PLC_在教学楼照明控制系统中的应用

1、in the lighting control system of teaching building(湖南铁道职业技术学院) 唐建国1 余斌2 JianGuo Tang Bing Yu摘要: 本文从学校节约电能的角度,介绍了 PLC 在教学楼教室照明控制系统中的应用。 着重介绍了按课表对教室进行合理供电的方法和课表的数字化处理及照明控制程序的设计。关键词: PLC;教室照明控制;课表数字化 中国分类号:TP273+.5 文献标识码:BPLC applicaton in the lighting control system of teaching buildingTechnological

2、institute of railway job of Hunan Tang JianGuo (Zhuzhou of Hunan )Abstract: This text is in terim of ecoenomizing electric energy in the school, Have intro ducedThe application in the lighting control system of the classroom of teaching building of PLC. IS it go on mrthool and digitized treatment an

3、d design progrom. Lighting of control system of school timetable that supply power tationally to classoom according to school timetable to introduce emphatically.Keyword: PLC; Theclassrom illumination contrdling; school timetable digitization 1、问题的提出高等院校在教学过程中要消耗相当多的电能,例如;教室照明、实验、实习、科研等均 需电能的支持。据某学院

4、统计,仅教学中所耗电能约占到该校电量的 50%,年付电费达 100 多万元。然而调查发现,在教学过程中电能浪费的现象却比较严重。教室长明灯、教室内灯 多人少、白天光线强也不关灯等现象随处可现。这无疑浪费了电能,增大了教学成本,增加 了学院的支去。例如笔者所在学院共有教室 146 间,每间教室装有 12 盏或者 16 盏 40W 的 日光灯用于教室照明。由于存在上述现象,学院每年将多支出 20 多万元电费。针对教室用 电浪费严重的现象,提出对教学楼照明系统进行技术改造,将教室的照明用电实行智能化管 理,使教室的照明用电合理有效使用。本文就照明智能控制装置中 PLC 控制技术的应用予以介绍。2、教

5、室照明控制策略 为了确保教室上课期间教学用电,合理安排教室非教学用电,有效利用学院教学资源。对教室的照明用电实施以下控制策略:(1)、以教学楼为单元,以教室为控制对象。每台 PLC 控制一栋教学楼。 (2)、每间教室按课表执行供电。为了提高供电的可靠性,简化程序设计、简化调试、方便故障排除,PLC 实行分层控制。(3)、为了弥补 PLC 不能根据教室内自然光的强弱自动调整供电策略的缺陷。在 PLC 输入端接入光电控制装置,当自然光符合照明要求时,向 PLC 提供信号,系统拒绝向教学楼 供电。(4)、为了合理利用资源,充分发挥图书馆使用效率,晚自习时段集中向某一教学楼供电。 基金项目:湖南省教育

6、厅 2005 年度科学研究资助将分散在各教学楼教室人数不多的学生集中到某一教学楼和图书馆。而其余教学楼晚自习不 提供照明用电。3、PLC 的选择教学楼照明智能控制过程比较复杂,其特点是 PLC 的输入信号远远少于输出信号,从 经济的角度考虑,选取 FX2N16M 另加 FX2N16EYR 扩展模块。扩展模块的实际使用数量 随教学楼教室的多少决定。4、PLC 控制程序的设计教学楼照明智能控制系统的控制程序由周日历映象程序和上课时段选择程序、上课时段 数字化程序、教室照明控制等程序段组成。1)、周日历和日时段程序 众所周知;一周内,教室是否有课是由课表决定的。当学 校课表一经排定并赋予执行,该教室

7、上课情况就取决于二个因素,一是周日历,二是日作息 时间归属时段。从教学的角度,两时段的有效性分别为星期一星期五及与日作息时间中涉 及上课的几个时段。两者的有效度与课表关联。因此,对教室进行有效供电,课表即成为编 写照明控制程序的蓝本。由于周日历和日作息是周期性的循环执行,两者的循环周期不同且 又有关联,编写程序时,对两者的差异必须予以充分考虑。图 1 为周日历映象程序和上课时 段选择程序。图 1 周日历映象和上课时段选择程序图中 X0、X2 时钟输入接点,X1、X3 手动输入接点。M31M37 为周历期映象接点。如 M31 接点闭合即映象周日期星期一,Y20、Y21.Y26 用于周日期显示。

8、由于该校日作息时间表有 27 个时间段,每一时间段有不同的作息内容。在 27 个时间段中涉及上课的时间段是从上午的 8:1011:55、下午 14:3018:40、晚上 19:3021:10 共有 10 个课时段。程序设计时,必须从输入的时钟信号中选取这 10 个课时信号,图中 M6、M8、 M10、M12. M25 分别对应时钟控制装置输出的上课信号的映象接点,是从输入的作息时间 信号中选取的上课信号。为了便于停电后工作人员调节,确认调节是否正确,程序中设置了 手动调节按钮和上课节次显示 Y0、Y2、Y3、Y4、Y5.Y11。由于周日历和日作息是按周期性依次顺序循环运行,时间上具有不可逆转性

9、,而且两者的 循环周期不周。根据这一特点,我们采用移位的方法设计周日历映象程序和上课时段选择程 序,用输入的时钟控制信号(X0、X2)作移位驱动信号。图中 X0、X2 时钟输入接点,X1、 X3 手动输入接点。M31M37 为周日历映象接点。如 M31 接点闭合即映象周日历星期一。2)、教室课表的数字化处理 某一教室某一时段是否上课,由教室日课表决定。为了实现 教室照明控制按日课表执行,即有课供电,无课断电的控制逻辑。必须将每间教室在某课时 段有无课的关系用数字对应表示,经程序运作和处理,转换成教室照明控制信号。为了充分 利用 PLC 内部资源,处理方法是采取分层编码,数字表示。例如;某教学楼

10、有六层,每层 有 8 间教室。若该日第一次课除 3 号教室外其余均有课。编码时,将有课表示“1”,无课表 示“0”。用“K61”表示第六层上午第一次课的对应数据。其数字化处理如下;教室编号 8 7 6 5 4 3 2 1楼层教室编码为了方便数字输入,用十进数表示; K61= 261K61=261 即为该层教室对应该时段数字课表。按上述处理方法,即可求得该栋教学楼各层的数字课表。3)、教室照明控制程序 程序由周日期认定与驱动环节、上课信号与数字传送环节、下课信号与复位环节、照明控制环节等主要部分构成。限于篇幅,图 2 表示某教学楼星期一 上午时段的照明控制程序。11111011图 2 某教学楼照

11、明控制程序程序中,M31 为对应周日期接点。M31 接点的闭合,使程序进入数字电子课表。M6、M10、为上课信号接点。若当上午第一次(或第二次)课上课时间到时,M6(或 M10)接 点闭合,传送指令 MOV 将该教学楼的数字课表送入数据寄存器 D1D6 ,与此同时,M41(或 M42)闭合 ,将 D1(或 D2)中数字处理后由 K2Y30(或 K2Y40)输出,完成该次课教室 的照明供电。图中 M9、M13、为下课断电接点。当第一次(或第二次)下课时间到,M9 (或 M13)接点闭合,ZRST 驱动 D1D6、Y30Y80、M41(或 M42)复位,断开教室照 明供电线路。为使控制程序能与周日

12、期和日课表相对应,照明控制程序划分五块,每块用主控指令 MCMCR 分割,每块与周日期和日课表相对应.5、结束语PLC 在照明智能控制装置中的应用,实现了教室按课表供电,使教室用电浪费严重的现 象得已根治,教室照明供电实现了自动控制,解决了依靠人工操作达到节约用电的被动局面。由于,控制程序设计成结构化,当教室课表发生变动时,程序的调整易于进行,不需改 变控制程序的整体结构。同时,PLC 的应用也为采用网络控制奠定了基础。参考文献:1 王兆义,小型可编程控制器实用技术M,机械工业出版,2004 年2 郭宗义等,可编程序控制器应用系统设计及通信网络技术M,人民邮电出版社,2002 年作者简介:唐建

13、国,男,1953 年生,汉族,副教授,本科,湖南铁道职业技术学院电 气系,主要从事电机制造和应用、电气控制技术等方面的研究和教学工作。余斌,男,1973 生,汉族,硕士,副教授,湖南铁道职业技术学院机电系,主要从事计算机控制系统、面向 对象技术等方面的研究和教学。Authors brief introduction: JianGuoTang, male, Born in 1953, Chinese, associate professor, undergraduate course, the railroad Professional technical college electricity

14、 of Hunan department, mainly was engaged in the research and teachings work of the electrical engineering manufacturing and application, the electricity control technique.etc. BingYu , male,Born in 1973, Chinese, Master, associate professor, the railroad Professional technical college machine electricity department of Hunan, mainly be engaged in t