说明书-基于PLC的教室智能照明系统设计

基于PLC的教室智能照明系统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

InteriorIntelligentLightingDesignbasedonPLCAbstractThispaperdescribestheclassroomintelligentlightingcontrolmethodandPLCapplicationsintheclassroomintelligentlightingcontrolsystem,adetailedintroductionofSiemensS7-200seriesPLC.Then,onthisbasis,S7-200seriesPLCasthemaindevicedesignclassroomintelligentlightingcontrolsystem,thebasicprincipleistheuseofSiemensS7-200seriesPLCasthecorecontrolunit,theuseofinfraredhumanbodythesensordetectsthepresenceofahumanbody,usingthephototransistorcircuitconstituteddetectedambientlightintensity;underclassroomreasonablylightsconditions,throughtheidentificationandsmartAnalyzinghumanpresencesignalandambientlightsignal,thecompletionoftheclassroomlightingcircuitsmartcontrol,toavoidwastingalotofelectricityclassroom.Finally,itproposedthedesignofladderprogram,andsimulationiscarriedout.Thisdesignhasagoodeconomy,highreliability,andpracticaladvantagestomeettherequirementsoftheinstitutionsclassroomlightingcontrol,toalargeextent,tosaveenergy.Keywords:Classroomintelligentlighting；PLC；Ladderprogr

目录摘要 IAbstract II1．绪论 51.1本课题研究的目的和意义 51.2国内外研究状况和相关成果 51.3本课题研究的主要内容 61.4本课题需要解决的问题 72．系统控制方案的设计 82.1系统设计的可行性分析 82.1.1设计方案的可行性 82.1.2知识能力的可行性 82.1.3实验条件的可行性 82.2系统控制方案的分析 82.3分区和分时控制方案的构想 92.4系统的功能组成 103.硬件系统设计 113.1选择PLC类型 113.1.1PLC的定义 113.1.2PLC的基本组成及各部分作用 113.1.3．PLC的特点 143.1.4S7-200PLC 153.2数据采集电路 193.3环境光采集电路 193.4人体存在传感器的工作原理 203.5PLC外围连线图 214软件设计 234.1程序流程图 234.2STEP7-Micro/WINV4.0编程软件 244.2.1STEP7-Micro/WINV4.0编程软件主界面及基本组成 244.2.2梯形图的编写 254.3输入输出地址 254.4梯形图程序设计 265系统仿真 295.1 S7-200V4.0的仿真软件 295.2仿真测试 30结论 36参考文献 37附录A:程序清单 39致谢 411．绪论1.1本课题研究的目的和意义。例如楼道灯光的自动控制等等。所有这些使得教1.2国内外研究状况和相关成果进一步扩大监控系统点位，自动实时监控和远程控制照明设施的开关灯，具有重要的现实意义。而可编程控制器（ProgrammableLogicalController，简称PLC）作为自动控制的重要组成部分，已成为大多数自动化系统的设备基础。可编程控制器是一种以微处理器为核心，综合了计算机技术、自动控制技术、通信技术和继电器控制技术而发展起来的新型工业控制装置，具有编程容易、体积小、使用灵活方便、抗干扰能力强、可靠性高等一系列优点，其功能越来越强大，应用范围越来越广阔，如冶金、机械、电力、石油、煤炭、化工、轻纺、交通、食品、环保、轻工、建材等工业部门都有广泛应用。它不但可以很容易地完成顺序逻辑、运动控制、定时控制、计数控制、数字运算、数据处理等功能，而且可以通过输入/输出接口建立与各类生产机械数字量和模拟量的联系，从而实现对系统过程的自动控制[4]。可编程控制器是六十年代发展起来1.3本课题研究的主要内容作为一名即将毕业的学生，在校期间，对学校的教室以及图书馆的照明设计不太满意。本人认为有很多可以改进的地方。试举一下几种不太好的现象：一是在不需要开灯的情况下，灯长亮；二是人走灯长明，以至于管理员很辛苦的一个教室挨一个教室的去关灯。因为这些情况都造成了很多不必要的浪费。这样下来，无形中所浪费的电能是非常惊人的。据测算，这种现象的耗电占其单位所有耗电的40%

左右。因此，有必要在保证照明质量的前提下，实施照明节能措施。这不仅可以节约能源，而且会产生明显的经济效益。当然说经过教导，相信肯定可以减少这些浪费能源的情况发生，但从技术上完全可以解决这个问题。廉价实用的PLC就是为此而生的。可编程序控制器简称为PLC.是近年发展迅速的工业控制装置，已广泛应用于工业企业的各个领域。PLC是以微处理器为基础，综合了现代计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种新型的通用工业自动控制装置。它具有控制功能强、可靠性高、环境适应性好、配置灵活、编程简单、使用方便、易于扩展等优点。因此，近年来在工业自动控制、机电一体化、改造传统产业等方面得到了广泛的应用。针对生活中这种照明中电能浪费的现象设计一套使用PLC控制的智能照明系统。本设计的主要应用范围也是教室、图书馆和办公室等公共场所。本设计采用S7-200系列的PLC控制器控制照明系统，根据教室照明系统的工作特点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I/0分配，此系统的工作原理是将采集的信号通过传输电路传输给

PLC

控制系统。经过控

制系统的分析处理以后,将控制信号输出给执行机构中的接触器。通过控制接触

器的接通与断开来控制教室中的每一盏照明灯的接通与断开。该系统应用了两种传感器，人体红外传感器和自然光线传感器，对现场的自然照明情况和人员情况，实现实时自动检测与控制的功能，从而实现节能降耗的目的。具体功能如下：第一，系统设计人体红外检测电路，有进入探测范围时输出信号。第二，系统设计自然光检测电路，对照明现场的亮度进行自动检测。虽在工作时间，但现场的亮度如果能够满足设定要求时，系统同样关闭照明设备。第三，设计按键电路，设定强制开灯和强制关灯按键。如有需要人为开灯或灭灯，可按相应键。比如在教室内，晚上要演示幻灯片，现实条件是室内有人，自然照度不满足工作要求，按照系统的自动控制程序，是不会灭灯的，但本人们确实需要灯灭，这时就可以按下强制关灯按键[8]。1.4本课题需要解决的问题本课题通过各种试验来研究教室灯光的各种控制,主要解决如下关键问题:1.环境光感采集问题。2.红外传感器采集以及辐射区域的问题。3.传感器与教室照明灯的合理安装问题。4.控制系统总图以及程序的设定。2．系统控制方案的设计本章主要讲述了系统控制方案的设计，其中主要内容包括对课题可行性的分析、系统控制方案的分析以及对分区分时控制方案的构想。2.1系统设计的可行性分析PLC2.1.1设计方案的可行性研究将硬件线路设计、PLC控制应用于教室照明智能控制系统，从而提高多段分时系统的稳定性、可靠性、精确性。设计自动和手动两种调节系统的启停，以便在系统出现故障时可以人工控制照明系统。2.1.2知识能力的可行性通过平时所掌握硬件设计能力和实际的专业，近几年的大学学习使得我掌握PLC2.1.3实验条件的可行性2.2系统控制方案的分析所研制的智能控制器以自然光强度和人体存在作为控制器的主要输入参数。112.3分区和分时控制方案的构想讲台区域1（前排左）前排右)3（后排左）后排右）讲台区域1（前排左）前排右)3（后排左）后排右）图1传感器在教室的分区控制图红外探测器安装在五个区域的上方或能有效的覆盖该区域探测范围的地方,1个控制按钮以手动的方式给PLC2.4系统的功能组成 通过输出单元来控制各负载回路，各种形式的单元简述如下：（1）系统单元：主系统对各区域实施相同的控制和信号采样的网络，子系（2）输入单元：用于将外部控制信号变换成控制系统上传输的信号，如可编程的多功能(开//软关断等)输入开关、红外线接收开关及红外线遥控器(实现灯光调光或开/关功能)。各种型式及多功能的控制板，可进行多点控制、时序控制等，调整照明，以达到使周围环境保持适宜的照度，节约电能。（3）输出单元：智能控制系统的输出单元是用于接受来自控制器的定时信号，控制相应回路的输出以实现实时控制。输出单元有各种型式的继电器。/关状态，手动控制开关可在异常情况下采取处理措施[5]。采用智能照明控制系统的优越性：（1）（2）延长光源的寿命延长光源寿命不仅可以节省大量资金，而且大大减少更换灯管的工作量，降低了照明系统的运行费用，管理维护也变得简单了。（3）。3.硬件系统设计本章主要讲述了PLC类型的选择和其CPU的选型以及人体存在传感器、光照传感器等硬件的工作原理，最后设计出了PLC的外围连线图。3.1选择PLC类型3.1.1PLC的定义根据国际电工委员会1987年对PLC作了如下定义:PLC是一种专门为在工作环境下应用而设计的数字运算操作的电子设备。可以编制程序的存储器,用来在其内部存储器,执行逻辑运算,顺序操作,计算,操作指令,并且可以是数字或模拟的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器实际上就是一种工业控制类的计算机,它的硬件结构与一般微机控制系统的结构基本上非常相似。可编程序控制器主要由中央处理单元、存储器、输入/输出模块、编程器和电源五大部分组成。近年来发展的速度非常快,已经成为了应用极为广泛的工业控制类装置。它按照成熟的继电器控制设计理念和设计思想,利用不断发展的新技术、新电子器件,已经形成了适应各种应用场合的各种系列产品[12]。3.1.2PLC的基本组成及各部分作用PLC控制系统的硬件主要由中央处理单元(CPU)、存储(RAM、

ROM)、输人/输出(I/O)接口单元、电源单元等组成。不同型号的PLC可能使用不同的CPU部件，制造厂商使用CPU部件的指令系统编写系统程序，并固化在只读存储器(ROM)中。存储器主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。中央处理器(CPU)一般是由都集成在块芯片上的控制电路、运算器和寄存器组成的。CPU通过地址总线、数据总线和控制总线与存储器单元、输入/输出(1/0)接口电路连接。

1.中央处理器(CPU)(1)CPU的作用CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每台PLC至少有一个CPU。CPU按照系统程序赋予的功能指挥PLC进行工作。其主要任务如下:1)接收与存储用户由编程器输人的用户程序与数据。2)检查编程过程中的语法错误，诊断电源及PLC内部的工作故障。3)用扫描方式工作，接收来自现场的输人信号，并输人到输人映象寄存器与和数据存储器中。4)在进人运行方式后，从存储器中逐条读取并执行用户程序，完成用户程场序所规定的逻辑运算、算术运算及数据处理等操作。5)根据运靠结果，更新有关标志位的状态，刷新输出映象寄存器的内容，再经输出部件实现输出控制.打印制表或数据通信等功能。

(2)CPU的组成CPU一般由控制器、运算器和寄存器组成，这些电路都集成在一个芯片内。1）控制器控制CPU的工作，由它读取指令、解释指令及执行指令，但工作节奏由振荡信号控制。2)运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。3)寄存器参与运算，并存储运算结果，它也是在控制器指挥下工作。CPU的控制器是用来统一指挥和控制PLC的工作部件。运算器则定辑、算术等运算的部件。PLC在CPU的指挥下使整个机器有条不紊地协调工作，以实现对现场设备的控制。

2.存储器PLC中的存储器主要用于存放系统程序、用户程序和工作状态数据等。常用的存储器主要有PROM、EPROM、EEPROM、

RAM等，多数都集成在CPU单元内。根据PLC的工作原理，其存储空间一般包括系统程序存储区、系统RAM存储区、用户程序存储区。1)系统程序存储区。该存储区用于存放着相当于计算机操作系统的系统程序，包括监控程序、管理程序、命令解释程序、功能子程序、系统诊断程序等。这些程序由制造厂商将各程序固化在EPROM中，用户不能直接读取，它决定了PLC的各项性能。系统程序是用来控制和完成PLC各种功能的程序。2)用户程序存储区。用户程序存储区用来存放由编程设备输人的用户针对具体控制任务自行编写的用户程序。

用户程序是指使用者根据工程现场的生产过程和工艺要求编写的控制程序，可通过编程设备修改或增删。3)系统RAM存储区。系统RAM存储区也称工作数据存储区。工作数据是指PLC工作过程中经常变化、需要经常存取的数据，如参数测量结果、运算结果、设定值等数据一般都在RAM中。在工作数据存储区中开辟有元件映象寄存器和数据表，包括Ivo数据映象区、定时器/计数的预置值和当前值的数据。

3.输入/输出接口单元PLC主要通过各类接口模块的外接线，实现对工业设备和生产过程的检测与控制。为了使PLC有很好的信号适应能力和抗干扰性能，在输入/输出接口单元中，一般均配有电子变换电路、光耦合器及阻容滤波电路等，以实现外部现易的各种信号与PLC内部信号的匹配和信号的正确传递。在接口上一般还有状态指示，工作状态直观，便于维护。PLC提供了多种操作电平和驱动能力的I/O接口，供用户选用。I/O接口的主要类型有数字量(开关量)输入/输出、模拟量输人/输出等。1)输人接口模块。输人接口模块用来接收和采集现场的信号。一种现场信号是指由按钮、选择开关、数字拨码开关、限位开关、接近开关、光电开关、压力继电器或速度继电器等提供的开关量输人信号;另一种是指由电位器、热电偶、测速发电机或各种变送器等提供的连续变化的模拟量信号。2)输出接口模块。输出接口模块用来连接被控对象中的各种执行元件，如

按触器电密网、指示灯或调节阀(模报量)、调速装置(模拟量)等。其作用是把PC的内部信号转换成现场执行机构的各种开关信号或模拟信号。常用的开关量输出接口按输出开关器件不同有三种类型:继电器输出、晶体营输出和双向品闸管输出。PLC的I/O接口所能接受的输人信号个数和输出信号个数称为PLC输人批出(I/O)点数。I/O点数是选择PLC的重要依据之一。当系统的I/O点数不够时，可通过PLC的I/O扩展接口对系统进行扩展。4.电源单元PLC一般使用220V的交流电源。内部的开关电源将交流电转换成PLC的中央处理器、存储器等电子电路工作所需的5V、12V、24V直流电源，使PLC能正常工作。

5.I/0扩展接口1/0扩展接口用于将扩展单元以及功能模块与基本单元相连，使PLC的配

置更加灵活以满足不同控制系统的需要。3.1.3．PLC的特点可编程控制器

PLC对用户来说,是一种无触点的设备,改变程序即可改变生产工艺。目前,可编程控制器已经成为工厂自动化的强有力工具,得到了广泛的应用。可编程控制器是面向用户的专用工业控制计算机,具有许多明显的特点。1.可靠性高,抗干扰的能力强PLC因为采用现代较先进的大规模集成电路技术,制造时运用严格的先进的生产过程和工艺步骤,由于内部的设计电路电路采用了较为先进的抗干扰技术,使其具有了较高可靠性。PLC以外的电路,在构成控制系统中,继电器系统和PLC同等规模相比,开关接点及电气接线已大大较小。除此之外,PLC还具有故障自我检测等功能,出现故障时PLC会及时发出警报信息,作为提示。应用者还可以将自行编好的外围器件的故障诊断程序输入到所使用应用软件中。这样,整个系统具有极高的可靠性。2.配套齐全,功能完善,适用性强多数PLC具有完善的数据运算能力,可用于控制数字领域。可用于各种规模的工业控制应用。近年来PLC的功能单元也大量涌现,从而使PLC渗透到了温度实时控制、位置精确控制、CNC等各种工业控制中。再加上增强的通信能力的PLC

和人机界面技术,采用PLC控制系统组成多种变得非常容易。3.编程方便,易于使用PLC工业控制仪表是面向工矿企业。

PLC接口容易,工程技术人员是很容易接受它的编程语言。梯形图的图形符号及表达和继电器电路非常相似,只有少量的开关,PLC逻辑控制指令可以方便地实现继电器电路。不熟悉电子电路,计算机原理和汇编语言的人使用工业控制计算机,打开了方便之门。4.功能强，扩展能力强现代PLC不仅具有逻辑运算、定时、计数、顺序控制等功能的类似继电器的软元件，而且还具有A-D转换、D-A

转换、数值

运算和数据处理等功能。PLC还具有通信接口，可与计算机和其他PLC联网，

与它们交换信息，以形成单机所不能有的更大的、地城更广

的控制系统。它不仅可以控制一台单机、一条生产线，还可以控制个机群及

多条生产线。它不仅可以控制进行现场控制，还可以远程监控。5.PLC控制系统设计、安装、调试方便PLC中相当于继电器接触器控制系统中的中间继电器、时间继电器、计数器等的编程元件数量巨大，又用程序(软接线)代替硬接线，安装接线工作量出的儿只发现可以进行空置系统设计，并可在实验密进行极权调试.而推电器接触器控制系统的河试是靠在现场改变接线进行的，十分繁琐。6.维修方便，维修工作量小由于PLC具有自诊断功能，因此对维修人员技能的要求降低了。当系统发

生故障时，通过硬件和软件的自诊断，维修人员可根据有关故障信号灯的提示和故障代码的显示，或通过编程器和CRT屏幕的显示，很快地找到故障部位，为迅速排除故障和修复节省了时间。PLC的面板和结构的设计也考虑了维修的方便性。例如，对需维修的部件

设置在便于维修的位置、信号灯设置在易观察的部件、接线端子采用便于接线与更换的类型等，这些设计使维修工作能方便地进行，

从而大大节省维修时间.7.体积小、重量轻、能耗低，易于实现机电一体化PLC采用箱体式结构，体机及单就只有通常的接触器大小，易于安装在控制箱中或安装在运动物体中。采用PLC的控制系统功能强大，调速、定位等功能都可以通过电气控制方式实现，可以大大减少机械结构设计，有利于实现机电一体化。3.1.4S7-200PLCS7-200PLCPLC作为控制。图2S7-200PLC外形S7-200PLC是德国西门子公司生产的一种小型PLC。其许多功能能够达到大、中型PLC的水平，而价格却和小型PLC的一样，因此，它一经推出，即受到了广泛关注[7]。它可以单机运行，也可以进行输入/输出和功能模块的扩展。其价格低廉、结构小巧、可靠性高、运行速度快，继承和发展了它在大、中PLC领域的技术优势，有极丰富的指令集，具有强大的多种集成功能和实时S7-200PLC的工作原理：PLC采用“顺序扫描,不断循环”的工作方式。每次扫描过程,集中采集输入信号,集中对输出信号进行刷新。PLC有RUN与STOP两种基本工作模式,在运行模式,PLC通过反复执行用户的程序来实现控制功能。为了使PLC的输出及时地响应随时可能变化的输入信号,用户程序不是只执行一次,而是不断地反复执行,直至PLC停机或切换到STOP模式。PLC的工作过程大致上可以分为三个阶段,即输入采样,用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成这三个阶段称为完成一个扫描周期。整个操作过程中,PLC的CPU以恒定的扫描速度重复上述的三个阶段。（1）输入采样阶段在输入采样阶段中,PLC顺序扫描读取所有输入状态和数据,并将其存储在I

/

O映象区相应的单元。输入采样结束后,用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中,即使输入数据的变化状态,I/

O映象区中的单元格对应的状态和数据不会改变。因此,如果输入的是一个脉冲信号,该信号的脉冲宽度必须大于一个扫描周期中,为了确保在任何情况下,可以读取输入。（2）用户程序执行阶段在用户程序执行阶段,PLC用户程序总是自上而下顺序扫描的(阶梯)。在扫描每一个阶梯时,总是扫描梯子的左侧的控制电路的联系信息,根据第一个左和右,第一下列构成的顺序控制电路的触点的逻辑运算,逻辑运算处理的结果RAM

刷新线圈系统逻辑记忆状态的相应位,刷新输出线圈,或I/O映象区中的相应位状态,或确定是否执行所需命令的特殊功能的阶梯。换句话说,用户程序执行,只有进入I/O状态和图像区域的数据不会改变,而其他输出设备和软件的I/O映象区或系统RAM的内存区域的状态和数据可能会改变,来到在梯子的顶部,程序执行的结果将在下面的梯形线圈或工作中使用这些数据,与此相反,排在下面的入水口,刷新逻辑的线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期的应用上线。在程序执行过程中,如果你使用立即I/O指令,你可以直接访问I/O点。使用I/O指令,然后输入过程映像寄存器的值是不更新,程序直接从I/O模块值,输出过程映像寄存器将被立即更新,立即输入一定的差异。（3）输出刷新阶段当PLC用户程序的扫描结束后,进入输出刷新阶段。在此期间,依照CPU的I

/

O相对应的图像区域的状态和数据刷新所有的输出锁存器电路,然后输出电路的驱动器,最后输出到相应的外部设备。这时,才是PLC的真正输出。S7-200CPU，其性能差异很大。这些性能直接影响到PLC的控制规模和PLCS7-200系列PLC主要有CPU22CPU22CPU22，CPU226XMCPU226CPU。下图简要的比较了CPU的性能。图3CPU22X系列PLC的主要性能指标本课题设计使用CPU224，本机集成14输入，24个数字量I/O7248I/O35I/O点。13K字节程序和数据存储空间。630kHz高20kHzPID2RS485通讯编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。I/O端子排可容易地整体拆卸[8]。用于较高要求的控制系统，具有更多的输入/输出点，更强根据第1章的图1传感器在教室的分区控制图可知，本系统的输入点包括11155个光照传感135个区域的灯，由于CPU22414个输入，10个输出正好满足要求。用红外探测器和光照传感器作为检测装置来检测教室中是否有人和教室的光照强度。控制系统的框图如图4所示。控制按钮控制按钮日光灯1PLC红外探测器1—5多路开关控制器及I/O扩展模块日光灯2光照度探测器1—5投影仪开关日光灯N图4控制系统框图3.2数据采集电路HP-208HP-208-N-L人体感应模块(低电平输出)基于红外线技术的自动控产品,灵敏度高，可靠性强，广泛应用于各类自动感应电器,如自动门、自动洗手机、自动滴液器、感应冲水器、各类智1.全自动感应:人进入其感应范围则2.3.不可重复触发方式:即感应输出低电平后，延时时间段一结束，输出将自动从低电平可重复触发方式：即感应输出低电平后，在延时时间段内，如果（感应模块检测到人体的每一次活动后会自动顺延一个延时时间段，并且以最后一次活动的时间为延时时间的起始点4.具有感应封锁时间：感应模块在每一次感应输出后，待延时时间一结束可以紧跟着设置一个封锁时间段，在此时间段内感应器不接受任何感应信号[9]。此功能可以实现“感应输出时间”和“封锁时间”两者的间隔工作，可应用于间隔探测产品；同时此功能可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。3.3环境光采集电路Iceo。有光照时，产生的Ib增大，成为光电流Ie5管D61K欧，三极管Q12的基极电压升高，Q12管饱和导通，集电极输出低电平。当自然光强小于一定程度时，光敏三极管D6呈现高阻态状态，100kQ12R26R26Q12三极管受环境光影响在适当的亮度下导通。图5环境光采集电路原理图3.4人体存在传感器的工作原理自然界中存在的各种物体，如人体、木材、石头、火焰、冰等都会发出不同37度，所以会发出特定波长10左右的红外线，被动红外探头就靠探测人体发射的10左右的红外线而进行工作的。人体发射的10左右的红外线通过菲尼尔滤光片增强后聚集到红外感应源上[10]。红外感应源采用热释电元件，这种元件在接收到人（1）这种探头是以探测人体辐射为目标的，所以热释电元件对波长10左右的红外辐射非常敏感。（2）为了仅仅对人体的红外辐射敏感，在它的照射面覆盖有特殊的菲尼尔滤光片，使环境的干扰受到明显的抑制作用。（3）人体存在的探测，其传感器包含两个互相串联的热释电元，而且制成的两（4）一旦有人进入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被人体存在传感器的热释电元接收，但是两片热释电元接收的热量不同，热释电也不同，6所示最不敏感方向方向最敏感方向最不敏感方向最不敏感方向方向最敏感方向最不敏感方向传感器图6信号采集敏感区示意图3.5PLC外围连线图PLC7所示。图7PLC外围连线图4软件设计4.1程序流程图8所示。图8程序流程图如图8所示程序设计，智能系统先是通过时间来判断的，例如如果时间段在23点到6点之间，智能系统控制灯光的功能会进入休眠状态，此时教室灯光的236点之间，系统60秒后，不管讲台区域的灯是否开启，智能系统都会关闭讲台区域的灯。4.2STEP7-Micro/WINV4.0编程软件S7-200可编程控制器使用STEP7-Micro/WINV4.0编程软件进行编程。SIMATIC工业软件STEP7S7M7C7系列可编程控制器的STEP7-Micro/WINV4.0S7-200系列可编程控制器设计开发的[11]。它功能强大，主要为用户开发控制程序使用，同时也可实时监控用户程序的执行状态。为了生成用户所写程序，STEP7PLC编程语言：语句表（STL）、梯形图（LAD、顺序功能流程图（SFC）、功能块图（FB。4.2.1STEP7-Micro/WINV4.0编程软件主界面及基本组成STEP7-Micro/WINV4.09STEP7项目包括下列基本组件：程序块数据块、系统块、符号表、状态表。图9STEP7-Micro/WINV4.0编程软件主界面窗口

4.2.2梯形图的编写梯形图的编写包括以下步骤：一、打开项目执行文件”→“新建“.mwp”的新建项目。或执行“文件打开命令可以打开项目。二、输入指令F4、、F9键进行操作。三、创建逻辑网络四、输入地址“？？？”显示的，表示参数未赋值，可五、编译与保存编译可以通过工具栏按钮或者PLC菜单进行。可通过“PLC”菜单中的“编译”命令，或者工具栏上的“编译”按钮，编译当前被激活的编辑器中的程序。若选择菜单中的全部编译”（“全部编译“保存”按钮、文件”菜单中的“保存命令及“另存为”进行保存。4.3输入输出地址系统输入点及地址：启动开关I0.0I0.1I1.0～I1.4、I0.3～I0.7I0.2。T37T38为定时器。为了减少输出点数，一个区域作为一个输出点，其地址Q0.0～Q0.41I/O地址分配表。表1I/O地址分配表输入点输出点元件名称地址编码元件名称地址编码启动开关I0.0讲台区域灯Q0.0停止开关I0.1区域1灯Q0.1投影开关I0.2区域2灯Q0.2光照探测器I0.3~I0.7区域3灯Q0.3红外探测器I1.0~I1.4区域4灯Q0.44.4梯形图程序设计用SETP7软件语句表编写的控制程序如图10所示。图10梯形图网络1I0.0M0.0通电并自锁，只有当停止开关I0.1按下后，M0.0才断开。网络2和网络3M0.0T37计时3000*100ms=5分钟后，其常开触点闭合，计数器C1计数一次，同时网络2中T37的常闭触点断开，等其T37重新开始计时，如此重复，当计数器C1计数288288*5min=1440min24小时，计数器复位并重新开始计数。4、56：为分时控制梯形图程序，系统在仿真运行时，设定其初始时6:00C1>=0C10~14412个小时M0.16.00—18.00保持18.00—23.00代表在时间段23.00—6.00M0.1、M0.2、M0.33个时间段的继电器，在任何时候只有一个能保持导通状态。7I0.3I0.7代表光照探测器的控制触点，I1.0I1.4为红外探测器的控制触点，Q0.0Q0.45个区域的灯。1）6.00—18.00时，常开触点M0.15个区域都有人体存在，各个区域的红外探测器会感应到相应区域的人体，并使常开触点I1.0I1.4闭合导通，如果教室中个区域光线很充足，光照探测器会使常开触点I0.3I0.7保持断开，反之，若光线不足，光线探测器会使其闭合，从而使整个回路导通，各个区域的8中投影仪开关I0.2开启后，定时器T38开始计时，当其计时到600*100ms60s72）当时间段在18.00—23.00时，此时M0.2处于导通状态，因为此时一般光线比较暗，已不需要光照探测器工作，只需红外探测器来感应人体的存在与否来控制教室相应区域的灯光开关情况。23.00—6.00M0.35系统仿真5.1 S7-200V4.0的仿真软件S7-200V4.0仿真软件可以仿真大量的S7-200（支持常用的位触点指令、LED输出显示，仿真程序同时还支持对TD-200文本显示器的仿真，在实验条件尚不具备的情况下，完全可以作为学习S7-200的一个辅助工具。另外，仿真软件还有读取CPU和扩展模块的信息、设置PLC实时时钟、控制循环扫描次数等功能。软件的主界面如图11所示。

图11 S7-200仿真软件主界面图中灰色部分为是CPU224类型的PLC面板可显示CPU运行状态和I/O点的状态，灯亮为1，灯灭为0。CPU224的右边空白方框是扩展模块的位置，双击空白方框即可进行模块配置选择，根据需要可选择各种数字量和模拟量的扩展模块。CPUCPU224对140，1CPU面板上的模拟LED灯对应灭，亮。开关面板下方的SMB28,SMB29是两个直线电位器，分别是CPU224的两个8位模拟量输入电位器对应的特殊存储器字节，可左右拖动滑块来设置它的值，范围在0-255之间。5.2仿真测试在仿真软件中点击工具栏上按钮，启动运行，使仿真PLC切换到RUNCPU224

一、06：00—18：00，光照充足，教室无人图12 6点至18点仿真结果图12S7—2000代表启动开关I0.0，此时已向上拨动，且中间的数字0下方已亮灯，表示I0.0已经12I0.1375个光照探测器I0.3I0.7，此时也没向上拨动，045I1.0045个区KOP图，淡紫色小正方形表618点，所以常开触点M0.1=1，始终保持导通。

二、06：00—18：00，教室光照不足，有人图13 6点至18点仿真结果图如图13所示，下排左数字3至7的开关都向上拨动，且指示灯亮了，表示教室5个区域的光线都不足，而右边的数字0至4的开关也向上拨动，表示教室5个区域都有人存在，所以智能控制系统会使教室中5个区域的灯都会开启，即04KOPI0.3至Q0.4也相应保持导通状态。当教室中某区域的人都离开时，你可以用手把代三、06：00—18：00，教室光照充足，有人1437的开关都未拨上，表示教室光照充足，故教室内灯光都处于关闭状态。图14 6点至18点仿真结果图四、6：00--18：00，教室有人，且打开了投影仪，一分钟后讲台区域的灯Q0.0熄灭。图156点至18点仿真结果图（4）1521分钟后0处即Q0.0讲台处的灯已经熄灭，其他区域的灯仍然亮着。五、18：00--23：00，教室有人图16 18点至23点仿真结果图16KOP5可知，M0.2保持导通状态，1823测器已不需要工作，只需红外探测器检测人体存在的情况，图左表示教室5个区域都有人，于是5个区域都亮了灯。六、18：0--23：00，教室无人。图1718点至23点仿真结果图（2）17所示，由右图的KOP仿真状态图中M0.2=1182305，3七、23.00--6.00，教室无人 图18 23点至6点仿真结果图18KOPM0.3236

结论毕业PLC梯形图，指令表，外部接线图有了更好的了解，也让我了解了关于PLC的设计原理，有很多设计理念来源于实际，从中找到正确的设计方法。PLC电路的硬件连接以及相关软件的使用，在今后的学习过程中，要在这次设计实践之后，我学会了PLC的基本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在读理论的运用中，提高了我们的工程素质，PLCPC机。首先需PLC本身的编程语言梯形图、语句表语言。然后根据程序在实验室进行调试，使其达到预期的程度。最后，依照调试结果写论文。不断地锻炼自己的动手和思维能力。

参考文献[M]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．.智能照明系统的模糊控制探讨MichelGilles.Pr