基于PLC的教室智能照明控制系统的设计

苏州信息职业技术学院毕业设计报告（论文）系别：电气与电子工程系专业：楼宇智能化工程技术班级：G1325**学生姓名：***学生学号：G132501**设计（论文）题目：基于PLC的教室智能灯光系统设计指导教师：**起讫日期：2015.9.7~2015.11.20苏州信息职业技术学院毕业设计(论文)成绩评定表学生姓名***系部电气与电子工程系学号G132501**课题名称基于PLC的教室智能灯光系统设计指导教师评语：建议成绩：指导教师：2015年9月14日评阅教师评语：建议成绩：评阅教师:2015年9月14日答辩小组评语：建议成绩：答辩小组负责人：2015年9月14日苏州信息职业技术学院毕业设计（论文）任务书专业楼宇智能化学号G132501**姓名***课题名称：基于PLC的教室智能灯光系统设计主要设计目标：工作内容和要求：1、多渠道查阅文献，寻找合适选题，确定智能照明系统的选题方向2、针对智能照明系统主题，搜集资料，从理论上深刻理解和把握智能照明系统的控制、管理方法。3、向校方与学生了解他们对智能照明控制的需求。4、写作论文初稿，反复修改，以期对教室用电的成本控制提出合理化建议。主要参考文献：1.李源.智能照明控制系统在办公建筑中的应用研究[J].科技与创新.2016(06)2.胡红武.低压微电流安全智能开关控制器[J].高科技与产业化-2013(07)3.刘雅洲.探讨智能照明控制系统及其抗干扰措施[J].门窗.2014(10)4.窦志.智能照明控制系统与楼宇自控系统集成的实现[J].四川水泥.2015(04)5.姜玉奇.智能照明控制系统设计与实现[D].合肥工业大学2015学生（签名）2015年9月7日指导教师（签名）2015年9月7日教研室主任（签名）2015年9月7日系主任（签名）2015年9月7日苏州信息职业技术学院毕业设计（论文）开题报告专业楼宇智能化学号G132501**姓名***设计（论文）题目基于PLC的教室智能灯光系统设计1.选题的背景和意义：根据中国当下的教育设施发展情况，学校的数量已经相当可观，而且随着经济水平的提高，各种科技产品如投影仪等都在走进校园。同样的，教学能力的提升带来的是耗电的巨量提升，作为大面积建筑，即使只是照明的耗电，在一个教室6个灯管乘以200个教室后，用电量也是相当巨大，更别说要用其它辅助设施。节能，尤其是在能源匮乏的当下，节电，成了一项学校不可忽视的大事。教室智能灯光系统，是利用PLC简单、智能的特点，对教室灯光实行智能化开关，依据探测器得到的信息判断某个区域是否需要照明，以此避免大部分学校的“长明灯”现象。对照明的合理化控制可以极大地节约电力，在维持照明需求的基础上，节省管理的人力，又提高了节能管理的效率。2.课题研究的主要内容：本文采用S7-200PLC控制器用于实现整个照明系统的控制，主要包括硬件设计和软件设计。其中硬件设计有包括排线布线设计和线路图设计；软件设计应控制需要，分几大块进行I/0分配：光电传感器、人体存在传感器，同时对教室划分区域以便于精确控制。编制系统梯形图控制程序，之后进行仿真与调试。论文内容总体可分为四章，之前是绪论，主要写选题的目的及背景、介绍相关领域中已有的成果和国内外研究状况、理清尚待进一步研究和解决的问题；第一章主要写系统设计原理；第二章为硬件设计部分；第三章主要设计梯形图程序；第四章为仿真，并对仿真结果分析和验证。3.主要研究（设计）方法论述：（1）理论准备阶段，查阅资料；（2）确定系统各个部分，并进行系统设计；（3）对整个系统进行梯形图编程和仿真，模拟测试其正确性。四、设计（论文）进度安排：时间（迄止）日期工作内容2015.9.7-2015.9.9查找资料确立选题2015.9.9-2015.9.29完成开题报告2015.9.30-2015.11.17撰写论文2015.11.18毕业设计答辩2015.11.18-2015.11.20根据答辩小组和指导老师意见修改论文，力争在内容和格式上符合毕业设计规范要求。五、指导教师意见：该生能够较为全面搜集关于毕业设计的资料，能够自主的查阅文献资料，同意开题。指导教师签名：2015年9月29日六、系部意见同意开题系主任签名：2015年9月29日苏州信息职业技术学院毕业设计（论文）中期检查表学生姓名***学号G132501**指导教师**选题情况课题名称基于PLC的教室智能灯光系统设计难易程度偏难适中√偏易工作量较大适中√较小符合规范化的要求任务书有√无开题报告有√无外文翻译质量优良中差学习态度、出勤情况好√一般差工作进度快按计划进行√慢中期工作汇报及解答问题情况按计划进行指导教师2015年11月1日所在专业意见：继续进行系主任2015年11月1日基于PLC的教室智能照明控制系统的设计摘要：本文阐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统中的应用，并对西门子S7-200系列PLC进行了详细的介绍。然后在此基础上，提出了以S7-200系列PLC为主要器件完成教室智能灯光控制系统设计的方法，基本原理是：通过热传感器与光敏三极管搜集环境信息，判断教室是否有人以及光照是否充足。设定好合理开灯条件后，系统根据环境信息进行智能判断，以此完成教师照明的智能控制。实现节能的功能。最后，论文还给出了系统的梯形图程序设计，并进行了仿真。本设计兼具可靠性、使用性、经济性，应当能满足大部分学校的教室照明需求，同时又能极大地实现节能。关键词：教室智能照明PLC梯形图程序目录1引言..............................................................12系统控制方案的设计................................................22.1系统控制方案的分析...........................................22.2分区和分时控制方案的构想.....................................32.3系统的功能组成...............................................43硬件系统设计......................................................53.1选择PLC类型.................................................53.2数据采集电路.................................................63.3环境光采集电路...............................................73.4PLC外围连线图...............................................74软件设计..........................................................84.1程序流程图...................................................84.2输入输出地址................................................104.3梯形图程序设计..............................................10结论...............................................................13致谢...............................................................13参考文献...........................................................13附录A:程序清单....................................................1511引言学校，这一公共设施在中国被极大地发扬光大——因为中国人多近四万所学校，三千多万学子。在中国，大部分人的一生都有近二十年在学校度过，从最初的小学呆7小时，到后来的9小时，再后来的晚自习和早读，我们呆在教室的时间越来越长——直到大学，去上课成为选项之一而不是必须，这种生活才稍微有了些变化。那么问题来了。在学校，甚至连电视都很少有的看的我们，消耗最大的除了脑细胞，其实就是笔芯了吧？！有人会说还有纸（包括一切书），额~好吧没错，但再想想，似乎除了这些，我们真的就没消耗掉什么社会资源了，除去衣食住行玩这种家里会供给的资源，我们在学校就是对着一片小世界满脑子想东西想问题了。学费，似乎并没有买来太多东西？其实还有一个细节——当教室停电的时候，整栋楼的喜极而泣与鬼哭狼嚎为的都是赞美电灯的罢工。这时候才会有人发现，原来这灯也不是永远会亮着的啊！电，这种我们触碰不到却又让校领导们恨得牙痒的资源消耗，其实一直在我们身边。为什么我们在家里总会听到与之相关的一些小细节，父母偶尔聊到水电费，对那几块几却好似看重过每月的几千块工资、看重过手里的新手机般？因为任何一种并不廉价而又是生活必须的资源在人数与时间的加持下会成为一份重逾泰山的压力，甚至成为一场灾难。能源危机，这种看似离我们很远的东西其实很近：水电价格越来越贵，停水停电的次数越来越多，油价只涨不跌等等一直有人在呼吁节能减排、节约能源，这种的确是有效的办法却一直不受人重视。因为大家都被生活磨光了斗志与热情，已不愿再花心力做一些收效甚微的事。但科技在进步，科技的力量之强，足以扛起我们肩上大半繁琐而又低效的生活需求，将我们从机械重复某种事情中解放出来，不想做可以不再做，交给能做的更好的它——智能化工程对学校而言节约用水能做到的毕竟有限，但节约用电却是潜力巨大！还是那句话——我们人多。一所再小的学校，都有几十个教室几千号人，除开寒暑假，一年12个月我们有近十个月是在学校度过的。而每天我们有至少有四个小时需要用到灯（这还不算阴雨天的全天开灯），一个教室四根节能灯管开四个小时要几度电？开一个月呢？一年十个月呢？再乘以几十个教室？！你还觉得几块几的电费。。。。。。便宜么？再说一件事，其实在一年的十个月里，有至少20%的状况是不需要那些灯开着的：教室四根灯管全开，却只来了十几个人上早读，剩下的还有十几分钟才会2陆陆续续到场，那么这十几分钟其实就只要一根或两根灯管亮着即可，什么？你小看这几分钟？那就请你再乘一遍以上数据看看。诸如此类还有人走灯未灭，厕所没人却长明灯等等现象，真要管的话，人力物力精力都不止这个价，可这确实是可以避免的消耗。如果拥有一套智能化可以控制照明的灯光系统，以上问题便不复存在。至于成本，一次投入，价格低廉，低价维保，高效收益！还能体验到附带的由科技带来的方便。基于可编程控制器（PLC）的教室智能灯光系统不仅可以带来高效灵敏的照明服务，通过自动的环境数据采集，还可以智能调整教室的光照，让以前简单死板的开关控制电灯时代成为过去，基本以后都不需要碰开关那种一年要换好几个的东西了。当然如果半夜装修，开关依然能用，它是没问题的。传统的机械开关与控制系统兼容，避免系统的非人性化问题。本文采用S7-200PLC控制器用于实现整个照明系统的控制，主要包括硬件设计和软件设计。其中硬件设计有包括排线布线设计和线路图设计；软件设计应控制需要，分几大块进行I/0分配：光电传感器、人体存在传感器，同时对教室划分区域以便于精确控制。编制系统梯形图控制程序。论文内容总体可分为四章，之前是绪论，主要写选题的目的及背景、介绍相关领域中已有的成果和国内外研究状况、理清尚待进一步研究和解决的问题；第一章主要写系统设计原理；第二章为硬件设计部分；第三章主要设计梯形图程序。2系统控制方案的设计本章主要讲述了对整个系统控制方案的细化设计，其中主要内容包括对对分区分时控制方案的设想以及系统控制方案的分析。