基PL;C教室照明智能控制系统设计

1、学号091401229?电气控制与可编程控制技术?课 程 设 计 2021级本科 题 目：基于S7-200教室照明智能控制系统设计 系 院： 物理与机电工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 作者姓名： 指导教师： 张静 职称： 副教授 完成日期： 2021 年 12 月 14 日课程设计任务书 2021 年 冬 季学期 学 生 姓 名学 号091401229专 业 电气工程班 级09级2班题 目 名 称基于S7-200教室照明智能控制系统1、 设计内容： 学生根据控制要求 ，明确设计任务，拟定设计方案与进度方案，运用设计方案与进度方案，运用所学的理论知识，进行教室照明智能控制系统运行原理设计

2、、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计，提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。二、设计要求： 1.设计一个基于S7-200教室照明智能控制系统。一个有四个区域的多媒体教室为例来说明控制系统的程序设计。STEP7软件语句表编写的控制程序如下：此程序通过软件模拟仿真可以到达期望的摔制要求。3、 设计说明书的编写要求：1.设计出硬件系统的梯形图等;2.系统有启动、停止功能;3.运用功能指令进行PLC控制程序设计；4.进行系统仿真调试，实现教室照明的控制要求。四、设计进度及安排： 第一周： 星期一、二 讲解设计课题内容、布置任务及要求 星期三、四 PLC输入输出接线图，初步

3、设计 星期五 梯形图，控制面板图初步设计 第二周： 星期一、二 PLC输入输出接线图，梯形图，控制面板的修改 星期三、四 绘图，系统仿真调试，写说明书及操作使用说明 星期五 完善上述设计内容，装订设计说明书，辩论 指导教师签字： 目录摘要4引言5一、基于s7-200PLC教室照明智能控制系统的设计原理说明61、 系统的工作原理6二、 控制系统的设计62.1、控制系统的硬件设计62.1.1、被动式红外探测器72.1.2、照度计82.2、控制系统的软件设计82.3、设计流程图102.4、设计具体要求及说明11三、编程及仿真12四、梯形图144.1、IO点分配15五、结束语15 答谢辞17六、参考文

4、献18摘要从节约电能的角度出发，针对传统教室照明控制系统的缺乏以及P L C在控制领域中的广泛应用，提出了一种基于s 72 00PLC的教室照明智能控制系统的设计方法并对系统的软件、硬件和程序作了重点介绍。该系统以P L C为核心，由红外探测器和照度计组成控制系统，能到达节能、智能的目的。新校园的建设要适应网络时代的开展，应引入智能化的概念，只有开和关，而且只能一路一路地开和关，已经不能满足当今时代的需求，近年来，随着经济的开展和科技的进步，人们对照明灯具节能和科学管理提出了更高的要求，使得照明控制在智能化领域的地位越来越重要。而在大学新校区的建设热潮中，各大高校和他们的建设者也意识到了智能照

5、明的重要性。相对商业楼宇而言，大学校园里的大功率动力和制冷设备比重较少，照明灯具那么相比照重更多。使用照明控制系统，更能表达其在节能与管理方面的优势，提高学校的科学管理水平。智能照明控制系统是以自动控制为主、人工控制为辅的系统。在一般的情况下，不需要有人的参与，照明系统自动实现开关和调光功能。既大大减少了管理人员的数量，也排除了由于人为因素而出现的不定时开关，影响学校的正常教学、生活秩序的情况出现。针对学生的活动规律，防止能源浪费，提倡绿色环保，在新校区道路和景观照明设计时，采用了智能控制该系统自运行以来，通过测算，使得每年节约电能达30以上，系统稳定可靠， 灯具的使用寿命也有所提高，完全满足

6、学校的照明要求。关键词：S7200PLC；教室照明；智能控制引言随着我国教育事业的开展，学校照明用电量越来越大，电能损失也随之增加。现在大多数教室的照明控制系统都是采用传统的手动(开和关两种)控制方式，浪费现象比拟严重。教室中的开关虽然能够实现分区控制，但是很少有人去关心哪排灯由那个开关去控制，因此就出了所谓的长明灯现象。这样长期以来，无形中浪费的电能是非常惊人的。针对这种情况，本文设计出了一种用P L C作为控制器的节能、智能控制系统。使整个系统处于自动的工作状态，实现对教室照明系统的智能控制。一方面减少了人工的参与，更为主要的是实现了人走灯灭，人来灯亮，使长明灯现象得到解决，使教室的照明用

7、电得到合理有效的利用。一、基于s7-200PLC教室照明智能控制系统的设计原理说明1、 系统的工作原理该系统的工作原理是：当教室无人时所有的灯都自动关闭；当教室有人且照度达不到设定的要求时自动翻开人所在区域的灯；当教室有人且照度到达设定的要求时自动关闭人所在区域的灯。但是红外探测器与照度计均独立工作，对于使用投影仪的多媒体教室，可以实现在投影仪开启后延迟一定的时间，自动关闭讲台区对应的灯以到达较佳的视觉效果。二、 控制系统的设计1、控制系统的硬件设计系统的设计要从保证系统的可靠性、实用性和可扩展性等方面入手。本控制系统采用可靠性和可扩展性很好的西门子S7200系列的PLC作为控制器，用被动式红

8、外探测器和照度计作为检测装置来检测教室中是否有人和教室的光照强度。控制系统的框图如图l所示。PLC控制器及I/O扩展模块日光灯1控制按钮日光灯2被动式红外探测器照度计日光灯N投影仪开信号 . 图1控制系统框图2、被动式红外探测器它由热释传感器，匹配低噪放大器，菲涅尔光学系统三局部组成且不向空间辐射能量，而是靠探测人体发出的红外线辐射进行工作的。探测器收集外界的红外线辐射而集聚到红外传感器上，红外传感器是采用热释元件，这种元件在接收了红外辐射温度发生变化时就会向外辐射电荷。由于任何温度在绝对零摄氏度以上的物体都会不断向外界辐射红外线，人体的外表温度在3 6。其大局部辐射的能量集中在8l 2 p

9、m，且对这一范围内的辐射非常敏感，使环境的干扰受到明显的控制作用。本系统对人体的测量采用YKQH2 04型吸顶红外探测器。本产品的特点以及参数如下：高灵敏度双元被动红外；采用MA总线模式，B i式温度补偿，自动环境记忆；探测距离：直径12m(安装高度2436m)；安装方式：吸顶式，工作电压：916VDC。3、照度计光照度是说明物体被照明程度的物理量，光照度与照明光源、被照物体外表及光源所在的空间位置有关，可以用照度计来直接测量。照度计是以光电效应为根底，将光信号转化为电信号。按照国家以及国际的照度标准，学校教室的平均照度值最低在300L，。本系统采用Lu01型号的照度计。其技术参数如下；工作电

10、压：DC91 5V；：作电流：2 m A：工作温度：05 0；光感范围(可调)：5L，500L。(出厂设置在5L，)：光感复位延时：30S(为防止光线瞬间变化的干扰)。在实际的：1=程中，我们还必须考虑检测装置的安装位置以满足实际的要求。本系统中红外探测器和照度计的安装要考虑其有效的监测范围以及教室的具体情况使其两个区域之间有一定的交叉。照度计的安装要考虑教室的光照角度、不同位置收光的程度。为了确保其正确性，尽量使其安装在灯光和自然光都照不到的位置，而且在相邻的两个区域要有一定的重叠以确保当有人在两个区域之间时保证所在区域的灯能正常开启。在必要的时候可以加一些辅助装置以确保监测的正确性、可靠性

11、。4、控制系统的软件设计该控制系统的软件设计主要是根据系统的工作原理编写系统的控制程序以实现期望到达的功能。S7200PLC用S T E P 7软件编写程序。常用的编程语言有梯形图语言(LAD)、语句表(STL)、顺序功能图语言(SFC)和功能块语言(FBD)，而且各种语言之间可以用STEP7软件相互转化。开始系统初始化检测并读取数多媒体教学灯全开关闭讲台上方灯延迟时间T翻开对应区域灯关闭对应区域灯光照充足教室有人NNYYN 5、设计流程图图2系统的软件流程图6、设计具体要求及说明下面以一个有四个区域的多媒体教室为例来说明控制系统的程序设计，探测器在教室中的分区控制如图3所示。探测器安装在门口

12、或能有效的覆盖该区域探测范围的地方，照度计安装在每个区域光照较暗的地方。对于有时候需要用多媒体教室播放教学影片(特别对于外语专业)的情况，可以存讲台区域方便的地方安装1个控制按钮以手动的方式给P L C提供信号使开始放影时关闭教室灯光，放影完毕时翻开教室灯光，以适应实际的要求。每个区域分别安装一一个红探测器和一个照度计且照度计设置为大于3 0 0 L。时动作。安装在每个区域的红外探测器和照度计是独立工作的，它们之间互不影响，一个故障不影响其它的工作。系统输入点及地址：启动1 00、停止101、红外探测器102105、照度计107I 13投影仪信号I 12。为了减少输出点数，一个区域作为一个输出

13、点，其地址OO0-OO3。用STEP7软件语句表编写的控制程序如下：此程序通过软件模拟仿真可以到达期望的摔制要求。区域3区域2区域1讲台区图3探测器在教室中的分区控制图三、编程Network 1系统启动和停止程序Network 2各区域灯控制程序LPSAN AN I0.7AN T37LRDANAN I0.8AN T37LRDAN AN IAN T37LPPAN AN I1.0AN T37= Q0.2Network 3延迟关闭程序A ITON T37, 600Network 4/ /启动投影仪程序四、梯形图与输入输出1、梯形图2、IO点分配输入输出启动灯亮停止灯灭红外探测照度计区域一灭红外探测照

14、度计区域二灭红外探测照度计区域三灭红外探测照度计区域四灭投影仪开或关T37定时器计时或断电五、系统仿真与调试1、开投影仪未到达定时时间2、定时器到达定时后六、结束语 PLC在教室智能照明控制系统中的应用，较好的实现了教室灯光的智能控制，使教室浪费电能的现象得到了有效的解决，起到了节能、智能的作用。该系统不久将用于高校的照明控制系统中。由于P L C的可靠性好、扩展性好、维护方便，只要改变控制程序就可以满足不同的控制需要以及未来的系统升级和改造要求。可以把本系统通过适当的改装使其应用于社会生活的其他方面，带来定的经济效益，无论从经济性和实用性上都具有一定的推广价值。通过这次的课程设计，使我懂得了

15、学习的重要性，更重要的是知道了如何把平时学到的零散的知识结合起来并加以运用，并充分的意识到了团队合作以及集思广益的重要性。而通过这次的课程设计也使我意识到了自己所学知识的欠缺，并且认识到将所学知识能够结合起来运用的难度及其重要性。这次的课程设计也起到了一个很好的查漏补缺的作用，弥补了一些以前学习所遗漏的知识点。七、参考文献1 黄天戊，罗王番，刘超基于LonWorks总线的隧道灯光摔制系统J测控技术与仪器仪表，2007(8)：86872 陈岁牛，卢建刚基于智能检测技术的室内照明系统J机电工程技术，2021(05)：53553 王岭娥，熊伟，许广斌，王芳教室照明区域化智能控制系统J建筑电气，200

16、7(4)：39414 戴仙金，西门予s7200系歹|JPLC应用与开发M北京：中国水利水电出版社，20075 廖常初PLC编程及应用M北京：北京机械工业出版社，20026 王淑英. S7-200西门子PLC根底教程.7 深圳先施科技. Sense-182型多天线口读写器操作说明书P.8 骆德汉. 可编程控制器与现场总线网络控制M，科学出版社.9 廖常初. PLC编程及应用M，机械工业出版社.10 张宇皓. 西门子PLC在自动停车场中的应用D，浙江大学.11 孙刚. 共享式停车场设计与管理M，重庆出版社.答谢辞课程设计完成之际，感谢老师对我课程设计的悉心指导，从课程设计选题到课程设计的写作过程给予我真诚的鼓励、中肯的建议和指导。她严谨的治学作风给予我深深地影响，促使我在课程设计写作中精