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1、 本科本科毕业论毕业论文（文（设计设计） ）( ( 20162016 届届 ) ) 题题 目：目： 基于基于 PLCPLC 的智能照明控制系统研究的智能照明控制系统研究 系系 （部）：（部）： 机电工程学院 专专 业：业： 电气工程及其自动化 学生姓名：学生姓名： 潘倩 学号：学号： 120815169 指导教师：指导教师： 刘传洋 职称（学位）：职称（学位）： 合作导师：合作导师： 职称（学位）：职称（学位）： 完成时间：完成时间： 20162016 年年 3 3 月月 7 7 日日 池州学院教池州学院教务处务处制制学位论文原创性声明学位论文原创性声明本人所提交的学位论文，是在指导老师指导下
2、独立完成的研究成果。本人在论文写作中参考的其他个人或集体的研究成果，均在文中以明确方式标明。本人依法享有和承担由此论文而产生的权利和责任。声明人（签名）：潘倩声明人（签名）：潘倩20162016 年年 3 3 月月 7 7 日日目目 录录摘 要2 Abstract 3 1 引言4 1.1 选题的研究背景及意义 4 1.2 PLC 在国内外的研究现状 5 1.3 设计的主要内容和技术要求 5 2 智能照明控制系统方案设计6 2.1 系统控制方案分析 6 2.2 分区和分时控制方案的构想 6 2.3 智能照明控制系统的功能组成7 3 系统的硬件设计8 3.1 PLC 的选型8 3.2 数据采集电路
3、 11 3.3 环境光采集电路11 3.4 人体存在传感器的工作原理 12 3.5 PLC 的外部接线图 13 4 系统的软件设计13 4.1 主程序流程图 13 4.2 STEP7-Micro/WIN V 4.0 编程软件14 4.2.1 软件介绍14 4.2.2 软件界面15 4.3 I/O 地址分配16 4.4 梯形图程序17 4.5 程序清单 19 致谢21摘 要随着社会的不断发展进步，电力也被过度消耗，电能浪费现象严重，电力资源已然成为紧缺资源。该浪费现象也存在大学教室照明控制系统中。针对这种情况，从节约电能的角度出发，本文阐述了一种基于 S7-200PLC 代替传统的无人管理的手动
4、控制的教室照明系统。PLC 是一种新型的通用自动化控制装置，具有控制功能强、可靠性高、使用灵活方便、易于扩展等优点，完全满足学校教室的照明要求。本文将重点介绍照明系统的硬件设计和软件设计两个方面，其基本原理是以 S7-200PLC 为核心控制部件，由能感应人体存在的热释红外传感器和环境光检测电路组成的智能照明控制系统，能避免教室用电的大量浪费，从而达到节能的目的。最后，给出系统的的梯形图程序。关键词：关键词：教室照明系统；S7-200PLC；智能控制；节能AbstractAbstractWith the continuous development and progress of societ
5、y, power is also excessive consumption, electric energy waste phenomenon is serious, the power resource has already become scarce resources. The waste phenomenon also exists in a university classroom lighting control system. In view of this situation, from the perspective of saving energy of, it is
6、expounded 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 flexible to use, easy to extend the advantage
7、s, 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 release infrared sensor and
8、ambient light sensing circuit composed 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 system; S7-200PLC; intelligent
9、 control; energy saving1 1 引言引言1.11.1 选题的研究背景及意义选题的研究背景及意义如今，科学技术愈来愈发展，现代化程度也日益提高，随之而来的温室气体的加剧了全球气候变暖，资源也越来越枯竭，全球掀起了节能减排的浪潮，引起了世界和中国的政府的高度关注。能源，是国民经济发展的基础资源，中国政府高度重视能源的开发、利用和节约的工作。众所周知，电能是一种基本并且高效的能源，具有经济、简单、易于运输、无污染的的特点。电能通过转换装置高效的将电能转换成光能，热能、动能、化学能等多种形式，极大地便利了我们的生活。但是，电能浪费问题也很突出。因此，提高电力管理水平是节能的关键。
10、根据相关资料，在我国的整体用电中,照明的耗电量占有很大的比例，约为年发电总量的 10%(超过 100 亿千瓦时)，而在学校，不仅照明时间较长而且照明场所也多, 照明用电超过本单位所有耗电的 40%1。目前我们对教室照明的控制，基本上都是采用的最传统的手动控制方式，该方法是最为常用的，同时也是最为浪费的。教室是一个开放的地方，往往因为管理不到位，无人的时候教室里还是灯火明亮造成所谓的长明灯的现象。就一间教室来说，照明灯的能量消耗并不大，但从整个学校看，却不是一个小数目。以某所大学为例:教学楼照明负荷总量约 480kw（不含线损），若按照照明灯每天工作 2 小时计算（这是一个保守的估计），1 天是
11、 960KWh 的电力浪费，按照电费 0.6 元/千瓦时计算，每天电费为 576 元。一年 12 个月，除去寒暑假三个月，还剩下九个月，一年浪费的电力大约为 259200 度，合计电费 155520 元。如果再加上线路损耗和灯具使用时间较长而造成的灯具损坏，其成本比现在还要高得多。这种照明方式引起的电能浪费和高校后勤费用的增加是显而易见的。我国能源短缺问题非常严重，尤其是电力资源。现在石油和燃煤的价格节节攀升，必然会导致发电成本的增加，从而节省电能不仅是有益于社会，而且也有利于学校自身。放眼于整个学校的大局和全社会能源短缺的大环境, 开发简单实用的教室智能照明系统势在必行。智能照明控制系统，无
12、论是在国内还是在国外已经使用，但国内的智能照明技术还存在相当多的不足之处。在大学教育普及化程度越来越高的今天，随处可见各大高校增加校区和扩大生源，从而带来了教室的电能浪费和经济损失等问题，违背了当今的节能理念。但是，如今不断提高的自动化程度、越来越普及的计算机技术使得我们对于照明系统的管理迈向自动化和智能化的方向。1.21.2 PLCPLC 在国内外的研究现状在国内外的研究现状随着计算机技术、容错技术网络、微电子技术和通信技术等的高速发展，使得 PLC 的控制和网络通信功能逐渐增强、处理速度和可靠性不断提高、成本在不断下降、编程和故障检测更加方便快捷。为了适应各大中小型企业的发展需要，需要进一
13、步扩大 PLC 在工业自动化领域的应用范围2。虽然问世时间并不长，但 PLC 无论在国内还是在国外，发展都相当的迅猛，有强大的生命力和高速的增长模式，成为当今占据第一位的自动化装置。1. 国外 PLC 发展状况PLC 自问世以来，经过 40 多年的发展，在美、日、德等工业发达的国家已经成为重要的产业之一。PLC 的世界总销售额在不断上升、品种不断翻新、生产厂商不断涌现，产值产量大幅度上升而价格在下降。目前，世界上有 200 多个产商生产 PLC，按型号划分更是有几千种产品。在全世界范围内按地域划分主要有三大产品，这三大 PLC 产品为美国产品，欧洲产品以及日本产品。如今在 PLC 发展领域比较
14、有名的公司有德国的西门子公司；美国的 AB 公司；法国的施耐德 TE 公司；日本的三菱、富士、欧姆龙、松下电工公司等；韩国的三星、LG 公司等。美国和欧洲的 PLC 产品主要应用于大型、中型 PLC 领域中，而日本、韩国的 PLC 产品则在小型 PLC 领域中具有广泛应用。 2. 国内 PLC 发展状况我国目前的工业自动化技术普遍比较落后，PLC 技术同发达国家相比较，远落后于发达国家，现在工业中应用的 PLC 产品绝大部分是国外产品，如西门子、三菱、欧姆龙，是中国工业市场上的传统供应商。国产 PLC 产品在整个工业市场中只占据很小的份额，没有名牌产品和集中化的生产链，无法形成系统化、专业化的
15、工业规模，这对我国的经济发展是极其不利的。为了改善我国的工业结构和追赶发达国家。近些年来，我国的 PLC 研制，生产、应用发展也相当的快，同国外的差距也在逐渐缩小。国内市场对 PLC 产品需求量大，为 PLC业务发展提供了绝佳的机会。尤其在应用方面，引进了大量的 PLC 产品，并且在我国自己生产制造的设备上采用了 PLC 控制。另外，应用 PLC 对老设备进行改造，可以在资金投入较少的条件下实现产品的升级换代。总之，我国的PLC 技术的应用已获得了令人瞩目的经济效益和社会效益。1.31.3 设计的主要内容和技术要求设计的主要内容和技术要求1. 主要内容该研究主要是根据学校教室照明的特点，利用 PLC 来实现对照明的智能控制，达到节能的目的。分为硬件电路设计和软件系统设计两大部分。硬件电路设计主要包括 PLC 的选型、内部电路图设计和 PLC 外部接线设计。软件设计主要是对教室划分区域以及实现对光电传感器、人体存在传感器的 I/O 分配。2. 技术要求1）学生属于特殊人群，他们的活动时间及规律非常突出,因此在教室实行分时和分区的智能控制。2）利用红外传感器来检测是否有人体存在，实现智能控制。3）针对光照是否充足的问题，利用光照传感器来实现对照明用具的开和关。2 2
