基于plc智能照明控制系統(tǒng)設計

1、<p>　　題目：＿＿PLC智能照明控制系統(tǒng)＿＿</p><p><b>　　2012年6月5日</b></p><p><b>　　文章摘要：</b></p><p>　　隨著社會的發(fā)展人們對生活質量的要求越來越高，為方便生活人們越來越多的在各個場所引入照明設備，照明在能耗中所占的比例日益增加。為了達到方便生活

2、的目的，這些照明設備有時會徹夜開著，從而造成了大量電力能源的浪費。據統(tǒng)計，在樓宇能量消耗中，僅照明就占33%，因此照明節(jié)能日顯重要?，F在國內外普及使用的節(jié)能開關基本有聲控型、觸摸型、感光型等。這幾種開關各有自己的弊端，如聲控型不適合環(huán)境嘈雜場所、觸摸型雖然能自動關閉但不能自動打開、感光型開關在無人期間不能自動關閉……由此研究設計一種既智能又節(jié)能的控制系統(tǒng)來替代現有的產品是一件極其有意義的工作。</p><p>　

3、　智能照明控制系統(tǒng)在確保燈具能夠正常工作的條件下，給燈具輸出一個最佳的照明功率，既可減少由于過壓所造成的照明眩光，使燈光所發(fā)出的光線更加柔和，照明分布更加均勻，又可大幅度節(jié)省電能，智能照明控制系統(tǒng)節(jié)電率可達20%-40%。智能照明控制系統(tǒng)它可在照明及混合電路中使用，適應性強，能在各種惡劣的電網環(huán)境和復雜的負載情況下連續(xù)穩(wěn)定地工作，同時還將有效地延長燈具壽命和減少維護成本。</p><p>　　通過對照明智能控制系

4、統(tǒng)的分析，進而沒計出整個控制系統(tǒng)中各時段的運行時序。系統(tǒng)硬件設計。根據不同時段照明的需求，設計硬件線路連接控制。應用PLC編程軟件設計出程序。通過PLC控制不同路段照明燈及景觀燈，使其能夠按預先設計的時序運行。</p><p>　　關鍵詞 可編程控制器（PLC） 智能照明 節(jié)能</p><p><b>　　目錄</b></p><p>

5、<b>　　引言4</b></p><p><b>　　第一章 概論5</b></p><p>　　1.1 課題主要涉及問題：5</p><p>　　1.2 國內外研究現狀5</p><p>　　1.3 課題的目的和任務要求：5</p><p>　　1.4 課題的可

6、行性分析6</p><p>　　1.5 智能照明控制系統(tǒng)設計步驟6</p><p>　　第二章 PLC的簡介與選擇8</p><p>　　2.1 PLC的國內外狀況8</p><p>　　2.2 PLC未來展望9</p><p>　　2.3 PLC的分類及特點9</p><p>　　

7、2.4 PLC的應用領域11</p><p>　　2.5 PLC的結構與工作原理12</p><p>　　2.6 PLC的工作原理14</p><p>　　2.7 PLC梯形圖概述14</p><p>　　第三章 照明智能控制15</p><p>　　3.1 照明智能其主要特點為：15</p>

8、<p>　　3.2 使用智能照明系統(tǒng)的效果16</p><p>　　第四章 照明智能控制方案17</p><p>　　4.1 燈具布置方案17</p><p>　　4.2 分時控制方案構想18</p><p>　　4.3 供電系統(tǒng)及控制原理設計18</p><p>　　4.4 分時智能控制程序編

9、制19</p><p>　　4.5 節(jié)能計算20</p><p><b>　　結束語21</b></p><p><b>　　致謝22</b></p><p><b>　　參考文獻：23</b></p><p>　　附錄1錯誤！未定義書簽。&

10、lt;/p><p>　　附錄2錯誤！未定義書簽。</p><p>　　附錄3錯誤！未定義書簽。</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　進入二十一世紀，我國經濟高速發(fā)展，我們的生活質量也在不斷提高。近些年來越來越提倡環(huán)保，能源問題逐漸成為人們關注的焦點，因為能源的消耗除了其直接的經濟損失外，還會帶來

11、碳排放量的增加，惡化環(huán)境，所以，節(jié)約能源一直是生活、生產中的一個主題．提到節(jié)能人們往往忽視了照明用電，因為它單體容量較小，安裝比較分散，所以，看起來無關緊要，其實照明用具數量最多，分布最廣，隨著城市的擴張和道路的延伸，無論是單體容量還是總容量都在大幅增加，美化環(huán)境的長明燈更是越來越耀眼．現在很多大學都坐落在郊區(qū)，建筑容積率較低，因此，諸如道路、廣場、景觀等公共照明占的比重相當高，且路燈和景觀燈的單體容量大，工作時間長，絕對是學校能源消耗

12、的主體．要說學校節(jié)能，只要把這些公共照明控制得當，就抓住了能耗的牛鼻子．至于教室燈光的控制，只要按時或定時關燈就可以了，沒必要采用復雜的控制方式，如果采用有人則燈亮，人走則燈熄的控制方式，往往是投入大，收效微．</p><p>　　現代建筑中的照明不僅要求能為人們的工作、學習、生活提供良好的視覺條件，利用燈具造型和光色協(xié)調營造出具有一定風格和美感的室內環(huán)境以滿足人們的心理和生理要求，而且還要考慮到管理智能化和操作

13、簡單化以及靈活應用未來照明布局和控制方式、變更要求等。采用智能照明控制系統(tǒng)不僅可以提升照明環(huán)境品質，營造有層次、變化的燈光環(huán)境，還可以充分利用能源，分析能耗，使建筑物更加節(jié)能、環(huán)保。</p><p>　　智能照明系統(tǒng)是計算機技術、通訊技術、控制技術相結合、相滲透的產物，是現代高新技術的結晶。與以往的照明控制相比，它從人工控制、單機控制過渡到整體性控制，從普通開關過渡到智能化開關，其最突出的特點是能夠預置場景的變化

14、，不同的照明回路強度組合形成不同的場景，場景可預置并存儲在控制器里，調用時只需按一鍵就能選擇場景和通過預設的程序自動變換場景（可按時順序、時間、事件等），操作十分方便。</p><p><b>　　第一章 概論</b></p><p>　　1.1 課題主要涉及問題：</p><p>　　通過所做課題,設計主要采用PLC智能控制. 來實現對智能照

15、明的自動控制，系統(tǒng)中的照明燈開關通過PLC所設定的定時器、計數器參數進行動作，從而完成智能照明系統(tǒng)的控制。</p><p>　　1.2 國內外研究現狀：</p><p>　　新社會的建設要適應網絡時代的發(fā)展，應引入智能化的概念。在傳統(tǒng)的樓字自控系統(tǒng)中，一般只包括了綜合布線、計算機網絡、安防．消防、閉路監(jiān)控等子系統(tǒng)。但近年來，隨著科技的進步，人們對照明燈具節(jié)能和科學化管理提出了更高的要求，使

16、得照明控制在智能化領域的地位越來越重要。而在新社會的建設熱潮中，各大高校和他們的建設者也應意識到智能照明的重要性。相對商業(yè)樓字而言，校園里的大功率動力和制冷設備比重較少，照明燈具則相對比重更多。使用照明控制系統(tǒng)，更能體現其在節(jié)能與管理方面的優(yōu)勢，提高學校的科學管理水平。 畢業(yè)設計論文代做平臺 《580畢業(yè)設計網》 是專業(yè)代做團隊 也有大量畢業(yè)設計成品提供參考 www.bysj580.com QQ3449649974</p&

17、gt;<p>　　針對節(jié)約電能、保護全球環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展的要求，美國環(huán)保署于1991年1月提出“綠色照明”概念，引起了其他國家的重視。我國也于1993年11月啟動“中國綠色照明工程”，并于1996年正式列入國家計劃。但是我國智能化照明技術的應用還不廣泛,大多數校園仍然使用傳統(tǒng)的照明控制方式。 因此完善智能化監(jiān)控建設，進一步擴大監(jiān)控系統(tǒng)點位，自動實時監(jiān)控和遠程控制照明設施的開關燈，合理控制道路照明和景觀燈的運行和停止具有重要

18、的現實意義。</p><p>　　1.3 課題的目的和任務要求：</p><p><b>　　1.3.1目的</b></p><p>　　本論文以PLC為基礎來設計一套智能照明控制系統(tǒng)，以此來實現節(jié)約能源的目的。此論文內容與本專業(yè)及工作緊密相關，把從學校學到的理論知識運用到實際工作當中，在實際工作中不僅能檢驗自己所學的知識，而且還能學到書本上沒

19、有的知識與經驗，補充自己的專業(yè)知識。在實際工作中讓理論與實際相結合，使所學知識掌握的更加牢固，并能不斷提高自己的學習能力與工作能力。此論文就是對所學知識與工作綜合運用后的一個總結與心得。</p><p><b>　　1.3.2任務要求</b></p><p>　　1、通過對校園照明系統(tǒng)的分析，進而沒計出整個控制系統(tǒng)中各運行設備的運行時序。</p><

20、;p>　　2、系統(tǒng)硬件設計，包括由計算機、照明線路、控制裝置等的設計。</p><p>　　3、應用PLC編程軟件設計出程序。通過PLC控制，各運行設備能夠按預先設計的時序運行。</p><p>　　1.4 課題的可行性分析：</p><p>　　1.4.1研究的必要性：</p><p>　　PLC在校園照明自動控制中的應用及其實現，對

21、提高校園管理的自動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、經濟節(jié)約型的分時控制系統(tǒng)，對于降低能耗、加快建設節(jié)約型社會，促進我國經濟社會全面協(xié)調可持續(xù)發(fā)展具有重要的現實意義。 </p><p>　　1.4.2設計原理可行性：</p><p>　　研究將硬件線路設計、PLC控制應用于校園照明智能控制系統(tǒng)，從而提高多段分時系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、精確性。設計自動和手動兩

22、種調節(jié)系統(tǒng)的啟停，以便在系統(tǒng)出現故障時可以人工控制照明系統(tǒng)。 </p><p>　　1.4.3知識能力的可行性：</p><p>　　通過平時所掌握硬件設計能力和實際的專業(yè)，近幾年的大學學習使得我掌握PLC自動控制知識，培養(yǎng)扎實了軟硬件設計能力，運用所學專業(yè)知識并查閱相關資料解決實際設計、控制問題。</p><p>　　1.4.4實驗條件的可行性：</p>

23、;<p>　　學院具備該方面的實驗室與試驗測試設備，畢業(yè)設計試驗器件，并且在老師的精心指導下，按照研究課題設計要求經過設計、調試與測試分析，一定能夠按計劃完成研究任務的系統(tǒng)設計指標的要求，理論與實際相結合起來。</p><p>　　1.5 智能照明控制系統(tǒng)設計步驟</p><p>　　第二章 PLC的簡介與選擇</p><p>　　2.1 PLC的國內

24、外狀況</p><p>　　世界上公認的第一臺PLC是1969年美國數字設備公司（DEC）研制的。限于當時的元器件條件及計算機發(fā)展水平，早期的PLC主要由分立元件和中小規(guī)模集成電路組成，可以完成簡單的邏輯控制及定時、計數功能。20世紀70年代初出現了微處理器。人們很快將其引入可編程控制器，使PLC增加了運算、數據傳送及處理等功能，完成了真正具有計算機特征的工業(yè)控制裝置。為了方便熟悉繼電器、接觸器系統(tǒng)的工程技術人員

25、使用，可編程控制器采用和繼電器電路圖類似的梯形圖作為主要編程語言，并將參加運算及處理的計算機存儲元件都以繼電器命名。此時的PLC為微機技術和繼電器常規(guī)控制概念相結合的產物。</p><p>　　20世紀70年代中末期，可編程控制器進入實用化發(fā)展階段，計算機技術已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設計、模擬量運算、PID功能及極高的性價比奠定了它在現代工業(yè)中的

26、地位。20世紀80年代初，可編程控制器在先進工業(yè)國家中已獲得廣泛應用。這個時期可編程控制器發(fā)展的特點是大規(guī)模、高速度、高性能、產品系列化。這個階段的另一個特點是世界上生產可編程控制器的國家日益增多，產量日益上升。這標志著可編程控制器已步入成熟階段。</p><p>　　20世紀末期，可編程控制器的發(fā)展特點是更加適應于現代工業(yè)的需要。從控制規(guī)模上來說，這個時期發(fā)展了大型機和超小型機；從控制能力上來說，誕生了各種各樣

27、的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉速、位移等各式各樣的控制場合；從產品的配套能力來說，生產了各種人機界面單元、通信單元，使應用可編程控制器的工業(yè)控制設備的配套更加容易。目前，可編程控制器在機械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業(yè)等領域的應用都得到了長足的發(fā)展。我國可編程控制器的引進、應用、研制、生產是伴隨著改革開放開始的。最初是在引進設備中大量使用了可編程控制器。接下來在各種企業(yè)的生產設備及產品中不斷擴大了PLC的應用。目前，我國自己

28、已可以生產中小型可編程控制器。上海東屋電氣有限公司生產的CF系列、杭州機床電器廠生產的DKK及D系列、大連組合機床研究所生產的S系列、蘇州電子計算機廠生產的YZ系列等多種產品已具備了一定的規(guī)模并在工業(yè)產品中獲得了應用。此外，無錫華光公司、上海鄉(xiāng)島公司等中外合資企業(yè)也是我國比較著名的PLC生產廠家?？梢灶A期，隨著我國現代化進程的深入，PLC在我國將有更廣闊的應用天地。</p><p>　　2.2 PLC未來展望&l

29、t;/p><p>　　21世紀，PLC會有更大的發(fā)展。從技術上看，計算機技術的新成果會更多地應用于可編程控制器的設計和制造上，會有運算速度更快、存儲容量更大、智能更強的品種出現；從產品規(guī)模上看，會進一步向超小型及超大型方向發(fā)展；從產品的配套性上看，產品的品種會更豐富、規(guī)格更齊全，完美的人機界面、完備的通信設備會更好地適應各種工業(yè)控制場合的需求；從市場上看，各國各自生產多品種產品的情況會隨著國際競爭的加劇而打破，會出現

30、少數幾個品牌壟斷國際市場的局面，會出現國際通用的編程語言；從網絡的發(fā)展情況來看，可編程控制器和其它工業(yè)控制計算機組網構成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術的發(fā)展方向。目前的計算機集散控制系統(tǒng)DCS（Distributed Control System）中已有大量的可編程控制器應用。伴隨著計算機網絡的發(fā)展，可編程控制器作為自動化控制網絡和國際通用網絡的重要組成部分，將在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領域發(fā)揮越來越大的作用。</p>&l

31、t;p>　　2.3 PLC的分類及特點</p><p>　　可編程控制器簡稱PLC（Programmable Logic Controller），在1987年國際電工委員會（International Electrical Committee）頒布的PLC標準草案中對PLC做了如下定義：PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算

32、、順序運算、計時、計數和算術運算等操作的指令，并能通過數字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。PLC及其有關的外圍設備都應該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計。</p><p>　　2.3.1 PLC的分類</p><p>　　按產地分，可分為日系、歐美、韓臺、大陸等。其中日系具有代表性的為三菱、歐姆龍、松下、光洋等；歐美系列具有代表性的為西門

33、子、A-B、通用電氣、德州儀表等；韓臺系列具有代表性的為LG、臺達等；大陸系列具有代表性的為合利時、浙江中控等；</p><p>　　按點數分，可分為大型機、中型機及小型機等。大型機一般I/O點數>2048點；具有多CPU，16位/32位處理器，用戶存儲器容量8～16K，具有代表性的為西門子S7－400系列、通用公司的GE－Ⅳ系列等；中型機一般I/O點數為256～2048點；單/雙CPU，用戶存儲器容量2～

34、8K，具有代表性的為西門子S7－300系列、三菱Q系列等；小型機一般I/O點數<256點，單CPU，8位或16位處理器，用戶存儲器容量4K字以下，具有代表性的為西門子S7-200系列、三菱FX系列等；</p><p>　　按結構分，可分為整體式和模塊式。整體式PLC是將電源、CPU、I/O接口等部件都集中裝在一個機箱內，具有結構緊湊、體積小、價格低的特點；小型PLC一般采用這種整體式結構。模塊式PLC由不同

35、I/O點數的基本單元（又稱主機）和擴展單元組成?；締卧獌扔蠧PU、I/O接口、與I/O擴展單元相連的擴展口，以及與編程器或EPROM寫入器相連的接口等；擴展單元內只有I/O和電源等，沒有CPU；基本單元和擴展單元之間一般用扁平電纜連接；整體式PLC一般還可配備特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其功能得以擴展。這種模塊式PLC的特點是配置靈活，可根據需要選配不同規(guī)模的系統(tǒng)，而且裝配方便，便于擴展和維修。大、中型PLC一般采用

36、模塊式結構。還有一些PLC將整體式和模塊式的特點結合起來，構成所謂疊裝式PLC。</p><p>　　按功能分，可分為低檔、中檔、高檔三類。低檔PLC 具有邏輯運算、定時、計數、移位以及自診斷、監(jiān)控等基本功能；還可有少量模擬量輸入/輸出、算術運算、數據傳送和比較、通信等功能；主要用于邏輯控制、順序控制或少量模擬量控制的單機控制系統(tǒng)。中檔PLC除具有低檔PLC的功能外，還具有較強的模擬量輸入/輸出、算術運算、數據傳

37、送和比較、數制轉換、遠程I/O、子程序、通信聯網等功能；有些還可增設中斷控制、PID控制等功能，適用于復雜控制系統(tǒng)。高檔PLC除具有中檔機的功能外，還增加了帶符號算術運算、矩陣運算、位邏輯運算、平方根運算及其它特殊功能函數的運算、制表及表格傳送功能等；高檔PLC機具有更強的通信聯網功能，可用于大規(guī)模過程控制或構成分布式網絡控制系統(tǒng)，實現工廠自動化。</p><p>　　2.3.2 PLC的特點</p>

38、<p>　　可靠性高，抗干擾能力強</p><p>　　高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。PLC由于采用現代大規(guī)模集成電路技術，采用嚴格的生產工藝制造，內部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時間則更長。從PLC的機外電路來說，使用PLC構成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關接點已減少到數百甚至數千分之一，故障也就大大降低。此

39、外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現故障時可及時發(fā)出警報信息。在應用軟件中，應用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。</p><p>　　配套齊全，功能完善，適用性強</p><p>　　PLC發(fā)展到今天，已經形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯

40、處理功能以外，現代PLC大多具有完善的數據運算能力，可用于各種數字控制領域。近年來PLC的功能單元大量涌現，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。</p><p>　　易學易用，深受工程技術人員歡迎</p><p>　　PLC作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設備。它接口容

41、易，編程語言易于為工程技術人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，只用PLC的少量開關量邏輯控制指令就可以方便地實現繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門。</p><p>　　系統(tǒng)的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造</p><p>　　PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使

42、控制系統(tǒng)設計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設備經過改變程序改變生產過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產場合。</p><p>　　體積小，重量輕，能耗低</p><p>　　以超小型PLC為例，新近出產的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數瓦。由于體積小很容易裝入機械內部，是實現機電一體化的理想控制設備。</p><

43、;p>　　2.4 PLC的應用領域</p><p>　　目前，PLC在國內外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。</p><p>　　2.4.1 開關量的邏輯控制</p><p>　　這是PLC最基本、最廣泛的應用領域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現邏輯控制、順序控制

44、，既可用于單臺設備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產線、電鍍流水線等。</p><p>　　2.4.2 模擬量控制</p><p>　　在工業(yè)生產過程當中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現模擬量（Analog）和數字量（Digital）之間的A/D轉換及D/A轉換

45、。PLC廠家都生產配套的A/D和D/A轉換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。</p><p>　　2.4.3 運動控制</p><p>　　PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構配置來說，早期直接用于開關量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構，現在一般使用專用的運動控制模塊。如可驅動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產品幾乎都有運動控制功能，廣

46、泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。</p><p>　　2.4.4 過程控制</p><p>　　過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運行專用的PID子程序。過程控制在冶

47、金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。</p><p>　　2.4.5 數據處理</p><p>　　現代PLC具有數學運算（含矩陣運算、函數運算、邏輯運算）、數據傳送、數據轉換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數據的采集、分析及處理。這些數據可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或將它們打印制表。數據處理一般用于大型控制

48、系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。</p><p>　　2.4.6 通信及聯網</p><p>　　PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設備間的通信。隨著計算機控制的發(fā)展，工廠自動化網絡發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網絡系統(tǒng)。新近生產的PLC都具有通信接口，通信非常方便。</p

49、><p>　　2.5 PLC的結構與工作原理</p><p>　　2.5.1 PLC的結構</p><p>　　PLC的類型繁多，功能和指令系統(tǒng)也不盡相同，但結構與工作原理則大同小異，通常由主機、輸入/輸出接口、電源、編程器擴展器接口和外部設備接口等幾個主要部分組成。</p><p><b>　　主機</b></p&g

50、t;<p>　　主機部分包括中央處理器（CPU）、系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序及數據存儲器。CPU是PLC的核心，它用以運行用戶程序、監(jiān)控輸入/輸出接口狀態(tài)、作出邏輯判斷和進行數據處理，即讀取輸入變量、完成用戶指令規(guī)定的各種操作，將結果送到輸出端，并響應外部設備（如編程器、電腦、打印機等）的請求以及進行各種內部判斷等。PLC的內部存儲器有兩類，一類是系統(tǒng)程序存儲器，主要存放系統(tǒng)管理和監(jiān)控程序及對用戶程序作編譯處理的程序，系統(tǒng)程

51、序已由廠家固定，用戶不能更改；另一類是用戶程序及數據存儲器，主要存放用戶編制的應用程序及各種暫存數據和中間結果。</p><p>　　輸入/輸出（I/O）接口</p><p>　　I/O接口是PLC與輸入/輸出設備連接的部件。輸入接口接受輸入設備（如按鈕、傳感器、觸點、行程開關等）的控制信號。輸出接口是將主機經處理后的結果通過功放電路去驅動輸出設備（如接觸器、電磁閥、指示燈等）。I/O接口

52、一般采用光電耦合電路，以減少電磁干擾，從而提高了可靠性。I/O點數即輸入/輸出端子數是PLC的一項主要技術指標，通常小型機有幾十個點，中型機有幾百個點，大型機將超過千點。</p><p><b>　　電源</b></p><p>　　圖中電源是指為CPU、存儲器、I/O接口等內部電子電路工作所配置的直流開關穩(wěn)壓電源，通常也為輸入設備提供直流電源。</p>

53、<p><b>　　編程器</b></p><p>　　編程器是PLC的一種主要的外部設備，用于手持編程，用戶可用以輸入、檢查、修改、調試程序或監(jiān)示PLC的工作情況。除手持編程器外，還可通過適配器和專用電纜線將PLC與電腦聯接，并利用專用的工具軟件進行電腦編程和監(jiān)控。</p><p><b>　　輸入/輸出擴展單元</b></p

54、><p>　　I/O擴展接口用于連接擴充外部輸入/輸出端子數的擴展單元與基本單元（即主機）。</p><p><b>　　外部設備接口</b></p><p>　　此接口可將編程器、打印機、條碼掃描儀等外部設備與主機相聯，以完成相應的操作。</p><p>　　2.6 PLC的工作原理</p><p>

55、;　　PLC是采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式進行工作的。即在PLC運行時，CPU根據用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲器中的程序，按指令步序號（或地址號）作周期性循環(huán)掃描，如無跳轉指令，則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至程序結束。然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描。在每次掃描過程中，還要完成對輸入信號的采樣和對輸出狀態(tài)的刷新等工作。</p><p>　　PLC的掃描一個周期必經輸入采樣、程序執(zhí)

56、行和輸出刷新三個階段。</p><p>　　PLC在輸入采樣階段：首先以掃描方式按順序將所有暫存在輸入鎖存器中的輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入數據讀入，并將其寫入各對應的輸入狀態(tài)寄存器中，即刷新輸入。隨即關閉輸入端口，進入程序執(zhí)行階段。</p><p>　　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)寄存器中所有的內容隨著程序的執(zhí)

57、行而改變。</p><p>　　輸出刷新階段：當所有指令執(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，驅動相應輸出設備工作。</p><p>　　2.7 PLC梯形圖概述</p><p>　　梯形圖是使用得最多的圖形編程語言，被稱為PLC的第一編程語言。梯形圖與電器控制系統(tǒng)的電路圖很相似，具有直觀易

58、懂的優(yōu)點，很容易被工廠電氣人員掌握，特別適用于開關量邏輯控制。梯形圖常被稱為電路或程序，梯形圖的設計稱為編程。</p><p>　　PLC梯形圖中的某些編程元件沿用了繼電器這一名稱，如輸入繼電器、輸出繼電器、內部輔助繼電器等，但是它們不是真實的物理繼電器，而是一些存儲單元（軟繼電器），每一軟繼電器與PLC存儲器中映像寄存器的一個存儲單元相對應。該存儲單元如果為“1”狀態(tài)，則表示梯形圖中對應軟繼電器的線圈“通電”，

59、其常開觸點接通，常閉觸點斷開，稱這種狀態(tài)是該軟繼電器的“1”或“ON”狀態(tài)。如果該存儲單元為“0”狀態(tài)，對應軟繼電器的線圈和觸點的狀態(tài)與上述的相反，稱該軟繼電器為“0”或“OFF”狀態(tài)。使用中也常將這些“軟繼電器”稱為編程元件。</p><p>　　開關量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。</p><p>　　模擬量：按其精度

60、可分為12bit、14bit、16bit等；按信號類型可分為電流型(4-20mA,0-20mA)、電壓型(0-10V,0-5V,-10-10V)等。</p><p>　　除了上述通用I/O外，還有特殊I/O模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。</p><p>　　梯形圖兩側的垂直公共線稱為母線(Bus bar)，。在分析梯形圖的邏輯關系時，為了借用繼電器電路圖的分析方法，可以想象左右兩側母

61、線（左母線和右母線）之間有一個左正右負的直流電源電壓，母線之間有“能流”從左向右流動。右母線可以不畫出。</p><p>　　根據梯形圖中各觸點的狀態(tài)和邏輯關系，求出與圖中各線圈對應的編程元件的狀態(tài)，稱為梯形圖的邏輯解算。梯形圖中邏輯解算是按從左至右、從上到下的順序進行的。解算的結果，馬上可以被后面的邏輯解算所利用。邏輯解算是根據輸入映像寄存器中的值，而不是根據解算瞬時外部輸入觸點的狀態(tài)來進行的。</p&g

62、t;<p>　　PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數字信號進入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O分為開關量輸入（DI），開關量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。</p><p>　　開關量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24

63、VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。</p><p>　　模擬量：按其精度可分為12bit、14bit、16bit等；按信號類型可分為電流型(4-20mA,0-20mA)、電壓型(0-10V,0-5V,-10-10V)等。</p><p>　　除了上述通用I/O外，還有特殊I/O模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。</p><p>　　第三章 照明智能控

64、制</p><p>　　3.1 照明智能其主要特點為：</p><p>　　1．系統(tǒng)可控制任意回路連續(xù)調光或開關。</p><p>　　2 ．場景控制：可預先設置多個不同場景，在場景切換時淡入、淡出。</p><p>　　3 ．可接入各種傳感器對燈光進行自動控制。</p><p>　　4 ．移動傳感器：對人體紅外線檢測

65、達到對燈光的控制；如人來燈亮，人走燈滅（暗）。</p><p>　　5 ．光亮照度傳感器：對某些場合可根據室外光線的強弱調整室內光線，如學校教室的恒照度控制。 6．時間控制：某些場合可以隨上下班時間調整亮度。</p><p>　　7 ．紅外遙控：可用手持紅外遙控器對燈光進行控制。</p><p>　　8．系統(tǒng)聯網：可系統(tǒng)聯網，利用上述控制手段進行綜合控制或與樓宇智能

66、控制系統(tǒng)聯網。</p><p>　　9. 可由聲.光.熱.人及動物的移動檢測達到對燈光的控制.</p><p>　　3.2 使用智能照明系統(tǒng)的效果</p><p>　　3.2.1 照明的自動化控制</p><p>　　系統(tǒng)最大的特點是場景控制，在同一室內可有多路照明回路，對每一回路亮度調整后達到某種燈光氣氛稱為場景；可預先設置不同的場景（營造

67、出不同的燈光環(huán)境），切換場景時的淡入淡出時間，使燈光柔和變化。時鐘控制，利用時鐘控制器，使燈光呈現按每天的日出日落或有時間規(guī)律的變化。利用各種傳感器及遙控器達到對燈光的自動控制。</p><p>　　3.2.2 美化環(huán)境</p><p>　　室內照明利用場景變化增加環(huán)境藝術效果，產生立體感、層次感，營造出舒適的環(huán)境，有利人們的身心健康，提高工作效率。</p><p>

68、;　　3.2.3延長燈具壽命</p><p>　　影響燈具壽命的主要因素主要有過電壓使用和冷態(tài)沖擊，它們使燈具壽命大大降低。LT系列智能調光器具有輸出限壓保護功能：即當電網電壓超過額定電壓220V后調光器自動調節(jié)輸出在220V以內。 當燈泡冷態(tài)接電瞬間會產生額定電流5－10倍的沖擊電流，大大影響燈具壽命。智能調光控制系統(tǒng)采用緩開啟及淡入淡出調光控制，可避免對燈具的冷態(tài)沖擊，延長燈具壽命。系統(tǒng)可延長燈泡壽命2－4倍

69、，可節(jié)省大量燈泡，減少更換燈泡的工作量。</p><p>　　3.2.4 節(jié)約能源</p><p>　　采用亮度傳感器，自動調節(jié)燈光強弱，達到節(jié)能效果。 采用移動傳感器，當人進入傳感器感應區(qū)域后漸升光，當人走出感應區(qū)域后燈光漸漸減低或熄滅，使一些走廊、樓道的"長明燈"得到控制，達到節(jié)能的目的。 例如：某飯店為了節(jié)電，將全部走廊燈換為5W節(jié)能燈，以減少能耗，但帶來的問題是

70、節(jié)能燈光照舒適度很差，照度降低，使飯店檔次降低。建議采用移動傳感器控制。</p><p>　　3.2.5 照度及照度的一致性</p><p>　　采用照度傳感器，可以達到室內的光線保持恒定</p><p>　　。例如：在學校的教室，要求靠窗與靠墻光強度其本相同，可在靠窗與靠墻處分別加裝傳感器，當室外光線強時系統(tǒng)會自動將靠窗的燈光減弱或關閉及根據靠墻傳感器調整靠墻的燈

71、光亮度；當室外光線變弱時，傳感器會根據感應信號調整燈的亮度到預先設置的光照度值。 新燈具會隨著使用時間發(fā)光效率逐漸降低，新辦公樓隨著使用時間墻面的反射率將衰減，這樣新舊會產生照度的不一致性，通過智能調光器系統(tǒng)的控制可調節(jié)照度達到相對的穩(wěn)定，且可節(jié)約能源。</p><p>　　3.2.6 綜合控制</p><p>　　可通過計算機網絡對整個系統(tǒng)進行監(jiān)控，例如了解當前各個照明回路的工作狀態(tài)；設

72、置、修改場景；當有緊急情況時控制整個系統(tǒng)及發(fā)出故障報告。 可通過網關接口及串行接口與大樓的BA系統(tǒng)或消防系統(tǒng)、保安系統(tǒng)等控制系統(tǒng)相連接 LT-net智能照明控制系統(tǒng)通常由調光模塊、開關功率模塊、場景控制面板、傳感器及編程器、編程插口、PC監(jiān)控機等部件組成，將上述各種具備獨立控制功能的模塊連接在一根計算機數據線上，即可組成一個獨立的照明控制系統(tǒng)，實現對燈光系統(tǒng)的各種智能化管理及自動控制。</p><p>　　第四章

73、 照明智能控制方案</p><p>　　道路照明的主要作用是保證行人安全和方便，綠地和景觀照明主要是給人們營造溫馨、和諧、美麗的環(huán)境．既要滿足照明的主要功能，又要盡量節(jié)約能源，只能是采用科學的管理和控制，使兩者完美統(tǒng)一．學生是一個特殊群體，活動的時間性、規(guī)律性非常突出，因此決定對道和其他公共照明實行智能分時控制．</p><p>　　4.1 燈具布置方案</p><p&

74、gt;　　學校的道路是以步行者為多，人員比較密集，當然也有少量車輛通過，可以說是人車混合的道路．在設計時采用了高于一般居住區(qū)而低于商業(yè)區(qū)的標準，正常情況保持路面照度不小于15lx．為了便于分時控制，在燈具布置時采用了雙側交錯布置，桿距定為25m，較標準桿距略小，有利于分時控制時減少燈光死角．根據這些數據，就可以計算光通量和光源功率了．計算出光通量，通過查閱光源手冊可知，應選用150W的金屬鹵化物燈具。我校占地面積約60萬平方，主要道路長

75、約10000米。因此，需要安裝150W的路燈400盞，用電容量為60kW．其次景觀和其他公共場地照明的用電容量約為15kW．</p><p>　　4.2 分時控制方案構想</p><p>　　在設計前，對大學生的活動規(guī)律、道路照明的亮度進行了統(tǒng)計和測量，掌握了一手資料．大部分學生在21點鐘之前回到寢室，21點至23點之間只有少量學生在室外活動，23點鐘之后基本上沒有學生活動，學校進入安靜狀

76、態(tài)．根據這個特點把控制分為3個時段：第1個時段為21點之前，所有燈具全部開啟；第2時段為21點至23點，活動人員較少，可以關閉1／2的燈具；而到23點之后為第3時段，只要留有1／4的燈具工作，路面照度達3lx以上，高于道路照明的最低要求．為了最大限度地節(jié)能，設計時還考慮了季節(jié)的因素：夏季夜短晝長，開燈晚，熄燈早；冬季則相對開燈較早，熄燈則相對較晚．景觀和公共綠地照明采用第1、第2時段全開，第3時段全熄的控制方式，控制簡單易行，節(jié)能效果顯

77、著．節(jié)假日多也是學校的特點之一，寒暑假加在一起有3個月左右．制定的控制方案是：寒暑假期間景觀燈手動控制，根據需要臨時或少量開啟；而路燈每天只開啟1／4，滿足最低照明要求．</p><p>　　4.3 供電系統(tǒng)及控制原理設計</p><p>　　路燈采用雙側交錯布置，每一側的路燈由2個單獨的控制回路進行間隔控制，如：1#回路控制左側的單編號燈具，2#回路控制同一側的雙編號燈具。3#、4#回路

78、則分別控制右側的單、雙編號燈具．當進入第2時段后，每側關閉1個回路，也就是1／2的燈具熄滅，由于燈的桿距不是很大，且學校道路不是很寬，燈光可以全覆蓋，最低照度點也可以在5lx以上．當進入第3時段時，4個回路中3個回路分斷，也就是只有1／4的燈具點亮，對于學校內部道路而言，完全可以滿足要求．由于燈具容量較大，采用了兩級母線供電方式，每段小母線為一部分路燈供電．采用兩級母線制比較靈活，同時也降低了母線和開關的容量，便于安裝和維護．每個回路由

79、一個接觸器控制，接觸器的動作受控于PLC的程序．供電系統(tǒng)示意圖如圖1所示．（附錄1）</p><p>　　圖中僅畫出了1條道路和1個景觀區(qū)域的供電系統(tǒng)圖，其實全校的照明共有8段小母線，30個回路．</p><p>　　4.4 分時智能控制程序編制</p><p>　　正如前面所述，每天的照明控制分3個時段，為了最大限度地節(jié)約能源，在具體編制程序時還考慮了不同季節(jié)的因

80、素，一般在冬、春季，天黑得較早，17點左右自然光線就很弱了，而在夏天陽光可以維持到18點．因此，把一年四季分為2個區(qū)間，在設計時考慮了夏、秋時制和冬、春時制的識別，使節(jié)能效果更加明顯．</p><p>　　4.4.1 三時段控制程序編制</p><p>　　在編制時段程序時，用了數據比較功能指令，相對普通指令而言，程序較短，使程序大為簡化．把5月1日至10月1日定義為夏、秋時制，它的3個時

81、段劃分為：18點至21點、2l點至23點、23點至凌晨5點．把10月1日至來年4月30日定義為冬、春時制，它的3個時段劃分為：17點至21點、21點到23點、23點至凌晨6點．道路照明的PLC程序就是要實現這些不同季節(jié)的時段控制要求．道路照明的程序梯形圖如圖2所示（附錄2）．在此需要說明的是，根據學校供電質量好、少停電的特點，下面的程序中沒有編制時間自動校正程序，因此，第1次投入運行的時刻必須是中午12點，之后就會自動控制照明，不需要人

82、工干預．</p><p>　　圖中X0為啟動開關的信號，當選擇到自動工作制時，X0就處于使能狀態(tài)，使PLC投入程序運行，X0閉合以后，計數器CO開始計數．M100是不同時制的識別控制信號，當M100為高電平時程序進人夏、秋時制工作狀態(tài)，M100為低電平時程序進入冬、春季節(jié)的工作狀態(tài)．YO，Y1，Y2，Y3分別控制道路兩側的燈具．從程序中可以看出：第1時段Y0，Y1，Y2，Y3全部為“1”，燈具全部點亮；第2時段Y

83、o，Y2被復位為“0”，道路的兩側各有1／2燈具點亮；第3時段就只有Y1控制的回路工作了．M200是寒暑假控制接點，當進入寒暑假期問，M200斷開，Yo，Y2，Y3不能得電．</p><p>　　4.4.2 季節(jié)自動選擇程序</p><p>　　為了最大限度地節(jié)能，不同季節(jié)亮燈的時間有所不同，季節(jié)選擇程序主要是為夏、秋季和冬、春季節(jié)的不同時段控制而設置的．PLC有日期設定與識別功能，利用它

84、可以完成季節(jié)的轉換控制，實現不同季節(jié)的不同時段控制方案．程序中的M100是控制季節(jié)程序轉換的信號，當M100使能時程序進入冬、春季控制，反之，程序為夏、秋時制控制方式．夏、秋時制的時間定為每年的5月1日0點至10月30日的24點，不同地區(qū)應適當調整．如圖3所示．（附錄3）</p><p>　　4.4.3寒暑假控制程序</p><p>　　學校的寒假一般是1月中旬到2月中旬，暑假一般是7月初

85、到9月初，共計約3個月的時間．當日期到達寒暑假開始日期時，圖2中M200接點斷開，使Y0，Y2，Y3都不能得電，這樣整個夜間就只有1／4的照度．當寒暑假結束時，M200接點閉合，程序進入正常運行狀態(tài)，按3個時段運行．寒暑假控制程序的編制方法與季節(jié)控制程序完全一樣，也是一個日期識別程序。</p><p><b>　　4.5 節(jié)能計算</b></p><p>　　所謂節(jié)能

86、是針對全時段、全負荷運行而言的所以計算節(jié)能時，主要有三部分：一是夏、秋季節(jié)的晚開燈和早熄燈各1h，大約有3個月的時間．二是一年之中，每天第2、第3時段減少照度的節(jié)能；三是寒暑假時間的節(jié)能，暑假50d，每天11 h，寒假30d，每天13h，均為 1／4負荷運行．詳細計算如下．</p><p>　　4.5.1 夏、秋季節(jié)能計算．</p><p>　　夏、秋季共計90d，每天晚開1 h

87、按全負荷計算，早熄燈1h按1／4負荷計算，即夏、秋季節(jié)能為(520×150)X(1+3／4)×90=12285 kw·h．</p><p>　　4.5.2 每年第2、第3時段節(jié)能計算．</p><p>　　每天第2時段是3h，為1/2負荷運行，第3時段是6 h， 為1/4負荷運行．除去寒暑假，約有9個月，共270d，即第2時段節(jié)能為 【(520

88、5;150)×1/2】×3×270=31590kW·h．</p><p>　　第3時段節(jié)能為【(520×150)×3/4】×6×270=94 770 kW·h．</p><p>　　4.5.3 寒暑假節(jié)能計算．</p><p>　　寒暑假期間，每天均為1/4負荷運行，只是工作時

89、間有所不同 故寒暑假節(jié)能為：(520×150)(50×11+30X13)×3/4=54 990 kW·h．</p><p>　　4.5.4 總節(jié)能計算．</p><p>　　總節(jié)能數量為以上各項節(jié)能的總和，即12285+31590+94770+54990=193635 kW·h．</p><p>　　按照當地的電價來

90、計算，也是一筆不小的開支，所以用智能照明控制非常的合算。</p><p><b>　　結束語</b></p><p>　　通過校園照明智能控制，節(jié)電效果明顯．采用PLC做控制元件，相對于市場上出售的智能控制器而言，投資小，故障率低，基本免維護．采用智能控制后，燈具的壽命可延長2～3倍，節(jié)省直接投資至少在10萬元以上．該系統(tǒng)設計合理、施工方便，適用范圍廣。</p&

91、gt;<p>　　通過本設計，我學習到了很多東西，在工作的細心上也得到了提高。并且，更了解了有關可編程控制器的功能。我選擇這個設計，也是為了彌補以前學習上的不足。這次設計，使我了解到老師的用心良苦，并且從老師那學到了很多寶貴的東西。更系統(tǒng)的運用了在大學期間所學習到的內容，讓我對自己的所學知識有了更深刻的了解。不論是思維方式還是實際的動手能力都取得了很大的進步。這將在今后的學習和生活中使我受益匪淺。</p>&

92、lt;p><b>　　致謝</b></p><p>　　本論文是在導師李全勝老師的悉心指導下完成的。在畢業(yè)設計期間，李老師為我創(chuàng)造了良好的學習環(huán)境并提供了非常好的研究條件。在整個論文的選題、研究和撰寫過程中，始終得到老師的悉心指導、熱情的鼓勵和支持。在此期間，老師多次提醒我該注意的問題，本論文在初稿完成之際，李老師還給我耐心的指出其中的錯誤與不足。借此論文的完成之際，謹向我的恩師表達我

93、衷心的感謝和崇高的敬意！老師淵博的知識、嚴謹的治學態(tài)度、崇高的敬業(yè)精神與為人師表的風范，使我受益匪淺。在此，謹向李老師表示我最衷心的感謝。</p><p><b>　　參考文獻：</b></p><p>　　史國生 電氣控制與可編程控制技術 2008</p><p>　　董愛華 可編程控制器原理及應用 2009</p><