基于PLC智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)開題報(bào)告一、選題的背景和意義（一）選題背景PLC技術(shù)在世界上的發(fā)展已經(jīng)非常的成熟，對于PLC的控制技術(shù)研究能力漸漸增強(qiáng)，大大降低了PLC運(yùn)行時(shí)的功率消耗和體積，在提高了PLC的運(yùn)行穩(wěn)定的同時(shí)也降低了制作成本。隨著技術(shù)的不斷迭代升級，人們根據(jù)PLC產(chǎn)品的特色以及地理位置分為美國、日本和歐洲三個(gè)主要流派，它們的研發(fā)共同特點(diǎn)都是使編程和故障檢測更加靈活方便使用。20世紀(jì)60年代末，美國的通用汽車有限公司為了提高工廠的能力,找到美國的國家數(shù)字化工業(yè)設(shè)備有限公司，通過調(diào)查研究出一臺(tái)可編程控制器并命名為PDP-14;在日本的20世紀(jì)70年代初,日本研發(fā)了一臺(tái)可編程控制器命名為DCS-8;在我國20世紀(jì)70年代末，我國在工業(yè)應(yīng)用中開始推廣和應(yīng)用可編程控制器。PLC的發(fā)展歷程經(jīng)歷了4次的迭代，世界上研發(fā)了將近400多種PLC產(chǎn)品，生產(chǎn)廠家達(dá)200多家，我們根據(jù)PLC研究主導(dǎo)方向的不同可大致分為三大流派。A-B公司、莫迪康（MODICON）公司、西門子（SIEMENS）公司和三菱等三大流派的PLC產(chǎn)品占據(jù)了80%的市場份額。20世紀(jì)80年代，照明產(chǎn)業(yè)在美國首次出現(xiàn)并迅速發(fā)展。20世紀(jì)90年代后半期，世界進(jìn)入了信息化時(shí)代，給各階層的生活帶來了巨大的影響。照明行業(yè)正在經(jīng)歷巨大的變化，對智能照明提出了更高的要求。智能照明利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、信息應(yīng)用技術(shù)等高新技術(shù)，進(jìn)行全系創(chuàng)新設(shè)計(jì)，適應(yīng)節(jié)能減排的世界趨勢，在智慧城市建設(shè)中有著舉足輕重的地位。智能照明采用“綠色智能照明”理念，追求高光效、節(jié)能環(huán)保的照明效果。2009年，洛杉磯市用LED智能路燈替代原先的高壓鈉燈。2005-2015年，澳大利亞為提高國家照明效率，提出了綠色照明戰(zhàn)略REF_Ref19067\r\h[5]。現(xiàn)如今，在國際市場上，綠色環(huán)保的理念深入人心，配合著當(dāng)今迅猛發(fā)展的科學(xué)技術(shù)，綠色智能照明有著無限的發(fā)展?jié)摿蛷V闊的前景。近年來，隨著國內(nèi)工業(yè)控制水平的不斷提高和工業(yè)4.0時(shí)代的到來，國產(chǎn)PLC不斷發(fā)展，在新能源、環(huán)保等新興行業(yè)不斷取得業(yè)務(wù)突破。我國也不斷出臺(tái)新的政策來支持PLC市場的發(fā)展，從2011年4月工信部首先推出了《有關(guān)加速推動(dòng)信息化與工業(yè)發(fā)展深入融入的幾個(gè)建議》的政策實(shí)現(xiàn)了信息技術(shù)與工業(yè)基礎(chǔ)深入融入能力,加快發(fā)展高檔數(shù)控技術(shù)體系、制造執(zhí)行管理系統(tǒng)和工業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng),加速工業(yè)生產(chǎn)管理、現(xiàn)代物流等領(lǐng)域計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)設(shè)備、智慧服務(wù)終端、傳感器產(chǎn)品和重要應(yīng)用信息系統(tǒng)的工業(yè)化進(jìn)度；2020年10月國家產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督管理檢驗(yàn)檢疫總署和國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員推出《工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全保護(hù)指引》該規(guī)范面向工業(yè)生產(chǎn)智能化和監(jiān)控管理系統(tǒng)中的PLC應(yīng)用領(lǐng)域,規(guī)范了網(wǎng)絡(luò)安全的測試、評價(jià)、保護(hù)和信息管理等各領(lǐng)域方面信息安全保護(hù)需求,為工控管理系統(tǒng)的設(shè)訐方、機(jī)械設(shè)備制造商、信息技術(shù)系統(tǒng)集成商、用戶等多方參與主體提出了可操作性的工控信息安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),建立了業(yè)界網(wǎng)絡(luò)安全標(biāo)準(zhǔn)化體系,推動(dòng)了我國工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全產(chǎn)品和體系的發(fā)展。（一）選題意義隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人們漸漸開始關(guān)注能源消耗的問題,對社會(huì)能源的浪費(fèi)不但會(huì)造成社會(huì)經(jīng)濟(jì)的損失,而且碳排放量也大大增加,嚴(yán)重污染環(huán)境,所以節(jié)約能源消耗是人們生產(chǎn)生活過程中的一個(gè)重要主題。講到節(jié)電,人們常常會(huì)忽視了日常生活中照明能源的消耗,由于其照明的單位容量小,設(shè)備安裝位置較分散,從而變得無關(guān)緊要。事實(shí)上，隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大發(fā)展，道路公共照明也逐漸普及，照明設(shè)備的單個(gè)容量增加、總?cè)萘恳苍诖蟠笤黾?，環(huán)境美化用的照明燈也逐漸奪目耀眼。大學(xué)校園的建筑都建立在人員較少的郊區(qū)，建筑密度低。所以公共照明如公共場合、教學(xué)樓、宿舍等場合所用的照明用電占總照明能源很高的比例，照明燈具的容量大，照明工作時(shí)間很長?，F(xiàn)如今，人們的生活質(zhì)量漸漸提高，公共場所引入照明設(shè)備來改善人們的生活質(zhì)量。因此，照明能耗在社會(huì)總能耗中的比重日益增加。為了讓生活更輕松，這些照明設(shè)備有時(shí)會(huì)因?yàn)闊o人管理而整夜開著，造成大量電力和能源的浪費(fèi)。因此，照明的節(jié)能問題越來越重要?，F(xiàn)在國內(nèi)外廣泛使用的節(jié)能開關(guān)基本都是聲控、光敏、觸敏。單一的開關(guān)控制會(huì)有其自身的缺點(diǎn)，因此研究和設(shè)計(jì)出一種智能照明控制系統(tǒng)來替代現(xiàn)控制系統(tǒng)是非常有意義的工作。本課題的設(shè)計(jì)能一定程度上提升校園照明系統(tǒng)的管理水平和效率,節(jié)省一定的電力開支?？梢杂行г鲩L燈具的使用壽命和降低人工的維護(hù)成本,可以在任何嚴(yán)酷的電網(wǎng)環(huán)境和繁雜的負(fù)荷狀況下持續(xù)平穩(wěn)地工作。同時(shí)本課題的完成,說明PLC在照明控制系統(tǒng)中的應(yīng)用及其實(shí)現(xiàn)，為以后學(xué)生對PLC智能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化完善具有一定地參考價(jià)值。二、研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題（一）研究的基本內(nèi)容本課題主要研究內(nèi)容對象是校園的照明系統(tǒng)控制。校園照明系統(tǒng)的電能消耗，主要是道路照明、教學(xué)樓照明的高需求量，且使用手動(dòng)控制照明系統(tǒng)的方法，對照明造成了一定的浪費(fèi)。根據(jù)白天和夜晚的判斷來識(shí)別是否需要照明控制，調(diào)查學(xué)生的生活作息規(guī)律，當(dāng)學(xué)生晚上下課或者自習(xí)課下，系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定時(shí)間將道路照明全部打開并減少學(xué)生較少地區(qū)的照明亮度；當(dāng)學(xué)生大部分在宿舍時(shí)，適當(dāng)降低道路照明要求，教學(xué)樓區(qū)自習(xí)室除外照明系統(tǒng)進(jìn)入節(jié)能模式；學(xué)生存在寒暑假假期，在此期間學(xué)校照明系統(tǒng)需要停止工作，根據(jù)該時(shí)間設(shè)計(jì)出相應(yīng)的控制時(shí)序，根據(jù)PLC進(jìn)行控制照明系統(tǒng)按設(shè)計(jì)時(shí)序進(jìn)行運(yùn)行控制。本課題研究的智能控制系統(tǒng)能夠在確保燈具正常工作的條件下，給照明燈具輸出合理地照明運(yùn)行功率，能夠有效地增加燈具的照明使用壽命，并減少燈具維護(hù)的難度，在各種情況下能穩(wěn)定地進(jìn)行照明工作。最主要的是可以實(shí)現(xiàn)照明的精確控制，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。針對全時(shí)段、全負(fù)荷運(yùn)行而言，根據(jù)綜合考慮智能照明控制系統(tǒng)大約節(jié)約電能效率為15%-20%。（一）擬解決的主要問題本課題設(shè)計(jì)了一種新型控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)對照明的智能控制。該新型控制系統(tǒng)以可編程控制器PLC代替人工控制，系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠、控制簡單，能夠完全滿足校園的照明需求。照明控制系統(tǒng)包括硬件和軟件兩個(gè)部分設(shè)計(jì)，硬件電路主要包括光照檢測模塊、聲音檢測模塊和報(bào)警模塊等設(shè)計(jì)；通過軟件編程來連接各個(gè)模塊電路來實(shí)現(xiàn)校園的照明控制，可以根據(jù)不同季節(jié)、時(shí)段來進(jìn)行照明模式的自由切換。本課題的設(shè)計(jì)能一定程度上提升校園照明系統(tǒng)的管理水平和效率,節(jié)省一定的電力開支?？梢杂行г鲩L燈具的使用壽命和降低人工的維護(hù)成本,可以在任何嚴(yán)酷的電網(wǎng)環(huán)境和繁雜的負(fù)荷狀況下持續(xù)平穩(wěn)地工作。同時(shí)本課題的完成,說明PLC在照明控制系統(tǒng)中的應(yīng)用及其實(shí)現(xiàn)，為以后學(xué)生對PLC智能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化完善具有一定地參考價(jià)值。三、研究的方法與技術(shù)路線1.文獻(xiàn)資料法：在論文寫作之前，筆者通過圖書館、互聯(lián)網(wǎng)、電子資源數(shù)據(jù)庫等途徑查閱了大量的文獻(xiàn)資料，梳理相關(guān)理論和目前國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，獲取智能照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究信息，豐富論文的內(nèi)容和形式，奠定論文的實(shí)踐基礎(chǔ)，為設(shè)計(jì)本次寫作提供思路與參考。2.理論與實(shí)際相結(jié)合方法。通過理論與實(shí)際結(jié)合分析，保障了智能照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究材料的豐富性、研究對策的實(shí)踐性、研究結(jié)果的真實(shí)性。本課題設(shè)計(jì)了一種新型控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)對照明的智能控制。該新型控制系統(tǒng)以可編程控制器PLC代替人工控制，系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠、控制簡單，能夠完全滿足校園的照明需求。照明控制系統(tǒng)包括硬件和軟件兩個(gè)部分設(shè)計(jì)，硬件電路主要包括光照檢測模塊、聲音檢測模塊和報(bào)警模塊等設(shè)計(jì)；通過軟件編程來連接各個(gè)模塊電路來實(shí)現(xiàn)校園的照明控制，可以根據(jù)不同季節(jié)、時(shí)段來進(jìn)行照明模式的自由切換，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了照明節(jié)能。本項(xiàng)目課題所研究的基于PLC智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以可編程控制器西門子PLC-1200為控制核心，對校園照明設(shè)備進(jìn)行合理的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。該管理系統(tǒng)所需成本小、故障率低、節(jié)能效果突出等特點(diǎn)。主要設(shè)計(jì)硬件包括PLC的選型、觸摸屏的選型和設(shè)計(jì)以及各類組成模塊的挑選；利用組態(tài)設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行對PLC控制系統(tǒng)模擬仿真，從而進(jìn)行程序調(diào)試來達(dá)到校園照明控制需求。四、研究的總體安排與進(jìn)度2022.10月20日至2022.11月10日：選題、開題報(bào)告。2022.11月11日至2022.11月25日：初稿。2022.11月26日至2022.12月10日：二稿。2022.12月11日至2022.12月25日：繼續(xù)修訂。2022.12月26日至2023.1月1日：定稿、打印。五、主要參考文獻(xiàn)陳永勝.現(xiàn)代建筑電氣中的智能照明[J].電氣應(yīng)用,2017,12(7):12-17.郭翔.淺談建筑電氣中的智能照明日[J].建材與裝飾(中旬刊),2018,5(14):15-21王剛.路燈遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)研究[D].江蘇：南京理工大學(xué),2018.黃賢武,鄭筱霞,曲波等.傳感器實(shí)際應(yīng)用電路設(shè)計(jì)[M].成都:電了科技大學(xué)出版社,1997.10-11.賀哲榮.流行PIC實(shí)用程序及設(shè)計(jì)[M].西安:西安電子科技人學(xué)出版社,2016.59-61.陳濤.照明控制與自動(dòng)化系統(tǒng)的完美結(jié)合——智能照明控制系統(tǒng)的再認(rèn)識(shí)[J].照明工程學(xué)報(bào),2003,14(3):26-32.李言武.PLC編程技術(shù)應(yīng)用與解析[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī),2014,7(10):161-162.胡微.基于PLC的照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J].光源與照明,2021,12(3):30-31.李春茂.LED結(jié)構(gòu)原理與應(yīng)用技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2010.5-8.陶躍進(jìn).智能空調(diào)自調(diào)整溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].成都工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),2020,23(2):5.張艷玲,張慶林.基于STM32微處理器的空調(diào)末端控制器的設(shè)計(jì)[J].數(shù)字化用戶,2018.劉守超.關(guān)于智能空調(diào)控制系統(tǒng)探討[J].幸福生活指南,2018,12(13):1-5.宋艷芳,熊百川.基于PLC的智能空調(diào)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].絲路視野,2018,19(15):1-3.宋陽柳,易藝,郝建衛(wèi),等.基于STM32的智能空調(diào)溫度控制器的設(shè)計(jì)[J].國外電子測量技術(shù),2018,37(2):4-6.王立彪,李超凡.一種基于51單片機(jī)的智能室內(nèi)溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].中國科技信息,2020,10(11):3-5.俞