基于PLC的車間照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

石鳳霞

(金宇保靈生物藥品有限公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010051)

1 PLC在車間照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的優(yōu)點(diǎn)

1.1 能夠節(jié)約電能資源，減少燈具的損耗

采用智能照明控制系統(tǒng)，主要特點(diǎn)是節(jié)能。據(jù)國(guó)外研究，建筑辦公用電約占建筑能耗的1/3。合理選擇照明系統(tǒng)，不僅可以降低能耗，而且可以減少安裝燈具。傳統(tǒng)的辦公樓照明控制系統(tǒng)白天關(guān)閉，晚上開放。智能化照明控制系統(tǒng)可自動(dòng)開啟燈具，減少燈具照明時(shí)間，節(jié)約電費(fèi)，延長(zhǎng)燈具壽命[1]。

1.2 能夠改善照明強(qiáng)弱度，提高工作學(xué)習(xí)效率

良好的工作環(huán)境促進(jìn)了工作績(jī)效的提高，在智能照明控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，合理地選擇燈具可以保證照明質(zhì)量?？傮w上，系統(tǒng)分為2種控制方式：一種是開關(guān)，另一種是變暗，改變不同位置的光值，保證車軸的均勻性；另外，還配有電幕和變暗模塊，可以充分利用自然光，自動(dòng)調(diào)節(jié)內(nèi)部照明，滿足工作環(huán)境要求，有效提高工作績(jī)效。

1.3 促進(jìn)車間多樣化管理，加快智能化發(fā)展

在現(xiàn)代建筑中，照明不僅改變了照明效果，而且給人們帶來了豐富的視覺效果。結(jié)合建筑特點(diǎn)，景觀照明和空氣照明可以預(yù)測(cè)一年四季的變化，同時(shí)也可以預(yù)測(cè)設(shè)計(jì)節(jié)現(xiàn)場(chǎng)和慶典場(chǎng)景。在休息室或會(huì)議室，可以設(shè)置會(huì)議、休息、投影等不同的場(chǎng)景。與傳統(tǒng)的控制方式相比，智能照明控制系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，可在無人參與的情況下實(shí)現(xiàn)開關(guān)和變暗效果。同時(shí)減少管理人員數(shù)量，消除人為干擾，優(yōu)化管理工作。

2 基于PLC車間照明控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

2.1 車間內(nèi)照明光照強(qiáng)度采集

為了實(shí)時(shí)收集光照強(qiáng)度，根據(jù)距離分成6個(gè)區(qū)域窗口。每個(gè)區(qū)域應(yīng)該配有照明傳感器，收集給定物體上的光強(qiáng)度面積。收集強(qiáng)度信息應(yīng)傳輸至控制命令模塊，直到稍后處理操作。如果光傳感器檢測(cè)到自然光充足，照明裝置將關(guān)閉，否則，照明裝置將被打開。

2.2 車間室內(nèi)人員分布情況采集

有許多系統(tǒng)用于收集車間內(nèi)的人員分布情況。一是利用人體的紅外傳感器進(jìn)行采集，二是采集視頻監(jiān)控。第一種方法具有成本低、信號(hào)處理簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但也存在不足，顯然人體的紅外傳感器不容易實(shí)現(xiàn)工作人員的準(zhǔn)確位置，無法獲取員工在課堂上位置的詳細(xì)信息，人體的紅外傳感器受環(huán)境溫度的影響較大，易受不敏感現(xiàn)象影響誘導(dǎo)。第二種方法是視頻監(jiān)控，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)人員的準(zhǔn)確定位和對(duì)人員的實(shí)際部署情況進(jìn)行監(jiān)控，但是這個(gè)方法的成本太高了，而后期的信息分析和處理相對(duì)復(fù)雜[2]。

因此，本系統(tǒng)不采用上述2種常用方法，而是采用安裝在車間每個(gè)座位上的紅外線探測(cè)器來監(jiān)控員工分布情況。什么時(shí)候有人坐在座位上，紅外探測(cè)器發(fā)送信號(hào)并將其發(fā)送到控制單元，可根據(jù)每個(gè)座位收集的資料，評(píng)估是否有人在座位上，以便實(shí)際和準(zhǔn)確地獲得該班工作人員的分布情況，并根據(jù)程序控制燈照的數(shù)量與亮度。

2.3 基于PLC的車間照明控制系統(tǒng)的模塊設(shè)計(jì)

在車間智能照明控制系統(tǒng)中，控制模塊是核心模塊。一方面可以接收信息檢索器采集到的相關(guān)信息，如光傳感器采集到的室內(nèi)光線信息、紅外傳感器采集到的室內(nèi)人員分布信息等。通過變暗發(fā)出控制指令并發(fā)送給模塊驅(qū)動(dòng)程序，模塊駕駛員可以調(diào)節(jié)車間任何區(qū)域照明設(shè)備的亮度。

PLC系統(tǒng)不能直接用LED控制燈，所以系統(tǒng)選擇drive-sw12LED驅(qū)動(dòng)器來驅(qū)動(dòng)LED燈模式。驅(qū)動(dòng)器可以使用控制模塊將暗信號(hào)的輸出功率，即PWM周期轉(zhuǎn)換為適當(dāng)?shù)碾妷褐?，以達(dá)到變暗所需的亮度，并最終實(shí)現(xiàn)達(dá)到變暗的目的。

整個(gè)系統(tǒng)的控制過程是對(duì)每個(gè)模塊進(jìn)行初始化，然后由工作人員獲取室內(nèi)光線強(qiáng)度和分布信息。根據(jù)《建筑照明設(shè)計(jì)》標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)住宅建筑標(biāo)準(zhǔn)照明的要求，必須對(duì)各等級(jí)區(qū)域的強(qiáng)度值進(jìn)行調(diào)整，并將調(diào)整后的強(qiáng)度值轉(zhuǎn)換為控制信號(hào)的輸出功率，以控制輸出信號(hào)，每個(gè)房間LED燈的強(qiáng)度為最終調(diào)整的結(jié)果。延時(shí)一定時(shí)間后，各區(qū)域二極管的光強(qiáng)應(yīng)與房間內(nèi)的光強(qiáng)和人員布局相適應(yīng)[3]。

2.4 車間照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求

智能照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下要求：①現(xiàn)場(chǎng)控制，系統(tǒng)預(yù)置好場(chǎng)景后，只需按一下按鈕即可進(jìn)行場(chǎng)景切換，一般用于會(huì)議室、博物館、多功能廳等場(chǎng)所。②恒照度控制，輔助使用光探測(cè)器，檢測(cè)室內(nèi)光照強(qiáng)度，控制光強(qiáng)變化。③定時(shí)控制，照明時(shí)間預(yù)先設(shè)定，達(dá)到規(guī)定時(shí)間后可自動(dòng)開啟或關(guān)閉。④就地手動(dòng)控制，在特殊情況下，當(dāng)自動(dòng)控制失效時(shí)，應(yīng)設(shè)置手動(dòng)控制裝置來調(diào)整照明系統(tǒng)。⑤圖形監(jiān)控，電子地圖功能的配置有助于用戶對(duì)控制區(qū)域內(nèi)的所有燈具進(jìn)行控制。⑥每日安排，如果有必要的話，每天都要根據(jù)需要將照明記錄存儲(chǔ)在日志中。⑦單燈監(jiān)控，控制單個(gè)燈具的照明參數(shù)，可以達(dá)到精細(xì)化管理的目的[4]。

3 結(jié)語

總而言之，在車間照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中，使用相應(yīng)的PLC技術(shù)可以為車間節(jié)省預(yù)算。車間是一個(gè)照明系統(tǒng)多元化的單位，需要智能化的控制單元，這樣才會(huì)節(jié)約資源，更快地實(shí)現(xiàn)由人工操作到智能化的車間照明控制，并且在很大程度上將智能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)化、系統(tǒng)化，讓基于PLC的車間照明控制系統(tǒng)變得更容易，為未來的車間智能化發(fā)展奠定基礎(chǔ)。