ＬＯＧＯ！在畫室照明控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘 要 針對畫室照明系統(tǒng)的一般要求，提出基于LOGO！為控制核心的照明自動控制系統(tǒng)的設(shè)計方案。該系統(tǒng)不僅能實(shí)現(xiàn)手動、定時控制，而且具有光照度自動控制功能。實(shí)踐證明，系統(tǒng)操作簡單，可靠性高，故障率低。

關(guān)鍵詞 畫室照明；控制；LOGO！

中圖分類號 TP273+.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 B 文章編號 1671-489X（2008）18-0061-02

畫室是藝術(shù)設(shè)計類專業(yè)素描、油畫等繪畫課程使用的重要場所之一，其照明主要采用自然采光和室內(nèi)燈光照明2種方法。在晴朗的天氣下，白天畫室用自然采光方法接收室外的太陽光，光線比較充足，可基本滿足繪畫要求，因此可減少照明燈光的數(shù)量。而在陰雨天氣或晴天的早上和傍晚，室內(nèi)光線昏暗，照度明顯不足，在室內(nèi)進(jìn)行色彩寫生時，寫生對象晦暗不清，眼睛對物體固有色及環(huán)境色的敏感程度大打折扣，將嚴(yán)重影響教學(xué)和寫生效果；因此必須增加照明燈光數(shù)量，以增強(qiáng)室內(nèi)照明強(qiáng)度。但是當(dāng)燈光數(shù)量過多時，室內(nèi)光線會由于眩光而顯得過分刺眼，容易導(dǎo)致視覺疲勞。因此必須根據(jù)室外光線強(qiáng)度，合適選擇室內(nèi)照明燈的數(shù)量，才會達(dá)到良好的寫生和教學(xué)效果。目前，各藝術(shù)院校采用的畫室照明燈光控制主要通過脈沖繼電器和定時繼電器來完成，典型的解決方案如圖1所示。

但是從目前畫室的使用情況看，繼電器控制的畫室照明系統(tǒng)由于存在接線復(fù)雜、使用的元件數(shù)量多、機(jī)械部件易磨損、維修費(fèi)用貴、可靠性差、更改功能時需要大量的工作量等缺點(diǎn)面臨逐漸淘汰。筆者提出的采用西門子LOGO！為核心的照明控制系統(tǒng)，經(jīng)實(shí)踐證明故障率低、可靠性高、維修方便、經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

1 照明系統(tǒng)功能要求

金華職業(yè)技術(shù)學(xué)院藝術(shù)設(shè)計學(xué)院目前共有在校生1 200余人，擁有各類畫室20余間，其畫室燈光布置如圖2所示。

根據(jù)上述藝術(shù)設(shè)計類專業(yè)對室內(nèi)照明照度的要求，從畫室燈光控制使用的自動性、方便性及減少畫室長明燈，最大程度節(jié)約電能等方面考慮，給出畫室照明系統(tǒng)的功能要求：1）不同的日光燈組和落地射燈組應(yīng)能就近開關(guān)；2）當(dāng)室內(nèi)光照度達(dá)到設(shè)定值時，通過光敏開關(guān)，可將臨窗一側(cè)日光燈和落地?zé)糇詣雨P(guān)閉，5分鐘后才允許再次開啟；3）星期一到星期五，晚上8:30分自動關(guān)閉所有燈光；星期六到星期天延遲到晚上9:30分關(guān)閉所有燈光；4）任何時候，均可手動開關(guān)照明燈。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

畫室照明自動控制系統(tǒng)由控制單元LOGO！、光敏開關(guān)、按鈕等設(shè)備組成。具體系統(tǒng)控制接線圖如圖3所示。

2.1 控制單元LOGO！LOGO！是西門子公司推出的自帶編程器的超小型可編程控制器。它不僅集成了與、或、非等各種基本控制邏輯，還給完成定時、計數(shù)和時鐘等功能。由于體積小，編程容易，參數(shù)設(shè)置方便，安裝與維護(hù)簡單，價格便宜，并具有較強(qiáng)的邏輯功能及數(shù)字量/模擬量輸入輸出功能，而被廣泛用于小型控制系統(tǒng)中。

LOGO！有多種型號，根據(jù)畫室對照明照度控制的要求，本系統(tǒng)采用230RC型。該型號LOGO!具有8個輸入點(diǎn)，4個輸出點(diǎn)，每個輸出點(diǎn)電壓為115 V～240 V（DC/AC），最大承載電流為10 A，可直接用于連接日光燈和射燈。

2.2 光敏開關(guān)（日光控制開關(guān)）根據(jù)CIE《室內(nèi)工作場所照明》，一般美術(shù)教室（畫室）的照度值應(yīng)控制在300 lx～1 500 lx之間。當(dāng)畫室照度低于100 lx時，室內(nèi)照明明顯感到不足，眼睛無法辨清物象，而當(dāng)照度高于1 000 lx時，室內(nèi)照度過足，眼睛由于刺眼而容易疲勞，影響工作效率。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)畫室室內(nèi)照度在500 lx～750 lx時，繪畫寫生的效果最為理想。

根據(jù)畫室室內(nèi)照明度要求，本系統(tǒng)采用德國泰邦LU113分體式光敏開關(guān)作為室內(nèi)光照度控制元件。該光敏開關(guān)由光敏探頭和控制器組成，安裝方便，體積小。光亮度調(diào)節(jié)范圍為2 lx～7 500 lx，防止誤動作時間為40秒，分2路控制，且?guī)r間控制，能滿足系統(tǒng)需要。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

根據(jù)畫室照度控制功能要求，設(shè)計該控制系統(tǒng)的功能塊圖，如圖4所示。

3.1 自動控制功能當(dāng)室內(nèi)光照度大于750 lx時，為避免光線過強(qiáng)而出現(xiàn)刺眼現(xiàn)象，通過光敏開關(guān)，在I5輸入一個高電平“1”，經(jīng)接通延時模塊B09、反相器B10、模塊B12產(chǎn)生一個置位信號，使Q2、Q4置位輸出，臨窗日光燈組和落地射燈組關(guān)閉。為避免誤操作和有效防止電流頻繁沖擊，通過樓梯照明開關(guān)模塊B12將置位信號延時5分鐘。

3.2 時鐘控制功能學(xué)生下課后，為避免出現(xiàn)無人關(guān)燈而導(dǎo)致的教室長明燈現(xiàn)象，在系統(tǒng)中設(shè)置定時關(guān)燈功能。根據(jù)學(xué)院的作息時間，星期一到星期五，晚上8:30分后自動關(guān)閉所有燈光；星期六到星期天則延遲1小時，即到晚上9:30后關(guān)閉所有燈光。

3.3 手動控制為進(jìn)一步增加系統(tǒng)控制的靈活性和便捷性，本系統(tǒng)還設(shè)置了就近手動控制功能。無論何時，系統(tǒng)都可通過手動開關(guān)（I1、I2、I3、I4）控制一組或全部燈光，即使Q1、Q2、Q3、Q4為“0”或?yàn)椤?”。

4 總結(jié)

由LOGO!組成的畫室照明控制系統(tǒng)，經(jīng)實(shí)際應(yīng)用，完全達(dá)到設(shè)計要求，可以替代傳統(tǒng)的邏輯控制系統(tǒng)。其具有以下特點(diǎn)：

1）體積小，便于安裝和維護(hù)，節(jié)省空間，但與其他控制系統(tǒng)比較，不會降低系統(tǒng)的靈活性；

2）使用的部件少，接線更為簡單，能替代傳統(tǒng)的繼電器而且價格低廉；

3）在任何時候均可方便地根據(jù)需要更改、設(shè)置時間和功能，無需更改外部接線；

4）在負(fù)載功耗不超過輸出開關(guān)容量情況下，可直接將燈光組連接到LOGO！輸出端；而在負(fù)載較大時，可通過功率接觸器擴(kuò)大其輸出能力，系統(tǒng)擴(kuò)展能力強(qiáng)；

5）不需要額外的定時器，因?yàn)長OGO！自帶定時器。