精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)泰泰 山山 學學 院院本本科科畢畢業(yè)業(yè) 論論文文基于 PLC 的教室照明自控系統(tǒng)設計所 在 學 院 機械與工程學院 專 業(yè) 名 稱 機械設計制造及其自動化 申請學士學位所屬學科 工 學 年 級 二一一級（3+2） 學 生 姓 名 、 學號 丁曉忠 指導教師姓名 、職稱 陳宏圣 副教授 完 成 日 期 二一三年五月三十日 精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)摘 要本文的教室照明自動控制系統(tǒng)是利用紅外感應接收器來準確感知每位同學在教室的位置，將采集的信號通過傳輸電路傳輸給PLC控制系統(tǒng)。經(jīng)過控制系統(tǒng)的分析處理以后，將控制信號輸出給執(zhí)行機構中的接觸器。通過控制接觸器的接通與斷開來控制教室中的每一盞照明燈的接通與斷開。從而使整個教室的照明實現(xiàn)智能控制。避免了因不能及時關閉開關導致電能的大量浪費，達到節(jié)能的目的。充分體現(xiàn)了當代的節(jié)能減排的創(chuàng)新理念。該系統(tǒng)具有控制方便，可靠性高，專用性強，安全，節(jié)能等優(yōu)點，可以滿足各類大、中專院校教室燈光控制的要求，很大程度的達到節(jié)能目的。關鍵詞：關鍵詞：紅外感應，智能控制，PLC，節(jié)能精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)ABSTRACTThis classroom lighting control system is the use of infrared sensors to accurately perceive the receiver each student in the classroom location, the collected signals transmitted through the transmission circuit to the PLC control system. After the analysis of the control system after treatment, the control signal is output to the actuator of the contactor. By controlling the contactor turned on and off to control the classroom each lamp lights turned on and off. So that the entire classroom lighting intelligent control. Avoided because they can not turn off switch causes wasting a lot of energy to achieve energy-saving purposes. Fully embodies the contemporary energy saving innovative ideas. The system is easy to control, high reliability, dedicated and strong, safety, energy conservation, etc., to meet the various large, colleges classroom lighting control requirements, to a large extent to save energy.Keywords: infrared sensors, intelligent control, PLC, energy-saving精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)目錄精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)1 引言1.1 教室燈光控制器研究的現(xiàn)狀及其存在的問題隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展和社會進步，高等教育在全社會愈加被關注和重視，高校作為受教育者主要場合，數(shù)量在不斷地增加規(guī)模也在不斷擴大。為了使師生有更加舒適的教學和學習環(huán)境，這就需要我們在力所能及的范圍內(nèi)對教室的面積、設施和照度等進行一系列的改進1。然而，由于現(xiàn)在大學開放式的管理風格，節(jié)能意識十分淡薄，在教室內(nèi)無人或人數(shù)很少的情況下，開啟了教室中絕大部分的照明燈。夜晚離開教室不關燈導致長明燈現(xiàn)象比比皆是。這種有形和無形的浪費，大大增加了電力支出的負擔。以泰山學院為例，經(jīng)初步統(tǒng)計我校教照明燈數(shù)量約 6000 余盞，以每天僅亮燈 8小時來計算，一年中扣除假期后，教室燈的耗電量約為 50 萬度，學校在教室用電的經(jīng)費上就得支出約為 30 萬元人民幣。而以每天浪費 2 小時用電來計算，一年大約要浪費 13 萬度的電量，占教室照明用電經(jīng)費的四分之一。依此計算，放眼我省，乃至全國，隨著高校不斷擴招，教室不斷擴大，如果有更多的電力設備，雖然提高了課堂管理設備，然而用電負荷可想而知，更多的能源浪費不可估量2-4。出于這些原因，提高教室電能利用率變得重要，學校節(jié)能措施也變得十分必要，因此 PLC 課堂教學為主的自動照明控制系統(tǒng)的設計無疑將成為研究的重要課題之一。1.2 研究的內(nèi)容及意義 此系統(tǒng)的工作原理是將采集的信號通過傳輸電路傳輸給PLC控制系統(tǒng)。經(jīng)過控制系統(tǒng)的分析處理以后，將控制信號輸出給執(zhí)行機構中的接觸器。通過控制接觸器的接通與斷開來控制教室中的每一盞照明燈的接通與斷開。該系統(tǒng)實現(xiàn)了對教室里每一盞照明燈的單一智能控制 ，從而實現(xiàn)了對教室里每一個地點的照明控制。這樣能更加合理的利用電能。對教室照明系統(tǒng)實現(xiàn)智能控制后，當同學進入教室后照明燈會自動開啟。同學不會再因為晚上看不見照明開關而煩惱，同時當同學離開教室的時候也不會因為忘記關燈而發(fā)生教室一整精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)晚上都亮著燈的事件。從而方便了同學們進入教室，同時此設計增加了控制的安全性，節(jié)約了電能。1.3本課題需要解決的問題本課題通過各種試驗來研究教室燈光的各種控制，主要解決如下關鍵問題:1.環(huán)境光感采集問題2.紅外傳感器采集以及輻射區(qū)域的問題3.傳感器與教室照明燈的合理安裝問題4.控制系統(tǒng)總圖以及程序的設定精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)2 教室照明控制器簡介2.1 系統(tǒng)控制器簡介教室照明控制器可實現(xiàn)教室燈光智能控制。其輸入?yún)?shù)主要是人體發(fā)出的紅外信號和環(huán)境光信號等，當周圍環(huán)境光的強度達到一定值時燈不亮，當環(huán)境光強度在指定值以下且有人存在時開燈，經(jīng)試驗證明用這種方式來對教室燈進行智能控制可以實現(xiàn)上述目標。教室照明控制器盡可能安裝在教室內(nèi)避開照明燈直射的位置，且紅外傳感器安置時應使人體活動方向與傳感器中兩個熱釋電元連線方向互相垂直，這樣可以更好地采集信號，使控制變得更加靈敏、可靠，同時還要盡可能避免外界風直接吹向人體傳感，達到預期的控制結(jié)果5。2.2控制方案分析 控制器以自然光強度和人體存在作為主要的輸入?yún)?shù)。來實現(xiàn)自動與手動控制相兼容。當自然光線較強時，無論人是否存在，都不開燈;當自然環(huán)境光較弱時，有人存在且停留時間超過一定值時，控制器自動打開照明燈，直到人離開后再延時一定時間后關燈，而針對需要開啟照明燈的數(shù)目，本課題提出了一種結(jié)合了人體紅外感應傳感器探測器和人數(shù)探測模型的綜合判斷的方法。本文所研究的教室照明控制器主要由硬件和軟件兩大部分組成。硬件部分是前提，是整個控制系統(tǒng)執(zhí)行的基礎，它為軟件程序運行提供了平臺。而軟件部分，是對硬件端口所體現(xiàn)的信號，加以采集、分析、處理，最終實現(xiàn)控制器所要實現(xiàn)的各項功能，達到控制教室照明的效果。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)3 照明系統(tǒng)控制模塊的硬件設計 該控制系統(tǒng)是以 PLC 主控模塊為核心的，由控制按鈕、人體紅外感應傳感器、PLC 控制器、光敏傳感器、投影儀開啟信號等組成?？刂瓶驁D如下：控制按鈕紅外傳感器光敏傳感器PLC 控制器及 IO 擴展模塊照明燈 1照明燈 2照明燈 3照明燈 n投影儀信號圖1 系統(tǒng)控制圖3.1控制按鈕控制按鈕是一種結(jié)構簡單、應用廣泛的。主要功用：白天當我們在教室需要使用投影儀時，我們拉上窗簾時，教室內(nèi)的光線會立刻變暗，達到照明燈自動開啟的亮度，該按鈕主要用于控制此時此刻照明燈的開啟與關閉。3.2人體紅外傳感器3.2.1 人體紅外傳感器簡介人體紅外傳感器又稱紅外傳感器，它是一種利用探測生物體發(fā)射出來的紅外線，而輸出電信號的傳感器。在上世紀四十年代，曾經(jīng)有人提出利用熱釋電效應探測紅外輻射，但沒有引起各界的高度重視，直到上世紀六七十年代，隨著激光，紅外技術的迅速發(fā)展，它們也可以有效的促進熱釋電效應，熱釋電晶精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)體的研發(fā)和應用。熱釋電晶體已被廣泛用于紅外光譜儀等設備，紅外遙感和熱輻射探測器，它可以作為一個理想的紅外激光探測器。它作為應用目標，正被廣泛地應用到各種自動化控制裝置。除了在我們熟知的居民樓防盜報警以及教室樓道自動開關等場合上得到應用外，在更多的領域當中應用前景亦被看好。比如：在房間無人時會自動停機的空調(diào)機、飲水機等。電視機能判斷無人觀看或觀眾已經(jīng)睡覺后自動關機的機構。開啟監(jiān)視器或自動門鈴上等應用6-7。目前，紅外傳感器可以分為主動紅外傳感器和被動紅外傳感器。此設計我們選用主動紅外傳感器。3.2.2 主動紅外傳感器工作原理主動紅外傳感器的發(fā)射機發(fā)出一束經(jīng)調(diào)制的紅外光束，被紅外接收機接收，從而形成一條紅外光束組成的警戒線。當被探測目標侵入該警戒線時，紅外光束被部分或全部遮擋，此時接收機接收的信號就會發(fā)生變化，它經(jīng)放大與信號處理后，即控制發(fā)出報警信號。 主動紅外的發(fā)射光源，通常用紅外發(fā)光二極管，其特點是體積小、重量輕、壽命長、功耗小，交直流供電都能工作，晶體管、集成電路都能直接驅(qū)動。還有一些半導體激光器，如砷鎵鋁雙異質(zhì)結(jié)半導體激光器等，也工作在紅外波段，因而也是一種主動紅外傳感器。主動紅外傳感器的光源通常采用脈沖調(diào)制的脈沖波形，其發(fā)射機采用自激多諧振蕩器作為調(diào)制電源，使它產(chǎn)生很高占空比的脈沖波形，去調(diào)制紅外二極管發(fā)光，以發(fā)射出紅外脈沖調(diào)制光譜。這樣，就降低了電源的功耗，提高了靈敏度，和系統(tǒng)抗雜散光的干擾能力。 對光束遮擋型的探測器，要適當選取有效的報警最短遮光時間。因為遮光時間選得太短，會引起不必要的噪聲干擾，如小鳥飛過、小動物穿過都會引起報警；而遮光時間選得太長，又可能導致漏報。因此，通常以 10m/s 的速度通過鏡頭的遮光時間，來定最短遮光時間。如人的最小寬度為 20cm，則最短遮斷時間為20cm/(10m/s)=20ms。所以，最短遮光時間大于 20ms，系統(tǒng)報警；遮光時間小于20ms，則不報警。3.2.3 主動人體紅外傳感器功能特點：精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)主動紅外傳感器多采用雙光路，可提高其抗干擾、防誤報的能力。這種主動紅外傳感器壽命長、價格低、易調(diào)整，因此被廣泛使用在電視監(jiān)控報警系統(tǒng)工程中。 當主動紅外傳感器用在室外自然環(huán)境時，比如無星光和月亮的夜晚，以及夏日中午陽光的背景輻射的強度比可超過 100dB 時，這就使接收機的光電傳感器工作環(huán)境相差太大。通常采用截止濾光片，濾去背景光中的極大部分能量（主要濾去可見光的能量） ，使接收機的光電傳感器在各種戶外光照條件下的使用條件基本相似。 此外，大霧還會引起傳輸中紅外光的散射，縮短主動紅外探測器的有效探測距離，在安防工程中必須考慮。如實測某紅外傳感器：在無霧時有效探測距離7km；淺霧時有效探測距離 2.5km；輕霧時有效探測距離 1km；中霧時有效探測距離 0.6km；重霧時有效探測距離 0.3km。 激光與一般光源相比，有方向性好、亮度高、單色性好、相干性好等特點，所以當要求距離遠時，可采用紅外半導體激光器來代替紅外發(fā)光二極管作紅外光源。由于能量集中，可以在光路上加反射鏡，反射激光，圍成光墻。從而用一套激光探測器可以封鎖一個場地的四周，或封鎖幾個主要的通道路口 8。3.2.4 主動紅外探測器的安裝使用要點：1.按方向安裝在穩(wěn)固的物體上，并使發(fā)射與接收器在同一高度上。首先，根據(jù)所需布防的距離與方向，一定要安裝在穩(wěn)固的物體上。因為發(fā)射器與接收器距離較遠時，輕微的晃動就會引起誤報警。并且，還要使發(fā)射器與接收器盡可能地安裝在同一高度上，以方便光束對準調(diào)試。 2.要避開樹葉搖晃及晾曬衣物等的影響。主動紅外傳感器是防備人的非法通行，中間要嚴格防止樹葉搖晃及晾曬衣物等，對紅外光束的遮擋引起的誤報。 3.避免紅外光束的交叉誤射。當使用多對主動紅外傳感器，用來組成警戒封鎖區(qū)或警戒封鎖網(wǎng)，乃至組成立體警戒封鎖區(qū)時，千方要各對主動紅外傳感器使用不同的頻率，要盡量避免紅外光束的交叉誤射。否則，容易引起失誤。 4.線路不能明敷，要穿管暗設。為防止主動紅外傳感器的供電線路被人破壞，精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)不能明敷，必須穿管暗設。 5.安裝位置要能防寵物與小動物等引起的誤報。一般設置在通道上的主動紅外探測器，探頭的位置一般應距離地面 50cm 以上；柵欄與圍墻頂上安裝的紅外傳感器，其探頭位置應高出柵欄與圍墻頂 25cm，以防小貓小鳥等引起誤報。如果是在柵欄與圍墻靠近頂部的側(cè)面作墻壁式安裝，可避開小貓小鳥等的活動干擾 9-11。下圖為主動人體紅外傳感器：圖2 紅外傳感器3.3光敏傳感器光敏傳感器是利用的制成的一種電阻值隨入射光的強弱而改變的電阻器。傳感器圖如下：精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)圖 3 光敏傳感器3.3.1 光敏電阻工作原理光敏電阻的工作原理是基于內(nèi)光電效應。在半導體光敏材料兩端裝上電極引線，將其封裝在帶有透明窗的管殼里就構成光敏電阻，為了增加靈敏度，兩電極常做成梳狀。用于制造光敏電阻的材料主要是金屬的硫化物、硒化物和碲化物等半導體。通常采用涂敷、噴涂、燒結(jié)等方法在絕緣襯底上制作很薄的光敏電阻體及梳狀歐姆電極，接出引線，封裝在具有透光鏡的密封殼體內(nèi)，以免受潮影響其。在黑暗環(huán)境里，它的電阻值很高，當受到光照時，只要能量大于半導體材料的禁帶寬度，則價帶中的吸收一個光子的能量后可躍遷到導帶，并在價帶中產(chǎn)生一個帶的空穴，這種由光照產(chǎn)生的電子空穴對了半導體材料中載流子的數(shù)目，使其電阻率變小，從而造成光敏電阻阻值下降。光照愈強，阻值愈低。入射光消失后，由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子空穴對將復合，光敏電阻的阻值也就恢復原值。在光敏電阻兩端的加上電壓，其中便有電流通過，受到波長的光線照射時，電流就會隨光強的而變大，從而實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。光敏電阻沒有極性，純粹是一個電阻器件，使用時既可加，也加。半導體的導電能力取決于半導體導帶內(nèi)載流子數(shù)目的多少。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) 圖4 工作原理圖3.3.2光敏電阻的主要功用按照國家的有關標準，學校教室的平均照度值最低一般在300Lx。工作電壓一般在DC9-16V,工作電流一般在2mA左右，工作溫度一般在0-45，光感的范圍一般在5Lx-500Lx，光感的復位一般控制在30s左右。光敏電阻主要用于檢測教室的照明度，決定照明控制系統(tǒng)是否正常開啟。在實際中，我們還必須考慮檢測裝置實際安裝位置的問題，該系統(tǒng)中光敏傳感器的安裝要考慮到教室中光照的角度的問題，以及在不同位置所感應光照的程度。為了能確保設備運行的準確性，安裝照度計時最好選擇安裝在燈光和自然燈都照不到的位置，一般選擇安裝在教室的背光面。3.4 S7-200PLC 概況3.4.1 PLC 的定義 根據(jù)國際電工委員會 1987 年對 PLC 作了如下定義: PLC 是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子設備?？梢跃幹瞥绦虻拇鎯ζ?，用來在其內(nèi)部存儲器，執(zhí)行邏輯運算，順序操作，計算，操作指令，并且可以是數(shù)字或模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破鲗嶋H上就是一種工業(yè)控制類的計算機，它的硬件結(jié)構與一般微機控制系統(tǒng)的結(jié)構基本上非常相似?？删幊绦蚩刂破髦饕芍醒胩幚韱卧?、存儲器、輸入/輸出模塊、編程器和電源五大部分組成。近年來發(fā)展的速度非?？?，已經(jīng)成為了應用極為廣泛的工業(yè)控制類裝置。它按照成熟的繼電器控制設計理念精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)和設計思想，利用不斷發(fā)展的新技術、新電子器件，已經(jīng)形成了適應各種應用場合的各種系列產(chǎn)品12。SIMATIC S7-200 系列 PLC 發(fā)展至今，大致經(jīng)歷了兩代：第一代產(chǎn)品其 CPU 模塊為 CPU 21X，主機都可進行擴展，它具有四種不同結(jié)構配置的 CPU 單元：CPU 212，CPU 214，CPU 215 和 CPU 216.第二代產(chǎn)品其 CPU 模塊為 CPU 22X，是在 21 世紀初投放市場的，速度快，具有較強的通信能力。它具有四種不同結(jié)構配置的 CPU 單元：CPU 221，CPU 222，CPU 224 和 CPU 226，除 CPU 221 之外，其他都可加擴展模塊。下圖為 S7-200PLC 圖： 圖 5 S7-200PLC3.4.2 S7-200PLC 的特點可編程控制器 PLC 對用戶來說，是一種無觸點的設備，改變程序即可改變生產(chǎn)工藝。目前，可編程控制器已經(jīng)成為工廠自動化的強有力工具，得到了廣泛的應用?？删幊炭刂破魇敲嫦蛴脩舻膶Ｓ霉I(yè)控制計算機，具有許多明顯的特點。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)1.可靠性高，抗干擾的能力強PLC 因為采用現(xiàn)代較先進的大規(guī)模集成電路技術，制造時運用嚴格的先進的生產(chǎn)過程和工藝步驟，由于內(nèi)部的設計電路電路采用了較為先進的抗干擾技術，使其具有了較高可靠性。PLC 以外的電路，在構成控制系統(tǒng)中，繼電器系統(tǒng)和PLC 同等規(guī)模相比，開關接點及電氣接線已大大較小。除此之外，PLC 還具有故障自我檢測等功能，出現(xiàn)故障時 PLC 會及時發(fā)出警報信息，作為提示。應用者還可以將自行編好的外圍器件的故障診斷程序輸入到所使用應用軟件中。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性。2.配套齊全，功能完善，適用性強多數(shù) PLC 具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于控制數(shù)字領域?？捎糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制應用。近年來 PLC 的功能單元也大量涌現(xiàn)，從而使 PLC 滲透到了溫度實時控制、位置精確控制、CNC 等各種工業(yè)控制中。再加上增強的通信能力的PLC 和人機界面技術，采用 PLC 控制系統(tǒng)組成多種變得非常容易。3.易學易用，深受工程技術設計人員歡迎PLC 工業(yè)控制儀表是面向工礦企業(yè)。 PLC 接口容易，工程技術人員是很容易接受它的編程語言。梯形圖的圖形符號及表達和繼電器電路非常相似，只有少量的開關，PLC 邏輯控制指令可以方便地實現(xiàn)繼電器電路。不熟悉電子電路，計算機原理和匯編語言的人使用工業(yè)控制計算機，打開了方便之門。4.系統(tǒng)的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造PLC 用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了外部接線的控制裝置，控制系統(tǒng)的設計和施工周期短得多，但它變得容易維護。更重要的是，在同一臺設備后，改變程序改變生產(chǎn)過程中盡可能。它非常適合于多品種，小批量的生產(chǎn)應用。5. 體積小，重量輕，能耗低比如以超小型為例，現(xiàn)在推出產(chǎn)的品種底部尺寸小于 100 mm，重量小于 150 g，功耗僅為數(shù)瓦。由于體積小，很容易裝入到機械的內(nèi)部，是實現(xiàn)一體化的理想控制設備13。3.4.3 PLC 的基本組成及各部分作用精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)PLC 是一種通用的工業(yè)控制裝置，其組成與一般的微機系統(tǒng)基本相同。如下圖所示。圖 6 PLC 硬件系統(tǒng)的基本組成圖按結(jié)構形式的不同，PLC 可分為整體式和組合式兩類。下面針對 PLC 的組成部分進行簡單的介紹：1.中央處理單元(CPU)：CPU 在 PLC 中的作用就相當于人體的大腦神經(jīng)中樞，它是 PLC 的運算、控制中心。它按照系統(tǒng)程序所賦予的功能，完成以下任務:(1)接收并存儲從編程器輸入的各種用戶程序和數(shù)據(jù)；(2)可以診斷出 PLC 內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和程序的語法是否正確；(3)用掃描的方式輸入外部輸入信號，送入 PLC 的數(shù)據(jù)寄存器并保存起來；2.存儲器存儲器按照在系統(tǒng)中發(fā)揮的作用可分以下幾種:(1)系統(tǒng)程序存儲器:PLC 也有它自己固定的解釋程序和監(jiān)控程序，它們決定了 PLC 的功能，稱為系統(tǒng)程序存儲器。(2)用戶程序存儲器: 用戶控制功能，根據(jù)應用程序的要求。用戶程序存儲在用戶的程序存儲器中。因為用戶經(jīng)常需要調(diào)試和程序的變化，所以用戶可以隨時程序存儲器讀，寫更多的 RAM。因為斷電后，RAM 中的數(shù)據(jù)將會丟失，所以這個時候應該有備用電池，防止失去用戶程序的風險。當用戶程序調(diào)試修改完成后，不希望被任意地改變，用戶程序可以被寫入到 EPROM 的。(3)數(shù)據(jù)存儲器:工作數(shù)據(jù)是經(jīng)常存取、經(jīng)常變化的一些數(shù)據(jù)。這部分數(shù)據(jù)存儲在 RAM 中，以適應隨機存取的要求。數(shù)據(jù)表可以存放我們需要的數(shù)據(jù)，它主要精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)存儲一些用戶程序執(zhí)行時的可變參數(shù)值，比如計數(shù)器的當前值和設定值。還可以用來儲存輸入模塊轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)學運算后的結(jié)果等。為了滿足需要，利用后備電池部分數(shù)據(jù)在停電時可以維持其當前值。3.I/0 單元PLC 與工業(yè)的生產(chǎn)過程的聯(lián)系是通過 I/0 單元模塊。輸入單元接收如限位開關，選擇開關，限位開關等各種控制信號。4.電源部分PLC 一般使用的電源為交流 220V，中央處理器、存儲器等電路所需要的電由內(nèi)部的開關電源提供 5V、+12V、+24V 的直流電源，這樣 PLC 就能夠正常工作。電源部件的位置形式可有多種，對于整體式結(jié)構的 CPU，通常電源封裝到機殼內(nèi)部。5.編程器編程器的作用是為用戶進行編輯、編制、監(jiān)視和調(diào)試程序。3.4.4 S7-200PLC 的工作原理PLC 采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的工作方式。每次掃描過程，集中采集輸入信號，集中對輸出信號進行刷新。PLC 有 RUN 與 STOP 兩種基本工作模式，在運行模式，PLC 通過反復執(zhí)行用戶的程序來實現(xiàn)控制功能。為了使 PLC 的輸出及時地響應隨時可能變化的輸入信號，用戶程序不是只執(zhí)行一次，而是不斷地反復執(zhí)行，直至 PLC 停機或切換到 STOP 模式。PLC 的工作過程大致上可以分為三個階段，即輸入采樣，用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成這三個階段稱為完成一個掃描周期。整個操作過程中，PLC 的 CPU 以恒定的掃描速度重復上述的三個階段。1. 輸入采樣階段 在輸入采樣階段中，PLC 順序掃描讀取所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將其存儲在I / O 映象區(qū)相應的單元。輸入采樣結(jié)束后，用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入數(shù)據(jù)的變化狀態(tài)，I/ O 映象區(qū)中的單元格對應的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會改變。因此，如果輸入的是一個脈沖信號，該信號的脈沖寬度必須大于精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)一個掃描周期中，為了確保在任何情況下，可以讀取輸入。2.用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，PLC 用戶程序總是自上而下順序掃描的（階梯） 。在掃描每一個階梯時，總是掃描梯子的左側(cè)的控制電路的聯(lián)系信息，根據(jù)第一個左和右，第一下列構成的順序控制電路的觸點的邏輯運算，邏輯運算處理的結(jié)果 RAM刷新線圈系統(tǒng)邏輯記憶狀態(tài)的相應位，刷新輸出線圈，或 I / O 映象區(qū)中的相應位狀態(tài)，或確定是否執(zhí)行所需命令的特殊功能的階梯。換句話說，用戶程序執(zhí)行，只有進入 I / O 狀態(tài)和圖像區(qū)域的數(shù)據(jù)不會改變，而其他輸出設備和軟件的 I / O 映象區(qū)或系統(tǒng) RAM 的內(nèi)存區(qū)域的狀態(tài)和數(shù)據(jù)可能會改變，來到在梯子的頂部，程序執(zhí)行的結(jié)果將在下面的梯形線圈或工作中使用這些數(shù)據(jù)，與此相反，排在下面的入水口，刷新邏輯的線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期的應用上線。在程序執(zhí)行過程中，如果你使用立即 I / O 指令，你可以直接訪問 I / O 點。使用 I/ O 指令，然后輸入過程映像寄存器的值是不更新，程序直接從 I/ O 模塊值，輸出過程映像寄存器將被立即更新，立即輸入一定的差異。3.輸出刷新階段當 PLC 用戶程序的掃描結(jié)束后，進入輸出刷新階段。在此期間，依照 CPU 的I / O 相對應的圖像區(qū)域的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存器電路，然后輸出電路的驅(qū)動器，最后輸出到相應的外部設備。這時，才是 PLC 的真正輸出14-16。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)4 照明系統(tǒng)控制模塊的程序設計 教室照明系統(tǒng)在上述原有硬件的基礎上，再配上相應的軟件，才能構成一個比較完善的照明系統(tǒng)。用戶系統(tǒng)的硬件與軟件有著密切的關系。在系統(tǒng)的硬件及輸入輸出方法確定后，程序軟件就可以完全獨立的進行設計、開發(fā)、運用。在程序設計過程中，采用合理的程序設計結(jié)構是一項關鍵技術。在本系統(tǒng)的設計主要應用的編程語言有順序功能圖語言、梯形圖語言、功能塊語言、語句表等各種語言之間可以通過軟件進行相互轉(zhuǎn)化?？刂葡到y(tǒng)的設計程序如下： 精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)圖 7 系統(tǒng)控制圖精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)表 1 輸入 I/O 地址分配信號名稱I/O 地址照度計I0.0首排按鈕I0.1中排按鈕I0.2后排按鈕I0.3紅外探測儀 1I0.4紅外探測儀 2I0.5紅外探測儀 3I0.6紅外探測儀 4I0.7紅外探測儀 5I1.0紅外探測儀 6I1.1投影儀信號I1.2手動/自動按鈕I1.3表 2 輸出 I/O 地址分配信號名稱I/O 地址KA1 中繼線圈Q0.0KA2 中繼線圈Q0.1KA3 中繼線圈Q0.2KA4 中繼線圈Q0.3KA5 中繼線圈Q0.4KA6 中繼線圈Q0.5程序注釋：LD SM0.1 R M10.1, 3 R M20.1, 6R T37, 12手動：LD SM0.0AN I1.3LPS A I0.1= M10.1LRD精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)A I0.2= M10.2LPPA I0.3= M10.3自動狀態(tài)下，光線變暗時，紅外感應探測器 1 動作 1min 后，M20.1 線圈得電：LD SM0.0A I1.3A I0.0A I0.4TON T37, 60TOF T38, 60A T37AN T38= M20.1第二盞燈：LD SM0.0A I1.3A I0.0A I0.5TON T39, 60TOF T40, 60A T39AN T40= M20.2第三盞燈：LD SM0.0精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)A I1.3A I0.0A I0.6TON T41, 60TOF T42, 60A T41AN T42= M20.3第四盞燈：LD SM0.0A I1.3A I0.0A I0.7TON T43, 60TOF T44, 60A T43AN T44= M20.4第五盞燈：LD SM0.0A I1.3A I0.0A I1.0TON T45, 60TOF T46, 60A T45AN T46精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)= M20.5第六盞燈：LD SM0.0A I1.3A I0.0A I1.1TON T47, 60TOF T48, 60A T47AN T48= M20.6手動狀態(tài)：LD SM0.0LPSA M10.1= Q0.0= Q0.1LRDA M10.2= Q0.2= Q0.3LPPA M10.3= Q0.4= Q0.5有投影儀信號時：LD SM0.0精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)A I1.3A I1.2= M20.0自動狀態(tài)：LD SM0.0LPSA M20.1AN M20.0= Q0.0LRDA M20.2AN M20.0= Q0.1LRDA M20.3= Q0.2LRDA M20.4= Q0.3LRDA M20.5= Q0.4LPPA M20.6= Q0.5以上即為該系統(tǒng)的軟件控制程序，通過該控制程序以及結(jié)合所應用的硬件，這樣可以有效地控制照明燈的開與關。使整個控制系統(tǒng)安全可靠的運行。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)5 照明系統(tǒng)調(diào)試運行及問題分析 教室的整個照明系統(tǒng)設計完成后，要進行簡單的運行調(diào)試，來排除硬件和軟件的故障，同事來檢驗設備的可靠性及穩(wěn)定性，使系統(tǒng)符合設計要求。本系統(tǒng)的調(diào)試主要分兩個步驟:PLC 系統(tǒng)調(diào)試以及整個控制系統(tǒng)試運行調(diào)試。5.1PLC 系統(tǒng)調(diào)試方法及步驟PLC 系統(tǒng)的調(diào)試應包括硬件及軟件兩部分，主要是通過調(diào)試發(fā)現(xiàn)硬件及軟件中存在的問題，查看其運行結(jié)果是否符合設計要求。 并行的硬件和軟件的發(fā)展，可以是相互獨立的，但是，為了系統(tǒng)的穩(wěn)定性的附加工具，他們需要提供的調(diào)試環(huán)境。當硬件和軟件分調(diào)整完成后，他們將軟件和硬件聯(lián)邦調(diào)查局，調(diào)試，找出問題，確定問題的根源，修改硬件和軟件。 在實際調(diào)試系統(tǒng)，應該首先完成對靜態(tài)的硬件調(diào)試，在初步調(diào)試系統(tǒng)軟件后，再對其中的軟件和硬件進行動態(tài)調(diào)試，并最終使系統(tǒng)正常工作。1.靜態(tài)調(diào)試: 靜態(tài)調(diào)試的主要目的是明顯的硬件故障排除。電路結(jié)構后，查看端口是否正確連接，連接可靠。我們可以用一個萬用表檢查電路是否開路，短路，電源接地連接是可靠的。檢查焊接處有無虛焊，焊縫，焊接等不足。當?shù)诫娐钒迳系男酒?，傳感器和其他組件，以確保整個電源的極性，電壓是正確的，以防止電源電壓過高的極性反轉(zhuǎn)，或損壞的芯片或傳感器。此外，插入的設備，必須是在斷電的情況下，特別要注意，不要將芯片插入相反的方向。2.軟件調(diào)試：在程序編制好以后，通過電腦軟件對源程序進行匯編，變?yōu)榭蓤?zhí)行的目標代碼，在匯編過程中出現(xiàn)的錯誤，要及時糾正。在軟件調(diào)試用軟件仿真開發(fā)系統(tǒng)調(diào)試程序，而硬件仿真，模擬和運行模擬指令完成軟件開發(fā)的全過程。調(diào)試過程中的運行狀態(tài)，寄存器狀態(tài)，端口狀態(tài)，所以可以指定窗口的顯示區(qū)域，顯示這些程序的運行結(jié)果進行跟蹤，以確定程序運行沒有錯誤。3.動態(tài)調(diào)試: 控制系統(tǒng)的軟件和硬件密切相關的軟件模擬硬件系統(tǒng)的一部分的發(fā)展不能診斷，但也不能在線模擬仿真，所以用戶程序還需跟硬件連接起來進行聯(lián)調(diào)，同時對軟件和硬件進行檢查和診斷。PLC 系統(tǒng)進行在線調(diào)試，需要使用硬件和軟件診斷電路仿真，調(diào)試。在應用系統(tǒng)板調(diào)試成功，被加載到用戶程序的精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)在線仿真器，那么你就可以有效地執(zhí)行目標程序，此外可能還需要設置一個斷點執(zhí)行用戶程序段。系統(tǒng)硬件故障也主要依靠在線模擬排除。用戶程序與硬件不接觸需要動態(tài)調(diào)試工具的幫助下，在網(wǎng)上找到的邏輯錯誤，正確的邏輯錯誤。對于一些硬件相關的用戶程序，如接口驅(qū)動程序，你需要滿足硬件電路的調(diào)試，如果有一個邏輯上的錯誤，也能及時更正。經(jīng)過調(diào)試，使用，使整個系統(tǒng)啟動并正常運行，在線編程后將將程序固化后下載到 PLC。5.2 出現(xiàn)的主要問題及分析解決 系統(tǒng)調(diào)試是一種復雜而仔細的工作，因此，在調(diào)試過程中需仔細耐心的檢查、認真的解決出現(xiàn)的一切問題。只有將可能發(fā)生的問題都得到解決后，才能保證整個系統(tǒng)的正常運行。在此教室照明系統(tǒng)中調(diào)試的過程中可能出現(xiàn)的主要問題有：問題 1:有人進入教室時，若停留時間沒有超過十秒時，傳感器會不會有信號輸出？ 分析解決:當有人進入教室時，若停留時間沒有超過十秒時，可以利用延時計時器，延時接通電路，使信號不進行輸出。此問題在系統(tǒng)軟件設計時，將有人體存在的狀態(tài)保持二至五分鐘再繼續(xù)采集信號，并加以處理。問題 2:控制信號輸出后，繼電器沒按預定設計產(chǎn)生動作。分析和解決：該輸出控制信號，控制繼電器，該晶體管的集電極端子的使用，以驅(qū)動繼電器，最后驅(qū)動負載。還要注意的是繼電器驅(qū)動電路與所述繼電器線圈并聯(lián)的續(xù)流二極管上的驅(qū)動晶體管，以增加保護。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)總結(jié)該課題適合應用于教室燈光控制系統(tǒng)的研究。比單純的人工管理照明系統(tǒng)更合理，更有效的控制了資源的浪費，本控制系統(tǒng)的設計對于各類大、中專院校的教室燈光管理具有重要的意義，也適用于各類辦公室的燈光控制。該教室燈光系統(tǒng)的控制是以 PLC 主控單元為核心，通過相關電路的驅(qū)動，完成對系統(tǒng)設備的控制，實現(xiàn)了對教室燈光的自動開燈、關燈控制。本控制系統(tǒng)與己有的教室燈光配套使用時，不需要對原有設備電路進行大的改動，以降低成本實現(xiàn)了教室燈光的智能控制?，F(xiàn)在總結(jié)整個研究課題，由于個人的知識以及經(jīng)驗的欠缺，本課題還有很多不足之處，需要我們進一步探討與研究，主要表現(xiàn)在：1由于 PLC 控制器價格相對高一點，可以考慮使用單片機來代替。2此設計沒充分考慮背景燈光的問題，長時間在此燈光下可能產(chǎn)生視覺疲勞，需要進一步改進。3本設計的模型尚未成熟，需不斷建模，需不斷試驗與測試，力保其穩(wěn)定，安全，可靠地工作。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)參考文獻1王建軍.建筑節(jié)能設計研究D.河北：河北工業(yè)大學，2007.2陳歲生.盧建剛 基于智能檢測技術的室內(nèi)照明系統(tǒng)J.機電工程技術 2008(05).3周明珠.無觸點開關在控制中的應用J.現(xiàn)代電子技術,2002,4(1):62-71 4李晉.基于 ARM 和 GPRS 智能家居安防視頻監(jiān)控設計D.西安：西安電子科技大學，20115郭奇.智能家居控制平臺的設計與實現(xiàn)D.沈陽：沈陽理工大學，20126洪濤.紅外感應節(jié)電器在教室照明中的應用J，信息技術，2012.04:185-1877王巍.基于改進型四點法的 LED 路燈道路照明測試研究A.見：2011 年全國半導體光源系統(tǒng)學術年會.天津：天津大學出版社，2011：106-110. 8黃春耀.基于非接觸 IC 卡的開放式實驗室管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)D.福建：廈門大學，2009.9趙玉安.人體熱釋電紅外傳感器介紹J.中國電子制作,2006,9(1):35-4010俞海珍，李憲章，馮浩.熱釋電紅外傳感器及其應用J.電子照明技術,2006. 7(1):25-2811謝曉軍.紅外遙控技術在付費率電度表中應用J，電測與儀表，1996,4(1): 24-2612儲云峰.西門子電氣可編程序控制器原理及應用M.北京:機械工業(yè)出版社,2006:75-84.13汪巍,汪小鳳.基于 PLC 的氣動機械手研究J.遼寧工程技術大學學報,2005,4(12)：97-98.14張林國,王淑英.可編程控制器技術M.北京:高等教育出版社,2002:110-123.15陳立定.電器控制于可編程控制器M.廣州：華南理工大學出版社，2001：67-7716王永華.現(xiàn)代電氣控制及 PLC 應用技術M.北京:北京航空航天大學出版社,2003:75-90.精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)致謝本畢業(yè)設計是在陳宏圣老師精心指導和嚴格要求下完成的。陳老師以其嚴謹求實的治學態(tài)度、高度的敬業(yè)精神、兢兢業(yè)業(yè)、孜孜以求的工作作風和大膽創(chuàng)新的進取精神對我產(chǎn)生重要影響。他淵博的知識、開闊的視野和敏銳的思維給了我深深的啟迪。在此次畢業(yè)設計過程中我也學到了許多了關于 PLC 以及編程有關的知識，對于我的自主學習和動手實踐能力也有大幅度的提高。 衷心感謝導師陳宏圣老師對本人的精心指導。他的言傳身教和嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度必將使我終生受益。同時，我還要感謝全體老師和同學多年來的關心和支持！使自己在校度過美好的時光，感謝所有關心和幫助過我的人們。 精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)附錄精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)