教室智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢業(yè)論文</b></p><p><b>　　（2012屆）</b></p><p>　　教室智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　學(xué)生姓名 </p><p>　　學(xué) 號 </p><p>　　分 院

2、 電氣工程分院 </p><p>　　專 業(yè) 電氣自動化技術(shù) </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　完成日期 2012年04月25日 </p><p>　　教室智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　摘 要 加強(qiáng)高校節(jié)電管理，特別是照明節(jié)電不僅可以有效地節(jié)約用

3、電、降低學(xué)校的經(jīng)費(fèi)開支，更重要的是通過學(xué)校的示范表率作用，提高學(xué)生乃至全社會的節(jié)電意識，實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境的目的。</p><p>　　為了更好地適應(yīng)現(xiàn)代化教學(xué)的發(fā)展，學(xué)校的基本建設(shè)也應(yīng)該順應(yīng)時(shí)代發(fā)展，與建筑智能化有機(jī)的結(jié)合起來，從而提高學(xué)校的管理水平和社會地位。</p><p>　　本系統(tǒng)從PLC控制, 并將室內(nèi)分成若干個區(qū)域，采用熱釋電紅外探測器與聲響探測器相結(jié)合的方法，對移動和靜

4、止的人體紅外信號都能探測，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)樓照明網(wǎng)絡(luò)化智能監(jiān)控及智能控制。既減少了人工的參與，又達(dá)到了節(jié)能的目的。</p><p>　　關(guān)鍵詞 節(jié)能 智能控制 PLC</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 教室智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1</p><p>　　1.1教室智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)背景

5、介紹1</p><p>　　1.2 系統(tǒng)工作原理2</p><p>　　第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.1 傳感器的選擇3</p><p>　　2.1.1 熱釋紅外探測傳感器3</p><p>　　2.1.2 聲響探測傳感器4</p><p>　　2.1.3 可見光探

6、測傳感器5</p><p>　　2.2 控制器的選擇5</p><p>　　2.2.1 PLC的定義6</p><p>　　2.2.2 PLC的特點(diǎn)6</p><p>　　2.3 PLC機(jī)型的選擇9</p><p>　　第三章 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)11</p><p>　　3.1 S7-30

7、0的編程語言11</p><p>　　3.1.1 PLC編程語言的國際標(biāo)準(zhǔn)11</p><p>　　3.1.2 STEP 7 中的編程語言12</p><p>　　3.2 梯形圖程序設(shè)計(jì)15</p><p>　　3.3 人機(jī)界面設(shè)計(jì)23</p><p>　　3.4 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)25</p>&

8、lt;p><b>　　結(jié) 論27</b></p><p><b>　　致 謝28</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)29</b></p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　目前，國內(nèi)外照明自動控制裝置基本上采

9、用被動的人體感應(yīng)探測、可見光探測、熱釋電紅外探測、聲音探測等方法。但都存在一定的不足。有的自動控制系統(tǒng)雖然有主動探測器，但沒有和被動探測器相結(jié)合，使得主動探測器在無人情況下也一直工作；而且此類系統(tǒng)沒有實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，不能對全部教室進(jìn)行集中管理。</p><p>　　揚(yáng)州大學(xué)、山東大學(xué)、華東理工大學(xué)等許多高校的實(shí)踐，到到了非常令人滿意的節(jié)電效果，教室照明節(jié)電率高達(dá)40%。實(shí)現(xiàn)了白天室內(nèi)照度達(dá)標(biāo)燈不開；室內(nèi)無人燈自滅。在

10、室內(nèi)照度不達(dá)標(biāo)需要開啟照明時(shí)，可根據(jù)學(xué)生坐落的位置自動開啟相對應(yīng)的照明，實(shí)現(xiàn)了高校教室照明終端的無人化自動控制管彈。真正杜絕了高校教室照明的浪費(fèi)現(xiàn)象。</p><p>　　其中較突出的是智能照明控制系統(tǒng)AISAC-1000，它所涉及的技術(shù)綜合了自動控制、網(wǎng)絡(luò)通信、現(xiàn)場總線、嵌入式軟件、照明技術(shù)等多方面的知識，需要系統(tǒng)地考慮整個智能照明系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)、主要性能和關(guān)鍵技術(shù)，吸收國外同類系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，并結(jié)合中國市場的實(shí)際

11、情況，開發(fā)出一種技術(shù)水平高、性能穩(wěn)定可靠、成本較低、適用于學(xué)校的智能照明系統(tǒng)。</p><p>　　第一章 教室智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　1.1教室智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)背景介紹</p><p>　　隨著我國教育事業(yè)的發(fā)展，學(xué)校照明用電量越來越大，電能損失也隨之增加?，F(xiàn)在大多數(shù)教室的照明控制系統(tǒng)都是采用傳統(tǒng)的手動（開和關(guān)兩種）控制方式，浪費(fèi)現(xiàn)象比較嚴(yán)重。教室中

12、的開關(guān)雖然能夠?qū)崿F(xiàn)分區(qū)控制，但是很少有人去關(guān)心哪排燈由那個開關(guān)去控制，因此就出現(xiàn)了所謂的長明燈現(xiàn)象。這樣長期以來，無形中浪費(fèi)的電能是非常驚人的。針對這種情況，本文設(shè)計(jì)出了一種用PLC作為控制器的節(jié)能、智能控制系統(tǒng)。使整個系統(tǒng)處于自動的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對教室照明系統(tǒng)的智能控制。一方面減少了人工的參與，更為主要的是實(shí)現(xiàn)了人走燈滅，人來燈亮，使長明燈現(xiàn)象得到解決，使教室的照明用電得到合理有效的利用。</p><p>　　

13、1.2 系統(tǒng)工作原理 </p><p>　　本系統(tǒng)的工作原理是：當(dāng)有光(自然光)時(shí),不管教室是否有人和聲響,都將關(guān)閉電源,所有燈具不會點(diǎn)亮。當(dāng)無光(自然光)時(shí),若有人或者附近有異常聲響時(shí)。則開啟電源,點(diǎn)亮燈具,并使控制程序進(jìn)入監(jiān)控狀態(tài),若探測無人,則發(fā)出熄燈警告,燈具亮滅閃爍,若此時(shí)教室內(nèi)有人靜止不動,在燈具亮滅閃爍的提示下,自然會有所動作,熱釋紅外探測器就會探測到這一變化,從而結(jié)束警告,使燈具繼續(xù)點(diǎn)亮,控制器回

14、到監(jiān)控狀態(tài)。若在警告狀態(tài)下,仍無人無聲,則關(guān)閉燈具電源。對于使用投影儀的多媒體教室，可以實(shí)現(xiàn)在投影儀開啟后延遲一定的時(shí)間，自動關(guān)閉講臺區(qū)對應(yīng)的燈以達(dá)到較佳的視覺效果。從而實(shí)現(xiàn)照明燈具無人自熄,有人自啟的目的。</p><p>　　第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)是智能控制系統(tǒng)的核心內(nèi)容之一，它主要分為兩部分內(nèi)容：一是傳感器部分，二是控制器部分，其結(jié)構(gòu)圖如下圖1-1所

15、示。</p><p>　　圖1-1控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　2.1 傳感器的選擇</p><p>　　2.1.1 熱釋紅外探測傳感器</p><p>　　該傳感器由三個部分組成:熱釋傳感器,匹配低噪放大器,菲涅爾光學(xué)系統(tǒng)。</p><p>　　熱釋傳感器包括: ①截止波長為7 - 10μm的濾光晶片,與人

16、體輻射紅外中心線波長9 - 10μm相對應(yīng),起帶通濾波器的作用,從而把人體和其它物體區(qū)分開。②熱釋電陶瓷材料,將透過濾光晶片的紅外輻射能量的變化轉(zhuǎn)換成電信號,即熱電轉(zhuǎn)換。③場效應(yīng)管匹配器,起阻抗變換作用,使得輸入阻抗高而輸出阻抗低。</p><p>　　匹配低噪放大器的作用是當(dāng)探測器所處的環(huán)境溫度上升,尤其是接近人體正常體溫(37 - 38 ℃)時(shí),傳感器的靈敏度下降,因而由它對放大器的增益進(jìn)行補(bǔ)償,以便自動適應(yīng)

17、不同季節(jié),不同地區(qū)。</p><p>　　菲涅爾光學(xué)系統(tǒng)不僅要監(jiān)測空間輻射來的紅外光線聚焦到紅外能量傳感器,還要能敏銳地體現(xiàn)這些紅外線能量的變化,而菲涅爾光學(xué)系統(tǒng)通過對光滑的光學(xué)鏡面作棱狀或柱狀處理,將監(jiān)測空間割裂為一系列交替的狹小紅外“感應(yīng)區(qū)”和“空白區(qū)”,人在其間移動,就會使有些“感應(yīng)區(qū)”內(nèi)的紅外線時(shí)有時(shí)無,傳感器接收到的是相應(yīng)變化來的光脈沖,因而提高接收靈敏度,使探測距離提高到10 - 20 m。</

18、p><p>　　本系統(tǒng)采用的是wd-323熱釋電紅外傳感器。其技術(shù)參數(shù)如下：工作電壓：DC15～25V；工作電流：2mA；工作溫度：0～50℃；接收波長 7—14微米；透過率 > 75%；探測率 (D*) 1.4 x 108 cmHz1/2/W；輸出電流為0～20mA。</p><p>　　2.1.2 聲響探測傳感器</p><p>　　聲響探測組件采用駐極體話筒

19、作為探測器,接在三極管的基極與普通電阻作分壓式連接,當(dāng)有聲波作用于話筒時(shí),使駐極體話筒的內(nèi)阻急劇下降,改變?nèi)龢O管的基極偏壓,促使三極管的工作狀態(tài)翻轉(zhuǎn),通過電平變換電路,為控制器提供檢測狀態(tài),達(dá)到判斷有無聲響的目的。</p><p>　　2.1.3 可見光探測傳感器</p><p>　　光照度是表明物體被照明程度的物理量,光照度與照明光源、被照物體表面及光源所在的空間位置有關(guān)，可以用照度計(jì)來

20、直接測量。照度計(jì)是以光電效應(yīng)為基礎(chǔ)，將光信號轉(zhuǎn)化為電信號。按照國家以及國際的照度標(biāo)準(zhǔn),學(xué)校教室的平均照度值最低在300LX。</p><p>　　本系統(tǒng)采用LU01型號的照度計(jì)。其技術(shù)參數(shù)如下：工作電壓：DC9～15V；工作電流：2mA；工作溫度：0～50℃；光感范圍（可調(diào)）：5Lx～500Lx(出廠設(shè)置在5Lx); 光感復(fù)位延時(shí)：30s(為防止光線瞬間變化的干擾)。</p><p>　　

21、在實(shí)際的工程中,我們還必須考慮檢測裝置的安裝位置以滿足實(shí)際的要求。本系統(tǒng)中紅外探測器和照度計(jì)的安裝要考慮其有效的監(jiān)測范圍以及教室的具體情況使其兩個區(qū)域之間有一定的交叉。照度計(jì)的安裝要考慮教室的光照角度、不同位置接收光的程度。為了確保其正確性，盡量使其安裝在燈光和自然光都照不到的位置，而且在相鄰的兩個區(qū)域要有一定的重疊以確保當(dāng)有人在兩個區(qū)域之間時(shí)保證所在區(qū)域的燈能正常開啟。在必要的時(shí)候可以加一些輔助裝置以確保監(jiān)測的正確性、可靠性。<

22、/p><p>　　2.2 控制器的選擇</p><p>　　在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中要求保證系統(tǒng)的可靠性、實(shí)用性、可擴(kuò)展性和網(wǎng)絡(luò)連接等。因此系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不考慮使用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)，而是采用PLC來進(jìn)行控制。</p><p>　　2.2.1 PLC的定義</p><p>　　PLC自問世以來，盡管時(shí)間不長，但發(fā)展迅速。為了使其生產(chǎn)和發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)化，國際電工委員會（I

23、EC）先后頒布了PLC標(biāo)準(zhǔn)的草案第一稿、第二稿和第三稿，并在1987年作了如下的定義：“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部程序存儲、執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)?！笨傊?，可編程控制器是

24、一臺專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)，它是將傳統(tǒng)的繼電器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)相融合而發(fā)展起來的一種新型的控制裝置。在具體的國內(nèi)工業(yè)應(yīng)用中，由于它不是針對某一具體工業(yè)應(yīng)用，因此他的硬件應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要來進(jìn)行配置，其軟件則根據(jù)控制要求進(jìn)行編寫。</p><p>　　2.2.2 PLC的特點(diǎn)</p><p>　　PLC是傳統(tǒng)的繼電器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，所以在工業(yè)控制方面，有著繼電器控

25、制或通用計(jì)算機(jī)所無法比擬的特點(diǎn)。</p><p><b>　　1.可靠性高</b></p><p>　　PLC的高可靠性主要表現(xiàn)在硬件和軟件兩個方面：在硬件方面，由于采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源，并且對采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選，加上合理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，最后加固、簡化安裝，因此PLC具有很強(qiáng)的抗振動沖擊性能；無觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來完成大量的開關(guān)動作，就不會出現(xiàn)繼電器控制系統(tǒng)中的器件

26、老化、脫焊、觸點(diǎn)電弧等問題；PLC模塊式的結(jié)構(gòu)，可以在其中一個模塊出現(xiàn)故障時(shí)迅速地判斷出故障的模塊并進(jìn)行更換，這樣就能盡量縮短系統(tǒng)的維修時(shí)間。</p><p>　　在軟件方面，PLC的監(jiān)控定時(shí)器可用于監(jiān)視執(zhí)行用戶程序的專用運(yùn)算處理器的延遲，保證在程序出錯和程序調(diào)試時(shí)，避免因程序錯誤而出現(xiàn)死循環(huán)；當(dāng)CPU、電池I/O口、通信等出現(xiàn)異常時(shí)，PLC的自診功能可以檢測到這些錯誤，并采取相應(yīng)的措施，以防止故障擴(kuò)大；停電時(shí)，

27、后備電池和正常工作時(shí)一樣，進(jìn)行對用戶程序及動態(tài)數(shù)據(jù)的保護(hù)，確保信息不丟失。</p><p>　　由于采取了以上的有效措施，保證了PLC的高靠性，從而使PLC的平均無故障時(shí)間高達(dá)幾十萬小時(shí)。</p><p>　　2.面向控制過程的編寫語言，容易掌握</p><p>　　PLC的編程語言采用繼電器控制電路的梯形圖語言，清晰直觀。雖然PLC是以微處理器為核心的控制裝置，但

28、是它不需要用戶具有很強(qiáng)的程序設(shè)計(jì)能力，只要用戶具備一定的計(jì)算機(jī)軟、硬件知識和電器控制方面的知識即可。</p><p>　　3.易于安裝、調(diào)試、維修</p><p>　　在安裝時(shí)，由于PLC 的輸入/輸出接口已經(jīng)做好，因此可以直接和外部設(shè)備相連，而不再需要專用的接口電路。而且PLC的軟件功能取代了原來的繼電器控制中的中間繼電器、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器等一些器件，所以硬件安裝上的工作量相應(yīng)減少。<

29、;/p><p>　　PLC的調(diào)試可先在實(shí)驗(yàn)室模擬完成，模擬調(diào)試完成后再現(xiàn)場安裝、調(diào)試。這樣就可以避免可能在現(xiàn)場會出現(xiàn)的一些問題，從而縮短調(diào)試周期。</p><p>　　在維修方面，PLC完善的診斷和顯示功能，可以通過模塊上的顯示或編程器等很容易地找出故障的模塊，而且由于模塊化設(shè)計(jì)，因此只需對出錯的模塊進(jìn)行更換即可。</p><p><b>　　4.網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)大

30、</b></p><p>　　PLC不僅能做到遠(yuǎn)程控制、進(jìn)行PLC內(nèi)部通信與上位機(jī)進(jìn)行通信，還具備專線上網(wǎng)、無線上網(wǎng)等功能。</p><p><b>　　5.體積小、重量輕</b></p><p>　　由于PLC內(nèi)部電路主要采用微電子技術(shù)設(shè)計(jì)，因此它具有體積小、重量輕等特點(diǎn)。</p><p>　　2.3 PL

31、C機(jī)型的選擇</p><p>　　如何在實(shí)際應(yīng)用時(shí)選擇合適的 PLC設(shè)備 ,也是很關(guān)鍵的問題。首先是選用合適廠家的產(chǎn)品。目前市場上的 PLC 產(chǎn)品很多。最具代表性的有日本立石公司 歐姆龍 - OMRON 、德國西門子公司以及日本三菱公司的可編程控制器（PLC）系列產(chǎn)品。其中 OMRON 的 PLC,以小型產(chǎn)品最受歡迎。一方面是由于其價(jià)位較低,性能價(jià)格比較高;另一方面是由于它配有較強(qiáng)的指令系統(tǒng)。我國普遍使用的小型(

32、PLC 產(chǎn)品是 OMRON 產(chǎn)品。立石公司 歐姆龍 -)OMRON 首推 C系列 PLC。西門子 PLC產(chǎn)品品質(zhì)精良但價(jià)格昂貴。三菱公司則推出整體式 PLC。當(dāng) PLC廠家確定后 ,便可根據(jù) PLC 的技術(shù)指標(biāo)來選擇合適的 PLC 設(shè)備。例如:輸入/輸出點(diǎn)數(shù)(PLC外部輸入、輸出端子總數(shù) ,這是 PLC 最重要)的一項(xiàng)指標(biāo) 、掃描速度、指令條數(shù)、內(nèi)存容量等。</p><p>　　通過對設(shè)計(jì)的系統(tǒng)分析，一個教室將會

33、用到4個模擬量輸入點(diǎn)，9個數(shù)字量輸入點(diǎn)，4個數(shù)字量輸出點(diǎn)?？紤]到應(yīng)該留有20%的余量，所以系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不適合采用整體式PLC，更加適合采用模塊式PLC。</p><p>　　在本系統(tǒng)中，采用西門子S7-300作為控制器使用。對于CPU采用CPU315-2 DP, 它具有中到大容量程序存儲器和PROFIBUS-DP 主/ 從接口，可用于大規(guī)模的 I/O 配置以及建立分布式 I/O 結(jié)構(gòu)。數(shù)字量輸入模塊采用SM3

34、21，它具有16個輸入點(diǎn)；數(shù)字量輸出模塊采用SM322，它具有16個輸出點(diǎn)；模擬量模塊采用SM331，它具有8個模擬量輸入點(diǎn)。</p><p>　　系統(tǒng)的I/O分配表如下表所示。</p><p>　　表2-1 I/O分配表</p><p>　　第三章 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 S7-300的編程語言</p>&l

35、t;p>　　3.1.1 PLC編程語言的國際標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　IEC 61131 是PLC 的國際標(biāo)準(zhǔn)，1992～1995年發(fā)布了 IEC 61131標(biāo)準(zhǔn)中的 1 ～4 部分，我國在 1995 年11 月發(fā)布了 GB/T 15969-1/2/3/4(等同于 IEC 61131-1/2/3/4) 。IEC 61131-3 廣泛地應(yīng)用 PLC 、DCS 和工控機(jī)、 “軟件PLC ”、數(shù)控系統(tǒng)、RTU 等

36、產(chǎn)品。 </p><p>　　定義了 5 種編程語言 </p><p>　?。?） 指令表IL(Instruction list) ：西門子稱為語句表 STL 。 </p><p>　?。?）結(jié)構(gòu)文本ST(Structured text)：西門子稱為結(jié)構(gòu)化控制語言</p><p><b>　　（SCL ）。 </b>&l

37、t;/p><p>　?。?）梯形圖LD(Ladder diagram)：西門子簡稱為 LAD。 </p><p>　?。?）功能塊圖 FBD (Function block diagram) ：標(biāo)準(zhǔn)中稱為功能方框圖語言。 </p><p>　?。?）順序功能圖 SFC(Sequential function chart)：對應(yīng)于西門子的 S7 Graph。</p&

38、gt;<p>　　PLC的編程語言如下圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1PLC的編程語言</p><p>　　3.1.2 STEP 7 中的編程語言</p><p>　　S7-300 PLC用STEP7軟件編寫程序。常用的編程語言有梯形圖語言(LAD)、語句表(STL)、順序功能圖語言(SFC)和功能塊語言(FBD)，而且各種語言之間可以用S

39、TEP7軟件相互轉(zhuǎn)化。</p><p>　?。?）順序功能圖(SFC) ：STEP 7中的S7 Graph </p><p>　?。?）梯形圖(LAD) 直觀易懂，適合于數(shù)字量邏輯控制?！澳芰鳌?Power flow) 與程序執(zhí)行的方向。 </p><p>　?。?）語句表(STL) ：功能比梯形圖或功能塊圖強(qiáng)。</p><p>　?。?）

40、功能塊圖 (FBD) ：“LOGO ！”系列微型 PLC 使用功能塊圖編程。 </p><p>　　（5）結(jié)構(gòu)文本(ST) ：STEP 7的S7 SCL（結(jié)構(gòu)化控制語言）符合 EN 61131-3 標(biāo)準(zhǔn)。 </p><p>　　SCL 適合于復(fù)雜的公式計(jì)算、復(fù)雜的計(jì)算任務(wù)和最優(yōu)化算法，或管理大量的數(shù)據(jù)等。</p><p>　?。?）S7 HiGraph 編程語言 &

41、lt;/p><p>　　圖形編程語言S7 HiGraph 屬于可選軟件包，它用狀態(tài)圖（state graphs ）來描述異步、非順序過程的編程語言。 </p><p>　?。?）S7 CFC 編程語言 </p><p>　　可選軟件包 CFC （Continuous Function Chart ，連續(xù)功能圖）用圖形方式連接程序庫中以塊的形式提供的各種功能。 <

42、;/p><p>　?。?）編程語言的相互轉(zhuǎn)換與選用 </p><p>　　在STEP 7編程軟件中，如果程序塊沒有錯誤，并且被正確地劃分為網(wǎng)絡(luò)，在梯形圖、功能塊圖和語句表之間可以轉(zhuǎn)換。如果部分網(wǎng)絡(luò)不能轉(zhuǎn)換，則用語句表表示。 </p><p>　　語句表可供喜歡用匯編語言編程的用戶使用。語句表的輸入快，可以在每條語句后面加上注釋。設(shè)計(jì)高級應(yīng)用程序時(shí)建議使用語句表。 <

43、;/p><p>　　梯形圖適合于熟悉繼電器電路的人員使用。設(shè)計(jì)復(fù)雜的觸點(diǎn)電路時(shí)最好用梯形圖。 </p><p>　　功能塊圖適合于熟悉數(shù)字電路的人使用。 </p><p>　　S7 SCL編程語言適合于熟悉高級編程語言（例如 PASCAL 或C語言）的人使用。 </p><p>　　S7 Graph，HiGraph 和CFC 可供有技術(shù)背景，但是

44、沒有 PLC 編程經(jīng)驗(yàn)的用戶使用。S7 Graph 對順序控制過程的編程非常方便，HiGraph適合于異步非順序過程的編程，CFC 適合于連續(xù)過程控制的編程。</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，將使用梯形圖進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，本系統(tǒng)的流程圖如下圖3-2所示。</p><p>　　圖3-2控制系統(tǒng)流程圖</p><

45、p>　　3.2 梯形圖程序設(shè)計(jì)</p><p>　　系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)將按照流程圖進(jìn)行編寫。</p><p><b>　?。?）上電復(fù)位程序</b></p><p>　　由于S7-300和200不同沒有內(nèi)部繼電器，所以它的上電激活一周期，需要的OB100軟啟動里面編寫，暖啟動開機(jī)第一個掃描周期掃描其余不掃描，可以在OB100里置位一個位。&l

46、t;/p><p>　　M2.0為FC105的BIPOLAR參數(shù)，將M2.0置位表示輸入值為雙極性。如下圖3-3所示。</p><p>　　圖3-3通電復(fù)位程序</p><p>　　（2）光照度與聲響檢測</p><p>　　對光照度和聲響進(jìn)行檢測，若同一個區(qū)域中滿足光照度不足和有聲響則對應(yīng)的M得電。如下圖3-4所示。</p>&l

47、t;p>　　圖3-4光照度與聲響檢測程序</p><p><b>　?。?）模擬量輸入</b></p><p>　　對4個區(qū)域內(nèi)的紅外傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并將采集的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量存放的存儲器內(nèi)。如下圖3-5所示</p><p>　　圖3-5模擬量輸入程序</p><p><b>　　（4）數(shù)據(jù)的判斷&

48、lt;/b></p><p>　　對采集進(jìn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，看是否讓燈點(diǎn)亮。假設(shè)輸入電流大于等于10mA時(shí)，為檢測到有人。如下圖3-6所示。</p><p>　　圖3-6數(shù)據(jù)判斷程序</p><p>　?。?）投影儀打開延時(shí)</p><p>　　當(dāng)在投影儀開啟后延遲一定的時(shí)間，自動關(guān)閉講臺區(qū)對應(yīng)的燈以達(dá)到較佳的視覺效果。如下圖3-7所示。

49、</p><p><b>　　圖3-7延時(shí)程序</b></p><p>　　3.3 人機(jī)界面設(shè)計(jì)</p><p>　　系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)還包括了人機(jī)界面。</p><p>　　本系統(tǒng)的人機(jī)界面主要可以分為三部分：學(xué)校總貌，單個教學(xué)樓控制，單個教室控制。學(xué)?？偯踩缦聢D3-8所示。</p><p><

50、;b>　　圖3-8學(xué)?？偯?lt;/b></p><p>　　在界面中點(diǎn)擊相應(yīng)的教學(xué)樓，便可以進(jìn)了相應(yīng)的教學(xué)樓控制界面。點(diǎn)擊“返回”，可以回到上一界面。如下圖3-9所示。</p><p>　　圖3-9 1號樓控制界面</p><p>　　在界面中點(diǎn)擊相應(yīng)的教室，便可以進(jìn)了相應(yīng)的教室控制界面。點(diǎn)擊“返回”，可以回到上一界面。如下圖3-10所示。</p

51、><p>　　圖3-10 1#202教室控制界面</p><p>　　在界面中可以監(jiān)控教室里各個區(qū)域的燈光，光照亮度，有沒有人。</p><p>　　點(diǎn)擊“遠(yuǎn)控”可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，點(diǎn)擊“自控”可以恢復(fù)到自動控制，點(diǎn)擊“返回”回到上一菜單。</p><p>　　3.4 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)</p><p>　　在設(shè)計(jì)完單個教室智能控

52、制之后，還需要將一個個教室連接在一起組成一個網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行集中的管理和控制。</p><p>　　S7-300 的通信網(wǎng)絡(luò)分為：MPI數(shù)據(jù)通信；PROFIBUS;工業(yè)以太網(wǎng)；點(diǎn)對點(diǎn)連接；AS-i網(wǎng)絡(luò)過程通信。S7-300網(wǎng)絡(luò)通信如下圖3-11所示。</p><p>　　圖3-11 S7-300網(wǎng)絡(luò)通信</p><p>　　出于價(jià)格和實(shí)用上的考慮，采用PROFIBUS作為

53、系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)連接通信。工業(yè)現(xiàn)場總線PROFIBUS是用于車間級監(jiān)控和現(xiàn)場層的通信系統(tǒng)。? S7-300 PLC可以通過通信處理器或集成在CPU上的PROFIBUS- DP接口連接到PROFIBUS - DP網(wǎng)上。? 帶有PROFIBUS – DP 主站/從站接口的CPU能夠?qū)崿F(xiàn)高速和使用方便的分布式I/O控制。? PROFIBUS 的物理層是RS-485接口。最大傳輸速率為12M Bit/S，最多可以與127個節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。網(wǎng)絡(luò)中可以

54、串接中繼器，用光纖通信距離可達(dá)90Km。? 可以通過CP342/343通訊處理器將S7-300與PROFIBUS – DP或工業(yè)以態(tài)網(wǎng)系統(tǒng)相連。完全可以達(dá)到系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。PROFIBUS – DP的網(wǎng)絡(luò)通信如下圖3-12所示。</p><p>　　圖3-12 PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)通信</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p

55、>　　(1)前兩年半的時(shí)間都在學(xué)習(xí)工業(yè)自動化的理論基礎(chǔ)知識，并未真正地去應(yīng)用和實(shí)踐，大三上半年的實(shí)訓(xùn)課，使我的動手能力有所提高。經(jīng)過通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我學(xué)到了不少東西，感觸也滿深的，總的說來這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我接觸到了平時(shí)沒有接觸的元器件及儀器設(shè)備，嘗試了全新的知識和制作。從中發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足。我體會到學(xué)習(xí)理論知識、培養(yǎng)自學(xué)能力、訓(xùn)練思維方法和創(chuàng)新思維方法的重要性；知識掌握得越多，設(shè)計(jì)就會更全面、順利、完整。</p>

56、<p>　　(2） 設(shè)計(jì)是理論與實(shí)踐相結(jié)合，鞏固基礎(chǔ)知識與培養(yǎng)創(chuàng)新思維相結(jié)合，個人作用與集體協(xié)作相結(jié)合的一門大型實(shí)踐課，它培養(yǎng)我們學(xué)生的全面素質(zhì)。我經(jīng)過這次系統(tǒng)性的畢業(yè)設(shè)計(jì)，熟悉了對一項(xiàng)課題進(jìn)行研究、設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)的詳細(xì)過程，這些在我們將來的學(xué)習(xí)和工作有很大的幫助。</p><p>　?。?） 畢業(yè)設(shè)計(jì)對以前學(xué)過的理論知識起到了回顧作用，并對其加以了進(jìn)一步的鞏固。</p><p>

57、;　　（4） 畢業(yè)設(shè)計(jì)培養(yǎng)了我嚴(yán)肅認(rèn)真和實(shí)是求事科學(xué)態(tài)度，而且培養(yǎng)了我耐心、仔細(xì)的工作作風(fēng)，同時(shí)也增強(qiáng)了學(xué)生之間、學(xué)生與老師之間的友情。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本論文是在陳懷忠老師的悉心教誨指導(dǎo)下完成的，在整個畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，得到了導(dǎo)師的認(rèn)真指導(dǎo)和幫助，導(dǎo)師的嚴(yán)謹(jǐn)學(xué)風(fēng)和淵博學(xué)識使本人受益匪淺，在此表示誠摯的敬意和由衷的感謝。同

58、時(shí)要感謝電氣工程分院領(lǐng)導(dǎo)和老師給我們提供了良好的環(huán)境和熱心指導(dǎo)。在整個設(shè)計(jì)過程中，我不但鞏固了已經(jīng)所學(xué)的許多基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識，而且在查閱大量課外書籍的同時(shí)，開闊了視野，增長了見識，并學(xué)到了許多有用的東西，對整個設(shè)計(jì)有了明確的認(rèn)識。</p><p>　　感謝在百忙中評閱論文和參加答辯的各位領(lǐng)導(dǎo)和老師，由于首次做教室智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，錯誤、漏洞一定不少，望各位老師不吝賜教。</p><p>

59、;<b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]張進(jìn)秋,等.可編程控制器原理及應(yīng)用實(shí)例[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004</p><p>　　[2]王淑英,等.電氣控制與PLC的應(yīng)用[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2007</p><p>　　[3]吳麗,等.電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008.</

60、p><p>　　[4]湯以范.電氣與可編程控制技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004</p><p>　　[5] 王兆義.可編程控制器教程[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003.</p><p>　　[6]高欽和.PLC用用開發(fā)案例精選（第2版）[M].北京:人民郵電出版社,2008.</p><p>　　[7]高欽和.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)與

61、設(shè)計(jì)實(shí)例.[M].北京：人民郵電出版社，2004.</p><p>　　[8]廖常初.PLC編程及應(yīng)用，2002.</p><p>　　[9]張運(yùn)剛.PLC職業(yè)技能培訓(xùn)及視頻精講——西門子STEP7，人民郵電出版社，2010.10.</p><p>　　[10]胡敏.深入淺出西門子S7-300PLC，北京航空航天大學(xué)出版社，2004.8.</p>&l