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1、房屋外照明控制系统设计毕业论文目 录第1章 绪论11.1 课题背景11.1.1 国照明控制方式的发展现状11.1.2 国外可编程序逻辑控制器的发展现状11.2 研究方案、技术措施与及应用前景41.2.1 研究方案41.2.2 技术措施51.2.3 应用前景5第2章 设计方案与要求72.1 设计方案72.2 设计要求8第3章 LOGO!可编程逻辑控制模块103.1 系统结构及功能113.2 LOGO!模块及其部件123.2.2 扩展模块133.2.3 I/O配置153.2.4 系统最大资源173.3 LOGO！软件173.3.1 LOGO！软件特点183.3.2 编程方法183.3.3程序仿真2
2、0第4章 系统的硬件设计224.1 主电路设计224.2 控制电路设计234.3 控制面板24第5章 软件设计265.1 设计特点265.2 程序设计分析275.3 软件仿真和验证315.4 程序验证34结 论35参考文献36致 谢37附 录38 .专业.专注. 第1章 绪论1.1 课题背景1.1.1 国照明控制方式的发展现状目前，随着科学技术的飞速发展和人民生活水平的不断提高，人们对于房屋照明的要求也发生了很大的改变。照明不再单纯地为满足人们视觉上的明暗效果，更应具备节能、高效，方便等多种优点。与此同时，国外照明控制方式也发生了翻天覆地的变化，其形式多种多样，针对照明控制系统归纳起来主要有三
3、种控制方式：人工手动控制、通过时间定时器进行控制和根据光照强度进行控制，这三种控制方式都有各自不同的优缺点，如表1.1所示。表1.1 三种控制方式的比较控制方式优点缺点手动控制人为操作，以人的意愿进行控制。时刻需要人控制，对人力的浪费，提高了控制的成本。时间控制时间控制准确性高。节约电能过于对照明时间的限制，如突遇比赛，时间不合理，不够人性化。光照控制通过光照强度的变化，来自动控制灯组的开闭，节约了不必要的电能浪费。过于完全依赖对光照强度的变化，不能适应对四季光照特点不同变化的影响。在手动控制中。人为操作的因素较大，完全由人们自己通过自己的意愿来控制，需要耗费大量的人力成本。而时间控制中，准确
4、多高，然而不能人性化，随时随地按需控制。光照控制中，节约了大量的电能，减少了浪费。但由于过度依赖自然环境。通过以上三种控制方式的比较，很容易看出每种控制方式的优缺点。若将这三种控制方式的优势结合起来，扬长避短，就能够设计出一款集手动、时间控制、光照控制于一体的照明控制系统。1.1.2 国外可编程序逻辑控制器的发展现状合适控制器的选择非常重要。目前市场上提供了各种各样的控制器，主要包括：硬连线可编程控制器(VPS，即可编程继电器模块)、可编程控制器(SPS，即PLC)以及逻辑模块。VPS的优点可浅显易懂地描述为：当控制任务不很多时，该系统比较便宜。缺点是：布线费用的增加与接触器的数量不成比例；查
5、找故障麻烦费力；技术资料必须使用耗时费力的程序“以手工方式”编制；必须更改布线才能进行变更或者扩展升级。继电器控制是一种传统的电气控制方法，它主要运用于具有较小至中等控制要求的电气设备之中。图1.1所示为继电器控制系统。图1.1 继电器控制系统在继电器控制中由于是采用继电器元件控制系统工作，各种功能的实现均依靠辅助触点完成，故障点多，一旦某一个继电器损坏，甚至一个继电器的某一个触点接触不良，都会影响整个系统的运行。PLC的特点是：故障诊断方便迅速；自动制作技术资料；有丰富的指令；实时特性；复杂的数学函数 以及相对于其它系统的开放式通讯功能。与这种灵活性相背的是：要求操作工具有丰富的知识；必须将
6、各个运算组成复杂的函数；解决方案不很复杂时，相对价格较高。PLC是继继电器之后出现的一种新型的控制器，于1969年在美国问世。它使用可编程序的存储器来存储指令，并实现逻辑运算、顺序控制、计数、计时和算数运算功能，用来对各种生产过程进行控制。在PLC中，控制时首先会询问控制器输入端的信号状态0或者1，接着由程序对这些状态进行处理，通过输出端将处理结果发送给执行器。相对于继电器，PLC具有可靠性高、抗干扰能力强、通用性强、灵活性好、功能齐全等优点。但是PLC编程比较复杂，要求操作人员掌握丰富的综合知识。此外，具有强大数学运算功能的PLC更适合进行复杂的工业控制，对于一般的大功率电机控制而言，使用P
7、LC显得大材小用。如图1.2所示。图1.2 PLC控制系统原理图逻辑模块是在PLC的基础上发展而来的一种微小型PLC，它的出现填补了继电器和PLC之间的技术空白。逻辑模块采用整体式结构，部集成了丰富的逻辑功能模块、操作与显示单元、电源、I/O接口、扩展接口等，具有功能多、通用性好、体积小、使用方便等特点。经过十多年的发展逻辑模块现在已经发展成为了模块化的标准组件产品，涵盖了传统继电器的大部分功能，在某种程度上，用户可以将逻辑模块理解成为“智能的继电器”。由于逻辑模块本身具有多种定时器、计数器功能块，它可以省去系统设备的控制柜中的多种低压电器元件。同时，由于逻辑模块的继电器输出点具有较大的电流承
8、载能力（最大可高达10A），它还可直接连接各种执行元件，如小电机、照明设备等。与传统继电器方案相比逻辑模块的解决方案具有减少连接配线、缩短设备配线时间、节省控制柜空间、便于维护等优点。基于这些特点，逻辑模块在家庭和安装工程中得以广泛使用，例如用于楼梯照明、室外照明、百叶窗等控制系统；也可在开关柜和机电设备中使用，如门控制系统、空调系统或水泵恒压供水控制系统。在软件设计方面，逻辑模块使用功能块图（FBD）进行编程，使用简单，便于操作人员掌握，与PLC相比大大地节省开发周期和开发成本。根据工作原理、性能等方面的区别，五种控制器的性价比如表1.2所示。表1.2 五种控制器性价比控制器名称优缺点基于单
9、片机控制优点：能实现较为复杂的逻辑控制，应用围广泛。缺点：抗干扰能力差，编程复杂，繁冗。纯逻辑芯片为核心控制优点：能应用于大功率的控制开关。缺点：控制方式复杂，容易出现错误。继电器控制优点：设计简单，直观。缺点：线路复杂，成本高，维修工作量大，线路容易老化。可编程控制器（PLC）优点：可靠性高、抗干扰能力强、通用性强、便于维护。缺点：编程和操作都比较复杂，系统的开发成本高，不经济划算。可编程序逻辑控制器优点：可靠性高，抗干扰能力强，使用寿命长，维修方便，便宜。缺点：存小.编复杂控制,有限。无论从控制效果，设备维护，还是成本来说逻辑控制模块都比其它两种控制器更具有优势。正是基于以上的这些优势逻辑
10、模块被越来越多的运用于照明控制领域2 杨宝金, 陈丽菡. LOGO可编程通用逻辑控制模块. 低压电器, 1999: 15-18.。综合以上表格分析比较，可编程序逻辑控制器在同等控制要求上是最经济划算的、而且其可靠性高、抗干扰能力强、使用寿命长、维修检测方便，所以进行照明控制系统的设计，可编程逻辑控制器是最好的选择。当前主要的生产逻辑模块的厂家主要有两家：三菱和西门子。其中西门子LOGO！于1996年面世，一经面世便凭借其高性能、高质量的特点得到了广泛的应用。本设计采用的就是西门子公司的LOGO！。1.2 研究方案、技术措施与及应用前景1.2.1 研究方案本设计旨在运用现代数字电子控制技术，利用
11、LOGO!通用逻辑控制模块及其计算机辅助设计软件，主要采用LOGO！230RC扩展型通用逻辑控制模块、脉冲继电器、锁存热继电器、延时继电器、周定时器、年定时器等来设计出稳定实用、节能性高、操作简单方便的房屋外控制系统，进而满足人们正常的照明需求。本设计还将按照：规划设计LOGO！选型硬件设计程序设计软件仿真程序验证的流程进行。首先按照客户的要求制定设计规划，在完成设计规划后，根据控制对象的实际情况和控制要求选择合适的LOGO！型号作为控制器，按照所选用型号的LOGO！设计相应的硬件电路。硬件电路的设计主要由主电路设计和控制电路设计组成。其中控制电路设计包括LOGO！的接线和I/O端口的功能分配
12、。硬件设计完成后，将开始软件设计。采用LOGO！的配套编程软件在PC机上开发控制系统程序，并进行仿真、调试。如果仿真出错，将根据错误的类型重新进行软件编程或硬件设计，直至仿真成功。最后把仿真好的程序下载到LOGO！主机上进行运行验证，直至控制系统能够正常运行，完成用户使用文档，最终交付用户使用。1.2.2 技术措施本设计主要采用以下的措施：1.工艺流程本设计有二组路灯，主要涉及的工艺流程包括：二组照明灯的手动控制、光敏控制、调试和急停。2.控制线路设计LOGO！的各项功能是通过其部的各种模块间的组合来实现的，这些模块包括基本功能模块和特殊功能模块，基本功能模块包括与门、非门、或门等，来实现简单
13、的基本连接操作。特殊功能模块包括定时/计数器、脉冲继电器、延时继电器、锁存继电器等，可以进一步满足程序设计者的要求。3.突发事件急停设计当系统发出急停信号，即有突发事件时，路灯灯组能瞬间全部熄灭，避免因路灯线路短路造成的触电等危险事故，并能进行信号显示，等待进一步处理。1.2.3 应用前景 现代社会科学技术和工业化的不断进步，人民生活水平日益改善。自然而然的对物质需求也越来越高，对房屋外照明不仅仅是简单的照明，而是追求一种符合现代科技的发展。用现代的科学技术达到照明要有良好的光环境光度和显色性能适宜；亮度分布合理；视野舒适；实现智能化。而科学技术和现代工业的发展，特别是自动控制系统中在现代工业
14、中的作用。由于自动化控制系统直接关系到了现代工业、商业与民用的命脉。所以自动化控制系统的应用技术已经相当成熟，应用广泛。这样就可以用现代自动化控制系统的技术用于房屋外照明控制系统的设计。自动控制系统的控制效果也与生产效率，企业效益紧密相连。所以在各种控制系统中选择合适控制器也是非常重要的。SIMENS通用逻辑模块LOGO!是一稳定可靠、经济实用的控制器，特别适用于较小型的控制任务。采用LOGO!控制不但能达到预期的高性能，而且能够简化控制线路，优化控制性能，使结构紧凑，易于操作，达到较高的性价比。所以利用通用逻辑模块LOGO!设计一个控制系统符合现代工业对设备自动化的控制要求，为LOGO!的推
15、广应用与更新提供新的发展契机和更高的要求。第2章 设计方案与要求2.1 设计方案本设计旨在运用现代数字电子控制技术，利用LOGO！计算机辅助设计软件，设计房屋外照明控制系统。与传统的路灯控制系统不同的是，本设计摒弃原有大量使用继电器作为控制器的方式，采用全新的逻辑模块进行简单的控制，即使用LOGO！作为系统的控制器。来保证现代人们追逐时尚、经济、智能型的照明需要。图2.1为控制器设计的总体方案。图2.1总体设计首先按照客户的要求制定设计方案。按照智能，节能，时尚要求制定设计方案。在完成设计方案后，根据控制对象的实际情况和控制要求选择合适的LOGO！型号作为控制器，依照所选用的LOGO！型号设计相应的硬件电路及外围扩展电路。硬件电路的设计主要包括主电路设计和控制电路设计。其中控制电路设计包括LOGO！的接线和I/O端口的功能分配。硬件设计完成后，将开始软件设计。采用LOGO！的配套编程软件在PC机上开发控制系统程序，并进行仿真调试。如果仿真出错，将根据错误的类型重新进行软件编程或硬件设计，直至仿真成功。最后把仿真好的程序下载到LOGO！主机上进行运行验证，直到控制系统能够正常运行，完成用户使用文档
