基于PLC的简易照明防护系统的设计

邓金凤，卢荣敏（茂名技师学院，广东茂名，525000）



基于PLC的简易照明防护系统的设计

邓金凤，卢荣敏
（茂名技师学院，广东茂名，525000）

摘要：本文提出了基于三菱PLC控制部件为核心的简易节能照明及防护报警系统方案，对系统控制进行了分析，并说明了实现的功能和软、硬件设计。实际运行表明，本系统简单可靠、功能性强，性能好，为人们的日常工作带来便利，起到了一定的防护作用。

关键词：PLC；节能照明；红外传感器；防护报警

0 前言

龙荔农场是一个小型农场，养殖有较多的鸡、牛等动物。由于该农场处于比较偏僻的半山腰上，而且动物养殖场离人住处有一段距离，为了夜晚照明以及做好夜晚相关的防护工作，这就需要在动物养殖场处进行夜晚防护和节能照明的控制。市面上基于单片机的防护系统虽然集成度高，功能全，但结构复杂，价格高，维护比较麻烦，抗干扰性和可靠性较差，而且缺少照明节能控制。由于PLC抗干扰、可靠性好，使用维护简单，本文根据农场实际情况，采用PLC实现简易实用的节能照明及防护报警控制。

1 系统构成

1.1 系统控制要求

动物养殖场的照明灯需要在夜晚开启，以方便人员半夜查看动物养殖处的情况，白天照明灯关闭，而且夜晚有动物或人员非法入侵动物养殖场时，能进行报警提醒，不需要时可手动关闭防护系统。系统的控制要求如下：

（1）节能照明控制：早上7：00关闭，晚上19：00开启；

（2）防护系统控制：早上7：00防护系统关闭，晚上19：00防护系统开启；非法入侵时：报警灯闪烁、蜂鸣器响；不需要时：可手动关闭防护系统；

（3）按复位键，报警停止，恢复正常。

1.2 系统总体设计框图

根据系统的控制要求，系统主要由四部分组成：（1）PLC：驱动照明电路和防护电路工作；（2）红外传感器及处理电路：检测非法入侵信号并转换为PLC的输入信号；（3）复位电路：使系统恢复正常工作状态；（4）照明及防护电路：实现智能照明及报警防护工作。系统总体设计框图如下：

1.3 系统工作原理

本系统利用了PLC的程序编写实现对照明电路的节能自动控制，同时结合热释红外传感器实现夜晚自动值守防护。将照明灯安装在所需地点，同时将传感器放置于检测区域，在该系统开始工作后，照明电路按照程序的设定实现定时开启和关闭，报警系统开启后，报警信号指示灯亮，热释电红传感器将检测到人体或较大动物的红外信号转换成电压信号，经处理电路整形处理为开关信号送入PLC，PLC经过运算处理，输出一个驱动电压给相应的电路，从而驱动防护电路执行相关动作，使得报警灯闪烁和扬声器发出声音，提醒人员进行查看。防护电路执行后，按下复位按钮，系统恢复正常工作。在不需要防护系统工作时，可手动关闭，报警信号指示灯亮熄灭，即使传感器检测到信号时，防护电路不执行。

图1 系统控制框图

2 系统配置说明

2.1 红外传感器

本系统选用的是人体红外感应模块HC-SR501，HR-SR501是基于红外线技术的自动控制模块，采用德国原装进口LHI778探头设计，灵敏度高，可靠性强，超低电压工作模式，价格低廉，技术性能稳定，安装比较方便，抗干扰能力强，隐蔽性强。当有人体经过时，传感器探头将感测到的人体红外信号，然后通过HC-SR501模块将其转换为电压信号放大控制从而实现了防盗报警功能，达到了安全防护之目的。红外感应模块HC-SR501是利用热电元件的热释电效应探测人体等辐射的红外光的红外传感器，它是一种被动式调制型温度敏感器件，利用热释电效应工作，采用双元探头，通过目标发出的红外辐射来探测目标的，其相应速度虽不如光子型，但由于它可在室温下使用、光谱响应宽、工作频率宽、灵敏度与波长无关，容易使用。

2.2 PLC

PLC是个可编程序控制器，它主要控制的是开关量。根据控制系统的工作要求、实际需求以及输入输出变量等因素综合考虑，选用三菱FX2N-16MR-D PLC。其质量高、耐用，主要参数如下：输入点数为8个，输出触点为8个，输出电流2A。

2.3 开关电源

系统自备一组+5V+12V开关电源，为人体红外感应模块HCSR501提供+5V工作电压，同时给PLC输出负载提供+12V工作电压，以及作为PLC的短路保护工作电源。

2.4 负载

运行指示灯和报警信号指示灯采用IED发光二极管，照明灯采用12WLED灯，报警扬声器采用24W汽车喇叭。

3 PLC程序设计

3.1 PLC I / O分配表，如表1所示

表1 PLC I / O分配表

3.2 PLC接线图，如图2所示

图2 PLC接线图

3.3 PLC梯形图，如图3图4所示

4 元器件明细表

元器件明细表如表2所示。

图3

图4

表2 元器件明细表

5 结论

PLC与人体红外感应模块HC-SR501配合构成的防护控制系统，在农场使用了三个多月，运行状况较好，有效解决了节能照明和夜晚防护的问题。该系统结构简洁，方便施工，程序灵巧，操作方便，抗干扰能力强，稳定性好，价格相对低廉，对于防护要求不高且资金投入少的场合实现报警控制有一定的参考作用。

参考文献

［1］电工新技术教实训指导.广东省职业技能鉴定指导中心组.

［2］张方庆主编.可编程控制器技术及其应用.北京：电子工业出版社，2013.

Design of a simple lighting protection system based on PLC

Deng Jinfeng，Lu Rongmin
（Maoming Technician College，Maoming Guangdong，525000）

Abstract：In this paper we propose based on Mitsubishi PLC control unit for core simple and energy-saving lighting and protection alarm system，of the control system are analyzed，and illustrates the functions and soft，hardware design.The actual operation shows that，the system is simple，reliable，functional， performance is good， for the people's daily work convenience and plays a protective role.

Keywords：PLC；energy saving lighting；infrared sensor；protection alarm