基于plc校园照明控制系统设计

基于plc校园照明控制系统设计内容摘要：

能。 三 . 照明控制器 智能照明控制系统的核心部分，由控制模块电路、驱动模块电路、照明专用自锁继电器组成。 每个照明控制器均可独立工作，也可以由计算机中心控制。 主控中心停止工作或通讯中断不影响控制器的正常运行。 控制器有多种规格，单个控制器最多可控制 48 个回路。 一个系统 内最多可连接 500 个控制器。 四 .可编程开关 智能的弱电开关，有 1~8 键等各种规格，开关本身使用 24V 安全电压，不会有漏电的危险，开关操作时也不会出现打火和拉弧，确保安全。 可编程开关上的每一个按键所控制的回路均由计算机编程设定，单键可控制多个回路，可根据情况变化随意更改组合，使用起来灵活、方便。 五 . 动态传感器 利用红外线或超声波的原理，自动识别房间内是否有人存在而给控制器发送信号，实现 “ 人来灯亮，人走灯灭 ” 的动态控制功能。 六 .照度传感器 核心部件是光电耦合器，通过感应外部自然光源的照度来调节室内照 明的亮度，实现智能探测和智能调节的功能。 七 . 电话通讯装置 电话控制所需的附加设备。 用户直接拨打电话，根据提示音操作，控制照明开关。 6 图 21智能照明控制系统图 第三节 图书馆照明系统设计的基本方法 一 .自习室照明系统设计 由于是小型图书 ,这里只有三个自习室 ,对这三个自习室编号为 、 、。 采用一个 PLC 对这些区域实行集中控制 ,找到 输入输出点。 每个自习室根据灯光照度的要求分别装了三个双鉴传感器和两个照度传感器。 双鉴传感器分布在房间的前中后区域内 ,分别控制该区域的灯的开关 ,而照度传 感器装在向阳的窗户上 ,用来感知外界光线的变化来控制室内灯光的亮度。 当外界光线变弱时 ,照度传感器的输出端口输出一个为 1 的开关量 ,该开关量可以直接接在 PLC 的 I/O 口上 ,在 PLC的输出端口向四路调光器输出一个为 1的开关量 ,调光器接收到这个信号后提高对其控制的灯的电能的供给 ,进而调亮灯的亮度 ,当外界光线变亮时 ,照度传感器的输出端口输出一个为 0 的开关量 ,该开关量经 PLC 后传递给四路调光器 ,调光器接收到这个信号后降低对其控制区域内灯的电能的供给 ,进而调暗等的亮度。 双鉴传感器当感知到该区域有人时向 PLC 发送一个为 1 的 开关量 ,该开关量可以直接接在 PLC 的 I/O 口上 ,而 PLC 的继电器输出的电压可以满足荧光灯的额定电压 ,进而在该双鉴传感器控制下的灯亮 ,当双鉴传感器感知到该区域没人时 ,向 PLC 发送一个为 0 的开关量 ,PLC 的输出端口向继电器输出连接点送 0,该区域控制下的灯灭掉。 另外可以添加以太网通信 ,用组态软件监控该区域灯的状态 ,进一步实现灯光的智能控制。 二 . 办公室、阅览室照明系统设计 办公室、阅览室照明设计的基本方法与自习室基本相同 ,四个办公室采用一个 PLC 控制 ,四个办公室分别编号为 、 、 、。 三个阅览室采用一个 7 PLC 控制 ,三个阅览室分别编号为 、 、。 它们的具体设计方法参照自习室。 三． 公共区域照明系统设计 对于楼梯、走廊、卫生间等公共区域 ,我们采用声光控制就行了 ,声光控制电路图如下图 21 所示。 其控制原理 ,在白天 ,光敏二极管 2CU 受光照呈低阻态 ,引脚 13 为低电平 ,不受白天楼梯内声音的控制 ,引脚 8 也为低电平 ,灯泡不亮。 在晚上 ,光敏二极管在无光照时呈高阻态 ,13 仍为低电平 ,但只要有声音后 ,压电陶瓷片 HTD 拾取的微弱声音经引脚 2 反相器作线性放大 ,引脚 10 为高电平 ,二极管IN4148 给电容充电 ,引脚 6 为 0,引脚 8 为 1,可控硅有触发电压导通 ,灯泡点亮。 一段时间后灯泡自动熄灭。 图 22声光控制电路 8 第三章 系统硬件设计 第 一 节 PLC 模块的选型 一． CPU 模块的选型 在该系统中 ， 分区域控制 ， 图书馆里的自习室、阅览室、办公室这三个地方分别用一个 PLC 控制 ， 而会议室、书库等其他地方用一个 PLC 控制 ， 由于处理点数较多 ， 又涉及到 PLC 与上位机的通信 ， 所以应选择一个有利于扩展 I/O 输入 ，且具备较强通信功能 （ 比如自由端口通信 ） 的 CPU 模块。 在该系统中选择西门子的 CPU224CN 作为 CPU 模 块 ， 本身提供 24VDC 电源 ， 这个模块具备 14 个数字输入点 ， 10 个数字输出点 ， 一个 RS485 串行通信接口。 二． 输入输出点的计算与 I/O 模块的选型 该图书馆是小型图书馆 ,本设计主要针对了图书馆的主要活动场所 ： 自习室、阅览室、会议室、办公室、书库等。 会议室两个 ,每个会议室装有两个照度传感器。 办公室四个 ,每个办公室装有两个照度传感器和三个双鉴传感器。 自习室有三个 ,每个自习室装有两个照度传感器和三个双鉴传感器。 阅览室有三个 ,每个阅览室装有两个照度传感器和四个双鉴传感器。 书库两个 ,每个装有两个双鉴传感器。 以办公室为 例 ,而自习室、阅览室、会议室、书库等大都如这样分布传感器的。 另外 ,系统加一个七天定时器和四个四路数字调光器。 统计得输入点62 个 ,输出点 49 个。 而四个 PLC 中 ,只有前三个 PLC 的输入输出点不够用 ,而前三个的输入点为 53 个 ,输出点为 43 个。 这里根据要求选择一个 16DI 的 EM221和两个 8DO 的 EM222。 额定电压 24VDC,输入― 1‖时 ,对应电压为 15~30VDC,输入― 0‖时 ,对应电压为 0~5VDC。 输出特性 ： 额定负载电压为 24~230VAC,― 1‖信号时 ,额定电流 2A,― 0‖信号时 ,额定电流 0A。 (3)通信模块的选择 在该系统中选择 CP2431 以太网通信模块。 该模块支持 S7200PLC 与上位机进行以太网通信。 第二节 传感器的选型 一． 照度传感器的选型 GZD 系统光照度传感器采用对弱光也有较高灵敏度的硅兰光伏探测器作为传感器 ， 具有测量范围宽、线形度好、防水性能好、使用方便、便于安装、传输距离远等特点 ， 适用于各种场所 ， 尤其适用于室内灯光、城市照明等场所。 根据不同的测量场所 ， 配合不同的量程 ， 线性度好、防水性能好 、可靠性高、 结构美观、安装使用方便、抗干扰能力强。 其输出是开关量 ， 可以和 PLC 直接连接。 通 过感知外界光线与内部设定值比较 ， 调整光源的亮度与分布。 亮度感知范围 ： 9 20。 3000Lux,亮度控制范围 ： 40。 1600Lux,感测角 为 1800,供电电压 ： 12VDC。 20VDC，建议工作在 12V。 二． 双鉴传感器 双鉴传感器选用微波加红外的 DT6360STC 吸顶式双鉴传感器 ， 微波视区可调、抗辐射干扰、自动温度补偿、 360176。 探测范围、探测直径 10 米。 工作电压是12VDC。 输出继电器开关量 ， 可以直接连接 PLC。 三． 七天定时器 ETC12A 七天定时器可以设定一周的时间状态即工作段的时间早八点到 中午十二点下午两点到晚上九点的时间。 有手动控制按钮 ， 可以调整一天中时间的设定段 ， 也可以通过程序控制时间段的设定。 本身就是一个智能的模块 ， 有自己的处理器和存储器 ， 可以手动复位置位 ， 有两路 RS232 通讯端口 ， 可以与 PLC通信 ， 工作电压 12VDC。 四 .四路数字调光器 ITLC4 四路调光器是一款大功率白炽灯调光设备 ， 支持 RS232 通讯方式 ，支持与可编程控制主机及第三方可编程控制主机配套使用。 支持 4 路白炽灯亮度同时或分开调节 ， 支持环境照度预设 ， 系统应用中常用与完成环境照度场景的存储于调用。 电源 ： 220V、 50Hz， 载入容量 ： 单路功率≤ 1200W， 总功率 4000W ，接线端口如下图 31 所 示： 图 31 四路调光器接线端口 第三节 系统各部分模块的连接方式 一． 整体结构图 这里以自习室、阅览室、办公室为主要设计对象 ， 楼梯、走廊、卫生间为次要对象 ， 其设计简单 ， 用声控开关控制灯的状态 ， 在这里不再赘述。 如 43 所示 ，七天定时器控制自习室、办公室、阅览室等其他区域在整体时间上的灯的状态即工作日的灯光时间控制可以手动修改时间设置 ， 也可以通过程序设置时间 ， 在工作时间内 ， 灯的总状态是开 ， 而每个房间里的灯的 状态则是由房间里的传感器决 10 定的。 由图 43 可知 ， A 号 PLC 控制整个图书馆的办公室 ， B 号 PLC 控制整个图书馆的自习室 ， C 号 PLC 控制整个图书馆的阅览室 ， 而 D 号 PLC 则主要控制会议室、书库等其他区域。 以办公室举例来说 ， 首先照度传感器感知外界光线的强弱 ，当外界光线弱时 ， 传感器的开关动作。