基于PLC應(yīng)用技術(shù)的智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

張季　呂高勁　楊潔

摘 要：該文基于PLC應(yīng)用技術(shù)，分別利用時(shí)間原則、照度自動(dòng)感應(yīng)、場(chǎng)景模式選擇3種原則，將智能照明控制子系統(tǒng)和智能窗簾子系統(tǒng)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)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(dòng)控制。

關(guān)鍵詞：智能照明 智能窗簾 PLC

中圖分類號(hào)：TM923 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）03（b）-0013-02

智能家居是利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信、自動(dòng)控制等技術(shù)，將與家庭生活有關(guān)的各種應(yīng)用子系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合在一起，通過綜合管理，讓家庭生活更舒適、安全、有效和節(jié)能。衡量一個(gè)住宅智能化系統(tǒng)的成功與否，并非僅僅取決于智能化系統(tǒng)的多少、系統(tǒng)的先進(jìn)性或集成度，而是取決于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和配置是否經(jīng)濟(jì)合理并且系統(tǒng)能否成功運(yùn)行，系統(tǒng)的使用、管理和維護(hù)是否方便，系統(tǒng)或產(chǎn)品的技術(shù)是否成熟適用。

1 智能照明控制系統(tǒng)

智能照明控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)對(duì)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(jí)發(fā)展形勢(shì)，特點(diǎn)是安全穩(wěn)定；無線控制因控制范圍受到約束，至今未廣泛應(yīng)用發(fā)展。控制過程可以通過定時(shí)控制、自動(dòng)感應(yīng)控制、電話遠(yuǎn)程控制、電腦本地及互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程控制等多種控制方式實(shí)現(xiàn)功能，從而達(dá)到智能照明的節(jié)能、環(huán)保、舒適、方便的功能。

一般的智能家居系統(tǒng)中都將智能照明控制系統(tǒng)和智能窗簾控制系統(tǒng)作為兩個(gè)獨(dú)立的子系統(tǒng)來討論，但是這兩個(gè)系統(tǒng)是相互依附的，智能窗簾應(yīng)該作為智能照明控制中的一部分。

2 PLC控制系統(tǒng)

PLC作為一種工業(yè)控制技術(shù)，具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、使用方便、操作簡(jiǎn)單和適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。一臺(tái)小型PLC內(nèi)有成百上千個(gè)可供用戶使用的編程元件，有很強(qiáng)的功能，可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。PLC可以通過通信聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)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(fā)光效率高、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。與傳統(tǒng)的白熾燈、熒光燈相比，有效的節(jié)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(dǎo)體器件，必須提供合適的直流才能正常發(fā)光，由于人們?nèi)粘Ｊ褂玫氖?20 V的高壓交流電，所以必須使用降壓的技術(shù)獲得較低的電壓，常用的是變壓器或開關(guān)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(fā)光。因此，直流驅(qū)動(dòng)LED光源的系統(tǒng)方案必然是變壓器+整流（或開關(guān)電源）+恒流源。

4 應(yīng)用案例分析

基于PLC應(yīng)用技術(shù)的智能照明控制系統(tǒng)可以定義為一個(gè)目標(biāo)或者一個(gè)系統(tǒng)。該文將結(jié)合PLC技術(shù)，以一個(gè)兩層住宅模型為研究對(duì)象，確定采用時(shí)間控制、自動(dòng)感應(yīng)控制及場(chǎng)景模式控制3種模式結(jié)合，采用LED光源及開關(guān)電源+恒流源的驅(qū)動(dòng)方式，以三菱FX3U為主體實(shí)現(xiàn)對(duì)智能照明和智能窗簾系統(tǒng)的自動(dòng)控制方案的設(shè)計(jì)。

智能照明控制系統(tǒng)對(duì)照明的控制是以模塊式的自動(dòng)控制為主，手動(dòng)控制為輔，照明預(yù)置場(chǎng)景的信息存儲(chǔ)在內(nèi)存中，這些信息的設(shè)置和更換十分方便，使建筑物的照明管理和設(shè)備維護(hù)變得更加簡(jiǎn)單。例如在客廳中，可根據(jù)時(shí)間設(shè)定晚上10點(diǎn)半后，自動(dòng)切換到睡眠照明模式。白天模式中可以根據(jù)室外照度的變化自動(dòng)切換室內(nèi)的照明控制模式。

具體方案介紹及各種模式控制內(nèi)容如下。

（1）方案一：時(shí)間原則控制。

控制要求：24 h制，白天（6：00～17：30）模式，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切換成關(guān)燈開窗模式。夜晚（17：30～22：30），系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切換成開燈關(guān)窗模式。夜間睡眠（22：30～24：00，0：00～6：00），系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切換成關(guān)燈關(guān)窗模式。

實(shí)施過程：用定時(shí)器模擬24 h制，分為3個(gè)階段，t1時(shí)間段，白天模式；t2+t3時(shí)間段，非白天模式（夜晚模式+睡眠模式）。

（2）方案二：照度感應(yīng)控制。

控制要求：依據(jù)光照強(qiáng)度進(jìn)行燈光的控制和窗簾的控制。根據(jù)表1中的參考數(shù)據(jù)，為了提高陰天環(huán)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(guān)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(qiáng)度信號(hào)，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換，輸入到PLC，由PLC將采集到的信號(hào)和程序中預(yù)先設(shè)置的光照強(qiáng)度范圍進(jìn)行對(duì)比，作出判斷，然后發(fā)出控制信號(hào)。

（3）方案三：根據(jù)場(chǎng)景用途選擇模式。娛樂模式（選擇開關(guān)一），開啟1組燈帶，照度較低；閱讀及工作模式（選擇開關(guān)二），開啟2組燈帶，照度較高。

5 結(jié)語

該文的應(yīng)用案例在兩層模型小屋里得以實(shí)現(xiàn)，通過對(duì)手自模式、時(shí)間、照度等因素的判斷可以有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)五種模式進(jìn)行切換選擇。如果能把該控制方案應(yīng)用在大面積建筑的照明系統(tǒng)中，其智能、自動(dòng)、節(jié)能、性價(jià)比、舒適等方面的優(yōu)勢(shì)將得以更大程度地體現(xiàn)。

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