基于SLC教室智能照明系统控制设计

基于S L C教室智能照明系统控制设计

文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]

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《电气控制与PLC技术》

课程设计

（级本科）

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完成日期：年月日

《电气控制与PLC技术》课程设计任务书

基于S7-200 PLC教室智能照明系统

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不足以及PLC在控制领域中的广泛应用，提出了一种基于S7-200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PLC为核心，由红外探测器和光照传感器组成控制系统，能达到节能、智能的目的。

关键字：S7-200 教室照明智能控制

目录

第1章、PLC概述

PLC具有控制能力强、可靠性高、使用灵活方便和易于编程、扩张、通信等一系列优点，是当今及今后工业控制的主要手段和控制核心，因此PLC技术、数控计数、计算机辅助设计、计算机辅助生产以及机器人技术、已并列为现代工业生产自动化的四大支柱。

西门子是中国多个业务领域的领先工业解决方案供应商，在制造业自动化、流程工业自动化、运动控制、驱动、低压控制以及电气安装技术方面提供了各类创新、可靠、高效和优质的产品。并全面提供系统的解决方案和服务，产品涵盖范围广，在信息、通信、自动化与控制、电力、交通医疗、照明等各个行业领域处于优势。

本设计以德国西门子公司的S7—200系列为主，主要介绍了PLC的产生定义及分类，具体介绍了S7—200系列的组成、性能特点及基本功能，主要性能指标和输入输出系统，通过S7—200 CPU224型PLC介绍了本设计的全过程，从而实现了教室照明的控。

第2章、设计任务及要求

.设计任务

根据大学教室中日光灯的利用情况，现在大多数教室的照明控制系统都采用的是传统的手动控制方式，浪费现象比较严重。教室中的开关虽然有分区域控制的功能，不过没有人关心哪排灯由哪个开关控制，因而也就出现了所谓的长明灯现象。针对这种现象，为了能既满足学生学习照明的主要功能，又要尽量节约能源，就需要用科学的管理和控制，使两者完美统一。因而提出以下智能控制系统。

教室智能照明控制系统的作用是在保证教室正常照明的前提条件下，利用PLC自动控制的方法对日光灯的亮灭实行智能控制从而达到节能的效果，同时也有效地延长了灯具的使用寿命。

.设计要求

在设计前，对教室的采光情况以及教室的使用情况进行了实地调查和分析，掌握的一手资料，仅以河西学院三号教学楼某一教室为例进行分析，如

A302。由于该教室为单面采光，所以教室中会有不同区域光照程度差别很大的现象，而且由于教室学生的流动性大以及就坐位置的不确定性，故设想将教室分为不同的区域，利用红外探测器以及光照传感器对整个教室进行分区控制，以最大程度地达到节能目的。

红外探测器安装在门口或能有效的覆盖该区域探测范围的地方，光照传感器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的情况，可以在讲台区域方便的地方安装1个控制按钮以手动的方式给PLC 提供信号使开始放影时关闭教室讲台灯光，放影完毕时打开教室讲台灯光，以适应实际的要求。每个区域分别安装一个红外探测器和一个光照传感器且设置其动作。安装在每个区域的红外探测器和光传感器是独立工作的，它们之间互不影响，一个故障不影响其它的工作。同时还需要设置一些时间段去控制教室灯的开通与关闭，如早上7—19点需要照度计工作，19—23点不需要照度计工作。

图1传感器在教室中的分区控制图

第3章、硬件设计

表1 使用器件表

.选

PLC 类型

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S7-200PLC 系列的PLC 作为控制器，对于每个教室输入点主要来自以下四个方面：启动开关、停止开关、红外探测器和光照传感器；输出点主要输来自每个教室五个区域的灯。根据输入输出点数选择CPU224模块，此模块有14个输入，10个输出。用红外探测器和光照传感器作为检测装置来检测教室中是否有人和教室的光照强度。运用扩展模块EM235将信号输入到PLC 中，控制系统的框图如图2所示。

图2 控制系统

.输入输出编址

系统输入点及地址：启动停止、红外探测器～、光照传感器～。T37为定时器。为了减少输出点数，一个区域作为一个输出点，其地址～。EM235为模拟量模块，有4路输入，一路输出。

表2 I/O地址分配表

外部连线图

PLC 外部接线图的输入输出设备、负载电源的类型等的设计就结合系统的控制要求来设定。照明智能控制外部接线图如图3所示。

光照度传感器红外线探测器

I1.0I1.2I1.1I1.3

图3 PLC 外部接线图

第4章、软件设计

、程序流程图

由于上述具体控制要求，可作出教室智能照明控制系统在运行时的程序框图，如图所示。将各模块进行连接，最后经过调试、完善、实现控制要求。如图4所示：

图4 程序流图

.梯形图程序设计

用SETP7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达到期望的控制要求。

.程序分析

按下按钮，线圈通电并自锁，同时定时器T37开始定时，每定时300s计数器

C1计数一次，共计288次。在计数工程中，当前计数值在0-144范围内时，即在7:00-19:00内，内部标志位存储器接通，此时分为两种情况，一是若教室光线不足，则对应光照传感器的按钮，，，接通，同时默认此时间段教室一直有人，故线圈 , ,Q , 接通，灯亮；二是教室光线充足，则对应光照传感器的按钮，，，断开，同时默认此时间段教室一直有人，故线圈 , , , 断电，灯灭。当前计数值在144-192范围内时，

即在19:00-23:00内，内部标志位存储器接通，此时分为两种情况，一是若教室有人呢，则对应红外探测传感器的按钮，，，接通，同时默认此时间段教室光线不充足，故线圈 , , Q , 接通，灯亮。二是教室无人，则对应光照传感器的按钮，，，断开，同时默认此时间段教室光线不足，故线圈 , , Q , 断电，灯灭。当前计数值在192-288范围内时，即在23:00-7:00内，内部标志位存储器接通，教室无人，光线不足，灯灭。