基于PLC的教室智能照明控制系统的设计.doc

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1、本科学生毕业论文（设计）题目(中 文):基于PLC的教室智能照明控制系统的设计(英 文):The design of classroom lightingintelligent control system base on PLC 姓 名 学 号2 院 （系）电子工程系专业、年级电子信息工程 级指导教师 湖南科技学院本科毕业论文（设计）诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文（设计），是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中

2、以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 本科毕业论文（设计）作者签名： 年 月 日 毕业论文（设计）任务书课题名称：基于PLC的教室智能照明控制系统的设计学生姓名： 系 别：电子工程系专 业：电子信息工程指导教师： 湖南科技学院本科毕业论文（设计）任务书1、主题词、关键词： 教室智能照明；PLC；梯形图程序2、毕业论文（设计）内容要求：1 设计一个基于S7200PLC教室智能照明控制系统；2 设计出硬件系统的接线图、梯形图等；3 系统有启动、停止功能，分时段控制；4 运用功能指令进行PLC控制程序设计；5 进行系统仿真调试，实现教室照明智能的控制要求；6 其具体技术要求包括

3、： （1）当教室无人时所有的灯都自动关闭； （2）当教室有人时且光照度达不到设定的要求时自动打开人所在区域的灯； （3）当教室有人时且光照度达到设定的要求时自动关闭人所在区域的灯； （4）对于使用投影仪的多媒体教室，可以实现在投影仪开启后延迟一定的时间，自动关闭讲台区域的灯以达到较佳的视觉效果。3、文献查阅指引：1北京照明学会照明设计手册M北京：中国电力出版社，2006：121-1252周芳，刘美根智能照明控制系统在照明节能设计中的应用J低压电器， 2007，28(16)：20-23 3冯平，周聪.智能照明系统的模糊控制探讨J广西工学院学报，2009，20(1).4Michel Gilles.

4、Programmable Logic Controllers:Architecture and Application WileyM.1990.5王玉中. 电气控制及PLC应用技术M.河南：河南科学技术出版社,2006.6周芝峰，周理，王吉林. 基于PLC 的校园照明智能控制系统设计J工程设计学报，20107Cheded.Al-Mulla. Control of a four-level elevator system using a programmable logic controllerJ. International Journal of Electrical Engineering

5、Education,20038肖宝兴.西门子S7-200PLC的使用经验与技巧M.北京：机械工业出版社，2008.59-989赵玉安.人体热释电红外传感器介绍J.中国电子制作,2006,9(1):35-4010俞海珍，李宪章，冯浩.热释电红外传感器及其应用J.电子照明技术,2006. 7(1):25-2811崔建编.西门子S7可编程序控制器MSTEP7编程指南，机械工业出版社， 2007：95-98.SIMATIC S7-200可编程序控制器系统手册M，西门子公司，2009.2-3. 12姜建芳.西门子s7-200PLC工程应用技术教程M.北京：机械工业出版社，2010.95-10813G.L

6、.Batten. Programmable Controllers:hardware.software and ApplicationM.New York:MC Graw-Hill.1994.4、毕业论文（设计）进度安排：1、2012年11月30日指导教师给学生下达任务书，2012年12月26日前完成开题。开题时间：2012年12月22日-26日2、第8期第7周（2013.4.7-4.13）中期检查，指导教师填写好中期检查表。3、第9周拿出初稿。4、第11周，正式答辩前，学生根据自身完成的情况提出答辩申请，并填写“学生答辩申请及资格审查表”。5、第11周（2013年5月8日）学生毕业论文(设计

7、)定稿，准备答辩；6、答辩时间：2013年5月18日-19日。教研室意见： 负责人签名： 注：本任务书一式三份，由指导教师填写，经教研室审批后一份下达给学生，一份交指导教师，一份留系里存档。湖南科技学院本科毕业论文（设计）开题报告书论文（设计）题目基于PLC的教室智能照明控制系统的设计作 者 姓 名姜江所属系、专业、年级 电子工程系 电子信息工程专业 2009年级指导教师姓名、职称游珍珍 讲师预计字数10000开题日期2012.12.25选题的根据：1）说明本选题的理论、实际意义2）综述国内外有关本选题的研究动态和自己的见解1）根据大学教室中日光灯的利用情况，现在大多数教室的照明控制系统都采用

8、的是传统的手动控制方式，浪费现象比较严重。教室中的开关虽然有分区域控制的功能，不过没有人关心哪排灯由哪个开关控制，因而也就出现了所谓的长明灯现象。针对这种现象，为了能既满足学生学习照明的主要功能，又要尽量节约能源，就需要用科学的管理和控制，使两者完美统一。因而提出以下智能控制系统。 教室智能照明控制系统的作用是在保证教室正常照明的前提条件下，利用PLC自动控制的方法对日光灯的亮灭实行智能控制从而达到节能的效果，同时也有效地延长了灯具的使用寿命。 2）随着科技的进步，人们对照明灯具节能和科学化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。而在新校区的建设热潮中，各大高校和他们的

9、建设者也应意识到智能照明的重要性。针对节约电能、保护全球环境可持续发展的要求，美国环保署于1991年1月提出“绿色照明”概念，引起了其他国家的重视。我国也于1993年11月启动“中国绿色照明工程”，并于1996年正式列入国家计划。但是我国智能化照明技术的应用还不广泛,大数校园仍然使用传统的教室照明控制方式。 因此完善教室智能化监控建设，进一步扩大监控系统点位，自动实时监控和智能控制教室照明设施的开关灯运行和停止具有重要的现实意义。主要内容：本设计采用S7-200控制器控制照明系统，根据教室照明系统的工作特点,采用PLC实现对照明系统的控制，总体设计主要包括硬件线路的设计和软件的设计。硬件线路设

10、计主要包括线路图设计和排线布线设计。软件设计根据控制的要求，对教室划分区域和人体存在传感器、光电传感器等进行I/0分配，同时编制了系统梯形图控制程序，最后进行仿真与调试，达到教室智能照明系统的要求。论文内容总体可分为四章，之前是绪论，只要写选题的背景及目的；国内外研究状况和相关领域中已有的成果；尚待进一步研究和解决的问题；第一章主要写系统设计原理；第二章为硬件设计部分；第三章主要设计梯形图程序；第四章为仿真，并对仿真结果分析和验证。研究方法：（1）理论准备阶段，查阅资料；（2）确定系统各个部分，并进行系统设计；（3）对整个系统进行梯形图编程和仿真，模拟测试其正确性。 完成期限和采取的主要措施：

11、完成期限：2012年11月到2013年5月主要措施：严格遵照湖南科技学院毕业论文（设计）工作管理办法的指示精神，结合个人的实际情况，完成这项设计所采用的主要措施有两条：一是密切联系。联系本组设计成员及毕业设计指导导师，寻求有关毕业设计信息，确定设计课题方向与设计内容；二是虚心学习。利用课余时间到图书馆和网络上查阅资料，并虚心向老师请教和同学进行学习交流，保障毕业设计的顺利完成。主要参考资料：1北京照明学会照明设计手册M北京：中国电力出版社，2006：121-1252周芳，刘美根智能照明控制系统在照明节能设计中的应用J低压电器， 2007，28(16)：20-23 3冯平，周聪.智能照明系统的模

12、糊控制探讨J广西工学院学报，2009，20(1).4Michel Gilles.Programmable Logic Controllers:Architecture and Application WileyM.1990.5王玉中. 电气控制及PLC应用技术M.河南：河南科学技术出版社,2006.6周芝峰，周理，王吉林. 基于PLC 的校园照明智能控制系统设计J工程设计学报，20107Cheded.Al-Mulla. Control of a four-level elevator system using a programmable logic controllerJ. Internat

13、ional Journal of Electrical Engineering Education,20038肖宝兴.西门子S7-200PLC的使用经验与技巧M.北京：机械工业出版社，2008.59-989赵玉安.人体热释电红外传感器介绍J.中国电子制作,2006,9(1):35-4010俞海珍，李宪章，冯浩.热释电红外传感器及其应用J.电子照明技术,2006. 7(1):25-2811崔建编.西门子S7可编程序控制器MSTEP7编程指南，机械工业出版社， 2007：95-98.SIMATIC S7-200可编程序控制器系统手册M，西门子公司，2009.2-3. 12姜建芳.西门子s7-200

14、PLC工程应用技术教程M.北京：机械工业出版社，2010.95-10813G.L.Batten. Programmable Controllers:hardware.software and ApplicationM.New York:MC Graw-Hill.1994.指导教师意见： 指导教师签名： 教研室意见：签 名： 年 月 日开 题 报 告 会 纪 要时间 2012年12月25日地点三教517与会人员姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）宫彦军教授包本刚副教授贾竹君副教授陈爱武讲师何红松讲师游珍珍讲师会议记录摘要：1、你打算采用什么型号的PLC来实现？ 答：采用的是西门

15、子S7200系列的PLC作为核心控制部件来实现的。1、设计内容 由几部分组成？ 答：设计由设计原理介绍、硬件线路设计、软件程序设计及仿真设计，其中最为重要的是软件程序和仿真部分。2、 该系统有什么优点？ 答：本系统具有经济性好、可靠性高、实用性强等优点，可以满足各院校教室灯光照明控制的要求，很大程度的达到节能目的。会议主持人：记 录 人：年 月 日指导小组意见负责人签名： 年 月 日系部 意 见负责人签名：年月日注：此表由学生本人填写，一式三份，一份留系里存档，指导老师和本人各保存一份湖南科技学院毕业论文（设计）中期检查表毕业论文（设计）题 目基于PLC的教室智能照明控制系统的设计学生姓名姜江

16、学 号200906002206系 别电子工程专 业电子信息工程指导教师游珍珍检查日期2013年4月10日指导教师检查情况记载及修改意见：1、已查阅相关资料，对关联知识有一定的了解；2、论文内容引用繁多、抽象；3、论文排版跟格式不规范；4、中文摘要内容不具体；5、英文摘要写得不好。修改意见：1、内容繁琐，需要删减或添加新的内容；2、注意论文格式，应参照湖南科技学院毕业论文设计模版；3、尽量说明你自己所做的工作，突出自己的独特之处；4、摘要内容应包括研究的目的、方法、结果和结论。签名： 注：此表用于指导教师在学生毕业论文（设计）初稿完成后对学生执行任务书情况进行中期检查时用，由指导教师填写。湖南科

17、技学院毕业设计（论文）指导过程记录表毕业论文(设计)题目基于PLC的教室智能照明控制系统的设计学生姓名姜江学号200906002206专业班级电信0902指导教师游珍珍职称讲师系（教研室）电子工程系（电子科学与技术）指导过程记录指导内容记录(一)了解教室智能照明控制系统的基本原理和组成部分以及PLC的基本原理。学 生 签 名： 年 月 日 指导教师签名： 年 月 日指导内容记录(二)1.到图书馆查找和借阅与教室智能照明控制系统以及PLC有关的文献和资料； 2.从互联网上检索和下载与教室智能照明控制系统以及PLC有关的文献和资料。学 生 签 名： 年 月 日 指导教师签名： 年 月 日指导内容记

18、录（三)1.标题应该简短、明了、有概括性；2.关键词应采用能覆盖论文主要内容的通用词条；3.正文一般应包括绪论、论文主体及结论等部分。学 生 签 名： 年 月 日 指导教师签名： 年 月 日指导内容记录(四)1.弄清楚教室智能照明控制系统中要求的分时分区控制灯光的程序设计；2.如何采用PLC梯形图实现控制要求。学 生 签 名： 年 月 日 指导教师签名： 年 月 日指导过程记录指导内容记录(五)1.将有些地方的字体，行距按照论文模板去改正； 2.中英翻译错误的地方查字典进行修改。学 生 签 名： 年 月 日 指导教师签名： 年 月 日指导内容记录(六)1.梯形图设计要解释清楚。2.仿真部分要突

19、出为什么仿真结果可以验证你的设计的正确性，能够准确的控制教室灯光的开与关。学 生 签 名： 年 月 日 指导教师签名： 年 月 日指导内容记录(七)1.按照毕业论文撰写规范排版； 2.参考文献按照学校的毕业论文撰写规范写，同时在正文中出现的位置以上标的形式标出。学 生 签 名： 年 月 日 指导教师签名： 年 月 日指导内容记录(八)1.熟悉论文内容；2.制作基于PLC的教室智能照明控制系统的设计的答辩PPT，陈述时间控制在5分钟以内，重点突出自己所做工作。学 生 签 名： 年 月 日 指导教师签名： 年 月 日答辩小组组长意见(对情况是否属实做出意见)组长(签名)： 年 月 日注：本表与毕业

20、论文一起装订存档。湖南科技学院本科毕业论文（设计）评审表论文题目基于PLC的教室智能照明控制系统的设计作者姓名姜江所属系、专业、年级电子工程 系 电子信息工程 专业 2009年级指导教师姓名、职称游珍珍 讲师字 数10000定稿日期2013.5.8中文摘要本文阐述了教室智能照明的控制方法以及PLC在教室智能照明控制系统中的应用，并对西门子S7-200系列PLC进行了详细的介绍。然后在此基础上，提出了以S7-200系列PLC为主要器件设计教室智能照明控制系统的方法，其基本原理是采用西门子公司的S7-200系列的PLC作为核心控制部件，采用热释红外人体传感器检测人体的存在，采用光敏三极管构成的电路

21、检测环境光的强度;根据教室合理开灯的条件，系统通过对人体的存在信号和环境光信号的识别和智能判断，完成对教室照明回路的智能控制，避免了教室用电的大量浪费。最后，提出了系统的梯形图程序设计，并进行了仿真。本设计具有经济性好、可靠性高、实用性强等优点，可以满足各院校教室灯光照明控制的要求，很大程度的达到节能目的。关键词（3-5个）教室智能照明；PLC；梯形图程序英文摘要This paper describes the classroom intelligent lighting control method and PLC applications in the classroom intellig

22、ent lighting control system, a detailed introduction of Siemens S7-200 series PLC. Then, on this basis, S7-200 series PLC as the main device design classroom intelligent lighting control system, the basic principle is the use of Siemens S7-200 series PLC as the core control unit, the use of infrared

23、 human body the sensor detects the presence of a human body, using the phototransistor circuit constituted detected ambient light intensity; under classroom reasonably lights conditions, through the identification and smart Analyzing human presence signal and ambient light signal, the completion of

24、the classroom lighting circuit smart control, to avoid wasting a lot of electricity classroom. Finally, it proposed the design of ladder program, and simulation is carried out.This design has a good economy, high reliability, and practical advantages to meet the requirements of the institutions clas

25、sroom lighting control, to a large extent, to save energy.关键词(3-5个)Classroom intelligent lighting; PLC；Ladder program指导教师评定成绩评审基元评审要素评审内涵满分指导教师实评分选题质量25%目的明确符合要求选题符合专业培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到毕业论文（设计）综合训练的目的。10理论意义或实际价值符合本学科的理论发展，有一定的学术意义；对经济建设和社会发展的应用性研究中的某个理论或方法问题进行研究，具有一定的实际价值。10选题恰当题目规模适当，难易度适

26、中；有一定的科学性。5能力水平40%查阅文献资料能力能独立查阅相关文献资料，归纳总结本论文所涉及的有关研究状况及成果。10综合运用知识能力能运用所学专业知识阐述问题；能对查阅的资料进行整理和运用；能对其科学论点进行论证。10研究方案的设计能力整体思路清晰；研究方案合理可行。5研究方法和手段的运用能力能运用本学科常规研究方法及相关研究手段（如计算机、实验仪器设备等）进行实验、实践并加工处理、总结信息。10外文应用能力能阅读、翻译一定量的本专业外文资料、外文摘要和外文参考书目（特殊专业除外）体现一定的外语水平。5论文质量35%文题相符较好地完成论文选题的目的要求。5写作水平论点鲜明；论据充分；条理

27、清晰；语言流畅。15写作规范符合学术论文的基本要求。用语、格式、图表、数据、量和单位、各种资料引用规范化、符合标准。10论文篇幅10000字左右。5实评总分 成绩等级 指导教师评审意见： 指导教师签名： 说明：评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级，实评总分90100分记为优秀，8089分记为良好，7079分记为中等，6069分记为及格，60分以下记为不及格。评阅教师评定成绩评审基元评审要素评审内涵满分评阅教师实评分选题质量25%目的明确符合要求选题符合专业培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到毕业论文（设计）综合训练的目的。10理论意义或实际价值符合本学科的理论发

28、展，有一定的学术意义；对经济建设和社会发展的应用性研究中的某个理论或方法问题进行研究，具有一定的实际价值。10选题恰当题目规模适当，难易度适中；有一定的科学性。5能力水平40%查阅文献资料能力能独立查阅相关文献资料，归纳总结本论文所涉及的有关研究状况及成果。10综合运用知识能力能运用所学专业知识阐述问题；能对查阅的资料进行整理和运用；能对其科学论点进行论证。10研究方案的设计能力整体思路清晰；研究方案合理可行。5研究方法和手段的运用能力能运用本学科常规研究方法及相关研究手段（如计算机、实验仪器设备等）进行实验、实践并加工处理、总结信息。10外文应用能力能阅读、翻译一定量的本专业外文资料、外文摘

29、要和外文参考书目（特殊专业除外）体现一定的外语水平。5论文质量35%文题相符较好地完成论文选题的目的要求。5写作水平论点鲜明；论据充分；条理清晰；语言流畅。15写作规范符合学术论文的基本要求。用语、格式、图表、数据、量和单位、各种资料引用规范化、符合标准。10论文篇幅10000字左右。5实评总分 成绩等级 评阅教师评审意见： 评阅教师签名： 说明：评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级，实评总分90100分记为优秀，8089分记为良好，7079分记为中等，6069分记为及格，60分以下记为不及格。湖南科技学院本科毕业论文（设计）答辩记录表论文题目基于PLC的教室智能照明控制系统的设

30、计作者姓名姜江所属系、专业、年级电子工程系 电子信息工程专业 2009年级指导教师姓名、职称游珍珍、讲师答 辩 会 纪 要时间2013年5月18日地点三教517答辩小组成员姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）宫彦军教授包本刚副教授贾竹君副教授陈爱武讲师何红松讲师游珍珍讲师答辩中提出的主要问题及回答的简要情况记录：会议主持人：记 录 人：年 月 日答辩小组意见评语：评定等级： 负责人（签名）： 年 月 日系学位委员会意见评语：论文（设计）最终评定等级：负责人（签名）： 系部（公章） 年月 日校学位委员会意见评语：评定等级： 负责人（签名）： 年月 日目 录绪论11 系统控制方案

31、的设计31.1 系统设计的可行性分析31.1.1 设计方案的可行性31.1.2 知识能力的可行性31.1.3 实验条件的可行性31.2 系统控制方案的分析31.3 分区和分时控制方案的构想41.4 系统的功能组成42 硬件系统设计62.1 选择PLC类型62.2 数据采集电路72.3 环境光采集电路82.4 人体存在传感器的工作原理82.5 PLC外围连线图93 软件设计113.1 程序流程图113.2 STEP7-Micro/WIN V4.0编程软件123.2.1 STEP7-Micro/WIN V4.0编程软件主界面及基本组成123.2.2 梯形图的编写133.3 输入输出地址133.4

32、梯形图程序设计144 系统仿真174.1 S7-200 V4.0的仿真软件174.2 仿真测试18结论23参考文献24附录A:25致 谢27插图索引图1 传感器在教室的分区控制图4图2 控制系统框图7图3 环境光采集电路原理图8图4 信号采集敏感区示意图9图5 PLC外围连线图10图6 程序流程图11图7 STEP7-Micro/WIN V4.0编程软件主界面窗口12图8 梯形图网络.15图9 S7-200仿真软件主界面17图10 6点至18点仿真结果图（1）18图11 6点至18点仿真结果图（2）19图12 6点至18点仿真结果图（3）20图13 6点至18点仿真结果图（4）20图14 18

33、点至23点仿真结果图（1）21图15 18点至23点仿真结果图（2）21图16 23点至6点仿真结果图（1）22附表索引表1 I/O地址分配表14基于PLC的教室智能照明控制系统的设计摘 要本文阐述了教室智能照明的控制方法以及PLC在教室智能照明控制系统中的应用，并对西门子S7-200系列PLC进行了详细的介绍。然后在此基础上，提出了以S7-200系列PLC为主要器件设计教室智能照明控制系统的方法，其基本原理是采用西门子公司的S7-200系列的PLC作为核心控制部件，采用热释红外人体传感器检测人体的存在，采用光敏三极管构成的电路检测环境光的强度;根据教室合理开灯的条件，系统通过对人体的存在信号

34、和环境光信号的识别和智能判断，完成对教室照明回路的智能控制，避免了教室用电的大量浪费。最后，提出了系统的梯形图程序设计，并进行了仿真。本设计具有经济性好、可靠性高、实用性强等优点，可以满足各院校教室灯光照明控制的要求，很大程度的达到节能目的。【关键词】：教室智能照明 PLC 梯形图程序The design of classroom lighting intelligent control system based on PLC AbstractThis paper describes the classroom intelligent lighting control method and P

35、LC applications in the classroom intelligent lighting control system, a detailed introduction of Siemens S7-200 series PLC. Then, on this basis, S7-200 series PLC as the main device design classroom intelligent lighting control system, the basic principle is the use of Siemens S7-200 series PLC as t

36、he core control unit, the use of infrared human body the sensor detects the presence of a human body, using the phototransistor circuit constituted detected ambient light intensity; under classroom reasonably lights conditions, through the identification and smart Analyzing human presence signal and

37、 ambient light signal, the completion of the classroom lighting circuit smart control, to avoid wasting a lot of electricity classroom. Finally, it proposed the design of ladder program, and simulation is carried out.This design has a good economy, high reliability, and practical advantages to meet

38、the requirements of the institutions classroom lighting control, to a large extent, to save energy.【Key words】 Classroom intelligent lighting PLC Ladder program绪论随着社会经济和科学技术的发展，人们的生活水平也不断提高，导致用电负荷的加剧，又由于世界性的能源危机，能源缺乏已成为世界所面临的严峻问题。而此问题对我国来说尤为严重。随着各类大、中专院校的扩招，教室的扩建，教室照明的需求也越来越多，而教室照明的管理不到位，往往造成电能的巨大浪费

39、，这样，提高教室用电效率就成为首要考虑的问题。目前对灯光的智能控制，国内外己经开始采用，但对教室灯光的控制，尤其是我国教室灯光的智能控制尤为缺乏和不完善，依然是传统式的人工管理。各类大、中专院校不断扩招，教室不断扩建，教室的用电负荷不断加大，教室用电管理不善，造成学校电能浪费，经济损失，这种的浪费与当今的节约能源理念相违背。再者，现代自动化程度不断提高，计算机技术的普及，灯光的管理也在朝着自动化、智能化方向发展1 。例如楼道灯光的自动控制等等。所有这些使得教室灯光控制也应该朝着智能的方向发展。于是，开发简便、实用的教室灯光自动控制系统便具有重要的现实意义。新社会的建设要适应网络时代的发展，应引入智能化的概念。在传统的楼宇自控系统中，一般只包括了综合布线、计算机网络、安防、消防、闭路监控等子系统。但近年来，随着科技的进步，人们对照明灯具