基于PLC應用技術的智能照明控制系統設計

張季　呂高勁　楊潔

摘 要：該文基于PLC應用技術，分別利用時間原則、照度自動感應、場景模式選擇3種原則，將智能照明控制子系統和智能窗簾子系統結合起來，實現白天與非白天、低照度（陰天）與高照度（晴天）、娛樂與工作共5種模式的自動控制。

關鍵詞：智能照明 智能窗簾 PLC

中圖分類號：TM923 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）03（b）-0013-02

智能家居是利用先進的計算機、網絡通信、自動控制等技術，將與家庭生活有關的各種應用子系統有機地結合在一起，通過綜合管理，讓家庭生活更舒適、安全、有效和節能。衡量一個住宅智能化系統的成功與否，并非僅僅取決于智能化系統的多少、系統的先進性或集成度，而是取決于系統的設計和配置是否經濟合理并且系統能否成功運行，系統的使用、管理和維護是否方便，系統或產品的技術是否成熟適用。

1 智能照明控制系統

智能照明控制系統是實現對全宅燈光的智能管理，可以分為有線控制和無線控制兩種方式。有線控制是智能照明的初級發展形勢，特點是安全穩定；無線控制因控制范圍受到約束，至今未廣泛應用發展。控制過程可以通過定時控制、自動感應控制、電話遠程控制、電腦本地及互聯網遠程控制等多種控制方式實現功能，從而達到智能照明的節能、環保、舒適、方便的功能。

一般的智能家居系統中都將智能照明控制系統和智能窗簾控制系統作為兩個獨立的子系統來討論，但是這兩個系統是相互依附的，智能窗簾應該作為智能照明控制中的一部分。

2 PLC控制系統

PLC作為一種工業控制技術，具有可靠性高、抗干擾能力強、使用方便、操作簡單和適應性強等特點。一臺小型PLC內有成百上千個可供用戶使用的編程元件，有很強的功能，可以實現非常復雜的控制功能。PLC可以通過通信聯網，實現分散控制，集中管理。

3 電光源的選擇

LED光源具有省電，耗電量小，發光效率高、壽命長等優點。與傳統的白熾燈、熒光燈相比，有效的節約了能耗。LED光源是低電壓（VF=2～3.6 V），大電流（IF=200～1 500 mA）工作的半導體器件，必須提供合適的直流才能正常發光，由于人們日常使用的是220 V的高壓交流電，所以必須使用降壓的技術獲得較低的電壓，常用的是變壓器或開關電源降壓，然后將交流變成直流，再變成直流恒流源，才能促使LED光源發光。因此，直流驅動LED光源的系統方案必然是變壓器+整流（或開關電源）+恒流源。

4 應用案例分析

基于PLC應用技術的智能照明控制系統可以定義為一個目標或者一個系統。該文將結合PLC技術，以一個兩層住宅模型為研究對象，確定采用時間控制、自動感應控制及場景模式控制3種模式結合，采用LED光源及開關電源+恒流源的驅動方式，以三菱FX3U為主體實現對智能照明和智能窗簾系統的自動控制方案的設計。

智能照明控制系統對照明的控制是以模塊式的自動控制為主，手動控制為輔，照明預置場景的信息存儲在內存中，這些信息的設置和更換十分方便，使建筑物的照明管理和設備維護變得更加簡單。例如在客廳中，可根據時間設定晚上10點半后，自動切換到睡眠照明模式。白天模式中可以根據室外照度的變化自動切換室內的照明控制模式。

具體方案介紹及各種模式控制內容如下。

（1）方案一：時間原則控制。

控制要求：24 h制，白天（6：00～17：30）模式，系統會自動切換成關燈開窗模式。夜晚（17：30～22：30），系統會自動切換成開燈關窗模式。夜間睡眠（22：30～24：00，0：00～6：00），系統會自動切換成關燈關窗模式。

實施過程：用定時器模擬24 h制，分為3個階段，t1時間段，白天模式；t2+t3時間段，非白天模式（夜晚模式+睡眠模式）。

（2）方案二：照度感應控制。

控制要求：依據光照強度進行燈光的控制和窗簾的控制。根據表1中的參考數據，為了提高陰天環境中的工作照度，將陰天與晴天的分界照度值定為150lx。E≥150lx（晴天），2組燈帶關閉，窗簾打開。0lx≤E<150lx（陰天），2組燈帶開啟，窗簾打開（見表1）。

控制過程：由光照度傳感器采集光照強度信號，經過A/D轉換，輸入到PLC，由PLC將采集到的信號和程序中預先設置的光照強度范圍進行對比，作出判斷，然后發出控制信號。

（3）方案三：根據場景用途選擇模式。娛樂模式（選擇開關一），開啟1組燈帶，照度較低；閱讀及工作模式（選擇開關二），開啟2組燈帶，照度較高。

5 結語

該文的應用案例在兩層模型小屋里得以實現，通過對手自模式、時間、照度等因素的判斷可以有效地實現對五種模式進行切換選擇。如果能把該控制方案應用在大面積建筑的照明系統中，其智能、自動、節能、性價比、舒適等方面的優勢將得以更大程度地體現。

參考文獻

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