基于PLC控制的作息时间控制完整系统方案

基于PLC控制的作息时间控制完整系统方案一、引言随着现代生活节奏的加快，合理安排作息时间对于提高生活质量和工作效率至关重要。传统的作息时间控制方式往往存在灵活性差、难以精确调整等问题。基于PLC（可编程逻辑控制器）的作息时间控制系统能够实现对作息时间的精确控制，具有可靠性高、灵活性强、易于扩展等优点。本方案旨在设计一套基于PLC控制的作息时间控制系统，满足不同场景下的作息时间管理需求。

二、系统设计目标1.实现对多个设备（如灯光、电器等）按照预设的作息时间进行自动控制。2.具备灵活的时间设置功能，能够方便地调整不同日期、不同时间段的作息安排。3.系统应具有较高的可靠性和稳定性，确保长时间运行无故障。4.提供友好的人机界面，便于操作人员进行参数设置和监控。

三、系统总体架构系统主要由PLC控制器、输入输出模块、传感器、执行机构以及人机界面等部分组成。

1.PLC控制器：作为系统的核心，负责逻辑运算和控制指令的发出。选用性能可靠、编程方便的PLC型号，如西门子S71200系列。2.输入输出模块：包括数字量输入模块、数字量输出模块和模拟量输入输出模块。数字量输入模块用于采集开关信号，如按钮、传感器信号等；数字量输出模块用于控制继电器、接触器等执行机构；模拟量输入输出模块可用于采集和控制一些需要模拟量调节的设备。3.传感器：用于检测环境参数或设备状态，如光照传感器、人体红外传感器等，为作息时间控制提供依据。4.执行机构：如继电器、接触器、电磁阀等，根据PLC发出的控制指令，实现对灯光、电器等设备的开关控制。5.人机界面：采用触摸屏或工控机，提供直观的操作界面，方便操作人员设置作息时间、查看设备状态等。

四、系统硬件设计1.PLC选型根据系统的控制要求和性能指标，选用西门子S71214CDC/DC/DC型号的PLC。该型号具有14个数字量输入点、10个数字量输出点，能够满足系统对输入输出点数的需求，且自带以太网接口，方便与上位机进行通信。

2.输入输出模块配置数字量输入模块：选用SM1221数字量输入模块，扩展8个数字量输入点，用于采集按钮、传感器等开关信号。数字量输出模块：选用SM1222数字量输出模块，扩展8个数字量输出点，驱动继电器、接触器等执行机构。模拟量输入输出模块：根据实际需求，若有需要模拟量控制的设备，可选用SM1231模拟量输入模块和SM1232模拟量输出模块。

3.传感器选型光照传感器：选用BH1750FVI光照传感器，用于检测环境光照强度，以便根据光照情况自动控制灯光。人体红外传感器：选用HCSR501人体红外传感器，检测人员活动情况，实现人员在场时相关设备的自动控制。

4.执行机构选型继电器：选用JZC22F小型中间继电器，用于控制小功率电器设备的通断。接触器：根据被控电器设备的功率大小，选用合适型号的交流接触器，如CJX21210，用于控制大功率电器设备。

5.人机界面选型选用西门子精简系列触摸屏Smart700IEV3作为人机界面。该触摸屏具有7英寸高分辨率显示屏，操作方便，能够与PLC进行快速通信，实现参数设置、状态显示等功能。

6.硬件电路连接将PLC的电源模块接入24V直流电源。数字量输入模块的输入信号连接按钮、传感器等开关量信号源。数字量输出模块的输出信号连接继电器、接触器的控制线圈。光照传感器、人体红外传感器等模拟量传感器通过模拟量输入模块与PLC连接。人机界面通过以太网接口与PLC的以太网接口进行通信连接。

五、系统软件设计1.PLC编程软件选用西门子博途TIAPortalV15编程软件进行PLC程序开发。该软件功能强大，具有直观的编程界面和丰富的指令库，方便用户进行逻辑控制程序的编写。

2.程序设计思路初始化程序：在PLC上电后，对系统进行初始化设置，包括输入输出端口的初始化、定时器和计数器的初始化等。时间设置程序：通过人机界面设置不同日期、不同时间段的作息时间参数，并将这些参数存储在PLC的寄存器中。传感器数据采集程序：定时采集光照传感器、人体红外传感器等传感器的数据，并将数据存储在PLC的寄存器中。控制逻辑程序：根据设置的作息时间参数和采集的传感器数据，编写控制逻辑程序。例如，当光照强度低于设定值且人员不在场时，自动关闭灯光；当人员在规定时间内进入房间时，自动打开相应区域的灯光等。通信程序：编写PLC与人机界面之间的通信程序，实现数据的实时交互。通过通信程序，将PLC的设备状态信息发送到人机界面进行显示，同时将人机界面设置的参数读取到PLC中。

3.具体程序实现初始化程序示例：```OB100://初始化数字量输入输出模块CALLSFC14,"DPRD_DAT"SRCBLK:=PDB1.DBX0.0BYTE14DSTBLK:=PM0.0BYTE14NDR:=M0.1ERROR:=M0.2STATUS:=MW2

CALLSFC15,"DPWR_DAT"SRCBLK:=PM0.0BYTE14DSTBLK:=PDB1.DBX0.0BYTE14NDR:=M0.3ERROR:=M0.4STATUS:=MW4

//初始化定时器和计数器SFC43,"SRT_DT"DT:=T0STODR:=T0

SFC43,"SRT_DT"DT:=T0STODR:=T1

//其他初始化操作```时间设置程序示例：通过人机界面设置作息时间参数后，将参数存储在DB块中。```//从人机界面读取作息时间参数并存储在DB块//假设作息时间参数存储在DB1中，包括起床时间、睡觉时间、上午工作时间等//例如，起床时间存储在DB1.DBW0，睡觉时间存储在DB1.DBW2等CALL"READ_VARIANT"SRC:=P"人机界面变量存储区".BYTE0DST:=PDB1.DBX0.0BYTE20```传感器数据采集程序示例：```OB32://采集光照传感器数据CALL"BH1750FVI_Read"SensorAddress:=0x23MeasuredValue:=MD10Status:=MW12

//采集人体红外传感器数据LDI0.0OM0.0=M0.0

LDM0.0CALLSFC3,"BLKMOV"SRCBLK:=PI0.1BYTE1DSTBLK:=PM1.0BYTE1N:=1```控制逻辑程序示例：根据光照强度和人员状态控制灯光。```OB1://读取光照强度和人员状态LDMD10LAR1MD14L<=MD10,MD16JNB001//光照强度低于设定值LDM1.0OM0.1=M0.1

001://当光照强度低于设定值且人员不在场时关闭灯光LDM0.1ANOTM1.0JNB002CALLSFC15,"DPWR_DAT"SRCBLK:=PM2.0BYTE1DSTBLK:=PDB1.DBX8.0BYTE1NDR:=M2.1ERROR:=M2.2STATUS:=MW24

002://当人员在规定时间内进入房间时打开灯光//假设人员进入房间信号为I0.2，规定时间内进入房间的逻辑判断在其他程序段实现LDI0.2CALLSFC15,"DPWR_DAT"SRCBLK:=PM3.0BYTE1DSTBLK:=PDB1.DBX8.0BYTE1NDR:=M3.1ERROR:=M3.2STATUS:=MW28```通信程序示例：PLC与人机界面通过以太网进行通信，实现数据交互。```//在OB1中循环执行通信任务OB1://发送设备状态信息到人机界面CALL"PUT"REQ:=M4.0DEST_ID:=1SRCBLK:=PDB1.DBX0.0BYTE20LEN:=20BUSY:=M4.1ERROR:=M4.2STATUS:=MW32

//接收人机界面设置的参数CALL"GET"REQ:=M4.3DEST_ID:=1SRCBLK:=PDB1.DBX0.0BYTE20LEN:=20BUSY:=M4.4ERROR:=M4.5STATUS:=MW36```

六、系统测试与调试1.硬件测试在硬件连接完成后，首先对各个硬件设备进行单独测试。检查PLC的电源是否正常，输入输出模块的指示灯是否正确显示，传感器是否能够正常采集数据，执行机构是否能够按照控制指令动作等。通过逐步排查，确保硬件设备无故障。

2.软件调试使用编程软件对PLC程序进行下载和调试。首先检查程序的语法错误，确保程序能够正常编译。然后通过设置断点、监控变量等方式，逐步调试程序的逻辑功能。在调试过程中，根据实际运行情况对程序进行修改和优化，确保系统能够准确按照预设的作息时间控制设备。

3.联合调试将硬件和软件进行联合调试，模拟不同的作息时间场景和实际使用情况。检查系统在各种情况下是否能够正常工作，如光照强度变化时灯光的自动控制、人员进出时设备的响应等。对出现的问题及时进行分析和解决，确保系统的稳定性和可靠性。

七、系统维护与升级1.系统维护定期对系统进行检查和维护，包括硬件设备的清洁、紧固连接部件、检查传感器的工作状态等。定期备份PLC程序和数据，防止数据丢失。同时，建立系统运行日志，记录系统的运行情况和故障信息，以便及时发现和解决问题。

2.系统升级随着需求的变化和技术的发展，可能需要对系统进行升级。例如，增加新的控制设备、优化控制逻辑、改进人机界面等。在进行系统升级时，要确保升级过程的顺利进行，避免对系统的正常运行造成影响。升级完成后，对系统进行全面测试，确