基于PLC的智能照明控制系統(tǒng)研究報告

1、. 本科畢業(yè)論文設(shè)計(jì)( 2016 屆 )題 目： 基于PLC的智能照明控制系統(tǒng)研究 系部： 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化學(xué)生： 倩 *： 120815169 指導(dǎo)教師： 傳洋 職稱學(xué)位：合作導(dǎo)師：職稱學(xué)位：完成時間：2016年 3月7日池州學(xué)院教務(wù)處制. 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人所提交的學(xué)位論文，是在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下獨(dú)立完成的研究成果。本人在論文寫作中參考的其他個人或集體的研究成果，均在文中以明確方式標(biāo)明。本人依法享有和承當(dāng)由此論文而產(chǎn)生的權(quán)利和責(zé)任。聲明人簽名：倩2016年 3 月 7 日. 目 錄 HYPERLINK l _Toc1521_#_Toc1521_ 摘 要2 HYPE

2、RLINK l _Toc11017_#_Toc11017_ Abstract 3 HYPERLINK l _Toc4189_#_Toc4189_ 1 引言4 HYPERLINK l _Toc10430_#_Toc10430_ 1.1選題的研究背景及意義4 HYPERLINK l _Toc29685_#_Toc29685_ 1.2 PLC在國外的研究現(xiàn)狀5 HYPERLINK l _Toc19697_#_Toc19697_ 1.3設(shè)計(jì)的主要容和技術(shù)要求5 HYPERLINK l _Toc27398_#_Toc27398_ 2 智能照明控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)6 HYPERLINK l _Toc19157

3、_#_Toc19157_ 2.1系統(tǒng)控制方案分析6 HYPERLINK l _Toc7602_#_Toc7602_ 2.2分區(qū)和分時控制方案的設(shè)想6 HYPERLINK l _Toc11506_#_Toc11506_ 2.3智能照明控制系統(tǒng)的功能組成7 HYPERLINK l _Toc2968_#_Toc2968_ 3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)8 HYPERLINK l _Toc7841_#_Toc7841_ 3.1 PLC的選型8 HYPERLINK l _Toc7177_#_Toc7177_ 3.2 數(shù)據(jù)采集電路11 HYPERLINK l _Toc30203_#_Toc30203_ 3.3 環(huán)境光

4、采集電路11 HYPERLINK l _Toc20627_#_Toc20627_ 3.4 人體存在傳感器的工作原理12 HYPERLINK l _Toc10926_#_Toc10926_ 3.5 PLC的外部接線圖13 HYPERLINK l _Toc13605_#_Toc13605_ 4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)13 HYPERLINK l _Toc2074_#_Toc2074_ 4.1主程序流程圖13 HYPERLINK l _Toc16926_#_Toc16926_ 4.2 STEP7-Micro/WIN V 4.0編程軟件14 HYPERLINK l _Toc7577_#_Toc7577_ 4.

5、2.1 軟件介紹14 HYPERLINK l _Toc18433_#_Toc18433_ 4.2.2軟件界面15 HYPERLINK l _Toc17902_#_Toc17902_ 4.3 I/O地址分配16 HYPERLINK l _Toc31144_#_Toc31144_ 4.4梯形圖程序17 HYPERLINK l _Toc10019_#_Toc10019_ 4.5 程序清單19 HYPERLINK l _Toc4394_#_Toc4394_ 致21摘 要 隨著社會的不斷開展進(jìn)步，電力也被過度消耗，電能浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重，電力資源已然成為緊缺資源。該浪費(fèi)現(xiàn)象也存在大學(xué)教室照明控制系統(tǒng)中。針對這

6、種情況，從節(jié)約電能的角度出發(fā)，本文闡述了一種基于S7-200PLC代替?zhèn)鹘y(tǒng)的無人管理的手動控制的教室照明系統(tǒng)。 PLC是一種新型的通用自動化控制裝置，具有控制功能強(qiáng)、可靠性高、使用靈活方便、易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)，完全滿足學(xué)校教室的照明要求。本文將重點(diǎn)介紹照明系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩個方面，其根本原理是以S7-200PLC為核心控制部件，由能感應(yīng)人體存在的熱釋紅外傳感器和環(huán)境光檢測電路組成的智能照明控制系統(tǒng)，能防止教室用電的大量浪費(fèi)，從而到達(dá)節(jié)能的目的。最后，給出系統(tǒng)的的梯形圖程序。關(guān)鍵詞：教室照明系統(tǒng)；S7-200PLC；智能控制；節(jié)能AbstractWith the continuous dev

7、elopment and progress of society, power is also e*cessive consumption, electric energy waste phenomenon is serious, the power resource has already bee scarce resources. The waste phenomenon also e*ists in a university classroom lighting control system. In view of this situation, from the perspective

8、 of saving energy of, it is e*pounded in this article a based on S7-200 PLC to replace the manual control of the unmanned management of traditional classroom lighting system.PLC is a new general automatic control device, has strong control function, high reliability, convenient and fle*ible to use,

9、easy to e*tend the advantages, fully meet the requirement of school classroom lighting. This paper focuses on two aspects: the hardware design and software design of the lighting system and its basic principle is to S7-200 PLC as the core control unit, a human body induction in the presence of heat

10、release infrared sensor and ambient light sensing circuit posed of intelligent lighting control system, can avoid the classroom with a large number of waste of electricity, so as to achieve energy-saving purpose. Finally, gives the system the ladder diagram program.Keywords: classroom lighting syste

11、m; S7-200PLC; intelligent control; energy saving1 引言 1.1 選題的研究背景及意義 如今，科學(xué)技術(shù)愈來愈開展，現(xiàn)代化程度也日益提高，隨之而來的溫室氣體的加劇了全球氣候變暖，資源也越來越枯竭，全球掀起了節(jié)能減排的浪潮，引起了世界和中國的政府的高度關(guān)注。能源，是國民經(jīng)濟(jì)開展的根底資源，中國政府高度重視能源的開發(fā)、利用和節(jié)約的工作。眾所周知，電能是一種根本并且高效的能源，具有經(jīng)濟(jì)、簡單、易于運(yùn)輸、無污染的的特點(diǎn)。電能通過轉(zhuǎn)換裝置高效的將電能轉(zhuǎn)換成光能，熱能、動能、化學(xué)能等多種形式，極便利了我們的生活。但是，電能浪費(fèi)問題也很突出。因此，提高電力管理水

12、平是節(jié)能的關(guān)鍵。 根據(jù)相關(guān)資料，在我國的整體用電中,照明的耗電量占有很大的比例，約為年發(fā)電總量的10%(超過100億千瓦時)，而在學(xué)校，不僅照明時間較長而且照明場所也多, 照明用電超過本單位所有耗電的40%1。目前我們對教室照明的控制，根本上都是采用的最傳統(tǒng)的手動控制方式，該方法是最為常用的，同時也是最為浪費(fèi)的。教室是一個開放的地方，往往因?yàn)楣芾聿坏轿唬瑹o人的時候教室里還是燈火明亮造成所謂的長明燈的現(xiàn)象。就一間教室來說，照明燈的能量消耗并不大，但從整個學(xué)?？?，卻不是一個小數(shù)目。以*所大學(xué)為例:教學(xué)樓照明負(fù)荷總量約480kw不含線損，假設(shè)按照照明燈每天工作2小時計(jì)算這是一個保守的估計(jì)，1天是96

13、0KWh的電力浪費(fèi)，按照電費(fèi)0.6元/千瓦時計(jì)算，每天電費(fèi)為576元。一年12個月，除去寒暑假三個月，還剩下九個月，一年浪費(fèi)的電力大約為259200度，合計(jì)電費(fèi)155520元。如果再加上線路損耗和燈具使用時間較長而造成的燈具損壞，其本錢比現(xiàn)在還要高得多。這種照明方式引起的電能浪費(fèi)和高校后勤費(fèi)用的增加是顯而易見的。我國能源短缺問題非常嚴(yán)重，尤其是電力資源?，F(xiàn)在石油和燃煤的價格節(jié)節(jié)攀升，必然會導(dǎo)致發(fā)電本錢的增加，從而節(jié)省電能不僅是有益于社會，而且也有利于學(xué)校自身。放眼于整個學(xué)校的大局和全社會能源短缺的大環(huán)境, 開發(fā)簡單實(shí)用的教室智能照明系統(tǒng)勢在必行。智能照明控制系統(tǒng)，無論是在國還是在國外已經(jīng)使用，

14、但國的智能照明技術(shù)還存在相當(dāng)多的缺乏之處。在大學(xué)教育普及化程度越來越高的今天，隨處可見各大高校增加校區(qū)和擴(kuò)大生源，從而帶來了教室的電能浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失等問題，違背了當(dāng)今的節(jié)能理念。但是，如今不斷提高的自動化程度、越來越普及的計(jì)算機(jī)技術(shù)使得我們對于照明系統(tǒng)的管理邁向自動化和智能化的方向。 1.2 PLC在國外的研究現(xiàn)狀 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、容錯技術(shù)網(wǎng)絡(luò)、微電子技術(shù)和通信技術(shù)等的高速開展，使得PLC的控制和網(wǎng)絡(luò)通信功能逐漸增強(qiáng)、處理速度和可靠性不斷提高、本錢在不斷下降、編程和故障檢測更加方便快捷。為了適應(yīng)各大中小型企業(yè)的開展需要，需要進(jìn)一步擴(kuò)大PLC在工業(yè)自動化領(lǐng)域的應(yīng)用圍2。雖然問世時間并不長，但PL

15、C無論在國還是在國外，開展都相當(dāng)?shù)难该停袕?qiáng)大的生命力和高速的增長模式，成為當(dāng)今占據(jù)第一位的自動化裝置。 1. 國外PLC開展?fàn)顩r PLC自問世以來，經(jīng)過40多年的開展，在美、日、德等工業(yè)興旺的國家已經(jīng)成為重要的產(chǎn)業(yè)之一。PLC的世界總銷售額在不斷上升、品種不斷翻新、生產(chǎn)廠商不斷涌現(xiàn)，產(chǎn)值產(chǎn)量大幅度上升而價格在下降。目前，世界上有200多個產(chǎn)商生產(chǎn)PLC，按型號劃分更是有幾千種產(chǎn)品。在全世界圍按地域劃分主要有三大產(chǎn)品，這三大PLC產(chǎn)品為美國產(chǎn)品，歐洲產(chǎn)品以及日本產(chǎn)品。如今在PLC開展領(lǐng)域比擬有名的公司有德國的西門子公司；美國的AB公司；法國的施耐德TE公司；日本的三菱、富士、歐姆龍、松下電工公

16、司等；國的三星、LG公司等。美國和歐洲的PLC產(chǎn)品主要應(yīng)用于大型、中型PLC領(lǐng)域中，而日本、國的PLC產(chǎn)品則在小型PLC領(lǐng)域中具有廣泛應(yīng)用。 2. 國PLC開展?fàn)顩r我國目前的工業(yè)自動化技術(shù)普遍比擬落后，PLC技術(shù)同興旺國家相比擬，遠(yuǎn)落后于興旺國家，現(xiàn)在工業(yè)中應(yīng)用的PLC產(chǎn)品絕大局部是國外產(chǎn)品，如西門子、三菱、歐姆龍，是中國工業(yè)市場上的傳統(tǒng)供給商。國產(chǎn)PLC產(chǎn)品在整個工業(yè)市場中只占據(jù)很小的份額，沒有名牌產(chǎn)品和集中化的生產(chǎn)鏈，無法形成系統(tǒng)化、專業(yè)化的工業(yè)規(guī)模，這對我國的經(jīng)濟(jì)開展是極其不利的。為了改善我國的工業(yè)構(gòu)造和追趕興旺國家。近些年來，我國的PLC研制，生產(chǎn)、應(yīng)用開展也相當(dāng)?shù)目?，同國外的差距也?/p>

17、逐漸縮小。國市場對PLC產(chǎn)品需求量大，為PLC業(yè)務(wù)開展提供了絕佳的時機(jī)。尤其在應(yīng)用方面，引進(jìn)了大量的PLC產(chǎn)品，并且在我國自己生產(chǎn)制造的設(shè)備上采用了PLC控制。另外，應(yīng)用PLC對老設(shè)備進(jìn)展改造，可以在資金投入較少的條件下實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的升級換代?？傊覈腜LC技術(shù)的應(yīng)用已獲得了令人矚目的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。 1.3 設(shè)計(jì)的主要容和技術(shù)要求1. 主要容該研究主要是根據(jù)學(xué)校教室照明的特點(diǎn)，利用PLC來實(shí)現(xiàn)對照明的智能控制，到達(dá)節(jié)能的目的。分為硬件電路設(shè)計(jì)和軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)兩大局部。硬件電路設(shè)計(jì)主要包括PLC的選型、部電路圖設(shè)計(jì)和PLC外部接線設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)主要是對教室劃分區(qū)域以及實(shí)現(xiàn)對光電傳感器、人體存

18、在傳感器的I/O分配。2. 技術(shù)要求學(xué)生屬于特殊人群，他們的活動時間及規(guī)律非常突出,因此在教室實(shí)行分時和分區(qū)的智能控制。利用紅外傳感器來檢測是否有人體存在，實(shí)現(xiàn)智能控制。針對光照是否充足的問題，利用光照傳感器來實(shí)現(xiàn)對照明用具的開和關(guān)。2 智能照明控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 2.1 系統(tǒng)控制方案分析智能照明控制系統(tǒng)的主要組成部件有PLC、中間繼電器、照明燈和刀開關(guān)。并以人體和自然光強(qiáng)度作為控制器的主要輸入?yún)?shù)，從而到達(dá)手動與自動控制相兼容。當(dāng)教室無人存在時，教室里所有的燈都能夠自動關(guān)閉；當(dāng)光照達(dá)不到相應(yīng)要求并且教室有人存在超過一定時間時，燈都能自動翻開，直到人離開一段時間后，燈能做到自動關(guān)閉；當(dāng)光照到達(dá)了

19、設(shè)定要求且教室有人時，燈能夠自動關(guān)閉。同時，學(xué)生的作息時間也是一個重要考慮因素。在*些特殊情況下，例如晚上11點(diǎn)后教室里還有人，這時智能照明系統(tǒng)就會采用手動控制，關(guān)閉自動控制器，比擬人性化。 2.2 分區(qū)和分時控制方案的設(shè)想在設(shè)計(jì)前，對教室的使用情況以及教室的采光系統(tǒng)進(jìn)展實(shí)地調(diào)查和分析，掌握可靠資料。僅以池州學(xué)院博文樓三樓303教室為例進(jìn)展分析。因?yàn)樵摻淌覟閱蚊娌晒猓越淌抑懈鲄^(qū)域的光照強(qiáng)度會有明顯差異，而且基于學(xué)生的流動性大以及就坐位置的不可預(yù)測等特點(diǎn)的原因，可將教室分為五個不同的區(qū)域，利用光照傳感器和紅外探測器對整個教室進(jìn)展分區(qū)控制。如圖1教室分區(qū)控制方圖如圖1所示。講臺區(qū)域區(qū)域1前排左

20、區(qū)域2(前排右)區(qū)域3后排左區(qū)域4后排右 圖1 傳感器在教室的分區(qū)控制圖將紅外傳感器分別安裝在上述五個區(qū)域的上方，即可以有效地覆蓋該區(qū)域的檢測圍，該區(qū)域的光傳感器被安裝在每一個區(qū)域的光照強(qiáng)度較暗的地方。對于有時需要使用多媒體課堂教學(xué)時，可在講臺上安裝手動按鈕，在影片播放時給PLC提供信號來關(guān)閉教室燈光，播放完畢后，再翻開教室燈光。此外，還需要在上述五個區(qū)域分別安裝一個光照傳感器，設(shè)置相應(yīng)動作。安裝在每個區(qū)域的紅外探測器和光照傳感器都是獨(dú)立工作的，不影響對方工作狀態(tài)。對教室照明的智能控制，還需要分時控制。比方623點(diǎn)智能控制系統(tǒng)處于工作狀態(tài)，而236點(diǎn)系統(tǒng)自動關(guān)閉，真正實(shí)現(xiàn)高效的節(jié)能。 2.3

21、智能照明控制系統(tǒng)的功能組成(1)智能照明控制系統(tǒng)的構(gòu)造和組成智能照明控制系統(tǒng)由系統(tǒng)單元，輸入單元和輸出單元三局部構(gòu)成。除電源設(shè)備外，每個單元都有對應(yīng)的唯一單元地址，并利用軟件設(shè)定其功能。各種形式的單元簡述如下：系統(tǒng)單元：系統(tǒng)主要對上述區(qū)域進(jìn)展一樣的控制和信號采樣，子系統(tǒng)則對各區(qū)域分別實(shí)施具體的控制，從而實(shí)現(xiàn)信息連接。輸入單元：用于將外部控制信號轉(zhuǎn)變成控制系統(tǒng)上數(shù)字信號，如可編程的多功能輸入開關(guān)、紅外線接收開關(guān)及紅外線遙控器等。調(diào)整照明，使亮度與周圍環(huán)境到達(dá)適宜的狀態(tài)，從而節(jié)約電能3。 輸出單元：將控制器輸出的信號用來控制對應(yīng)回路燈的亮滅，并且采用集中控制、分散執(zhí)行的方式，通過配置智能控制照明柜

22、，安裝好自動和手動的切換開關(guān)，防止意外情況的發(fā)生。 (2)采用智能照明控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)節(jié)能效果較好：系統(tǒng)采用個性化的分時和分區(qū)控制，利用各種不同的預(yù)設(shè)置控制方式和控制元件，對于在不同環(huán)境下不同時間段的光照度進(jìn)展準(zhǔn)確設(shè)置，實(shí)現(xiàn)科學(xué)化和效率化管理教室燈光，從而到達(dá)節(jié)約能源的目的。該系統(tǒng)可利用最少的能源滿足所有教室的燈光照明需求，最大程度的節(jié)省電能。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，可節(jié)約學(xué)校所有照明用電的30%以上。增加照明用具的壽命： 通過采用智能照明控制系統(tǒng)來延長燈具壽命，不僅節(jié)約了大量的更換燈具的資金，而且減少了電燈的損壞老化而產(chǎn)生的人工維修費(fèi)用，降低了運(yùn)行本錢，管理和維護(hù)變得更加簡單。提高工作效率，改善工作環(huán)

23、境：智能照明控制系統(tǒng)能給工作者提供一個良好的工作環(huán)境，提高工作人員的工作效率。所以，我們更應(yīng)該合理地選擇照明燈具、光源以及采用良好的照明控制系統(tǒng)，提高照明質(zhì)量4。3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 3.1 PLC的選型 由于S7-200系列PLC設(shè)計(jì)緊湊、擴(kuò)展能力豐富、可靠性高、操作便捷且具有強(qiáng)大的指令系統(tǒng)和低廉的價格，能夠很好地滿足小規(guī)模的控制要求，覆蓋所有與自動檢測相關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、電力設(shè)施、環(huán)境保護(hù)等。S7-200系列PLC強(qiáng)大功能能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中還是相連網(wǎng)絡(luò)中，皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能5。采用西門子S7-200系列的PLC作為控制器，輸入信號主要來自以下五方面：啟動開關(guān)、停頓開關(guān)

24、、投影開關(guān)、紅外探測器和光電傳感器，輸出信號主要來自教室各個區(qū)域的燈具。S7-200系列PLC的硬件包括S7-200CPU模塊、數(shù)字量I/O模塊、模擬量I/O模塊和通信模塊等6。S7-200的CPU共有兩個系列：CPU21和CPU22。CPU21是S7-200的第一代產(chǎn)品，CPU22系列包括CPU221、CPU222、CPU224、CPU224*P和CPU226等。本文采用CPU224，此模塊有14個輸入，10個輸出。I/O端子排可容易地整體拆卸7。在較高要求的控制系統(tǒng)中，輸入/輸出點(diǎn)更多，運(yùn)行速度更快，可完美地適應(yīng)于復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)。紅外探測器和光照傳感器檢測信號并輸入PLC中。圖2為控

25、制系統(tǒng)框圖。 圖2控制系統(tǒng)框圖 3.2 數(shù)據(jù)采集電路 教室里的光照情況以及教室里是否有相關(guān)人員的存在是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要對象，同時也是控制系統(tǒng)的主要輸入?yún)?shù)。在我們生活中，光敏二極管和光敏三極管是比擬常見的環(huán)境光采集器件，由于光敏三極管具有高靈敏度的優(yōu)點(diǎn)，而且光敏三極管同時還具光敏二極管的輸出特性有，所以，根據(jù)照明需求，系統(tǒng)采用高靈敏度的光敏三極管8?；跓後岆娦?yīng)的人體存在傳感器靈敏度較高且可靠性強(qiáng)，本文的控制系統(tǒng)采用的人體存在傳感器為低電平輸出的HP-208型號的。HP-208-N-L人體存在感應(yīng)模塊(低電平輸出)是基于紅外線技術(shù)的自動控制產(chǎn)品, 具有高靈敏度以及可靠性較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用

26、于自動門、自動感應(yīng)烘干機(jī)、感應(yīng)沖水器、自動感應(yīng)垃圾桶以及其他自動感應(yīng)電器設(shè)備中。HP-208-N-L主要功能描述如下: 1.全自動感應(yīng):在其所能感應(yīng)的圍，假設(shè)有相關(guān)人員進(jìn)入，此時會輸出低電平。當(dāng)相關(guān)人員遠(yuǎn)離其感應(yīng)圍時，此時會自動延時關(guān)閉低電平，輸出高電平，保持待機(jī)狀態(tài)。 2.光敏電阻控制：在*些特殊情況下，例如在白天或者光照很強(qiáng)烈時，通過設(shè)置光敏電阻，傳感器不會發(fā)生相應(yīng)動作。3.具有感應(yīng)封鎖時間：當(dāng)有關(guān)人員進(jìn)入其感應(yīng)區(qū)域并產(chǎn)生低電平輸出，再經(jīng)過一段延時時間，延時完畢后，為了使在此后的一段時間傳感器的感應(yīng)器不會對任何感應(yīng)信號產(chǎn)生反響，傳感器的感應(yīng)模塊會設(shè)置一個封鎖時間段，在此時間段感應(yīng)器不承受任

27、何感應(yīng)信號9。4.觸發(fā)方式：a.可重復(fù)觸發(fā)方式：當(dāng)相關(guān)人員進(jìn)入其感應(yīng)圍有低電平輸出后，如果還有人在此后的延時時間段繼續(xù)活動，則其輸出將一直保持低電平，等全部人員離開感應(yīng)區(qū)域以后，低電平輸出才會轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖捷敵?；b.不可重復(fù)觸發(fā)方式:當(dāng)相關(guān)人員進(jìn)入其感應(yīng)圍有低電平輸出后，延時時間段一完畢，低電平輸出狀態(tài)會轉(zhuǎn)而變成高電平輸出狀態(tài)。 3.3 環(huán)境光采集電路 如下圖，圖3為環(huán)境光采集電路原理圖。當(dāng)環(huán)境光強(qiáng)度大于規(guī)定程度時，光敏三極管D1呈現(xiàn)低阻態(tài)狀態(tài)即小于1K歐，NPN型三極管Q1的基極電壓升高，三極管Q1到達(dá)飽和狀態(tài)并導(dǎo)通，集電極一側(cè)輸出低電平。當(dāng)光強(qiáng)小于規(guī)定程度時，光敏三極管D1呈現(xiàn)高阻態(tài)狀態(tài)即1

28、00k歐，此時三極管Q1為截止?fàn)顟B(tài)，集電極一側(cè)輸出高電平?？勺冸娮鑂1大小可調(diào)節(jié)，通過調(diào)節(jié)R1的阻值，可使三極管Q1受環(huán)境光的影響在適合的亮度下導(dǎo)通。 圖3環(huán)境光采集電路原理圖 3.4 人體存在傳感器的工作原理紅外線廣泛存在于我們的日常生活中，如自然界中的各種物體，像人體、火焰和冰等都會發(fā)出各種不同波長的紅外線，假設(shè)要對其進(jìn)展檢測，可通過紅外傳感器。根據(jù)工作原理，紅外傳感器通常可分為兩種類型：熱型和量子型。熱型傳感器也可稱為熱釋電紅外傳感器。相對于量子型紅外傳感器來說，熱型紅外傳感器更加符合硬件系統(tǒng)的要求。熱型紅外傳感器不僅具有響應(yīng)的紅外線波長圍寬和可工作于常溫下等優(yōu)點(diǎn)，而且價格經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，是最

29、正確選擇。本控制系統(tǒng)采用的是熱釋電紅外傳感器，熱釋電紅外傳感器是一種能檢測人體發(fā)出的特定波長紅外線的敏感元件，由它構(gòu)成的探測裝置一般在615米的距離之能準(zhǔn)確感測運(yùn)動人體的存在10。熱釋電紅外傳感器能以非接觸形式檢測人體輻射的紅外線，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，其具體工作原理如下：人體的溫度一般在37左右，會發(fā)出10左右波長的紅外線。在紅外探測器的戒備區(qū)，當(dāng)有人體移動時，熱釋電人體紅外傳感器感應(yīng)到人體溫度與背景溫度的差異信號，產(chǎn)生輸出信號。熱釋電紅外傳感器主要組成構(gòu)造為外殼、濾光片、電阻、結(jié)型場效應(yīng)管、熱釋電元件等，其中濾光片設(shè)置在窗口的目的是為了濾去無用的紅外線，轉(zhuǎn)而讓有用的紅外線進(jìn)入窗口。熱釋電人體

30、紅外線傳感器的構(gòu)造和濾光窗的波長通帶圍814決定了它可以抵抗可見光和大局部紅外線、環(huán)境及自身溫度變化的干擾，只對移動的人體敏感11。3.5 PLC的外部接線圖 圖4 PLC外部接線圖4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 4.1主程序流程圖 根據(jù)上述控制要求，圖5給出了教室智能照明控制系統(tǒng)在運(yùn)行時的主程序框圖。 圖5 主程序框圖4.2 STEP7-Micro/WIN V 4.0編程軟件4.2.1 軟件介紹 STEP7-Micro/WIN作為S7-200系列PLC的專用編程軟件，功能強(qiáng)大、操作方便，而且支持全中文編程操作。STEP-Micro/WIN作為Windows平臺下的用戶編程軟件，主要具有以下功能。支持梯形

31、圖LAD)、指令表STL)和功能圖(FBD)3種編程語言，可在三者之間隨時切換。在離線方式下計(jì)算機(jī)不與PLC連接，可以對程序進(jìn)展創(chuàng)立、編輯、編譯和系統(tǒng)組態(tài)等工作。在在線方式下計(jì)算機(jī)與PLC連接，可以上傳及下載用戶程序、數(shù)據(jù)和系統(tǒng)組態(tài)等工作。具有密碼保護(hù)功能，可以為CPU、用戶程序和工程文件設(shè)置密碼，以保護(hù)程序開發(fā)者的知識產(chǎn)權(quán)，防止未經(jīng)授權(quán)的操作。5指令導(dǎo)向功能，可以用指令向?qū)瓿蒔ID自整定、高速計(jì)數(shù)、脈沖輸出、以太網(wǎng)和數(shù)據(jù)記錄等功能。6 在編程之前進(jìn)展反復(fù)練習(xí)，防止在編程的整個過程當(dāng)中出現(xiàn)不必要的錯誤，比方語法，數(shù)據(jù)以及其他類型的錯誤。4.2.2 軟件界面STEP7-Micro/WIN的軟件

32、界面由瀏覽條、菜單欄、指令樹、工具欄、局部變量表輸出窗口、狀態(tài)欄和程序編輯器組成，如圖6所示。圖6 STEP7-Micro/WIN軟件界面4.3 I/O地址分配系統(tǒng)輸入點(diǎn)及地址：啟動開關(guān)I0.0、停頓開關(guān)I0.1、投影儀開關(guān)I0.2、光照探測器I0.3I0.7、紅外探測器I1.0I1.4。T37和T38作為定時器。為了減少輸出點(diǎn)數(shù)，一個區(qū)域作為一個輸出點(diǎn)，其地址為Q0.0Q0.4。表1為I/O地址分配表。 I/O地址分配表輸入點(diǎn)輸出點(diǎn)元件名稱地址編碼元件名稱地址編碼啟動開關(guān)I0.0講臺區(qū)域燈Q0.0停頓開關(guān)I0.1區(qū)域1燈Q0.1投影開關(guān)I0.2區(qū)域2燈Q0.2光照探測器I0.3I0.7區(qū)域3

33、燈Q0.3紅外探測器I1.0I1.4區(qū)域4燈Q0.4 4.4 梯形圖程序LD I0.0O M0.0AN I0.1= M0.0LDN T37A M0.0TON T37, 3000 LD T37LD C1CTU C1, 288LDW= C1, 0AW= C1, 144AW= C1, 192AW=0時，當(dāng)計(jì)數(shù)器C1計(jì)數(shù)數(shù)值在0144之間，即從6：0018:00的時間段，中間繼電器M0.1都在處于導(dǎo)通狀態(tài)。另外，M0.2代表在18.0023.00的時間段保持導(dǎo)通狀態(tài)，M0.3代表在23.006.00時間段保持導(dǎo)通。但是要保證的是，在M0.1、M0.2、M0.3這3個時間段的繼電器之中，在任何時候只能有

34、一個繼電器是導(dǎo)通狀態(tài)。網(wǎng)絡(luò)7：為本系統(tǒng)的輸出梯形圖程序，I1.0至I1.4為紅外探測器的控制觸點(diǎn)，I0.3至I0.7為光照探測器的控制觸點(diǎn)，教室5個區(qū)域的燈的控制觸點(diǎn)為Q0.0至Q0.4。本程序設(shè)計(jì)的工作過程和根本原理描述如下： 1在6.0018.00時間段，常開觸點(diǎn)M0.1保持導(dǎo)通，假設(shè)此時教室中的5個區(qū)域圍都存在人體，則各個區(qū)域的紅外探測器即會感應(yīng)到相應(yīng)區(qū)域的人體，并使常開觸點(diǎn)I1.0至I1.4閉合，假設(shè)教室中的五個區(qū)域光線較充足，光照探測器會讓常開觸點(diǎn)I0.3至I0.7處于斷開狀態(tài)，相反，如果光線不充足，光照探測器會使I0.3至I0.7閉合，所有回路也會因?yàn)楣庹盏母淖儚亩鴮?dǎo)通，在每個相對應(yīng)區(qū)域上的燈也會因?yàn)槌ｉ_觸點(diǎn)的閉合而引起連鎖反響，從而點(diǎn)亮。當(dāng)