教室智能照明PLC控制系統(tǒng)的整體設計案例 1 1 1 2 4 51.1主要設計目標然光線，通過紅外傳感器來檢測教室里面各區(qū)域的人員分布。利用PLC控制系3.按照不同時間段來進行對應的照明控制，例1.2系統(tǒng)功能分析目前市面上的絕大部分控制系統(tǒng)絕大部分都是采用的數(shù)字化的形式去進行工2第1個系統(tǒng)單元，照明控制系統(tǒng)的主系統(tǒng)對各區(qū)域進行同級和同時的數(shù)據(jù)采第2個是輸入單元，輸入單元的主要設備是光敏傳感器以及紅外感應器這兩內(nèi)是否有人在。這兩個傳感器是同時進行工作的，在工作的時候不分先后順這兩個傳感器將收集到的信號傳輸?shù)絇LC當中去進行處理這就是輸入單元功能。第3個輸出單元，輸出單元再接收到PLC經(jīng)過處理過后的數(shù)據(jù)以后，將其通過我們的設計校園教室智能照明控制系統(tǒng)會有以下的一些優(yōu)點，首先第1校園在照明用電上的浪費。整體的節(jié)能效果可以達到30%甚至更多。第2點是由不僅能節(jié)約了學校在照明系統(tǒng)上的投入同時側面的也反映出其對節(jié)約所作出的校是否有一些特殊的安排。其次是教室那么大是不是每次都必須打開所有的燈(1)由于大學不像初中和高中，大學的課程相較而言較為自由，每個班級都不是固定在一個教室上課的所以在設計照明系統(tǒng)的時候要考慮整體利用的問(2)學校有周末、假期以及其他的一些作息時間這些因素我們在設計系統(tǒng)(3)每個班級的學生不一樣，而教室的大小相對比較統(tǒng)一，所以是不是每(4)為了應對一些特殊的情況我們不僅僅需要設計采用PLC進行控制的照3明系統(tǒng)，而且還要設計傳統(tǒng)的手動控制開關，這樣方便我們來應對可能出現(xiàn)的一些特殊情況。總體來說我們設計的教室智能照明控制系統(tǒng)，它的主要輸入?yún)?shù)是自然的光照強度和人體是否存在這兩組數(shù)據(jù)，另外需要手動控制和自動控制相互融合。1.4控制方案選擇隨著工業(yè)自動化發(fā)展趨勢的逐步改善和市場環(huán)境的轉(zhuǎn)變，確定了自動化技術的深入，廣泛的發(fā)展趨勢，并提高了相關技術的綜合性。智能照明技術發(fā)展迅速。智能照明技術也多種多樣，其設計方案也在不斷改進。針對智能照明控制設計了三種方案設計，并比較了所計劃方案的優(yōu)缺點。方案一：使用傳統(tǒng)的繼電器一交流接觸器電源電路自動控制系統(tǒng)設計方案。由繼電器和交流接觸器組成的控制回路，其技術成熟而完善，并廣泛應用于各個領域。但是該方案花費高昂，布線復雜，并且拓展靈活度低。方案二：基于單片機設計并執(zhí)行智能照明控制系統(tǒng)的設計方案。選擇單片機設計作為主要的系統(tǒng)軟件來收集傳感器數(shù)據(jù)信息，并控制實際的操作機構進行工作。該方案投入較低，布線簡單。但是由于單片順序執(zhí)行指令的工作原理，其編程相對復雜。且由于單片機通常內(nèi)部ROM較小，大多需要其他的外部拓展。方案三：基于PLC的控制系統(tǒng)設計。PLC控制是根據(jù)繼電器一交流接觸器控制的發(fā)展趨勢而形成的。其投入適中，并且具有良好的拓展性和適應性。在現(xiàn)階段，隨著PLC技術的發(fā)展趨勢和應用，PLC控制系統(tǒng)正在逐步取代繼電器一交流接觸器控制系統(tǒng)。上述三種方案的優(yōu)缺點如表所示。方案一極其復雜極低極低相對復雜適中在經(jīng)過比對之后，決定選擇了方案三的基于PLC的控制系統(tǒng)。此方案投入雖略高，但是擁有較高的可靠性，抗干擾性。并且硬件系統(tǒng)簡單，易于維護，不41.5控制方案設計在設計整個控制系統(tǒng)之前我們要預先設計一個控制對象這里我們需要滿足以上所提到的一些控制要求，所以選擇了一個較大的教室作為控制對象進行控制。一般的教室周圍都有窗戶?；旧隙寄芙邮盏酵饨绲墓饩€，所以這里我們選擇1樓的教室用于控制系統(tǒng)設計，因為1樓大多數(shù)可能會有樹木遮擋會造成自然采光效果不好。這樣的選擇更加能夠體現(xiàn)我們控制系統(tǒng)設計作用。因為本文選擇的是較大的1樓教室，所以要考慮到幾種情況，一是教室比較大?？赡軙袑W生做不滿的情況，其次是處于1樓周圍可能會有樹木遮擋住自然光，導致教室內(nèi)光線不好。所以這里我們將教室分為5個區(qū)域。首先最上面的是講臺是，其次從左到右分別是一、二、三、四這四個區(qū)域。這樣我們在每個區(qū)域加裝紅外感應器以及光敏三極管進行數(shù)據(jù)的收集。這樣能保證每個區(qū)域都可以單獨控制將節(jié)能效果做到最好。同時也能夠保證老師和學生們都能夠正常的工作或?qū)W習。我們需要在每個區(qū)域內(nèi)加裝紅外感應器以及光敏傳感器。紅外感應器一般可以安裝在屋頂或者說光源燈的旁邊。這樣就可以有效的探測到范圍之內(nèi)是否有學生存在，另外光敏傳感器最合適的安裝位置是在靠角落的位置，因為這樣能夠更好地判斷整個教室的光亮程度，進而判斷是否需要打開教室的照明系統(tǒng)。以下是教室區(qū)域分布圖。域圖1教室區(qū)域分布圖5針對智能照明控制系統(tǒng)的感應器主要有兩個方面的感應器。第1個就是用來檢測光線強弱程度的感應器。第2個就是用來檢測是否有人的紅外感應器。這兩個感應器是同時進行工作的互相不會產(chǎn)生干擾。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。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。圖2紅外傳感器6光電傳感器，是對外界光信號或光輻射由響應或轉(zhuǎn)換功能的敏感器件。傳感器利用光敏元件將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，進而判斷光照強弱。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)，以免受潮影響其靈敏度。在黑暗環(huán)境里，它的電阻值很高，當受到光照時，只要光子能量大于半導體材料的禁帶寬度，則價帶中的電子吸收一個光子的能量后可躍遷到導帶，并在價帶中產(chǎn)生一個帶正電荷的空穴，這種由光照產(chǎn)生的電子一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)生的電子一空穴對將復合，光敏電阻的阻值也就