照明自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

梁源

摘 要 隨著社會(huì)的發(fā)展，對(duì)于照明自動(dòng)控制的要求逐漸朝著節(jié)能目標(biāo)前進(jìn)。就當(dāng)前的學(xué)校而言，開(kāi)展合理的照明自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，就可以幫助學(xué)校達(dá)到節(jié)約照明用電，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的，滿(mǎn)足照明自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求。所以，希望通過(guò)本文的探究，能夠?qū)φ彰髯詣?dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有一個(gè)全面的了解，同時(shí)也能夠更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)節(jié)能降耗的意義。

【關(guān)鍵詞】照明 自動(dòng)控制 節(jié)能 設(shè)計(jì)

隨著社會(huì)對(duì)于節(jié)能減排的廣泛關(guān)注，尤其是在現(xiàn)階段電能短缺對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及人民生活造成影響的時(shí)刻，在很多學(xué)校，依賴(lài)人工管理的方式，很容易造成電能的浪費(fèi)以及經(jīng)濟(jì)的損失。所以，通過(guò)照明自動(dòng)控制系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)，不但可以節(jié)約經(jīng)濟(jì)，還可以達(dá)到節(jié)能降耗的目標(biāo)。

1 節(jié)能潛力分析

就節(jié)能潛力而言，擁有怎樣的節(jié)能潛力會(huì)直接影響到自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否值得，當(dāng)自動(dòng)控制設(shè)計(jì)能夠達(dá)到一定程度的資源節(jié)約，那么自動(dòng)控制就非常的必要。我們以某個(gè)學(xué)校教室的照明設(shè)計(jì)國(guó)家節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)來(lái)計(jì)算，教室照明功率的密度為10W/m2，每一天正常用電15h，一個(gè)教室標(biāo)準(zhǔn)面積為96m2，每一個(gè)教學(xué)年度按照270天來(lái)計(jì)算，假設(shè)一個(gè)學(xué)校有200間教室，節(jié)電按照平均30%來(lái)計(jì)算，那么一年所節(jié)約的電費(fèi)在12-20萬(wàn)元。所以，研究教室節(jié)能照明自動(dòng)控制系統(tǒng)，不但可以滿(mǎn)足學(xué)?；镜恼彰餍枨?，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)照明的節(jié)能自動(dòng)化控制，在節(jié)能降耗的基礎(chǔ)上，能夠延長(zhǎng)燈具使用的基本壽命，進(jìn)而降低運(yùn)行的費(fèi)用，最終成為建筑節(jié)能不可或缺的一部分。

2 教室自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方案

在對(duì)教室自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，首先我們需要了解系統(tǒng)控制的整體結(jié)構(gòu)，能夠?qū)ζ溆幸粋€(gè)清晰的分析與認(rèn)識(shí)。然后，分析不同時(shí)間段的控制策略，這樣才能夠設(shè)計(jì)出完美的方案，實(shí)現(xiàn)教室自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

2.1 系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)

基于“上位機(jī)-PLC-現(xiàn)場(chǎng)節(jié)點(diǎn)”的結(jié)構(gòu)，按照“分布執(zhí)行，集中管理”的方式來(lái)控制系統(tǒng)的各個(gè)設(shè)備，其控制系統(tǒng)見(jiàn)圖1所示。本系統(tǒng)選擇的下位機(jī)為西門(mén)子S7-200型PLC，在工作人員登錄系統(tǒng)之后，就可以在其中設(shè)定特定的教室課表，然后發(fā)送到PLC中進(jìn)行保存，并且在上位機(jī)中保存。在PLC接受課表數(shù)據(jù)之后，就會(huì)按照上課的時(shí)間段來(lái)對(duì)教室內(nèi)的照明燈具開(kāi)關(guān)加以安排，最終達(dá)到照明自動(dòng)控制的要求，這樣可以有效避免浪費(fèi)的出現(xiàn)。工作人員按照上位機(jī)軟件，也可以對(duì)教室的特定課表進(jìn)行隨時(shí)的更改，也可以直接利用遠(yuǎn)程控制在對(duì)燈具開(kāi)關(guān)加以控制，使得控制靈活快捷。在上位機(jī)軟件能夠監(jiān)控特定教室燈具使用的情況下，也包含了實(shí)時(shí)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)與使用時(shí)間等，數(shù)據(jù)能夠保存在上位機(jī)之中。

2.2 控制系統(tǒng)的主要控制策略

本控制系統(tǒng)是基于時(shí)間控制的策略，并且按照教室的實(shí)際工作時(shí)間來(lái)進(jìn)行調(diào)整。

（1）正常工作日，在周一到周五，嚴(yán)格按照課表的時(shí)間來(lái)進(jìn)行燈具的開(kāi)關(guān)控制。

（2）在休息時(shí)間，控制系統(tǒng)白天不開(kāi)燈，在教室內(nèi)按照現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際需求實(shí)施人工開(kāi)燈。在晚上開(kāi)啟三分之一燈具，22點(diǎn)之后，檢查開(kāi)關(guān)并且關(guān)閉所有的燈具。

（3）寒暑假，控制系統(tǒng)不會(huì)開(kāi)啟所有的燈具。

3 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

按照某教學(xué)樓具體情況的分析，對(duì)于教室之內(nèi)所使用的燈具選擇同一布局的方式。燈具選擇36W日光燈，中等規(guī)模教室有9根日光燈。在教室內(nèi)部按照每一排三個(gè)燈具一組，前中后三排的模式，教室里面的開(kāi)關(guān)一次性的控制一排三個(gè)燈具。所以，基于這一特點(diǎn)，就實(shí)施了前中后位置的一、二、三號(hào)燈具的位置劃分[2]。

4 控制系統(tǒng)上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

上位機(jī)軟件在本控制系統(tǒng)最上層運(yùn)行，屬于控制系統(tǒng)的核心，也是整體系統(tǒng)的監(jiān)控平臺(tái)，可以滿(mǎn)足PLC控制、燈具運(yùn)行監(jiān)控、現(xiàn)場(chǎng)燈具直接控制以及燈具運(yùn)行時(shí)間統(tǒng)計(jì)等多種功能。這一控制系統(tǒng)上位機(jī)軟件選擇C#語(yǔ)言進(jìn)行編寫(xiě)，再利用.Net技術(shù)提供豐富資源，就可以滿(mǎn)足上位機(jī)的各項(xiàng)功能要求。

這一控制系統(tǒng)的控制是基于時(shí)間作為依據(jù)，同時(shí)，基于教室內(nèi)部時(shí)間使用的特殊要求，在設(shè)計(jì)之中提出了基于課表控制教室燈具的方法?；谶@一基本思想，按照課表的時(shí)間數(shù)據(jù)，當(dāng)系統(tǒng)判斷為上課時(shí)間，就會(huì)控制燈具進(jìn)行工作，但是出于下課時(shí)間，在預(yù)留一定時(shí)間之后，就會(huì)直接關(guān)閉燈具。

4.1 人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)

在人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)之中，用戶(hù)可以直觀方便的輸入課表數(shù)據(jù)，也可以直接對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的燈具進(jìn)行開(kāi)關(guān)的控制。

4.2 現(xiàn)場(chǎng)照明燈具監(jiān)控

上位機(jī)本身作為控制系統(tǒng)的監(jiān)控平臺(tái)，就可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)燈具的使用狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，這樣也可以讓工作人員在平臺(tái)上及時(shí)的了解現(xiàn)場(chǎng)燈具的工作時(shí)間以及開(kāi)關(guān)狀態(tài)。當(dāng)燈具的工作時(shí)間超出了壽命，系統(tǒng)就會(huì)提出警報(bào)，并且提示工作人員及時(shí)的更換。

想要滿(mǎn)足監(jiān)控?zé)艟郀顟B(tài)的功能要求，還需要上位機(jī)對(duì)PLC線(xiàn)圈的開(kāi)關(guān)狀態(tài)加以查詢(xún)?？梢酝ㄟ^(guò)Modbus協(xié)議的第1號(hào)功能，這一功能能夠直接讀取PLC數(shù)字量輸出口開(kāi)關(guān)的實(shí)際狀態(tài)，發(fā)送欲讀取的輸出線(xiàn)圈地址以及線(xiàn)圈的數(shù)量，在PLC成功接收了數(shù)據(jù)之后，就會(huì)直接返回到對(duì)應(yīng)的線(xiàn)圈。

5 結(jié)語(yǔ)

總而言之，本文主要是對(duì)照明電路的實(shí)施控制進(jìn)行分析，希望可以解決傳統(tǒng)教室內(nèi)部不需要照明情況下照明燈亮造成資源浪費(fèi)的問(wèn)題，這樣也可以避免原本繁瑣的人工控制方式，不但裝置簡(jiǎn)單，而且操作非常的方便，在當(dāng)前社會(huì)中，是非常不錯(cuò)的選擇。

參考文獻(xiàn)

[1]陳維仁.淺談建筑電氣照明節(jié)能設(shè)計(jì)[J].江西建材，2017（22）：193-194.

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[3]徐安高.建筑電氣照明中的節(jié)能方式與設(shè)計(jì)要點(diǎn)研究[J].建材與裝飾，2017（44）：99-100.

作者單位

山東省巨野縣第一中學(xué) 山東省巨野縣 274000