PLC校園智能照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要新校園的建設(shè)要適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)時代的發(fā)展，應(yīng)引入智能化的概念，只有開和關(guān)，而且只能一路一路地開和關(guān)，已經(jīng)不能滿足當(dāng)今時代的需求，近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，人們對照明燈具節(jié)能和科學(xué)管理提出了更高的要求，使得照明控制在智能化領(lǐng)域的地位越來越重要。而在大學(xué)新校區(qū)的建設(shè)熱潮中，各大高校和他們的建設(shè)者也意識到了智能照明的重要性。相對商業(yè)樓宇而言，大學(xué)校園里的大功率動力和制冷設(shè)備比重較少，照明燈具則相對比重更多。使用照明控制系統(tǒng)，更能體現(xiàn)其在節(jié)能與管理方面的優(yōu)勢，提高學(xué)校的科學(xué)管理水平。智能照明控制系統(tǒng)是以自動控制為主、人工控制為輔的系統(tǒng)。在一般的情況下，不需要有人的參與，照明系統(tǒng)自動實(shí)現(xiàn)開關(guān)和調(diào)光功能。既大大減少了管理人員的數(shù)量，也排除了由于人為因素而出現(xiàn)的不定時開關(guān)，影響學(xué)校的正常教學(xué)、生活秩序的情況出現(xiàn)。針對學(xué)生的活動規(guī)律，避免能源浪費(fèi)，提倡綠色環(huán)保，在新校區(qū)道路和景觀照明設(shè)計(jì)時，采用了ＰＬＣ智能控制．該系統(tǒng)自運(yùn)行以來，通過測算，使得每年節(jié)約電能達(dá)30％以上，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，燈具的使用壽命也有所提高，完全滿足學(xué)校的照明要求。關(guān)鍵詞：校園照明；智能控制；ＰＬＣ；節(jié)能ABSTRACTCampusintelligentlightingisforthedemandofcircumstancestosaveenergyanddesign,oneofthemostimportantquestionsisdesignedtohaveareasonablecontrolsystem,wanttohaveenoughdexteritycapability.Collegesanduniversitiesalloverthecountryfortheelectricpoweraspectpayahighercosts,manyreasons,ismainlyduetodesignormanagementunreasonablewastealotofpowerresources,there'stheexistinglightingequipmentdonotverygoodplan.Intheoryresearchandon-the-spotinvestigationbasedonexperiment,thecampusintelligentlampsandreal-timeon-linecircuitmonitoringandcontrolsystemdesignandmanufacture.Thisdoesnotaffectthenormalworkundertheconditionofthelampsontheenergysavingisofgreatsignificancetothestudyfromvariousangles,andcanbeenergy-savingequipmentcosttoomuchonthepremiseofdesignthatmeetstheactualintelligentcontrolsystem.Exploreonlinemeasurement,thinkingandcalculatingdesigncontrolsystemoftoapplytheconceptanddata,basicdid"on-demandcontrol"purpose,savingelectricityresourcesandprotectionofthestreetlamp.Reducethe"wholenightlight","afternightlight",lightsinthehighvoltageconditionaftermidnight,suchnotonlyworktosaveelectricityresources,butalsoprotecttheelectriclight,extenditsservicelife.Isnowtheschooliswholelampssomenightlightissomeareafternightlight,basicallybeartificialcontrol,laborintensive,trival,becausethestaffopenorclosestreetlampisnotseasonable,inconveniencepassers-byandwasteelectricityphenomenonoccursfrequently,andhence,designanddevelopmentperformancepricehighercampusintelligentstreetlampcontrolsystemisnecessary.Asthecampuslampsdistributionawiderangeisverywide,campusroadlampsofvariousmonitoringandmanagementisn'tsoeasy,basedonsensortimelyresponseandsoftware,basedontheoutsideconditionssensorswillhavecorrespondingaction,byeverylightingofmultisensordataaccuratelybycableseveraltransmissionmodulesenttocontrolmodule,controlmoduleagainaccordingtorequirementmakecorrespondingresponseaction,timelyreliableon-offconvenientpassorcaralsosaveenergy.Managementpersonnelinthecontrolroomcaneasilydomanagementofcampusandtorealizethecampuslamps,automaticandintelligent.KEYWORDS：theCampuslighting;Intelligentcontrol;Reasonabledesign;energy-saving目錄1TOC\o"1-3"\h\u14539緒論 124896實(shí)行智能分時控制系統(tǒng)的優(yōu)越性 131250達(dá)到良好的節(jié)能效果，延長燈具壽命 17286改善工作環(huán)境，提高工作效率 217519實(shí)現(xiàn)多種的照明效果 224073提高管理水平 224535校園路燈控制的發(fā)展現(xiàn)狀 294861.3課題的提出及研究的意義 346662控制任務(wù)及設(shè)計(jì)要求 4323042.1本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路及預(yù)期結(jié)果 48717分時控制方案構(gòu)想 514504預(yù)期結(jié)果 54993PLC的硬件設(shè)計(jì) 6941燈具布置方案 65854供電系統(tǒng)及控制原理設(shè)計(jì) 616539教學(xué)樓照明智能系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 721544控制模塊電路設(shè)計(jì) 8305013.3.2照度傳感器控制電路設(shè)計(jì) 913874PLC的軟件設(shè)計(jì)及要求 1311064.1分時智能控制程序編制 137203寒暑假控制程序 138719功能順序圖 14182744.4程序設(shè)計(jì) 1536105模擬調(diào)試的過程和出現(xiàn)的問題分析 1729717電路的調(diào)試 1710446調(diào)試方法 1731762調(diào)試步驟 1732166故障查詢 1822461系統(tǒng)測試結(jié)果 1831284系統(tǒng)完成 1922797總結(jié) 208310參考文獻(xiàn) 211緒論當(dāng)前全球能源的消耗劇增并引起的能源極度緊缺、電荒已經(jīng)危及我們的生活，節(jié)約能源成為面臨的十分急切的問題。隨著時代的進(jìn)步和發(fā)展，智能控制自然而然的走進(jìn)我們的日常生活，這也成為控制領(lǐng)域的普遍追求之一。自動控制系統(tǒng)涉及到我們的生活，工作，科研……等各個領(lǐng)域，它已經(jīng)成為一種比較成熟的技術(shù)。校園路燈控制自然地地于自動化的要求也越來越高。為了更好的適應(yīng)社會發(fā)展的理念：綠色環(huán)保，低碳生活。我們從幾個方面思考了節(jié)能的設(shè)計(jì)方法。我們探討的節(jié)能途徑有兩個：一個是采用節(jié)能光源;二是采用合理的控制線路。本文在使用節(jié)能光源的情況下采用合理的控制線路來實(shí)現(xiàn)路燈節(jié)能。在供電系統(tǒng)中，為避免送電過程中的線路損耗和用電高峰時造成末端電壓過低，供電部門均采用較高電壓進(jìn)行傳輸。根據(jù)調(diào)查，有很多學(xué)校晚上23：00過后校園里就幾乎沒有行人來往了，然而較園路燈卻是“通宵達(dá)旦”。為了避免出現(xiàn)這種不合理的用電現(xiàn)象，我們提出了這么一個設(shè)想作為論文的研究課題，這具有很積極的意義。設(shè)計(jì)電路能夠通過照明燈開關(guān)對光線強(qiáng)弱的感應(yīng)和通過照明燈開關(guān)對聲強(qiáng)的感應(yīng)設(shè)置兩級開關(guān)，控制照明燈的亮滅。能夠?qū)崿F(xiàn)有光線時滅，無光線時有聲亮，并且照明燈點(diǎn)亮一段后自動關(guān)斷。PLC智能照明作為一種新型的綠色照明產(chǎn)品，具有節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢、易于控制、便于集成的特點(diǎn)，必然是未來普通照明的發(fā)展趨勢。PLC照明智能控制方案道路照明的主要作用是保證行人安全和方便，綠地和景觀照明主要是給人們營造溫馨、和諧、美麗的環(huán)境．既要滿足照明的主要功能，又要盡量節(jié)約能源，只能是采用科學(xué)的管理和控制，使兩者完美統(tǒng)一．學(xué)生是一個特殊群體，活動的時間性、規(guī)律性非常突出，因此決定對道路和其他公共照明實(shí)行智能分時控制．實(shí)行智能分時控制系統(tǒng)的優(yōu)越性達(dá)到良好的節(jié)能效果，延長燈具壽命節(jié)能是照明控制系統(tǒng)的最大優(yōu)勢。傳統(tǒng)的樓宇公共區(qū)域照明工作模式，只能是白天關(guān)燈，晚上開燈。而采用了智能照明控制系統(tǒng)后，我們可以根據(jù)不同場合、不同的人流量，進(jìn)行時間段、工作模式的細(xì)分，把不必要的照明關(guān)掉，在需要時自動開啟。同時，系統(tǒng)還能充分利用自然光，自動調(diào)節(jié)室內(nèi)照度。控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了不同工作場合的多種照明工作模式，在保證必要照明的同時，有效減少了燈具的工作時間，節(jié)省了不必要的能源開支，也延長了燈具的壽命。改善工作環(huán)境，提高工作效率良好的工作環(huán)境是提高工作效率的一個必要條件。合理地選用光源、燈具及性能優(yōu)越的照明控制系統(tǒng)，都能提高照明質(zhì)量。智能照明控制系統(tǒng)具有開關(guān)和調(diào)光兩種控制方法，可以有效地控制各種照明場所的平均照度值，從而提高照度均勻性。同時，系統(tǒng)能根據(jù)不同的時間段，人們的不同需要，自動調(diào)節(jié)照度。實(shí)現(xiàn)多種的照明效果多種照明控制方式，可以使同一建筑物具備多種藝術(shù)效果，為建筑增色不少?，F(xiàn)代建筑物中，照明不單純地為滿足人們視覺上的明暗效果，更應(yīng)具備多種的控制方案，使建筑物更加生動，藝術(shù)性更強(qiáng)，給人豐富的視覺效果和美感。一棟建筑物中，室外景觀照明、泛光照明可以預(yù)設(shè)為春夏秋冬四季變化，周末節(jié)假日場景，大型慶典場景；會客廳、會議室等可以預(yù)設(shè)會議、投影、會間休息等不同場景。在傳統(tǒng)的人工控制方式下，難以實(shí)現(xiàn)如此多種多樣的照明效果。提高管理水平智能照明控制系統(tǒng)是以自動控制為主、人工控制為輔的系統(tǒng)。在一般的情況下，不需要有人的參與，照明系統(tǒng)自動實(shí)現(xiàn)開關(guān)和調(diào)光功能。既大大減少了管理人員的數(shù)量，也排除了由于人為因素而出現(xiàn)的不定時開關(guān)，影響學(xué)校的正常教學(xué)、生活秩序的情況出現(xiàn)。校園路燈控制的發(fā)展現(xiàn)狀如今我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，人民生活水平日益提高，能源和資源變得日益緊張，電力短缺已成為制約國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的突出矛盾。目前我國照明消耗的電能約占電力生產(chǎn)總量的10%～20%，而公共照明則在照明耗電中占30%，并且近幾年教育及社會發(fā)展迅速全國路燈的數(shù)量仍在迅猛地增長。照明燈節(jié)能的口號便由此而提出。1.3課題的提出及研究的意義隨著現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展，校園路燈及城市照明建設(shè)越來越注重于它的形象，道路照明和景觀照明的要求和數(shù)量不斷增加，今后照明管理部門除了管理校園道路照明外，還將參與校園景觀燈的美化，很明顯這將代表一個學(xué)校的形象。因此校方及師生對校園的建設(shè)、道路照明和景觀照明提出了更高的要求。希望實(shí)現(xiàn)校園照明現(xiàn)代化、美化校園、節(jié)約能源……等目的，使校園路燈控制系統(tǒng)真正達(dá)到智能化走在科技前沿。正目前,學(xué)校路燈有些是全夜燈也有些是后夜燈，基本上是人工控制，勞動強(qiáng)度很大，繁瑣，由于工作人員開啟或關(guān)閉路燈不及時，造成不方便路人與浪費(fèi)用電的現(xiàn)象時有發(fā)生，于是，設(shè)計(jì)并研制性能價(jià)格比較高的校園智能路燈控制系統(tǒng)很有必要。再有，路燈之類的設(shè)施實(shí)施節(jié)能改進(jìn)，不僅可以降低能耗成本,而且有助于緩解政府能源供應(yīng)和建設(shè)壓力，對減少廢氣污染保護(hù)環(huán)境也有巨大的現(xiàn)實(shí)意義，我們要努力落實(shí)以人為本，全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)的科學(xué)發(fā)展觀，減輕環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)人與自然和諧發(fā)展的重要舉措。這在一定程度上提高了人們的生活水平。校園路燈穩(wěn)定可靠的工作是關(guān)系到校園全體師生的大事，事關(guān)人身安全與財(cái)產(chǎn)安全，科學(xué)合理的設(shè)計(jì)出這么一個控制系統(tǒng)具有很重要的社會意義。2控制任務(wù)及設(shè)計(jì)要求2.1本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路及預(yù)期結(jié)果下圖為教學(xué)樓設(shè)計(jì)的電路原理框圖：圖2-1教學(xué)樓設(shè)計(jì)電路原理框圖設(shè)計(jì)的這一控制系統(tǒng)有感光傳感器，它負(fù)責(zé)接收聲音信號然后轉(zhuǎn)換成電信號，又因?yàn)橐觽€放大器放大該信號，因而要后面加電子開關(guān)放大器放大該信號。后面有個倍壓整流電路，它是把聲音信號變成直流控制電壓。接下來加入的是本電路當(dāng)中重要的元件——光敏電阻，它通過對光線變化的大小自動改變阻值進(jìn)而改變電路電壓信號的強(qiáng)弱，光線強(qiáng)時，光敏電阻的阻值變小；光線弱時，光敏電阻的阻值變大。當(dāng)電壓信號達(dá)到預(yù)設(shè)值時電子開關(guān)閉合，當(dāng)電壓信號小于該值時電子開關(guān)關(guān)斷。后面再加一個交流開關(guān)對電路進(jìn)行接下來的控制作用。下圖為校園路燈設(shè)計(jì)的電路原理框圖：圖2-2校園路燈設(shè)計(jì)的電路原理框圖設(shè)計(jì)校園路燈采用PLC分時控制，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)計(jì)規(guī)定時間時PLC的輸出端口為高電平或由高電平變?yōu)榈碗娖?。高電平時開光閉合燈亮，低電平時開光斷開燈熄。由于路燈燈具容量較大，采用了兩級母線供電方式，每段小母線為一部分路燈供電．采用兩級母線制比較靈活，同時也降低了母線和開關(guān)的容量，便于安裝和維護(hù)．每個回路由一個接觸器控制，接觸器的動作受控于PLC的程序．分時控制方案構(gòu)想在設(shè)計(jì)前，對大學(xué)生的活動規(guī)律、道路照明的亮度進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)和測量，掌握了一手資料．大部分學(xué)生在21點(diǎn)鐘之前回到寢室，21點(diǎn)至23點(diǎn)之間只有少量學(xué)生在室外活動，23點(diǎn)鐘之后基本上沒有學(xué)生活動，學(xué)校進(jìn)入安靜狀態(tài)．根據(jù)這個特點(diǎn)把控制分為3個時段：第1個時段為21點(diǎn)之前，所有燈具全部開啟；第2時段為21點(diǎn)至23點(diǎn)，活動人員較少，可以關(guān)閉1／2的燈具；而到23點(diǎn)之后為第3時段，只要留有1／4的燈具工作，路面照度達(dá)3lx以上，高于道路照明的最低要求．為了最大限度地節(jié)能，設(shè)計(jì)時還考慮了季節(jié)的因素：夏季夜短晝長，開燈晚，熄燈早；冬季則相對開燈較早，熄燈則相對較晚．景觀和公共綠地照明采用第1、第2時段全開，第3時段全熄的控制方式，控制簡單易行，節(jié)能效果顯著．節(jié)假日多也是學(xué)校的特點(diǎn)之一，寒暑假加在一起有3個月左右．制定的控制方案是：寒暑假期間景觀燈手動控制，根據(jù)需要臨時或少量開啟；而路燈每天只開啟1／4，滿足最低照明要求．為了保證PLC事故情況下的道路照明，在設(shè)計(jì)時還考慮了手動和自動兩種工作制，手動時可以人為開啟或關(guān)閉任何一路照明，保證了校區(qū)的安全．為了節(jié)省篇幅，手動／自動選擇.預(yù)期結(jié)果預(yù)期通過感應(yīng)外界環(huán)境的光照強(qiáng)弱變化來控制教學(xué)樓燈的開關(guān)與強(qiáng)弱的調(diào)節(jié)，這兩種控制同時作用，燈的光亮分為兩個調(diào)檔。首先由光敏元件感應(yīng)外界的光亮，當(dāng)亮度沒能達(dá)到某一個值時開啟電燈開關(guān)。然后是進(jìn)一步控制，當(dāng)光亮低于某一定值時，工作進(jìn)入二檔模式或一檔模式，路燈設(shè)計(jì)四檔模式，以檔位遞減方式進(jìn)行工作。所設(shè)計(jì)出的控制電路系統(tǒng)要做到電路能夠?qū)崿F(xiàn)有光線時滅，無光線時有紅外熱源亮，并且樓梯照明燈點(diǎn)亮一段后自動關(guān)斷。并且在點(diǎn)亮期間又有新的紅外熱源出現(xiàn)時路燈又重新開啟。3PLC的硬件設(shè)計(jì)燈具布置方案學(xué)校的道路是以步行者為多，人員比較密集，當(dāng)然也有少量車輛通過，可以說是人車混合的道路．在設(shè)計(jì)時采用了高于一般居住區(qū)而低于商業(yè)區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)，正常情況保持路面照度不小于15lx．為了便于分時控制，在燈具布置時采用了雙側(cè)交錯布置，桿距定為25m，較標(biāo)準(zhǔn)桿距略小，有利于分時控制時減少燈光死角．根據(jù)這些數(shù)據(jù)，就可以計(jì)算光通量和光源功率了．光通量垂計(jì)算可根據(jù)(1)式進(jìn)行S=ekbd/un（1）其中：e為道路照度，取20lx；n為雙側(cè)交錯布置，取1；u為利用系數(shù)，取0．8；k為瀝青路面，取2；b為路面寬度，取10m；d為電桿間距，取25m．把數(shù)據(jù)代人上式（1）得S=ekbd/un通過查閱光源手冊可知，應(yīng)選用150W的高壓鈉燈燈具。某學(xué)院占地一期為6×105m^2，全校主要道路長13km，因此，需要安裝150W的路燈520盞，用電容量為78kW．其次景觀和其他公共場地照明的用電容量約為15kW。供電系統(tǒng)及控制原理設(shè)計(jì)路燈采用以雙側(cè)交錯布置，每一側(cè)的路燈由2個單獨(dú)的控制回路進(jìn)行間隔控制為單元，如圖3-1所示L1回路控制左側(cè)的單編號燈具，L2回路控制同一側(cè)的雙編號燈具。L3、L4回路則分別控制右側(cè)的單、雙編號燈具．當(dāng)進(jìn)入第2時段后，每側(cè)關(guān)閉1個回路，也就是1／2的燈具熄滅，由于燈的桿距不是很大，且學(xué)校道路不是很寬，燈光可以全覆蓋，最低照度點(diǎn)也可以在5lx以上．當(dāng)進(jìn)入第3時段時，4個回路中3個回路分?jǐn)?，也就是只?／4的燈具點(diǎn)亮，對于學(xué)校內(nèi)部道路而言，完全可以滿足要求．由于燈具容量較大，采用了兩級母線供電方式，每段小母線為一部分路燈供電．采用兩級母線制比較靈活，同時也降低了母線和開關(guān)的容量，便于安裝和維護(hù)．每個回路由一個接觸器控制，接觸器的動作受控于PLC的程序．供電系統(tǒng)示意圖如圖1所示．圖中僅畫出了1條道路和1個景觀區(qū)域的供電系統(tǒng)圖，其實(shí)全校的照明共有8段小母線，30個回路。圖3-1道路兩側(cè)供電系統(tǒng)示意圖為了保證PLC事故情況下的道路照明，在設(shè)計(jì)時還考慮了手動和自動兩種工作制，手動時可以人為開啟或關(guān)閉任何一路照明，保證了校區(qū)的安全．為了節(jié)省篇幅，手動／自動選擇、接觸器動作控制原理圖和PLC接線圖沒有畫出。教學(xué)樓照明智能系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)教室是學(xué)校照明用電的主要部分。教室燈光照度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為室內(nèi)平均照度300lx，這樣高的照度要求，如果沒有合理控制方案，能源上將造成巨大的浪費(fèi)。因此將智能照明控制系統(tǒng)應(yīng)用于普通教室、階梯教室具有相當(dāng)?shù)膶?shí)際意義。對于學(xué)校而言，使用調(diào)光控制方式顯然造價(jià)過高，難以接受，而且教學(xué)樓的燈具大多選擇了日光燈，調(diào)光控制需要專用的調(diào)光鎮(zhèn)流器，比較煩瑣。因此，開關(guān)控制是學(xué)校教室照明主要的控制方式。根據(jù)學(xué)校實(shí)際一般教室有兩組照明電路，可劃分為亮區(qū)暗區(qū)兩個區(qū)域，分別在亮區(qū)暗區(qū)安裝照度傳感器，照度傳感器與發(fā)送控制模塊連接，可根據(jù)傳感器狀態(tài)發(fā)送不同指令，控制教室兩個區(qū)的照明電路燈光開閉。每個教室可在配電箱或墻壁開關(guān)內(nèi)安裝照明接收器，每個接收器可控制兩個回路燈光，每個回路允許的最大電流2.5A～6A(如接入繼電器可控制更大電流)。多個教室可以為一個區(qū)，同一區(qū)發(fā)射器和接收器使用同一個用戶碼，接收器指令只接收同一用戶碼的發(fā)射器指令。教室內(nèi)的墻壁開關(guān)可安裝在接收器之后，在接收器開始供電后，墻壁開關(guān)控制室內(nèi)燈光打開關(guān)閉。對于教學(xué)樓樓梯，可安裝可墻壁開關(guān)，開光可安裝人體熱釋紅外傳感器。利用菲涅爾透鏡的特殊光學(xué)原理當(dāng)有人從透鏡前走過時，人體發(fā)出的紅外線就不斷地交替從“盲區(qū)”進(jìn)入“高靈敏區(qū)”這樣就使接收到的紅外信號以忽強(qiáng)忽弱的脈沖形式輸入，從而強(qiáng)其能量幅度。它和放大電路整流電路相配合，可將信號放大70分貝以上直流電，這樣就可以測出10~20米范圍內(nèi)人的行動。人體輻射的紅外線中心波長為9~10--um，而探測元件的波長靈敏度在0.2~20--um范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變。在傳感器頂端開設(shè)了一個裝有濾光鏡片的窗口，這個濾光片可通過光的波長范圍為7~10--um，正好適合于人體紅外輻射的探測，而對其它波長的紅外線由濾光片予以吸收，這樣便形成了一種專門用作探測人體輻射的紅外線傳感器。由于同側(cè)教室采光具有相同性，以任一個教室兩個區(qū)采集的光照數(shù)據(jù)作為同側(cè)教室照明電路的控制參數(shù)，控制同側(cè)同區(qū)教室的燈光開閉?？刂颇K電路設(shè)計(jì)PLC輸入端口分別連接4個開關(guān)，控制模塊電路如圖3-2示。D1，D2，K0，S0，通過對PLC的預(yù)設(shè)置可以使每個按鈕發(fā)送不同的地址控制指令，例如設(shè)置D1觸發(fā)時PLC輸出端口為高電平，可完成控制指令對被控模塊設(shè)置功能。圖3-2控制模塊電路照度傳感器控制電路設(shè)計(jì)照度傳感器核心部件是光電耦合器，通過感應(yīng)外部自然光源的照度來調(diào)節(jié)室內(nèi)照明的亮度，實(shí)現(xiàn)智能探測和智能調(diào)節(jié)的功能。照度傳感器采用On9668，是一個可實(shí)現(xiàn)光控閥值可調(diào)的光電集成傳感器。電路如圖3-3，圖3-4所示。控制模塊電路中的為D1，D2，K0，S0任意開關(guān)，PLC的輸出端口X1，X2，管腳連接一個照度傳感器,X3管腳連接一個人體熱釋電紅外傳感器，X4管腳連接一個按鈕。當(dāng)環(huán)境亮度達(dá)到照度傳感器Uadj設(shè)置值時，OUT管腳輸出高電平或低電平，OUT管腳連接單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，這樣從Q端輸出脈沖信號，輸入到PLC管腳X1,X2端口，同樣當(dāng)環(huán)境亮度達(dá)到照度傳感器Umin設(shè)置值時，OUT管腳輸出高電平或低電平，OUT管腳連接單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，這樣從Q端輸出脈沖信號，輸入到PLC管腳X3端口，相當(dāng)于觸發(fā)控制模塊電路的任意按鍵，就可發(fā)出相應(yīng)控制指令。為環(huán)境照度大于設(shè)定值時，發(fā)送觸發(fā)脈沖的電路，圖3-3為環(huán)境照度低于設(shè)定值時發(fā)送觸發(fā)脈沖的電路,圖3-4為人體紅外照度高于設(shè)定值時，發(fā)送觸發(fā)脈沖的電路。圖3-3照度傳感器控制電路圖圖3-4照度傳感器控制電路圖3-5照度傳感器控制電路傳感器模塊作為發(fā)射器使用，傳感器模塊連接兩個亮度傳感器。每個接收器有不同地址。假設(shè)暗區(qū)接收器地址為B1，亮區(qū)接收器為B2，也可將所有同側(cè)教室的暗區(qū)接收器設(shè)為B1，亮區(qū)接收器設(shè)為B2，照度傳感器檢測到低于特定照度時，傳感器模塊就會觸發(fā)系統(tǒng)發(fā)送B1開指令，所有地址為B1的模塊都會接收指令從而供電，教室暗區(qū)的燈就會打開;當(dāng)另一照度傳感器檢測到高于特定照度時，暗區(qū)傳感器模塊就會動作，發(fā)送B1關(guān)指令，所有地址為B1的模塊都會接收指令斷電，教室暗區(qū)的燈就會關(guān)閉。這樣實(shí)現(xiàn)暗區(qū)燈光根據(jù)本區(qū)域的實(shí)際亮度進(jìn)行自動打開和關(guān)閉，保障教室一定的照度。對于亮區(qū)區(qū)域也同樣控制。表1-1教室智能控制時間表對于教學(xué)樓樓梯，每層樓梯可安裝可墻壁開關(guān)，開關(guān)連接輸出端口Y5，開光可安裝人體熱釋紅外傳感器，電路如上圖10所示。紅外感應(yīng)源通常采用熱釋電元件，這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時就會失去電荷平衡，向外釋放電荷，利用菲涅爾透鏡的特殊光學(xué)原理當(dāng)有人從透鏡前走過時，人體發(fā)出的紅外線就不斷地交替從“盲區(qū)”進(jìn)入“高靈敏區(qū)”這樣就使接收到的紅外信號以忽強(qiáng)忽弱的脈沖形式輸入，從而強(qiáng)其能量幅度。它和放大電路相與電子開光PLC配合它和放大電路整流電路相配合，可將信號放大70分貝以上直流電，PLC控制點(diǎn)燈點(diǎn)亮?xí)r間，這樣就可以測出10~20米范圍內(nèi)人的行動。人體輻射的紅外線中心波長為9~10--um，而探測元件的波長靈敏度在0.2~20--um范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變。在傳感器頂端開設(shè)了一個裝有濾光鏡片的窗口，這個濾光片可通過光的波長范圍為7~10--um，正好適合于人體紅外輻射的探測，而對其它波長的紅外線由濾光片予以吸收，這樣便形成了一種專門用作探測人體輻射的紅外線傳感器。4PLC的軟件設(shè)計(jì)及要求4.1分時智能控制程序編制正如前面所述，每天的照明控制分3個時段，為了最大限度地節(jié)約能源，在具體編制程序時還考慮了不同季節(jié)的因素，一般在冬、春季，天黑得較早，17點(diǎn)左右自然光線就很弱了，而在夏天陽光可以維持到18點(diǎn)．因此，把一年四季分為2個區(qū)間，在設(shè)計(jì)時考慮了夏、秋時制和冬、春時制的識別，使節(jié)能效果更加明顯。三時段控制程序在編制時段程序時，用了數(shù)據(jù)比較功能指令，相對普通指令而言，程序較短，使程序大為簡化．把5月1日至10月30日定義為夏、秋時制，它的3個時段劃分為：18點(diǎn)至21點(diǎn)、2l點(diǎn)至23點(diǎn)、23點(diǎn)至凌晨5點(diǎn)．把11月1日至來年4月30日定義為冬、春時制，它的3個時段劃分為：17點(diǎn)至21點(diǎn)、21點(diǎn)到23點(diǎn)、23點(diǎn)至凌晨6點(diǎn)．道路照明的PLC程序就是要實(shí)現(xiàn)這些不同季節(jié)的時段控制要求．道路照明的程序梯形圖如圖4-1所示．在此需要說明的是，根據(jù)學(xué)校供電質(zhì)量好、少停電的特點(diǎn)，下面的程序中沒有編制時間自動校正程序，因此，第1次投入運(yùn)行的時刻必須是中午12點(diǎn)，之后就會自動控制照明，不需要人工干預(yù)．為了最大限度地節(jié)能，不同季節(jié)亮燈的時間有所不同，季節(jié)選擇程序主要是為夏、秋季和冬、春季節(jié)的不同時段控制而設(shè)置的．PLC有日期設(shè)定與識別功能，利用它可以完成季節(jié)的轉(zhuǎn)換控制，實(shí)現(xiàn)不同季節(jié)的不同時段控制方案．程序中的M100是控制季節(jié)程序轉(zhuǎn)換的信號，當(dāng)M100使能時程序進(jìn)入冬、春季控制，反之，程序?yàn)橄?、秋時制控制方式．需要說明的是，該程序是根據(jù)南方地區(qū)的情況設(shè)計(jì)的，夏、秋時制的時間定為每年的2011年五月一日至10月30日的24點(diǎn)，不同地區(qū)應(yīng)適當(dāng)調(diào)整。寒暑假控制程序?qū)W校的寒假一般是1月中旬到2月中旬，暑假一般是7月初到9月初，共計(jì)約3個月的時間．當(dāng)日期到達(dá)寒暑假開始日期時，圖4-2中x6接點(diǎn)斷開，使Y0，Y2，Y3都不能得電，這樣整個夜間就只有1／4的照度．當(dāng)寒暑假結(jié)束時，x6接點(diǎn)閉合，程序進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)，按3個時段運(yùn)行。功能順序圖圖4-1校園路燈照明圖4-2教學(xué)樓照明4.4程序設(shè)計(jì)圖4-3季節(jié)控制程序圖4-4時間控制程序圖4-3中X0為啟動開關(guān)的信號，當(dāng)選擇到自動工作制時，X0就處于使能狀態(tài)，使PLC投入程序運(yùn)行，X0閉合以后，計(jì)數(shù)器C0開始計(jì)數(shù)．M100是不同時制的識別控制信號，當(dāng)M100為高電平時程序進(jìn)人夏、秋時制工作狀態(tài)，M100為低電平時程序進(jìn)入冬、春季節(jié)的工作狀態(tài)．Y0，Y1，Y2，Y3分別控制道路兩側(cè)的燈具．從程序中可以看出：第1時段Y0，Y1，Y2，Y3全部為“1”，燈具全部點(diǎn)亮；第2時段Y0,Y2被復(fù)位為“0”，道路的兩側(cè)各有1/2燈具點(diǎn)亮；第3時段就只有Y1控制的回路工作了．M200是寒暑假控制接點(diǎn)，當(dāng)進(jìn)入寒暑假期問，M200斷開，Y0，Y2，Y3不能得電．圖4-4程序中的M100是控制季節(jié)程序轉(zhuǎn)換的信號，當(dāng)M100使能時程序進(jìn)入冬、春季控制，反之，程序?yàn)橄?、秋時制控制方式．本章主要對已經(jīng)設(shè)計(jì)好的電路進(jìn)行檢驗(yàn)工作，分為調(diào)試、測試、完成三個部分。電路安裝好以后，接下來要做的就是調(diào)試，目的是看它能否滿足需求還有確保其工作的穩(wěn)定性。調(diào)試過程最好是在天黑以后進(jìn)行，或在一個暗室進(jìn)行調(diào)試工作也可以，進(jìn)行調(diào)試時可以借助一個具有調(diào)光功能的臺燈。調(diào)節(jié)臺燈亮度不同來觀察燈亮程度；完全熄滅臺燈，重復(fù)上面步驟根據(jù)發(fā)聲的響亮程度不同來查看燈亮。將電路進(jìn)行安裝，對其調(diào)試檢測是這一設(shè)計(jì)必須要實(shí)踐的步驟，不可馬虎大意，要以認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度去對待，這是工科生做事最根本的素質(zhì)。1）安裝配圖正確安裝元件。2）檢查元件安裝正確無誤后，接通電源。3）將萬用表撥至直流電壓擋，表棒測C兩端（注意表棒的極性），調(diào)節(jié)RP的阻值，使電壓在3—6V之間變動。4）接上負(fù)載調(diào)試。輸出3V的時候接上30Ω負(fù)載電阻。負(fù)載電阻接入前和接入后，輸出電壓的變化小于0.5V就算合格了。對電路檢測無誤后，接下來對它進(jìn)行調(diào)試。逐一完成下面的步驟，細(xì)心觀察并多次重復(fù)動作，對比各種結(jié)果看是否符合課題的要求。在暗室內(nèi)或是在無光的空間內(nèi)，對其進(jìn)行調(diào)試工作。接通所制作路燈的電源，通過給系統(tǒng)加上不同聲響的激勵信號源（如系統(tǒng)的光照強(qiáng)度、溫度）來判斷燈是否發(fā)光、燈亮度及燈開啟熄滅。首先將臺燈調(diào)至很亮的狀態(tài)，將該電路放在臺燈下面，使照度傳感器受光照射，觀察電燈是否能通電發(fā)光。然后格調(diào)光臺燈的亮度調(diào)暗，再拍打手掌出聲，測試光敏元件是否能夠達(dá)到預(yù)期的結(jié)果。根據(jù)聲響的不同及環(huán)境的光亮程度不同要能夠控制電燈的調(diào)檔，當(dāng)中分有兩個檔位。有在實(shí)際使用時，可以根據(jù)使用環(huán)境靈活設(shè)置開、關(guān)的靈敏度，例如可將“開”動作的靈敏度設(shè)置高一些，而將“關(guān)”的靈敏度設(shè)低一些。這樣，當(dāng)天色稍微變暗時且有聲音時，即可將照明燈打開開始照明工作，而當(dāng)天色較亮即便發(fā)光很大的聲響電燈也無法亮起來，這么一個設(shè)計(jì)工作穩(wěn)定性很重要，測試成功了完全可以適應(yīng)通常的照明需要。如果所制作的產(chǎn)品在使用時出現(xiàn)了問題，可以通過下面給出的方法來尋、檢故障之所在：直觀檢查法包括電阻法、電壓法、電流法。通過眼、耳、鼻、手、口五官來查找故障部位。即是看元器件之間是否存在斷線、互碰、燒焦、脫焊等現(xiàn)象，查看是否有短路現(xiàn)象；用耳朵聽聲音有無異常；聞有無焦味；摸器件是否過熱等。用普通萬用表的歐姆擋檢查各點(diǎn)的阻值，粗查是否有短路、斷路或元器件錯焊等情況。用萬用表測量電路中各點(diǎn)對地的電阻以及元器件的阻值，以此來判斷故障部位測量晶體管的管腳電壓和集成塊各腳的電壓或波形，據(jù)此電壓值判斷故障。測量晶體管的管腳電壓和集成塊各腳的電壓或波形，據(jù)此電壓值判斷故障。調(diào)試前，先將焊好的電路板對照印刷電路圖認(rèn)真核對一遍，不要有錯焊、漏焊、短路、元件相碰等現(xiàn)象發(fā)生。通電后，人體不允許接觸電路板的任一部分，防止觸電，注意安全。如用萬用表檢測時，只用將萬用表兩表筆接觸電路板相應(yīng)處即可。首先由光敏元件感應(yīng)臺燈給出的光亮，當(dāng)亮度沒能達(dá)到某一個值時開啟電燈開關(guān)。然后是進(jìn)一步控制，當(dāng)光亮低于某一定值或者聲敏元件感應(yīng)到的聲音達(dá)到某一強(qiáng)度時，工作進(jìn)入二檔模式；當(dāng)光亮和聲音兩條件同時滿足感應(yīng)器的調(diào)檔時也可以進(jìn)入二檔。經(jīng)測試后，所設(shè)計(jì)出的控制電路系統(tǒng)要做到電路能夠?qū)崿F(xiàn)有光線時滅，無光線時有聲亮，并且照明燈點(diǎn)亮一段后自動關(guān)斷。并且在點(diǎn)亮期間又有新的聲源出現(xiàn)時，路燈又重新開啟。因而可以得出結(jié)論，所設(shè)計(jì)出的智