基于PLC的校园照明智能控制系统设计Word文档格式.docx
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Abstract:
Atpresenttheilluminationsystemof
themajorityofourcampusisstillusingthetraditionalmanualcontrolsystem,
whosedisadvantagesarecomplexcontrol,
difficulttorepair,pronetomalfunction.
Forthissituation,
thispaperusestheSiemensS7-200anddesignsthesystemtocontrolthecampuslightingsysteminsteadoftraditionalartificialcontrol,ProgrammableLogicalController
intelligentcontrolsystemwasadoptedonthenewcampus,
thecontrolsystemisreliableenoughtomeettherequirementofcampuslighting,
Thesystemmainlyincludesincidenttheoutputsignaloftheroad、thedecorativelightsandthegreenfields.WhichcomposestheI/0allocationtablesandflowingdiagramandtheladderdiagramcontrolprogramsoftheilluminationsystemofthecampus.
Throughthesimulation,
itisabletoturntomanualcontrolfromtheautomaticsystem
whenthefacilitiesgeneratethe
phenomenonofthemalfunctionandabnormal,theautomaticsystemturnonafterpeopletofindandorderlydealwith
themalfunction
andfulfillstherequirementsofthesystemoftheintelligentcontrol.
Keywords:
Theilluminationsystem;
SiemensS7-200;
theoutputsignal;
intelligentcontrol
目
录
1
引
言
1.1
选题背景和意义
1.2PLC在国内外的发展状况
1.3
设计的主要内容及技术要求
1.3.1
主要内容
1.3.2
具体技术要求
2
智能照明控制系统总体方案设计
2.1
照明系统的功能需求分析
2.2
系统设计的基本步骤及功能组成
2.2.1
智能照明控制系统设计过程简述
2.2.2
智能照明控制系统设计基本步骤和方法
2.2.3
智能照明控制系统设计的功能组成
3
硬件设计
3.1
线路结构设计
3.1.1
控制线路设计
3.1.2
控制器件的选型
3.2PLC的设计
3.2.1PLC在控制系统中的要求
3.2.2PLC选型
3.2.3S7-200系列PLC
3.2.4I/O地址分配
4.软件设计
4.1
程序流程
4.2STEP7-Micro/WINV4.0编程软件
4.2.1STEP7-Micro/WINV4.0编程软件主界面及基本组成
4.2.2
梯形图的编写
4.2.3
时钟设置及读写
4.3
系统的控制程序
4.3.1
分时控制方案
4.3.2
分时智能控制程序编制
4.3.3
三时段控制程序
4.3.4
季节自动选择程序
5
控制程序的调试与仿真
5.1
程序调试
5.2
系统仿真
结束语
参考文献
附录
致谢
1引言
1.1选题背景和意义
随着工业化高速发展,能源问题成为人们关注的焦点,因为能源的消耗除了其直接的经济损失外,还会带来碳排放量的增加,恶化环境,所以节约能源一直是生活、生产中的一个主题。
提到节能人们往往忽视了照明用电,因为它单体容量较小,安装比较分散,所以,看起来无关紧要,其实照明用具数量最多,分布最广,随着城市的扩张和道路的延伸,无论是单体容量还是总容量都在大幅增加,美化环境的长明灯更是越来越耀眼。
现在很多大学都坐落在郊区,建筑容积率较低,因此,诸如道路、广场、景观等公共照明占的比重相当高,且路灯和景观灯的单体容量大,工作时间长,绝对是学校能源消耗的主体。
要说学校节能,只要把这些公共照明控制得当即可。
校园的建设要适应网络时代的发展,应引入智能化的概念。
在传统的楼字自控系统中,一般只包括了综合布线、计算机网络、安防、消防、闭路监控等子系统。
但近年来,随着科技的进步,人们对照明灯具节能和科学化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[1]。
在新校区的建设热潮中,各大高校和他们的建设者也应意识到智能照明的重要性。
相对商业楼字而言,校园里的大功率动力和制冷设备比重较少,照明灯具则相对比重更多。
使用照明控制系统,更能体现其在节能与管理方面的优势,提高学校的科学管理水平。
而可编程控制器(ProgrammableLogicalController,简称PLC)作为自动控制的重要组成部分,已成为大多数自动化系统的设备基础。
可编程控制器是一种以微处理器为核心,综合了计算机技术、自动控制技术、通信技术和继电器控制技术而发展起来的新型工业控制装置,具有编程容易、体积小、使用灵活方便、抗干扰能力强、可靠性高等一系列优点,其功能越来越强大,应用范围越来越广阔,如冶金、机械、电力、石油、煤炭、化工、轻纺、交通、食品、环保、轻工、建材等工业部门都有广泛应用。
它不但可以很容易地完成顺序逻辑、运动控制、定时控制、计数控制、数字运算、数据处理等功能,而且可以通过输入/输出接口建立与各类生产机械数字量和模拟量的联系,从而实现对系统过程的自动控制。
而校园具有现代化气息,道路宽且长,绿地和景观用地也有相当的比例。
在进行道路和景观绿地照明设计时,在节能和延长光源寿命方面取得了明显的效果。
本设计研究项目属于采用西门子S7-200PLC代替传统的人工控制照明系统,在校园智能照明系统中装置PLC,可以达到线路简单、易于安装、便于维护、编程简单、工作可靠、抗干扰能力强,实现对照明系统的综合自动化控制[2]。
1.2PLC在国内外的发展状况
可编程控制器是六十年代发展起来的一种自动控制装置,是一种嵌入式的工控机,它以顺序控制为主,回路调节为辅,能完成逻辑判断、定时、计数、记忆和算术运算功能,既能进行开关量控制,又能进行模拟量控制,还具有通信功能。
而新校园的建设要适应网络时代的发展,应引入智能化的概念。
但近年来,随着科技的进步,人们对照明灯具节能和科学化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。
而在新校区的建设热潮中,各大高校和他们的建设者也应意识到智能照明的重要性。
相对商业楼字而言,校园里的大功率动力和制冷设备比重较少,照明灯具则相对比重更多[3]。
针对节约电能、保护全球环境的可持续发展的要求,美国环保署于1991年1月提出“绿色照明”概念,引起了其他国家的重视。
我国也于1993年11月启动“中国绿色照明工程”,并于1996年正式列入国家计划[4]。
但是我国智能化照明技术的应用还不广泛,大多数校园仍然使用传统的照明控制方式。
因此完善校园路灯智能化监控建设,进一步扩大监控系统点位,自动实时监控和远程控制校园照明设施的开关灯,合理控制道路照明和景观灯的运行和停止具有重要的现实意义。
可以预期,随着我国现代化进程的深入,PLC在我国将有更广阔的应用天地。
1.3设计的主要内容及技术要求
1.3.1主要内容
本设计采用S7-200控制器控制照明系统,根据校园照明系统的工作特点,采用PLC实现对照明系统的控制,总体设计主要包括硬件线路的设计和软件的设计。
硬件线路设计主要包括线路图设计和排线布线设计。
软件设计根据控制的要求,对事道路、宿舍、公共绿地、景观灯等进行I/0分配,同时编制了系统梯形图控制程序,最后进行仿真与调试,达到校园照明系统的要求。
1.3.2具体技术要求
(1)学生是一个特殊群体,活动的时间性、规律性非常突出,因此对道路和其他公共照明实行智能分时控制。
(2)寒暑假期间景观灯手动控制,根据需要临时或少量开启;
而路灯每天只开启1/4,满足最低照明要求。
(3)景观和公共绿地照明采用第1、第2时段全开,第3时段全熄的控制方式。
(4)为了保证PLC事故情况下的道路照明,在设计时考虑手动和自动两种工作制,手动时可以人为开启或关闭任何一路照明。
(5)在设计时考虑夏、秋时制和冬、春时制的识别。
2智能照明控制系统总体方案设计
智能照明控制系统由可编程控制器、中间继电器、各种照明灯和刀开关组成。
通过软件编程软件编写分时段程序控制校园道路、公共绿地和景观灯等照明设备,使各照明设备在规定的时间工作。
道路照明的主要作用是保证行人安全和方便,绿地和景观照明主要是给人们营造温馨、和谐、美丽的环境。
既要满足照明的主要功能,又要尽量节约能源,只能是采用科学的管理和控制,使两者完美统一。
2.1照明系统的功能需求分析
(1)节能
据专业资料统计,智能建筑的照明用电占整个校园用电的85%左右。
其实在大多数情况下很多区域并不需要把灯全部打开或者开到最亮,过度的照明不仅形成光污染还会造成能源浪费。
在当今能源紧张、国家大力倡导节能的形势下,使用智能照明管理系统最大程度地节能具有非常实际的意义。
校园照明回路数量较多,容量较大,如何在保证所需照度的前提下,综合运用多种控制手段,减少不必要的电能浪费,是个极其重要的问题。
(2)高效管理
如何提高运行的稳定性和可靠性,使控制和操作更加简单、方便、灵活,使管理更加自动化、高效化,减少大量简单重复的劳动,是我们在设计时考虑的重点。
我们根据不同区域的特点进行设计,确保使用方便灵活,管理高效。
智能照明控制系统将普通
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