基于PLC应用技术的智能照明控制系统设计

张季　吕高劲　杨洁

摘 要：该文基于PLC应用技术，分别利用时间原则、照度自动感应、场景模式选择3种原则，将智能照明控制子系统和智能窗帘子系统结合起来，实现白天与非白天、低照度（阴天）与高照度（晴天）、娱乐与工作共5种模式的自动控制。

关键词：智能照明 智能窗帘 PLC

中图分类号：TM923 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）03（b）-0013-02

智能家居是利用先进的计算机、网络通信、自动控制等技术，将与家庭生活有关的各种应用子系统有机地结合在一起，通过综合管理，让家庭生活更舒适、安全、有效和节能。衡量一个住宅智能化系统的成功与否，并非仅仅取决于智能化系统的多少、系统的先进性或集成度，而是取决于系统的设计和配置是否经济合理并且系统能否成功运行，系统的使用、管理和维护是否方便，系统或产品的技术是否成熟适用。

1 智能照明控制系统

智能照明控制系统是实现对全宅灯光的智能管理，可以分为有线控制和无线控制两种方式。有线控制是智能照明的初级发展形势，特点是安全稳定；无线控制因控制范围受到约束，至今未广泛应用发展。控制过程可以通过定时控制、自动感应控制、电话远程控制、电脑本地及互联网远程控制等多种控制方式实现功能，从而达到智能照明的节能、环保、舒适、方便的功能。

一般的智能家居系统中都将智能照明控制系统和智能窗帘控制系统作为两个独立的子系统来讨论，但是这两个系统是相互依附的，智能窗帘应该作为智能照明控制中的一部分。

2 PLC控制系统

PLC作为一种工业控制技术，具有可靠性高、抗干扰能力强、使用方便、操作简单和适应性强等特点。一台小型PLC内有成百上千个可供用户使用的编程元件，有很强的功能，可以实现非常复杂的控制功能。PLC可以通过通信联网，实现分散控制，集中管理。

3 电光源的选择

LED光源具有省电，耗电量小，发光效率高、寿命长等优点。与传统的白炽灯、荧光灯相比，有效的节约了能耗。LED光源是低电压（VF=2～3.6 V），大电流（IF=200～1 500 mA）工作的半导体器件，必须提供合适的直流才能正常发光，由于人们日常使用的是220 V的高压交流电，所以必须使用降压的技术获得较低的电压，常用的是变压器或开关电源降压，然后将交流变成直流，再变成直流恒流源，才能促使LED光源发光。因此，直流驱动LED光源的系统方案必然是变压器+整流（或开关电源）+恒流源。

4 应用案例分析

基于PLC应用技术的智能照明控制系统可以定义为一个目标或者一个系统。该文将结合PLC技术，以一个两层住宅模型为研究对象，确定采用时间控制、自动感应控制及场景模式控制3种模式结合，采用LED光源及开关电源+恒流源的驱动方式，以三菱FX3U为主体实现对智能照明和智能窗帘系统的自动控制方案的设计。

智能照明控制系统对照明的控制是以模块式的自动控制为主，手动控制为辅，照明预置场景的信息存储在内存中，这些信息的设置和更换十分方便，使建筑物的照明管理和设备维护变得更加简单。例如在客厅中，可根据时间设定晚上10点半后，自动切换到睡眠照明模式。白天模式中可以根据室外照度的变化自动切换室内的照明控制模式。

具体方案介绍及各种模式控制内容如下。

（1）方案一：时间原则控制。

控制要求：24 h制，白天（6：00～17：30）模式，系统会自动切换成关灯开窗模式。夜晚（17：30～22：30），系统会自动切换成开灯关窗模式。夜间睡眠（22：30～24：00，0：00～6：00），系统会自动切换成关灯关窗模式。

实施过程：用定时器模拟24 h制，分为3个阶段，t1时间段，白天模式；t2+t3时间段，非白天模式（夜晚模式+睡眠模式）。

（2）方案二：照度感应控制。

控制要求：依据光照强度进行灯光的控制和窗帘的控制。根据表1中的参考数据，为了提高阴天环境中的工作照度，将阴天与晴天的分界照度值定为150lx。E≥150lx（晴天），2组灯带关闭，窗帘打开。0lx≤E<150lx（阴天），2组灯带开启，窗帘打开（见表1）。

控制过程：由光照度传感器采集光照强度信号，经过A/D转换，输入到PLC，由PLC将采集到的信号和程序中预先设置的光照强度范围进行对比，作出判断，然后发出控制信号。

（3）方案三：根据场景用途选择模式。娱乐模式（选择开关一），开启1组灯带，照度较低；阅读及工作模式（选择开关二），开启2组灯带，照度较高。

5 结语

该文的应用案例在两层模型小屋里得以实现，通过对手自模式、时间、照度等因素的判断可以有效地实现对五种模式进行切换选择。如果能把该控制方案应用在大面积建筑的照明系统中，其智能、自动、节能、性价比、舒适等方面的优势将得以更大程度地体现。

参考文献

[1] 马小军.智能照明控制系统[M].南京：东南大学出版社，2009.

[2] 郁汉琪.电气控制与可编程序控制器应用技术[M].2版.南京：东南大学出版社，2009.

[3] 刘建华，张静之.传感器与PLC应用[M].北京：科学出版社，2009.