袁玉波 李樺芃

摘要：能源問題一直是制約社會發(fā)展的重大問題，各大專院校響應國家號召順應時代發(fā)展，正紛紛開展節(jié)約型校園的建設，而對校園照明實施有效監(jiān)控是最有效的途徑之一。目前，大多數(shù)校園照明系統(tǒng)仍然使用人工控制，其缺點是控制復雜、修理困難、容易發(fā)生誤動作。針對這種情況，本設計使用西門子S7-200PLC代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工控制校園照明系統(tǒng)。采用了PLC智能控制，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，完全滿足學校的照明要求，校園照明系統(tǒng)主要有道路控制輸出信號、景觀燈輸出信號、公共綠地輸出信號，根據(jù)PLC控制原理對其進行I/0分配和繪制照明系統(tǒng)流程圖及編寫校園照明智能控制系統(tǒng)梯形圖控制程序。最后經(jīng)過模擬仿真運行，能夠實現(xiàn)當設備發(fā)生故障或出現(xiàn)某些不正常運行情況時，由自動控制變換人工控制，在排除故障后再次實現(xiàn)自動控制滿足照明智能控制系統(tǒng)的要求。

關鍵詞：照明系統(tǒng);西門子S7-200;輸出信號;智能控制

1引言

能源問題一直是制約社會發(fā)展的重大問題，特別是二十一世紀，降低能耗要求更是一個國家長期發(fā)展的重中之重。我國節(jié)能法第四條規(guī)定：“節(jié)約資源是我國的基本國策。國家實施節(jié)約與開發(fā)并舉、把節(jié)約放在首位的能源發(fā)展戰(zhàn)略”。國家規(guī)劃明確提出節(jié)約資源的基本國策，要求加快建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會。在此基礎上各大專院校順應時代發(fā)展，正紛紛開展“節(jié)約型校園”的建設。在眾多能源問題中，電能緊缺是束縛人們生活與經(jīng)濟發(fā)展的重要問題之一。

2主要內(nèi)容

本文以某大學新校區(qū)為研究背景，針對學校現(xiàn)有的照明系統(tǒng)的耗能高，管理不便，操作強度大的問題，采用S7-200控制器控制照明系統(tǒng)，根據(jù)校園照明系統(tǒng)的工作特點，采用PLC實現(xiàn)對照明系統(tǒng)的控制，總體設計主要包括硬件線路的設計和軟件的設計。硬件線路設計主要包括線路圖設計和排線布線設計。軟件設計根據(jù)控制的要求，對事道路、宿舍、公共綠地、景觀燈等進行I/0分配，同時編制了系統(tǒng)梯形圖控制程序，最后進行仿真與調試，達到校園照明系統(tǒng)的要求。

3校園照明控制系統(tǒng)設計方案

3.1自習室的設計方案

自習室是學生學習的主要場所，對燈光的要求應該很高，必須提供足夠的亮度，以保護學生的眼睛和給學生們營造一個明亮的學習環(huán)境。這里根據(jù)自習室的大小，在自習室的不同地方分別裝上照度傳感器和雙鑒傳感器，通過它們感知外界環(huán)境變化，來控制室內(nèi)燈光的變化。進而實現(xiàn)自習室的燈光智能控制。

3.2辦公室的設計方案

在辦公室的設計方案中，也要重點考慮光線是否充足?，F(xiàn)代的人們由于工作壓力大，對外界環(huán)境的變化很敏感，不好的環(huán)境會影響人們的心情，進而影響正常的工作，在對辦公室的燈光控制中，我們要營造一個有藝術氛圍的環(huán)境，用燈光來改變?nèi)藗兊男那?，因此，智能化的燈光控制是必須的。它不僅能節(jié)約能源，還能提高人們的工作效率，實現(xiàn)金錢和好心情的雙豐收。

3.3閱覽室的設計方案

閱覽室也是圖書館人流量比較大的地方，對于光亮度的要求同樣很高。但是此區(qū)域的人員比較集中，我們可以重點控制人員集中的地方，給這些地方營造一個良好的看書環(huán)境。在人員集中的地方我們安裝照度傳感器和雙鑒傳感器，用它們來感知外界光線的變化，然后再通過PLC的控制，實現(xiàn)燈光的智能控制。

3.4公共區(qū)域的設計方案

對于這些區(qū)域，燈光控制要求不是太高，像衛(wèi)生間、走廊、樓梯等，在有人的時候燈亮一段時間，沒人后燈自動滅掉。對于燈光的亮度也要求不高，一般的設計都可以達到標準，這里不再贅述。

4照明控制系統(tǒng)的主要組成部分

一般智能照明控制系統(tǒng)都為數(shù)字式照明管理系統(tǒng)，它由系統(tǒng)單元，輸入單元和輸出單元三部分組成。除電源設備外，每一單元設置唯一的單元地址，并用軟件設定其功能。如圖4.1所示。

4.2照明系統(tǒng)設計的程序流程

程序首先對時間進行冬春、夏秋時制判別，然后判別各個時段從而進行輸出。本設計輸出為繼電器形式輸出即高低電平的輸出。通過程序判斷輸出高低電平，控制照明燈具。校園照明控制程序流程圖如圖4.2所示。

4.3季節(jié)自動選擇程序

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置的。PLC有日期設定與識別功能，利用它可以完成季節(jié)的轉換控制，實現(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)程序轉換的信號，當M100使能時程序進入冬、春季控制，反之，程序為夏、秋時制控制方式。需要說明的是，該程序是根據(jù)校園所在地區(qū)的情況設計的，夏、秋時制的時間定為每年的5月1日0點至10月30日的24點，不同地區(qū)應適當調整。該程序是按2012年投入運行而編制的，在今后的運行中，每年必須對日期的設定調試一次，以保證運行無誤。季節(jié)控制程序如圖4.1所示。

5結語

本設計以PLC為核心，通過對照明控制系統(tǒng)的詳細分析，完成了控制系統(tǒng)的硬件和軟件設計，實現(xiàn)了“集中手動、自動復歸、重復動作”的電氣控制。其中主要包括斷路器、中間繼電器、接觸器型號的選取，I/O地址分配，程序流程圖的繪制，PLC程序編寫及電氣原理圖的繪制。并利用S7-200仿真軟件對程序進行了調試與仿真，將PLC控制和照明控制系統(tǒng)進行了很好的連接。本文根據(jù)高校的實際需求，結合計算機技術、無線通信技術、數(shù)據(jù)庫技術及技術，設計了一套校園照明系統(tǒng)，推進學?！肮?jié)約型校園”建設。

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