PLC校園智能照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

IPLC校園智能照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘要 大學(xué)中的電能消耗，照明占了其中的絕大部分，景觀和道路照明工作時(shí)間長，容量大，造成了一部分能量的浪費(fèi)。為此，在設(shè)計(jì)新校區(qū)的景觀和道路照明時(shí)，使用了PLC控制。18點(diǎn)之前，景觀和道路照明燈全部開啟；學(xué)生寢室關(guān)門之前，略微減少道路亮度，一些照明燈關(guān)閉；除此之外，寒、暑假之中，同樣使用了不一樣的控制方式。此智能照明控制系統(tǒng)使用以來，通過計(jì)算，一年可以節(jié)約電能25％，燈具的壽命也會(huì)略微提高，系統(tǒng)可靠穩(wěn)定，完全滿足了學(xué)校的照明要求。關(guān)鍵詞：校園照明；智能控制；PLC；節(jié)能

INTELLIGENTCONTROLDESIGNOFCAMPUSLIGHTINGBASEDONPLCABSTRACTElectricityforilluminationoccupiesmostofuniversityelectricityconsumption．Roadandsceneryillumination，withlargecapacityandlongworkinghours,maycausewasteofenergywhenitisoperatedmanually．Therefore，accordingtothestudents’livingpatterns，PLCintelligentcontrolsystemintheroadandsceneryilluminationwasadoptedonthenewcampus．Sometimebeforetheblackoutofstudents’apartments，allofroadandsceneryilluminationlightswouldbeturnedon．Afterwards，theroadilluminationlightswouldbetuneddownandsomesceneryilluminationlightswouldbeoff．Additionally，duringsummerandwinterholiday，theilluminationlightswouldbecontrolledindifferenttimeinterval．BasedonestimateofoperationforPLCintelligentcontrolsystem，electricitysavedeachyearismorethan25％andthelifetimeoflightsisalsoincreased．Theresultshowsthattheilluminationintelligentcontrolsystemisreliableenoughtomeettherequirementofcampuslighting，andtheexpectedeffectisrealized．KeyWords:campusillumination；intelligentcontrol；PLC；energy—saving

目錄摘要 IABSTRACT II目錄 IV第1章 緒論 1第2章 可編程邏輯控制器概述 22.1 基本結(jié)構(gòu) 22.1.1電源 22.1.2中央處理單元(CPU) 22.1.3存儲(chǔ)器 22.1.4輸入輸出接口電路 32.1.5編程器 32.2 工作原理 42.2.1輸入采樣階段 42.2.2程序執(zhí)行階段 42.2.3輸出刷新階段 52.3 功能特點(diǎn) 52.4 發(fā)展歷史 52.4.1起源 52.4.2發(fā)展 62.5 選型規(guī)則 62.5.1I/O點(diǎn)數(shù)的估算 72.5.2存儲(chǔ)器容量的估算 72.5.3控制功能的選擇 72.5.4可編程邏輯控制器的類型 9第3章 校園照明智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 103.1 照明智能控制方案 103.1.1燈具布置方案 103.1.2分時(shí)控制方案構(gòu)想 103.1.3供電系統(tǒng)及控制原理設(shè)計(jì) 113.2 分時(shí)智能控制程序編制 123.2.1三時(shí)段控制程序 123.2.2季節(jié)自動(dòng)選擇程序 153.2.3寒暑假控制程序 133.3 節(jié)能計(jì)算 153.3.1夏、秋季 163.3.2每年第2、第3時(shí)段計(jì)算 163.3.3寒暑假計(jì)算 163.3.4總節(jié)能計(jì)算 16參考文獻(xiàn) 17附錄 18致謝 21使用說明 22PAGE1緒論隨著全球化的進(jìn)程，能源成為了一個(gè)世界性的話題，因此節(jié)約用電是人們一直提倡的美德。浪費(fèi)能源除了帶來碳排放量的增加外，還會(huì)帶來直接的經(jīng)濟(jì)損失。提到節(jié)能就不能不提照明用電，因?yàn)檎彰饔秒妴蝹€(gè)用電量較小，安裝比較分散，所以，人們往往忽視了，其實(shí)照明分布最廣，用具數(shù)量最多，隨著城市的擴(kuò)張和道路的延伸，無論是單體容量還是總?cè)萘慷荚诖蠓黾印，F(xiàn)在很多大學(xué)都坐落于郊區(qū)，建筑容積率低，而道路、廣場、景觀等公共照明占的比重相當(dāng)高，且路燈和景觀燈的工作時(shí)間長，單體容量大，絕對是學(xué)校最大的能源消耗。但要說學(xué)校節(jié)能，只要抓住了能耗的牛鼻子，就可以把這些公共照明控制得當(dāng)。至于教室燈光的控制，只要按時(shí)或定時(shí)關(guān)燈就可以了，沒必要采用復(fù)雜的控制方式。如果采用有人則燈亮，人走則燈熄的控制方式，往往是投入大，收效微，因?yàn)楦咝５膶W(xué)生都是沒有固定教室的。寧波某學(xué)院新校區(qū)是具有現(xiàn)代化氣息的校園，坐落在寧波郊區(qū)，道路寬且長，綠地和景觀用地也有相當(dāng)?shù)谋壤?。在進(jìn)行道路和景觀綠地照明設(shè)計(jì)時(shí)，為了在節(jié)能和延長光源壽命方面取得了明顯的效果，利用了實(shí)驗(yàn)室淘汰的FX-2N小型ＰＬＣ實(shí)現(xiàn)了智能控制，基本沒有增加什么投資。寧波工程學(xué)院本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))PAGE14可編程邏輯控制器概述基本結(jié)構(gòu)電源因?yàn)镻LC的電源對整個(gè)系統(tǒng)中有十分重要的作用，所以PLC的制造商對電源的制造和設(shè)計(jì)也十分重視。PLC的電源一般用市電供應(yīng)，也有用直流24V供電的。PLC對市電要求不高，交流電壓波動(dòng)在10﹪范圍內(nèi)，也可以將PLC直接接到交流電網(wǎng)上。整體式PLC的電源往往和其組件在一塊大板上合為一體，模塊式PLC都有專門的電源模塊。中央處理單元(CPU)中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞，是按照系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查警戒定時(shí)器、I/O、電源以及存儲(chǔ)器的狀態(tài)，并判斷用戶程序的語法錯(cuò)誤。當(dāng)可編程控制器運(yùn)行時(shí)，CPU首先掃描，并接收各輸入裝置的數(shù)據(jù)和狀態(tài)，之后分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后，按指令的規(guī)定執(zhí)行算數(shù)或邏輯運(yùn)算的結(jié)果送入I/O數(shù)據(jù)寄存器或映象區(qū)內(nèi)，當(dāng)全部的用戶程序執(zhí)行之后，最后將輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)或輸入輸出映象區(qū)的各輸出狀態(tài)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，循環(huán)往復(fù)，直到運(yùn)行停止。近年來，大型PLC采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)，是為了進(jìn)一步提高PLC的可靠性。如GEFanuc公司的HBR30和HBR70熱備CPU兀余系統(tǒng)，假如某個(gè)CPU出現(xiàn)問題，整個(gè)系統(tǒng)仍能運(yùn)行正常。存儲(chǔ)器可編程控制器是工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，可編程控制器的軟件分為兩部分：應(yīng)用軟件和系統(tǒng)軟件。存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器；存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。PLC使用以下物理存儲(chǔ)器：（1）隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）用戶可以用編程裝置讀出RAM的內(nèi)容，也可以將用戶程序?qū)懭隦AM，因此，RAM又叫讀寫存儲(chǔ)器，它是易失性的存儲(chǔ)器，它的電源中斷后，存儲(chǔ)的信息將會(huì)丟失。RAM的工作速度高，價(jià)格便宜，改寫方便。在關(guān)斷可編程控制器的外部電源后，可用鋰電池保存在RAM中的用戶程序和某些數(shù)據(jù)，鋰電池可用2-5年，需要更換鋰電池時(shí)，由可編程控制器發(fā)出信號(hào)，通知用戶?，F(xiàn)在部分可編程控制器仍用RAM來儲(chǔ)存用戶程序。（2）只讀存儲(chǔ)器（ROM）ROM的內(nèi)容只能讀出，不能寫入。它是非易失性的，它的電源消失后，仍能保存儲(chǔ)存的內(nèi)容。ROM一般用來存放可編程控制器的系統(tǒng)程序。（3）可電擦除可編程的只讀存儲(chǔ)器（EEPROM）它是非易失性的，但是可以用編程裝置對它編程，兼有ROM的非易失性和RAM的隨機(jī)存取的優(yōu)點(diǎn)，但是將信息寫入它需要的時(shí)間比RAM長得多。EEPROM用來存放用戶程序和需要長期保存的重要數(shù)據(jù)。輸入輸出接口電路實(shí)際生產(chǎn)過程中的信號(hào)電平是多種多樣的，被控對象所需的電平也是千差萬別的，而PLC的CPU所處理的信號(hào)只能是標(biāo)準(zhǔn)電平，正是通過PLC的輸入/輸出接口電路實(shí)現(xiàn)了這些信號(hào)電平的轉(zhuǎn)換。I/O接口有良好的光電隔離和濾波作用。接到PLC輸入接口的輸入接口的輸入器件往往是各種開關(guān)（光電開關(guān)、壓力開關(guān)、行程開關(guān)等）按鈕、傳感器觸點(diǎn)等；PLC的輸出接口往往是與被控對象相連接，被控對象有電磁閥、接觸器、指示燈、小型電機(jī)等。編程器編程器是PLC的重要外圍設(shè)備。編程器的主要任務(wù)是編輯程序、調(diào)試程序、監(jiān)控PLC的執(zhí)行，還可以在線測試PLC工作狀態(tài)和參數(shù)，與PLC進(jìn)行人機(jī)對話。因此編輯器是開發(fā)、應(yīng)用、監(jiān)控運(yùn)行和檢查維護(hù)PLC不可缺少的設(shè)備。工作原理當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，都是以重復(fù)的方式執(zhí)行的，執(zhí)行用戶程序不是只執(zhí)行一遍，而是一遍一遍不停地循環(huán)執(zhí)行的，這里沒執(zhí)行一遍我們稱為掃描一次。掃描一遍用戶程序的時(shí)間叫掃描周期。掃描一次，PLC內(nèi)部要進(jìn)行一系列操作，可分為五大類：以故障診斷、通信處理為主的公共操作、聯(lián)系工業(yè)現(xiàn)場的輸入采樣操作、執(zhí)行用戶程序的操作、輸出刷新操作以及服務(wù)外圍設(shè)備（編程器服務(wù)等）的操作。輸入采樣當(dāng)輸入采樣時(shí)，可編程邏輯控制器先掃描，依次地讀入所有輸入數(shù)據(jù)和狀態(tài)，并將它們存入輸入輸出映象區(qū)中的對應(yīng)的地方。當(dāng)輸入采樣完成后，就進(jìn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，假如輸入數(shù)據(jù)和狀態(tài)變化，輸入輸出映象區(qū)中的對應(yīng)單元的數(shù)據(jù)和狀態(tài)也不會(huì)改變。所以，假如輸入是脈沖信號(hào)，那么這個(gè)脈沖信號(hào)的寬度就要大于一個(gè)掃描周期，才能保證該輸入信號(hào)不被丟失。程序執(zhí)行PLC在用戶程序執(zhí)行時(shí)，CPU通常按從上往下的次序掃描梯形圖程序。每一條梯形圖掃描時(shí)，又是從上后往下、從左往右的次序邏輯運(yùn)算由觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按照計(jì)算的結(jié)果，決定是否執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令；或是刷新在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中該邏輯線圈相應(yīng)位的狀態(tài)或該輸出線圈在輸入輸出映象區(qū)中對相應(yīng)位的狀態(tài)。要指出的是，在執(zhí)行用戶程序過程中，只有輸入點(diǎn)在輸入輸出映象區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)和狀態(tài)是不會(huì)改化的，而其他軟器件和輸出點(diǎn)在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)或I/O映象區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)和狀態(tài)都可能改化。上面梯形圖程序的執(zhí)行結(jié)果會(huì)與下面的凡是用到這些數(shù)據(jù)或線圈的梯形圖有聯(lián)系；而下面的梯形圖被刷新的邏輯線圈的數(shù)據(jù)或狀態(tài)只有到下個(gè)掃描周期才會(huì)對排在其上面的程序起作用。在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點(diǎn)。假如使用I/O指令，也不會(huì)更新輸入過程影像寄存器的值，程序就會(huì)直接從I/O模塊取值，會(huì)立即更新輸出過程影像寄存器，這和立即輸入不一樣。輸出刷新PLC的CPU掃描用戶程序完成后，可編程控制器就進(jìn)入輸出刷新階段。此間，PLC的CPU按照輸入輸出映象區(qū)內(nèi)相應(yīng)的數(shù)據(jù)和狀態(tài)刷新全部的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這才是可編程邏輯控制器的真正輸出。功能特點(diǎn)可編程邏輯控制器具有以下鮮明的特點(diǎn)。（1）能適應(yīng)各種惡劣的運(yùn)行環(huán)境，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性強(qiáng)，遠(yuǎn)高于其他各種機(jī)型。（2）使用方便，編程簡單，采用簡明的梯形圖、邏輯圖或語句表等編程語言，而無需計(jì)算機(jī)知識(shí)，因此系統(tǒng)開發(fā)周期短，現(xiàn)場調(diào)試容易。另外，可在線修改程序，改變控制方案而不拆動(dòng)硬件。（3）系統(tǒng)構(gòu)成靈活，擴(kuò)展容易，以開關(guān)量控制為其特長；也能進(jìn)行連續(xù)過程的PID回路控制；并能與上位機(jī)構(gòu)成復(fù)雜的控制系統(tǒng)，如DDC和DCS等，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的綜合自動(dòng)化。發(fā)展歷史起源1968年，美國通用汽車公司提出了取代繼電器控制裝置的要求；1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司成功研制出了第一臺(tái)可編程邏輯控制器PDP—14，在通用汽車公司的生產(chǎn)線上成功試用，這是電氣控制首次采用程序化的手段，是第一代可編程邏輯控制器，稱為Programmable，是世界公認(rèn)的第一臺(tái)PLC；1969年，美國研制出世界第一臺(tái)PDP-14；1971年，日本研制出第一臺(tái)DCS-8；1973年，德國研制出第一臺(tái)PLC；1974年，中國研制出第一臺(tái)PLC。發(fā)展20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程邏輯控制器，使可編程邏輯控制器增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計(jì)算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。此時(shí)的可編程邏輯控制器為微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。個(gè)人計(jì)算機(jī)發(fā)展起來后，為了方便和反映可編程控制器的功能特點(diǎn)，可編程邏輯控制器定名為ProgrammableLogicController（PLC）。20世紀(jì)70年代中末期，可編程邏輯控制器進(jìn)入實(shí)用化發(fā)展階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。超小型體積、更高的運(yùn)算速度、模擬量運(yùn)算、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計(jì)、極高的性價(jià)比及PID功能奠定了其在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。20世紀(jì)80年代初，PLC在先進(jìn)工業(yè)國家中已獲得廣泛應(yīng)用。世界上生產(chǎn)可編程控制器的國家日益增多，產(chǎn)量日益上升。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。20世紀(jì)80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時(shí)期，年增長率一直保持為30~40%。在這時(shí)期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，可編程邏輯控制器逐漸進(jìn)入過程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。20世紀(jì)末期，更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要是PLC的發(fā)展特點(diǎn)。這個(gè)時(shí)期生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元，發(fā)展了超小型機(jī)和大型機(jī)，誕生了各種各樣的特殊功能單元，使應(yīng)用PLC的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。選型規(guī)則在PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)先確定控制方案，然后就是PLC工程設(shè)計(jì)選型。設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)是工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求。PLC及有關(guān)設(shè)備是集成的、標(biāo)準(zhǔn)的，按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則，選型所選用PLC應(yīng)是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有成熟可靠、投運(yùn)業(yè)績的系統(tǒng)，裝置規(guī)模和控制要求必須適應(yīng)PLC系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應(yīng)。熟悉PLC、功能表圖及有關(guān)編程語言就可以縮短編程時(shí)間。因此，PLC的估算和選型，可以分析工藝過程控制要求和特點(diǎn)，了解控制范圍和任務(wù)，確定所需動(dòng)作和操作，之后按照控制要求，估算外部設(shè)備特性、所需存儲(chǔ)器容量、I/O點(diǎn)數(shù)等，最后挑選有性價(jià)比高的設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)和PLC。I/O點(diǎn)數(shù)的估算I/O點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)留適當(dāng)?shù)挠嗔?，I/O點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)總是按照統(tǒng)計(jì)的I/O點(diǎn)數(shù)，增加10%～20%的可擴(kuò)展余量。存儲(chǔ)器容量的估算程序容量是存儲(chǔ)器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲(chǔ)單元的大小，存儲(chǔ)器容量是PLC本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，所以程序容量小于存儲(chǔ)器容量。設(shè)計(jì)階段，因?yàn)橛脩魬?yīng)用程序還未編制，所以程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，必需在程序調(diào)試之后才知道?？刂乒δ艿倪x擇（1）處理速度處理速度與軟件質(zhì)量、用戶程序的長度、CPU處理速度等有關(guān)?？删幊踢壿嬁刂破鹘狱c(diǎn)的速度高、響應(yīng)快，每一條二進(jìn)制指令的執(zhí)行時(shí)間大約為0.2～0.4Ls，因此能適應(yīng)控制要求高、相應(yīng)要求快的應(yīng)用需要。掃描周期（處理器掃描周期）應(yīng)滿足：小型可編程邏輯控制器的掃描時(shí)間不大于0.5ms/K；大中型可編程邏輯控制器的掃描時(shí)間不大于0.2ms/K。（2）診斷功能可編程邏輯控制器的診斷功能包括軟件和硬件的診斷。軟件診斷分內(nèi)診斷和外診斷，硬件診斷通過硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置。通過軟件對可編程邏輯控制器的CPU與外部輸入輸出等部件信息交換功能進(jìn)行診斷是外診斷，通過軟件對PLC內(nèi)部的性能和功能進(jìn)行診斷是內(nèi)診斷?？删幊踢壿嬁刂破鞯脑\斷功能的強(qiáng)弱，直接影響對操作和維護(hù)人員技術(shù)能力的要求，并影響平均維修時(shí)間。（3）通信功能大中型PLC應(yīng)支持多種標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議（如TCP/IP）和現(xiàn)場總線，需要時(shí)可以和工廠管理網(wǎng)（TCP/IP）連接。通信協(xié)議應(yīng)符合ISO/IEEE通信標(biāo)準(zhǔn)，是開放的通信網(wǎng)絡(luò)?？删幊炭刂破飨到y(tǒng)的通信接口應(yīng)包括常用DCS接口、并行和串行通信接口、RIO通信口等；大中型可編程控制器通信總線的冗余配置應(yīng)為1：1，通信總線必須符合國際標(biāo)準(zhǔn)，通信距離應(yīng)滿足裝置實(shí)際要求。可編程邏輯控制器的通信網(wǎng)絡(luò)中，上級(jí)的網(wǎng)絡(luò)通信負(fù)荷不大于60%，通信速率應(yīng)大于1Mbps?？删幊踢壿嬁刂破飨到y(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)有下列幾種形式：①PC作為主站，幾臺(tái)同型號(hào)可編程邏輯控制器為從站，組成簡易可編程邏輯控制器網(wǎng)絡(luò)；②1臺(tái)可編程邏輯控制器為主站，其他同型號(hào)可編程邏輯控制器為從站，構(gòu)成主從式可編程邏輯控制器網(wǎng)絡(luò)；③可編程邏輯控制器網(wǎng)絡(luò)通過特定網(wǎng)絡(luò)接口連接到大型DCS中作為DCS的子網(wǎng)；④專用可編程邏輯控制器網(wǎng)絡(luò)（各廠商的專用可編程邏輯控制器通信網(wǎng)絡(luò)）。為減輕CPU通信任務(wù)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)組成的實(shí)際需要，應(yīng)挑選具有不同通信功能的通信處理器。（4）編程功能在線編程方式：CPU和編程器有各自的CPU，主機(jī)CPU負(fù)責(zé)現(xiàn)場控制，并在一個(gè)掃描周期內(nèi)與編程器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)，下一掃描周期，主機(jī)就根據(jù)新收到的程序運(yùn)行。這種方式成本較高，但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便，在大中型可編程邏輯控制器中常采用。離線編程方式：可編程邏輯控制器和編程器公用一個(gè)CPU，編程器在編程模式時(shí)，CPU只為編程器提供服務(wù)，不對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制。完成編程后，編程器切換到運(yùn)行模式，CPU對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制，不能進(jìn)行編程。離線編程方式可降低系統(tǒng)成本，但使用和調(diào)試不方便。五種標(biāo)準(zhǔn)化編程語言：功能模塊圖（FBD）、梯形圖（LD）、順序功能圖（SFC）三種圖形化語言和結(jié)構(gòu)文本（ST）、語句表（IL）兩種文本語言。選用的編程語言應(yīng)支持多種語言編程形式并遵守其標(biāo)準(zhǔn)（IEC6113123）。（5）控制功能控制功能包括PID控制運(yùn)算、比值控制運(yùn)算等，要按照控制要求確定。大多數(shù)場合常采用多回路或單回路控制器解決模擬量的控制，有時(shí)也采用專用的智能I/O單元完成所需的控制功能，提高節(jié)省存儲(chǔ)器容量和PLC的處理速度，主要是因?yàn)镻LC用于順序邏輯控制，例如采用高速計(jì)數(shù)器、帶速度補(bǔ)償?shù)哪M單元、ASC碼轉(zhuǎn)換單元、PID控制單元等。（6）運(yùn)算功能大型PLC中還有模擬量的PID運(yùn)算等其他高級(jí)運(yùn)算功能；較復(fù)雜運(yùn)算功能有數(shù)據(jù)傳送、代數(shù)運(yùn)算等；普通PLC的運(yùn)算功能還包括比較等運(yùn)算、數(shù)據(jù)移位功能；簡單PLC的運(yùn)算功能包括計(jì)時(shí)和計(jì)數(shù)、邏輯運(yùn)算功能。由于開放系統(tǒng)的出現(xiàn)，目前PLC都具有通信功能，有些還具有與企業(yè)或工廠網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的功能，有些具有與上位機(jī)的通信，有些具有與同位機(jī)或下位機(jī)的通信。當(dāng)用于模擬量控制和檢測時(shí)，需要使用PID運(yùn)算，代數(shù)運(yùn)算和數(shù)值轉(zhuǎn)換，顯示數(shù)據(jù)時(shí)需要編碼和譯碼等運(yùn)算。很多使用時(shí)，只需要計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)和邏輯運(yùn)算功能，但有些應(yīng)用需要數(shù)據(jù)比較和傳送。可編程邏輯控制器的類型可編程邏輯控制器按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場安裝和控制室安裝兩類；按CPU字長分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。從應(yīng)用角度出發(fā)，通常可按控制功能或輸入輸出點(diǎn)數(shù)選型。整體型可編程邏輯控制器的I/O點(diǎn)數(shù)固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)；模塊型可編程邏輯控制器提供多種I/O卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)，功能擴(kuò)展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。校園智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)智能照明控制方案道路照明主要是用來保證行人的安全和方便。既滿足照明的主要功能，又盡量節(jié)約能源，只能是采用科學(xué)管理和科學(xué)控制，使其完美統(tǒng)一。學(xué)生是特殊群體，活動(dòng)的規(guī)律性、時(shí)間性很突出。因此決定公共照明使用智能分時(shí)控制。燈具布置方案學(xué)校道路上，走路的人多，人員比較密集，當(dāng)然也有部分車輛通過。進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，通常采用低于商業(yè)區(qū)而高于居住區(qū)的照明標(biāo)準(zhǔn)，正常情況下，路面照度應(yīng)不小于15lux。為了便于控制，我采用了雙側(cè)交錯(cuò)布置法布置燈具，桿之間距離定為25m，和標(biāo)準(zhǔn)桿距離相比要小一點(diǎn)，在分時(shí)控制時(shí)可以減少燈光死角。按照這些數(shù)據(jù)，就能夠計(jì)算光源功率和光通量了．光通量Φ垂計(jì)算可按照下式進(jìn)行：Φ=EKBD/UN其中：道路照度E，取15lux；雙側(cè)交錯(cuò)布置N，取1；利用系數(shù)U，取0.8；瀝青路面K，取2；路面寬度B，取10m；電桿間距D，取25m。把所得代人上式，得Φ=EKBD/UN=(15*2*10*25)/0.8=9375lm。翻閱光源手冊，我選擇用150W的金屬鹵化物燈具。寧波某學(xué)院占地二期是6×105m2，校區(qū)主干道長14000m，因此，安裝用電容量為78kW的150W的路燈520盞。其他照明用電容量約為15kW。分時(shí)控制方案構(gòu)想在進(jìn)行設(shè)計(jì)前，我對大學(xué)生道路照明亮度、活動(dòng)規(guī)律進(jìn)行了測量和統(tǒng)計(jì)，掌握到了第一手的資料。多數(shù)會(huì)在晚上9點(diǎn)前回到宿舍，晚上9點(diǎn)至晚上10點(diǎn)之間只有少量同學(xué)在外活動(dòng)，22點(diǎn)鐘之后寢室關(guān)閉。按照我了解的情況把控制分為3個(gè)部分：第1部分為晚9點(diǎn)前，燈具都要開啟；第2部分為晚9點(diǎn)至10點(diǎn)，活動(dòng)人員很少，可以關(guān)閉一半燈具；而到晚10點(diǎn)之后的第3部分，只要留有1/4燈具工作，路面照度至少達(dá)到3lux，比道路照明最低要求高一點(diǎn)。為了節(jié)能，設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)該想到了季節(jié)因素：夏季夜短晝長，熄燈早，開燈晚；冬季則開燈早，熄燈晚。節(jié)假日多也是校園的特點(diǎn)之一，共有3個(gè)月左右。寒、暑假時(shí)燈手動(dòng)控制，按照需要開啟；路燈只需要開啟1/4就可以了?？刂圃砑肮╇娤到y(tǒng)設(shè)計(jì)我采用雙側(cè)交錯(cuò)布置路燈，每一側(cè)路燈都由兩個(gè)單獨(dú)控制回路進(jìn)行間隔控制，如：4#回路控制右側(cè)雙編號(hào)燈具，3#回路控制右側(cè)單編號(hào)燈具。1#、2#回路則分別控制左側(cè)單、雙編號(hào)燈具。第2時(shí)段時(shí)，一側(cè)關(guān)閉1個(gè)回路，就是關(guān)閉1/2的燈具，但是學(xué)校道路不是很寬，且燈的桿距比較短，燈光就可以覆蓋路面，照度至少在5lux。第3時(shí)段時(shí)，4個(gè)回路中3個(gè)回路斷開，對于學(xué)校內(nèi)部道路而言，完全可以滿足要求。每個(gè)回路都由一個(gè)接觸器控制，每個(gè)接觸器的動(dòng)作都受控于PLC的程序。1#廣場1#廣場廣告牌1#花壇2#花壇左側(cè)單數(shù)燈右側(cè)雙數(shù)燈右側(cè)單數(shù)燈左側(cè)雙數(shù)燈1#景觀1#道路KM24KM23KM22KM21KM14KM13KM12KM11QF2QF1QF圖3-1供電系統(tǒng)示意圖分時(shí)段智能控制程序編制正如前面所述，每天的照明控制分3個(gè)時(shí)段，為了最大限度地節(jié)約能源，在編程時(shí)還要想到季節(jié)的變換。冬、春季時(shí)，天暗得早，17點(diǎn)時(shí)陽光就很弱了，但在夏天，自然光線可以推遲到18點(diǎn)。因此，把四季分為2個(gè)部分，就更加節(jié)能。三時(shí)段智能控制程序我在編時(shí)段程序時(shí)，使用了數(shù)據(jù)比較功能指令，與一般程序而言，程序短而簡化。把11月1日至來年4月30日定為冬、春時(shí)制，3個(gè)時(shí)段劃分為：17點(diǎn)到21點(diǎn)、21點(diǎn)到22點(diǎn)、22點(diǎn)至凌晨6點(diǎn)。把5月1日至10月30日定為夏、秋時(shí)制，3個(gè)時(shí)段劃分為：18點(diǎn)到22點(diǎn)、22點(diǎn)到23點(diǎn)、23點(diǎn)到凌晨5點(diǎn)。按照這些不同季節(jié)的時(shí)段控制要求，我編寫了道路照明的PLC程序。第1次運(yùn)行的時(shí)間設(shè)定為中午12點(diǎn)，以后PLC就會(huì)智能控制照明，不用人工干預(yù)。X0設(shè)為開關(guān)，當(dāng)X0處于使能狀態(tài)，PLC就會(huì)開始運(yùn)行，X0關(guān)閉后，計(jì)數(shù)器CO就開始計(jì)數(shù)。M100定義為不同時(shí)制的識(shí)別控制信號(hào)，當(dāng)M100是低電平時(shí)程序進(jìn)入冬、春季節(jié)的工作狀態(tài)，M100是高電平時(shí)程序進(jìn)人夏、秋時(shí)制工作狀態(tài)。YO，Y1，Y2，Y3分別定義為道路兩側(cè)的燈具。從梯形圖中得出：第1部分Y0，Y1，Y2，Y3為“1”，燈具全部變亮；第2部分，Yo，Y2復(fù)位為“0”，道路兩側(cè)各有1/2燈具保持發(fā)亮；第3時(shí)段，只有Y1保持發(fā)亮了。M200定義為寒、暑假控制接點(diǎn)，進(jìn)入寒、暑假，M200斷開，Y0，Y2，Y3不亮。CMPCMPCMPCMPCMPC1C1C1C1K6K10K11K17M1M4M7M10CMPCMPCMPCMPC1C1C1C1K5K9K10K18M1M4M7M10(END)(C0K3600)(C1K24)(SETY0)(SETY1)(SETY3)(SETY2)(RSTY0)(RSTY2)(RSTY3)(RSTC0)(RSTC1)(RSTC0)(ZRSTY0Y3)(ZRSTM1M12)X0C0M8013M2M200M5M8M11C0C1M8000M100M8000M100圖3-2時(shí)段控制程序寒暑假智能控制程序?qū)W校的寒假是1月中旬到2月中旬，暑假是7月初到9月初，總計(jì)約3個(gè)月的時(shí)間。當(dāng)時(shí)間到達(dá)寒、暑假開始日期時(shí)，M200接點(diǎn)斷開，使Y0，Y2，Y3都不能得電，使得整個(gè)夜間就只有1/4的照度。當(dāng)寒、暑假結(jié)束時(shí)，M200接點(diǎn)閉合，程序進(jìn)入正常狀態(tài)，按3個(gè)時(shí)段運(yùn)行。寒暑假控制程序的編制方法與季節(jié)控制程序完全一樣，也是一個(gè)日期識(shí)別程序。CMPCMPCMPCMPK9K1K0M41M44M47CMPCMPCMPK7K1K0M50M53M56M8000M200M8000M200D8017D8016D8015D8017D8016D8015M42M45M48M201M200M51M54M57(ZRSTM41M58)(M201)M201(M200)暑假CMPCMPCMPK3K1K0M61M64M67CMPCMPCMPK2K1K0M70M73M76M8000M200M8000M200D8017D8016D8015D8017D8016D8015M62M65M68M201M200M71M74M77(ZRSTM61M78)(M201)M201(M200)寒假圖3-3寒、暑假控制程序季節(jié)選擇程序?yàn)榱斯?jié)能，不同季節(jié)的亮燈時(shí)間有所不同，季節(jié)選擇程序就是為夏、秋季和冬、春季節(jié)的不同時(shí)段控制而編譯的。PLC有日期設(shè)定與識(shí)別的功能，利用它可以使季節(jié)的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)不同季節(jié)不同時(shí)段控制方案。M100是控制季節(jié)程序轉(zhuǎn)換的信號(hào)，當(dāng)M100使能時(shí)，程序就進(jìn)入冬、春季控制，反之，程序?yàn)橄摹⑶飼r(shí)制控制方式。該程序是根據(jù)寧波地區(qū)的情況設(shè)計(jì)的，夏、秋時(shí)制的時(shí)間定為每年的5月1日0點(diǎn)到10月30日的24點(diǎn)，不同地區(qū)適當(dāng)調(diào)整。該程序是按照2011年投入運(yùn)行而編制的，在今后運(yùn)行中，每年必須對日期設(shè)定調(diào)試一次，以保證無誤。CMPCMPCMPCMPCMPK2K5K1K0D8018M11M14M17M20CMPCMPCMPCMPK1K10K30K0M23M26M29M32M8000M100M8000M100D8017D8016D8015D8018D8017D8016D8015M12M15M18M21M101M100M24M27M30M33(ZRSTM10M31)(M101)M101(M100)圖3-4季節(jié)自動(dòng)選擇程序節(jié)能計(jì)算計(jì)算節(jié)約的能量是針對全負(fù)荷、全時(shí)段運(yùn)行而言的，所以計(jì)算時(shí)，有三個(gè)方面：第一是一年之中，每天第2、第3時(shí)段減少照明亮度的節(jié)能；第二是寒暑假時(shí)間的節(jié)能，暑假60d，每天11h，寒假30d，每天13h，均為1／4負(fù)荷運(yùn)行。第三是夏、秋季節(jié)，學(xué)校會(huì)晚開燈和早熄燈各1h，會(huì)持續(xù)3個(gè)月。詳細(xì)如下。每天第2、第3時(shí)段每一天的第2時(shí)段是1h，為1/2負(fù)荷工作，第3時(shí)段是6h，為1/4負(fù)荷工作。不算寒、暑假，大約會(huì)有9個(gè)月，共270d，也就是說，第2時(shí)段節(jié)省的能量是[1／2×(520×150)]×1×270=10650kW·h。第3時(shí)段節(jié)省的能量是[3／4×(520×150)]×7×270=110565kW·h。寒暑假寒暑假期間，每天均為1／4負(fù)荷運(yùn)行，只是工作時(shí)間有所不同，故寒暑假節(jié)省的能量是3／4×(520×150)(60×11+30×13)=61425kW·h。夏、秋季夏、秋兩季一共有90d，每晚開1h，按全負(fù)荷計(jì)算，早熄燈1h，按1／4負(fù)荷計(jì)算，即夏、秋季節(jié)省的能量是(1+3／4)×(520×150)×90=12285kw·h。總節(jié)能計(jì)算總節(jié)省能量數(shù)量為以上各項(xiàng)節(jié)省能量的總和，即12285+10650+110565+61425=194925kw·h。按寧波地區(qū)的用電價(jià)格0.75元／(kw·h)計(jì)算，每年可節(jié)約人民幣近15萬元．參考文獻(xiàn)史國生．電氣控制與可編程控制技術(shù)[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008：222-226．SHIGuo-sheng．Electricalcontrolandprogrammablecontrollercontroltechnique[M]．Beijing：ChemicalIndustryPress，2008：222-226．董愛華．可編程控制器原理及應(yīng)用[M]．北京：中國電力出版社，2009：30-56．DONGAi-hua.Programmablecontrollerprincipleandapplication[M]．Beijing：ChinaElectricPowerPress，2009：30-56．北京鋼鐵設(shè)計(jì)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