智能照明模擬實訓系統(tǒng)的設(shè)計

李銳

:智能照明系統(tǒng)是最先進的一種照明控制方式,它采用數(shù)字模塊化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),通過控制線將系統(tǒng)中的各種控制功能模塊及部件連接成一個照明控制網(wǎng)絡(luò),在照明控制實現(xiàn)手段上更專業(yè)、更靈活,可實現(xiàn)對各種照明燈的調(diào)光控制或開關(guān)控制,是實現(xiàn)舒適照明的有效手段,也是節(jié)能的有效措施。

首先本文將簡述智能照明系統(tǒng)的應(yīng)用背景,提出新型照明系統(tǒng)的發(fā)展趨勢;介紹智能照明模擬系統(tǒng)設(shè)備的配置要求,分析其工作原理以及調(diào)試方法,提出新式的照明控制實訓系統(tǒng)模型。

關(guān)鍵詞:智能感光可編程控制器數(shù)模轉(zhuǎn)換

中圖分類號:TP314 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)07(c)-0038-02

1 智能照明監(jiān)控系統(tǒng)背景

隨著可編程控制技術(shù)和傳感技術(shù)的發(fā)展,智能控制技術(shù)已經(jīng)不再是工業(yè)控制的專利,廣泛的應(yīng)用到了人們的日常生活中。隨著國家電能節(jié)約計劃的實施,很多城市的景觀燈,展覽館的照明系統(tǒng)等區(qū)域的光亮設(shè)施的節(jié)能設(shè)計也日益受到重視。如位于廣州市東南部琶洲島地區(qū)的國際博覽區(qū)內(nèi)的廣州國際會展中心,中心配置了現(xiàn)場面板、觸摸屏、感光探頭、及天文時鐘等設(shè)備實現(xiàn)各類控制需要。大功率開關(guān)回路采用交流接觸器的開關(guān)控制方式,調(diào)光的部分采用調(diào)光類模塊,組成一個完善的整體照明網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)代的照明監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)該是具備有控制,通訊,閉環(huán)控制的特性,這就需要依賴計算機集成系統(tǒng)或是控制器來實現(xiàn)智能化。為了使模擬實訓設(shè)備與時俱進,在學院的委托下,經(jīng)過查證資料,與其他院校及設(shè)備公司進行技術(shù)交流和學習,提出以下的一套可行的PLC智能照明監(jiān)控設(shè)備的模擬系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)應(yīng)用原理分析

本系統(tǒng)主要著重于傳感器調(diào)光,探測器調(diào)光和24小時時間調(diào)光設(shè)計的PLC控制,是設(shè)備具備相當?shù)膶嶋H控制功能和實訓調(diào)試要求。照明監(jiān)控系統(tǒng)對于門廳大堂、公共區(qū)域等地方的照明系統(tǒng)的監(jiān)控,對實現(xiàn)其智能化管理具有十分重要的作用。

2.1 傳感器調(diào)光的必要性分析

如酒店或展覽館的大堂是客人進入大廈的第一印象,燈光的不止不僅僅是為了照明的需要,更應(yīng)該考慮照明的氣氛與周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)。應(yīng)充分利用自然光,實現(xiàn)日光的補償。當天氣陰沉或夜幕降臨時,大廳的主照明應(yīng)漸漸調(diào)亮。當室外陽光明媚時,系統(tǒng)將自動調(diào)暗燈光。無論客人什么時候進入大廈都能感覺到燈光效果帶來的舒適環(huán)境,燈光在外界光亮不斷改變的情況下都能達到一定的亮度。本系統(tǒng)采取光照度傳感器來獲取外界的光亮度變化,將其轉(zhuǎn)換成電流模擬信號,再通過AD模塊將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字信號,輸入至PLC中進行判別,計算,控制可控硅控制模塊,實現(xiàn)燈泡光亮度的閉環(huán)自動控制。同時,為了提高設(shè)備的功能多樣性,還設(shè)置了手動調(diào)光控制的功能,可由手動調(diào)光電位器來對燈泡進行亮度的手動調(diào)節(jié)。

2.2 探測器調(diào)光的必要性分析

在大型的建筑設(shè)備中,如封閉式地下停車場,或者個別走廊通道及廁所等設(shè)施,在深夜時,可起用探測器感應(yīng)模式,起到節(jié)能,又為使用者提供安全舒適的燈光照明。如走廊通道在某個時間段后,可以處于不照明節(jié)能狀態(tài),紅外線動靜探測器可裝在通道墻壁上方,可截獲通過探測范圍下方,或橫穿探測范圍的人員,實現(xiàn)相應(yīng)的照明聯(lián)動,打開照明設(shè)施提供照明服務(wù)。實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)照明系統(tǒng)的智能化管理。

2.3 時間表調(diào)光控制的必要性分析

汽車庫若采用智能照明控制系統(tǒng),即能保證給用戶提供最合適的照度,同時實現(xiàn)合理的節(jié)能。智能照明控制系統(tǒng)根據(jù)不同的時序設(shè)置不同的狀態(tài)。一般大開間辦公室開進窗戶一側(cè)采光較充分,背光一側(cè)需要燈光補償,如整間辦公室燈光全部開啟則會造成很大的能源浪費。采用智能照明控制系統(tǒng)后,可使照明系統(tǒng)工作在全自動狀態(tài)。通過配置“智能時鐘管理器”可預(yù)先設(shè)置若干基本工作狀態(tài),根據(jù)預(yù)設(shè)定的時間自動的在各種狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換,自動將照度調(diào)整到最合適的水平。時間段的不同光照度要求,可以通過PLC與時控模塊實現(xiàn)控制與定時,同時,可與傳感器調(diào)光控制聯(lián)動,實現(xiàn)高效、節(jié)能、舒適照明的目的。

3 設(shè)備組成設(shè)計

3.1 設(shè)備設(shè)計原理圖（圖1）

3.2 所需設(shè)備的技術(shù)參數(shù)

(1)動靜探測器:輸入電源:9-16VDC;靜態(tài)電流:≤35uA,報警電流:≤15mA,探測范圍:35×40英尺(10.5×12m)探測范圍可偏轉(zhuǎn):垂直方向+2--10°,水平方向±10°。

(2)光照度傳感器:20～4mA輸出;硅光電池;精度:±2%,量程:0-2000Lux;

(3)移相控制器:220VAC(380V)±10％50HZ,要求與負載電源同相位。

(4)可控硅控制模塊:工作電壓:220V;額定正向平均電流:6A。

(5)三菱PLC主機型號FX2N-24MR:工作負載:2A/1點8A/4點公用響應(yīng)時間:10ms。

(6)三菱模擬量輸入輸出模塊型號:X0N-3A;分辨率:64ｕAMIN(4～20mA/250)。

3.3 探測器及傳感器的功能端子分析

(1)動靜探測器

探測器一般需要預(yù)熱通電加溫1～2分鐘。系統(tǒng)本部分可以直接用人體位置模擬被測量,正常和通電狀態(tài)下的動靜探測器NC為常閉狀態(tài),觸發(fā)狀態(tài)或斷電狀態(tài)或被拆狀態(tài),都將使NC斷開,進入報警狀態(tài)。NC觸點可作為PLC控制中的輸入觸點,實現(xiàn)控制聯(lián)動。

(2)光照度傳感器

光照度傳感器采用先進的電路模塊技術(shù)變送器,用于實現(xiàn)對環(huán)境光照度的測量,限流輸出標準電流信號。

通電后,光照度傳感器工作,進入監(jiān)控狀態(tài)。若此時光照度為0,測傳感器會輸出20mA的穩(wěn)定DC 電流。當光照度為最大時,傳感器輸出電流相應(yīng)減小至4mA。因為光照度傳感器只對太陽光光譜中的部分可見光敏感,因此可利用手電筒發(fā)出的可見光的頻率跟這部分可見光的頻率相一致的特點來進行調(diào)試。

4 PLC集成控制的實現(xiàn)

為實現(xiàn)論文所舉證的智能照明監(jiān)控系統(tǒng)所需的三種應(yīng)用模式。

系統(tǒng)提出一種采用PLC可編程控制器及擴展模塊來實現(xiàn)對光亮調(diào)節(jié),區(qū)分不同區(qū)域,不同時段的自動控制,具有光照度反饋,可以形成閉環(huán)控制。為提高控制功能調(diào)試過程的易見性。系統(tǒng)采用移相控制器來控制照明燈具電壓,作為PLC控制的執(zhí)行元件。PLC采用數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊來讀入光照度傳感器數(shù)據(jù),輸出經(jīng)計算的數(shù)字量。在實訓中充分鍛煉了PLC的編程技巧,數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的校準調(diào)試,還能對各種探測器,傳感器,可編程控制器等系統(tǒng)組成設(shè)備進行綜合布線,熟悉各種設(shè)備安裝擴展。

4.1 移相控制器的自動控制時的端子聯(lián)接

移相模塊調(diào)試接線圖如圖2,移相控制器選擇自動模式時,R1,R2必須短接。

4.2 系統(tǒng)端子接線（圖3）

4.3 模擬實訓最小系統(tǒng)控制I/O表（表1）

4.4 模擬調(diào)試流程

(1)將“啟動/停止”開關(guān)置于啟動檔,啟動指示燈點亮,停止指示燈熄滅。移相控制器運行指示燈閃亮三次后變成綠色常亮,輸入信號燈(小燈)點亮。白熾燈閃亮一下后熄滅,然后慢慢變亮,15S后達到最大亮度。亮度警報指示燈在白熾燈達到一定亮度后點亮。

(2)本系統(tǒng)中每按動“時間前進”或“時間后退”按鈕一次,PLC主機上的小型顯示屏顯示時間的時位將“加1”或“減1”進行時間設(shè)置:

(3)在6～18時,白天指示燈點亮,隨著環(huán)境光亮度的變化,白熾燈亮度會隨之自動調(diào)節(jié)亮度。

(4)在18～24時,晚上指示燈點亮,白熾燈亮度不會隨之發(fā)生變化,始終點亮在一個比較高的亮度。

(5)在0～6時,深夜指示燈點亮,白熾燈亮度不會隨之發(fā)生變化,始終點亮在一個比較低的亮度。

(6)將“手動/自動”開關(guān)撥到“手動”檔,旋動手動調(diào)光電位器,白熾燈亮度隨之改變。

(7)按下“停止”,白熾燈延時后熄滅。

(8)公共區(qū)域指示燈點亮,進入公共區(qū)域照明監(jiān)控模擬模式。處于探測器探測范圍外,白熾燈節(jié)能熄滅。人走動進入探測區(qū)域,動靜探測器動作接通,指示燈亮,白熾燈同時點亮。

5結(jié)語

論文中所闡述的光照閉環(huán)控制照明模擬系統(tǒng),能夠任意的添加主動紅外線探測,門磁等傳感器,或是通過編程可以任意的改變照明設(shè)備的最高亮度和最低亮度,時間段設(shè)置以及不同區(qū)域的聯(lián)動要求,更可以與消防系統(tǒng),綜合防盜系統(tǒng)和門禁系統(tǒng)等實現(xiàn)聯(lián)動,能滿足一般的技術(shù)擴展需求,基本實現(xiàn)照明監(jiān)控系統(tǒng)的一般技術(shù)要求和大中專院校樓宇智能照明實訓需求。

參考文獻

[1] 沈曄.樓宇自動化技術(shù)與工程.

[2] 史國生.電氣控制與可編程控制器技術(shù).