基于PLC的校园照明智能控制系统设计
基于PLC的校园照明智能控制系统设计毕业设计论文
本科生毕业设计（论文）基于PLC的校园照明智能控制系统设计Intelligent Control of Campus Lighting Based on Programmable Logical Controller总计：27 页表格： 2 个插图：15 幅***** 学院本科毕业设计（论文）基于PLC的校园照明智能控制系统设计Intelligent Control of Campus Lighting Based on Programmable Logical Controller学院（系）：电子与电气工程学院专业：电气工程及其自动化学生姓名：学号：104091120032指导教师（职称）：评阅教师：完成日期：****学院Nan yang Institute of Technology毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
基于PLC的照明控制系统设计
基于PLC的照明控制系统设计.doc 基于PLC的照明控制系统设计简介本文档旨在介绍基于可编程逻辑控制器（PLC）的照明控制系统设计。
照明控制系统是一种提供灯光自动化、调节和监控的系统，通过使用PLC技术可以实现灯光的精确控制。
设计原理照明控制系统基于PLC的设计原理包括以下几个方面：2. PLC编程逻辑：通过编程PLC，可以根据传感器信号和预设的逻辑条件来控制灯光的亮度和开关状态。
这些逻辑条件可以是时间、光照强度、人体存在等。
3. 照明设备控制：系统通过PLC控制照明设备的开关和亮度调节。
可通过继电器或可调光器等设备来实现对灯光的控制。
4. 监控与报警：照明控制系统可以实时监控灯光状态，并在异常情况下触发报警机制，例如灯泡过热、能源消耗异常等。
5. 人机交互界面：设计合理的人机交互界面可以方便用户对系统进行操作和监控，例如通过触摸屏或物理按钮进行命令输入和状态显示。
系统架构基于PLC的照明控制系统通常包括以下组件：1. 传感器模块：用于感知环境中的光照强度和人体存在情况。
2. PLC控制器：作为系统的核心，用于接收传感器信号并根据编程逻辑控制照明设备。
3. 照明设备：包括灯泡、灯具、继电器或可调光器等。
4. 监控系统：用于实时监控照明设备的状态，并提供报警功能。
5. 人机交互界面：提供给用户进行系统操作和状态显示的界面。
系统功能基于PLC的照明控制系统可以实现以下功能：1. 灯光自动化控制：根据环境光照强度和时间等条件，自动调节灯光的亮度和开关状态，提高能源利用效率。
2. 灯光调节：用户可以通过人机交互界面手动调节灯光的亮度，满足不同场景和需求。
3. 报警机制：当灯泡过热、能源消耗异常等情况发生时，系统可以触发报警，提醒用户进行维修或处理。
4. 数据统计与分析：系统可以记录和统计照明设备的使用情况，提供数据分析功能，帮助用户了解能源消耗和使用效果。
总结基于PLC的照明控制系统设计可以实现灯光的自动化控制、精确调节和实时监控。
基于PLC的校园照明智能控制系统设计
基于PLC的校园照明智能控制系统设计基于PLC的校园照明智能控制系统设计一、引言随着科技的不断发展，智能照明控制系统逐渐成为校园照明领域的研究热点。
本文提出了一种基于PLC（可编程逻辑控制器）的校园照明智能控制系统设计方案。
该系统能够实现对照明的智能控制，提高校园照明的质量和节能效果，降低能源消耗和运维成本。
二、系统总体设计1.系统结构本系统由以下几个部分组成：传感器节点、PLC控制器、通信模块、上位机和照明设备。
传感器节点负责采集环境光照、人流量等信息，并将数据传输至PLC控制器。
PLC控制器根据采集到的数据，通过通信模块与上位机进行数据传输和控制指令下发，对照明设备进行智能控制。
2.工作原理系统工作原理如下：传感器节点采集环境光照和人流量信息，并将数据传输至PLC控制器。
PLC控制器根据采集到的数据，对照明设备的开关和亮度进行智能控制。
同时，PLC控制器将控制结果和状态信息通过通信模块传输至上位机，实现远程监控和管理。
三、系统硬件设计1.传感器节点传感器节点采用光敏传感器和人体红外传感器，分别用于采集环境光照和人流量信息。
光敏传感器选用具有高灵敏度和宽光谱响应的光敏电阻，能够实时采集环境光照信息。
人体红外传感器选用具有低功耗和高灵敏度的红外传感器，能够实时采集人流量信息。
2.PLC控制器PLC控制器选用具有高性能和丰富接口的PLC控制器，能够实现对照明设备的智能控制。
PLC控制器通过RS485通信接口与传感器节点和通信模块进行数据传输和控制指令下发。
同时，PLC控制器还具有丰富的输入输出接口，能够实现对照明设备的开关和亮度控制。
3.通信模块通信模块选用具有高性能和稳定传输的RS485通信模块，能够实现PLC控制器与上位机之间的数据传输。
通信模块具有多种传输速率和通信协议可选，能够满足不同应用场景的需求。
4.照明设备照明设备选用LED灯具，具有高效节能、环保长寿等优点。
LED灯具通过DALI 接口与PLC控制器连接，能够实现对照明设备的开关和亮度控制。
基于PLCBUS协议教室照明智能控制系统设计
PLCBUS 智能照明系统设计分为主控模块、从控模块和照度传感器模块三部分。其中从控模块可以设置多个地址，主控模块和传感器模块发出地址控制指令，具有相同地址的接收模块根据指令作出响应，打开或关闭灯光。通过对接收模块设置地址的分组，可实现对所有教室的灯光分片和分区域的控制。PC 机和控制器也可发出用户开或关闭指令，使相同用户码的所有教室灯光打开或关闭。
教室单独还有一插座回路。。
图1 教室照明系统图
2 Position Modulation(PPM) 脉冲相位调制法。它是利用电力线的正弦波作为同步信号，在四个固定的时序中发送瞬间电脉冲来传递信号的。每半个50Hz 的正弦波周期可以传递一个PLCBUS 脉冲信号，PLCBUS 脉冲信号出现在半个正弦周期里的4 个固定位置中的一个位置。
图7 控制模块电路
4. 2. 3 照度传感器控制电路设计
照度传感器采用On9668，是一个可实现光控阀值可调的光电集成传感器。电路。
控制模块电路中的按钮K1，K2，K3，K4 采用照度传感器电路代替， 芯片PLCBUS-9402393 的5，6，7，8 管脚各连接一个照度传感器。当环境亮度达到照度传感器Uadj 设置值时，OUT 管脚输出高电平或低电平，OUT 管脚连接单稳态触发器，这样从Q 端输出脉冲信号，输入到PLCBUS-9402393 芯片管脚5，6，7，8 端， 相当于触发控制模块电路的K1，K2，K3，K4 任意按键，就可发出相应控制指令。
本文结合学校实际电路，利用电力线通讯，采用PLCBUS 协议，设计了教学楼内各教室统一控制灯的低成本智能照明控制系统。
1 教室照明特点
高校教学楼为长廊类设计，教室在长廊一侧或两侧，配电为照明与插座分别由不同空开控制。同一侧教室自然采光和灯光布局基本相同，一般每个教室采用两个照明回路，分别给两组灯光供电，每组灯由一个空开控制，并在教室内有墙壁开关控制。
基于PLC的校园照明智能控制系统
基于PLC的校园照明智能控制系统摘要：随着我国经济水平快速上升，随之出现的能源紧张问题也越来越严重，中国人口较多，国内高校用电量较大，也普遍出现能源浪费的情况，全国几千所高校，电量浪费的总量难以计算。
本文通过分析当前高校教室的灯具使用特点，出于节约照明用电的目的，设计了一套校园照明智能控制系统。
使用该智能控制系统能够根据教室、走廊、校园的实际情况进行开关灯，避免了校园内电灯在无人时长期点亮不关的现象，同时能够很大程度的减少人工管理的工作量。
1.引言全国几千所高校，电量浪费的总量难以计算。
传统的校园照明系统往往需要手动控制，不仅费时费力，而且容易浪费能源，同时非常不利于学校的管理。
随着物联网技术和智能化技术的快速发展，校园照明智能控制系统已经成为现代校园建设中的重要组成部分。
基于PLC的校园照明智能控制系统具有自动化控制、节能减排等优点，因此备受关注[1]。
采用基于PLC的校园照明智能控制系统可以提高校园照明的智能化程度，基于PLC的智能控制系统可以实现根据时间、环境、用电负荷等因素自动调节照明亮度和开关状态，提高照明的智能化程度[2]。
通过智能控制系统的调节，可以最大程度地减少照明能耗，降低校园的能源消耗和排放。
同时还能实现照明故障检测和预警，及时发现和解决安全隐患，提高校园照明的安全性，方便校园管理[3]。
2.总体方案设计传统教学楼内灯光和校园内景观灯需要人工进行控制管理，大部分时间都有着许多的浪费能源现象。
校园照明智能控制系统是利用PLC对教室内的人体红外射线和光照强度进行监控，并以此为根据自动对教室和楼道里的照明灯进行智能化管理。
对校园景观灯采用分时段控制的策略减少能耗。
设计校园智能控制系统的主要目的时减少校园电灯能耗，在教室内光线充足或教室内无人的时候，自动关闭电灯，防止“长明灯”现象的出现。
对于楼道相关区域或校园内景观灯，实现智能化控制。
提高校园管理的能力，实现对教室照明系统的科学智能管理，为高校节约电能。
PLC校园智能照明系统设计
摘要新校园的建设要适应网络时代的发展，应引入智能化的概念，只有开和关，而且只能一路一路地开和关，已经不能满足当今时代的需求，近年来，随着经济的发展和科技的进步，人们对照明灯具节能和科学管理提出了更高的要求，使得照明控制在智能化领域的地位越来越重要。
而在大学新校区的建设热潮中，各大高校和他们的建设者也意识到了智能照明的重要性。
相对商业楼宇而言，大学校园里的大功率动力和制冷设备比重较少，照明灯具则相对比重更多。
使用照明控制系统，更能体现其在节能与管理方面的优势，提高学校的科学管理水平。
智能照明控制系统是以自动控制为主、人工控制为辅的系统。
在一般的情况下，不需要有人的参与，照明系统自动实现开关和调光功能。
既大大减少了管理人员的数量，也排除了由于人为因素而出现的不定时开关，影响学校的正常教学、生活秩序的情况出现。
针对学生的活动规律，避免能源浪费，提倡绿色环保，在新校区道路和景观照明设计时，采用了ＰＬＣ智能控制．该系统自运行以来，通过测算，使得每年节约电能达30％以上，系统稳定可靠，灯具的使用寿命也有所提高，完全满足学校的照明要求。
关键词：校园照明；智能控制；ＰＬＣ；节能ABSTRACTCampus intelligent lighting is for the demand of circumstances to save energy and design, one of the most important questions is designed to have a reasonable control system, want to have enough dexterity capability. Colleges and universities all over the country for the electric power aspect pay a higher costs, many reasons, is mainly due to design or management unreasonable waste a lot of power resources, there's the existing lighting equipment do not very good plan. In theory research and on-the-spot investigation based on experiment, the campus intelligent lamps and real-time on-line circuit monitoring and control system design and manufacture. This does not affect the normal work under the condition of the lamps on the energy saving is of great significance to the study from various angles, and can be energy-saving equipment cost too much on the premise of design that meets the actual intelligent control system. Explore online measurement, thinking and calculating design control system of to apply the concept and data, basic did "on-demand control" purpose, saving electricity resources and protection of the street lamp. Reduce the "whole night light", "after night light", lights in the high voltage condition after midnight, such not only work to save electricity resources, but also protect the electric light, extend its service life.Is now the school is whole lamps some night light is some are after night light, basically be artificial control, labor intensive, trival, because the staff open or close street lamp is not seasonable, inconvenience passers-by and waste electricity phenomenon occurs frequently, and hence, design and development performance price higher campus intelligent street lamp control system is necessary. As the campus lamps distribution a wide range is very wide, campus road lamps of various monitoring and management isn't so easy, based on sensor timely response and software, based on the outside conditions sensors will have corresponding action, by every lighting of multisensor data accurately by cable several transmission module sent to control module, control module again according to requirement make corresponding response action, timely reliable on-off convenient pass or car also save energy. Management personnel in the control room can easily do management of campus and to realize the campus lamps, automatic and intelligent.KEY WORDS：the Campus lighting ; Intelligent control;Reasonable design;energy-saving目录1 绪论 (1)1.1 实行智能分时控制系统的优越性 (1)1.1.1 达到良好的节能效果，延长灯具寿命 (1)1.1.2 改善工作环境，提高工作效率 (2)1.1.3 实现多种的照明效果 (2)1.1.4 提高管理水平 (2)1.2 校园路灯控制的发展现状 (2)1.3 课题的提出及研究的意义 (3)2 控制任务及设计要求 (4)2.1 本系统的设计思路及预期结果 (4)2.2 分时控制方案构想 (4)2.3 预期结果 (5)3 PLC的硬件设计 (6)3.1 灯具布置方案 (6)3.2 供电系统及控制原理设计 (6)3.3 教学楼照明智能系统硬件设计 (7)3.3.1 控制模块电路设计 (8)3.3.2 照度传感器控制电路设计 (9)4 PLC的软件设计及要求 (13)4.1 分时智能控制程序编制 (13)4.2 寒暑假控制程序 (13)4.3 功能顺序图 (14)4.4 程序设计 (15)5 模拟调试的过程和出现的问题分析 (17)5.1 电路的调试 (17)5.1.1 调试方法 (17)5.1.2 调试步骤 (17)5.1.3 故障查询 (18)5.2 系统测试结果 (18)5.3 系统完成 (19)总结 (20)参考文献 (21)1 绪论当前全球能源的消耗剧增并引起的能源极度紧缺、电荒已经危及我们的生活，节约能源成为面临的十分急切的问题。
基于PLC的智能照明控制系统设计
基于PLC的智能照明控制系统设计摘要随着现代科技的不断发展，人们对于智能化技术的需求不断增加。
在此基础上，本文利用PLC作为智能照明控制系统的核心，通过分析系统的功能需求与技术路线，实现了智能照明的控制与自动化应用，提高了照明系统的运转和效率。
本文对照明控制系统的设计和实现、系统结构和功能以及应用效果进行了探讨和分析，旨在为相关领域的研究和应用提供参考。
关键词：智能控制；照明系统；PLC；自动化；效率ABSTRACTWith the continuous development of modern technology, the demand for intelligent technology is increasing. On this basis, this paper uses PLC as the core of an intelligent lighting control system. By analyzing the functional requirements and technical route of the system, we realized the control and automation application of intelligent lighting, which improves the operation and efficiency of the lighting system. This paper discusses and analyzes the design and implementation of the lighting control system, the system structure and function, and the application effect, aiming to provide reference for research and application in related fields.Keywords: intelligent control; lighting system; PLC; automation; efficiency一、概述近年来，随着各种技术的飞速发展，PLC技术得到了广泛应用。
基于PLC控制的教学楼智能照明系统设计
教室中设计两组人体红外感应模块，一组放置在教室前后门 口，一组放在教室学生座位上部，用于检测教室中的人员分 布情况。程序中增加光线传感器感知、人体红外开干输入以 及时间设定三方面的控制电路，确保系统能够科学合理运行。 整个系统的结构框图如图 1 所示。
１ 智能照明系统整体结构设计
根据功能要求，系统需要设计远程操作室的上位机系统、 每个教室个体的下位机系统和上下位机系统之间的通信系
基 金 项 目： 浙 江 安 防 职 业 技 术 学 院 校 级 科 研 项 目“ 基 于 PLC 与 组 态 技 术 的 校 园 智 能 照 明 系 统 研 究”（ 项 目 编 号： AF2018Y01）。 作者简介：周立萍 (1986—)，女，辽宁朝阳人，硕士研究生，讲师。研究方向：电气运行与控制。
Zhou Liping1, Wang Wuqi1, Liu Shuwei1, Zhou Lihong2
(1.Zhejiang College of Security Technology, Wenzhou Zhejiang 325000, China; 2.Fushun Second Secondary Vocational School, Fushun Liaoning 113001, China)
Abstract: Most of the teaching buildings in Colleges and universities are traditional buildings, and the lighting system of the classroom is basically managed manually. The lighting of the whole building is controlled by a general control switch. The system uses siemens Smart 200 PLC as the master controller, adds illumination sensor, human infrared sensor and time setting program, designs and reforms the existing lighting system, and carries on the experiment through the actual construction of hardware. According to the calculation, the system can improve the operation efficiency of the lighting system and save 28% of the electricity. It effectively solves the problem of energy waste in building lighting.
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摘要目前，大多数校园照明系统仍然使用人工控制，大学的电能消耗中,照明用电占了绝大部分，工作时间长,且常采用手动控制方法,造成了浪费，其缺点是控制复杂、修理困难、容易发生误动作。
针对这种情况，本设计使用西门子S7-200 PLC代替传统的人工控制校园照明系统。
采用了PLC智能控制，系统稳定可靠，完全满足学校的照明要求，校园照明系统主要有道路控制输出信号、景观灯输出信号、公共绿地输出信号，根据PLC控制原理对其进行I/0分配和绘制照明系统流程图及编写校园照明智能控制系统梯形图控制程序。
最后经过模拟仿真运行，能够实现当设备发生故障或出现某些不正常运行情况时，由自动控制变换人工控制，在排除故障后再次实现自动控制满足照明智能控制系统的要求。
通过测算,每年节约电能达25%以上,灯具的使用寿命也有所提高,系统稳定可靠,完全满足了学校的照明要求,达到了预想的结果。
关键词：照明系统西门子S7-200 输出信号智能控制节能AbstractAt present, most campus lighting systems still use manual control, University of electric energy consumption, lighting electricity accounted for the vast majority, long working time, and often uses the method of manual control, resulting in a waste, the disadvantage is the control of complex, difficult, error prone repair action. In view of this situation, the artificial control of campus lighting system uses the design of Siemens S7-200PLC instead of the traditional. The PLC intelligent control, the system is stable and reliable, fully meet the requirements of the school campus lighting, lighting system main road control output signal, the output signal of the public green space landscape lamp, the output signal, according to the I/0 distribution and rendering lighting system flow chart and the preparation of intelligent lighting control system of campus ladder diagram of control program for the PLC control theory. Finally through the simulation operation, can be achieved when the equipment failure or some abnormal operating conditions, by automatic control transform manual control, automatic control meet again intelligent lighting control system requirements in troubleshooting. Through the calculation, annual savings of electricity can reach above 25%, the service life of the lamp is increased, the system is stable and reliable, fully meet the school lighting requirements, to achieve the desired resultKeywords： Lighting system Siemens the output signal of the S7-200 intelligent control Energy saving目录第一章概述 .................................................. - 1 -1.1 选题背景和意义.......................................... - 1 -1.2 PLC的特点及其发展趋势 .................................. - 2 -1.3 PLC在国内外的发展状况 .................................. - 3 -1.4 本照明系统的特点........................................ - 3 - 第二章智能照明控制系统总体方案论证 ............................ - 5 -2.1 智能照明控制系统设计的主要内容及基本要求................ - 5 -2.1.1 主要内容 .......................................... - 5 -2.1.2 基本要求 .......................................... - 5 -2.2 智能照明控制系统设计的具体要求.......................... - 5 -2.3 智能照明控制系统的结构和组成............................ - 6 -2.4 智能照明控制系统设计的基本步骤.......................... - 7 - 第三章智能照明控制系统的硬件设计 .............................. - 8 -3.1线路结构的设计 .......................................... - 8 -3.1.1 控制线路设计 ...................................... - 8 -3.1.2 控制器的选型 ...................................... - 9 -3.2 PLC的设计 ............................................. - 10 -3.2.1 PLC在控制系统中的要求............................ - 10 -3.2.2 PLC选型.......................................... - 11 -3.2.3 S7-200系列PLC ................................... - 12 -3.2.4 I/O地址分配...................................... - 12 - 第四章智能照明控制系统的软件设计 ............................. - 14 -4.1 程序流程............................................... - 14 -4.2 STEP7-Micro/WIN V4.0编程软件 .......................... - 15 -4.2.1 STEP7-Micro/WIN V4.0编程软件主界面及基本组成..... - 16 -4.2.2 梯形图的编写 ..................................... - 17 -4.2.3 时钟设置及读写 ................................... - 17 -4.3 系统的控制程序......................................... - 19 -4.3.1 分时控制方案 ..................................... - 19 -4.3.2 分时智能控制程序编制 ............................. - 20 -4.3.3 三时段控制程序 ................................... - 20 -4.3.4 季节自动选择程序 ................................. - 20 -4.4 编写梯形图程序......................................... - 22 - 第五章控制程序的调试 ......................................... - 27 -5.1 程序调试............................................... - 27 - 总结 ........................................................ - 28 -致谢 ........................................................ - 29 - 参考文献 ...................................................... - 30 - 附录1：基于PLC的校园智能照明系统原理图....................... - 30 - 附录2：基于PLC的校园智能照明系统程序清单..................... - 30 -第一章概述1.1 选题背景和意义随着工业化高速发展，能源问题成为人们关注的焦点，因为能源的消耗除了其直接的经济损失外，还会带来碳排放量的增加，恶化环境，所以节约能源一直是生活、生产中的一个主题。
提到节能人们往往忽视了照明用电，因为它单体容量较小，安装比较分散，所以，看起来无关紧要，其实照明用具数量最多，分布最广，随着城市的扩张和道路的延伸，无论是单体容量还是总容量都在大幅增加，美化环境的长明灯更是越来越耀眼。