。同時(shí)，還要按作息時(shí)間來(lái)控制，夜晚超過(guò)11點(diǎn)，若還有人存在，則關(guān)閉自動(dòng)控制器的運(yùn)行，改用機(jī)械開(kāi)關(guān)來(lái)手動(dòng)控制，以解決因特殊情況下，自動(dòng)控制器的不人性化運(yùn)行。 本文所研究的教室燈光控制器主要是由硬件和軟件兩大部分組成。硬件部分是前提，是整個(gè)系統(tǒng)執(zhí)行的基礎(chǔ)，它主要為軟件提供程序運(yùn)行的平臺(tái)。而軟件部分，是對(duì)硬件端口所體現(xiàn)的信號(hào)

58、，加以采集、分析、處理，最終實(shí)現(xiàn)控制器所要實(shí)現(xiàn)的各項(xiàng)功能，達(dá)到控制器自動(dòng)與手動(dòng)相結(jié)合的教室照明智能控制。 1.3 分區(qū)和分時(shí)控制方案的構(gòu)想 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，僅以湖南科技學(xué)院三號(hào)教學(xué)樓某多媒體教室為例進(jìn)行分析，如317。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。下圖1為對(duì)教室分區(qū)域控制方案的模型圖。 講臺(tái)區(qū)域 區(qū)域1（前排左） 區(qū)域2(

59、前排右) 區(qū)域3（后排左） 區(qū)域4（后排右） 圖1 傳感器在教室的分區(qū)控制圖 紅外探測(cè)器安裝在五個(gè)區(qū)域的上方或能有效的覆蓋該區(qū)域探測(cè)范圍的地方，光照傳感器安裝在每個(gè)區(qū)域光照較暗的地方。對(duì)于有時(shí)候需要用多媒體教室播放教學(xué)影片的情況，可以在講臺(tái)區(qū)域方便的地方安裝1個(gè)控制按鈕以手動(dòng)的方式給PLC提供信號(hào)使開(kāi)始放影時(shí)關(guān)閉教室燈光，放影完畢時(shí)打開(kāi)教室燈光，以適應(yīng)實(shí)際的要求。每個(gè)區(qū)域分別安裝一個(gè)紅外探測(cè)器和一個(gè)光照傳感器且設(shè)置其動(dòng)作。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。同時(shí)還需要設(shè)置一些時(shí)間段去控制教室燈的開(kāi)通與關(guān)閉，如早上6—

60、18點(diǎn)需要智能控制器工作，18—23點(diǎn)不需要智能控制器工作。所以另外提出了分時(shí)控制的構(gòu)想，在編制三時(shí)段梯形圖程序時(shí)，會(huì)具體說(shuō)明。 1.4 系統(tǒng)的功能組成 一般智能照明控制系統(tǒng)都為數(shù)字式照明管理系統(tǒng)，它由系統(tǒng)單元，輸入單元和輸出單元三部分組成。除電源設(shè)備外，每一單元設(shè)置唯一的單元地址，并用軟件設(shè)定其功能。 通過(guò)輸出單元來(lái)控制各負(fù)載回路，各種形式的單元簡(jiǎn)述如下： （1）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(guò)信息等元件連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。 （2）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)，

61、如可編程的多功能(開(kāi)/關(guān)、調(diào)光、定時(shí)、軟啟動(dòng)/軟關(guān)斷等)輸入開(kāi)關(guān)、紅外線接收開(kāi)關(guān)及紅外線遙控器(實(shí)現(xiàn)燈光調(diào)光或開(kāi)/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?chē)h(huán)境保持適宜的照度，節(jié)約電能。 （3）輸出單元：智能控制系統(tǒng)的輸出單元是用于接受來(lái)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(kāi)關(guān)，空中燈具開(kāi)/關(guān)狀態(tài)，手動(dòng)控制開(kāi)關(guān)可在異常情況下采取處理措施[5] 。 采用智能照明控制系統(tǒng)的優(yōu)越性：

62、 （1）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。 （2）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。 （3）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[6] 。 2 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 本章主

63、要講述了PLC類(lèi)型的選擇和其CPU的選型以及人體存在傳感器、光照傳感器等硬件的工作原理，最后設(shè)計(jì)出了PLC的外圍連線圖。 2.1 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。本控制系統(tǒng)采用可靠性和可擴(kuò)展性很好的西門(mén)子S7-200PLC系列的PLC作為控制器，對(duì)于每個(gè)教室輸入點(diǎn)主要來(lái)自以下四個(gè)方面：?jiǎn)?dòng)開(kāi)關(guān)、停止開(kāi)關(guān)、投影開(kāi)關(guān)、人體存在傳感器和光照傳感器；輸出點(diǎn)主要輸來(lái)自每個(gè)教室五個(gè)區(qū)域的燈。 S7-200系列PLC是德國(guó)西門(mén)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

64、受到了廣泛關(guān)注[7] 。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?xún)r(jià)比非常高，所以它在各行各業(yè)中的應(yīng)用得到迅速推廣，在規(guī)模不太大的控制領(lǐng)域是較為理想的控制設(shè)備。 S7-200有五種CPU，其性能差異很大。這些性能直接影響到PLC的控制規(guī)模和PLC系統(tǒng)的配置。目前S7-200系列PLC主要有CPU221，CPU222，CPU224，CPU224XP和CPU226五種CPU。本課題設(shè)計(jì)使用CPU224，本機(jī)集成14輸入，輸出共24個(gè)

65、數(shù)字量I/O點(diǎn)?？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)。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。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。2個(gè)RS485通訊編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。I/O端子排可容易地整體拆卸[8] 。用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸入/輸出點(diǎn)，更強(qiáng)的模塊擴(kuò)展能力，更快的運(yùn)行速度和功能更強(qiáng)的內(nèi)部集成特殊功能?？赏耆m應(yīng)于一些復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)。 根據(jù)第1章的圖1傳感器在教室的分區(qū)控制圖可知，本系統(tǒng)的輸入點(diǎn)包括1個(gè)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)、1個(gè)停止開(kāi)關(guān)、1個(gè)投影開(kāi)關(guān)、5個(gè)人體

66、存在傳感器、5個(gè)光照傳感器共13個(gè)，輸出點(diǎn)為5個(gè)區(qū)域的燈，由于CPU224模塊，此模塊有14個(gè)輸入，10個(gè)輸出正好滿(mǎn)足要求。用紅外探測(cè)器和光照傳感器作為檢測(cè)裝置來(lái)檢測(cè)教室中是否有人和教室的光照強(qiáng)度?？刂葡到y(tǒng)的框圖如圖2所示。 PLC控制器及I/O擴(kuò)展模塊 紅外探測(cè)器 1—5 控制按鈕 多 路 開(kāi) 關(guān) 光照度探測(cè)器1—5 投影儀開(kāi)關(guān) 日光燈N 日光燈2 日光燈1 圖2 控制系統(tǒng)框圖 2.2 數(shù)據(jù)采集電路 教室中的環(huán)境光和人體存在與否是系統(tǒng)的主要輸入?yún)?shù)，因此教室中的環(huán)境光和人體存在成為系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的主要對(duì)象。常見(jiàn)的環(huán)境光采集器件光電傳感器有光敏二極管和光敏三極管，光敏三極管可以認(rèn)為是光敏二極管與三極管的一體化結(jié)構(gòu)，其特性是光敏二極管的輸出特性再加上三極管的特性。根據(jù)需求，選用靈敏度較高的光敏三極管。此外，人體傳感器要求靈敏度高，可靠性強(qiáng)，本系統(tǒng)采用了低電平輸出的HP-208型號(hào)的人體存在傳感器。HP-208-N-L人體感應(yīng)模塊(低電平輸出)基于紅外線技術(shù)的自動(dòng)控產(chǎn)品, 靈敏度高，可靠性強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于各類(lèi)自動(dòng)