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目前，可编程控制器(PLC)在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。

　　①开关量的逻辑控制。这是PLC基本、广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。

　　②模拟量控制。在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量(Analog)和数字量(Digital)之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。

　　③运动控制。PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/0模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。

　　④过程控制。过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。中机院机电市场研究所

　　⑤数据处理。现代PLC具有数学运算(含矩阵运算、函数运算、逻辑运算)、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。内容来自中机院机电市场研究所

　　⑥通信及联网。PLC通信含PLC间的通信及PLC与其他智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。

　　随着PLC性能价格比的不断提高，其应用领域不断扩大。例如，在日本，PLC的应用范围已从传统的产业设备和机械的自动控制，扩展到以下应用领域：中小型过程控制系统、远程维护服务系统、节能监视控制系统，以及与生活相关联的机器、与环境关联的机器，而且均有急速上升趋势。值得注意的是，随着PLC和DCS相互渗透，两者的界线日趋模糊，PLC从传统的应用于离散的制造业向应用到连续的流程工业扩展的趋势更加明显。

 引言

　　随着现代控制技术的不断发展，照明控制的智能化要求也越来越高。采用智能照明控制系统不仅能为照明提供多种艺术效果，更能带来节约能源和降低运行费用的好处。

　　在图书馆、大型商场、室内运动场、长廊等大型照明场合，很多时候其区域可划分为有人区域和无人区域，如果所有区域的照明亮度都相同，则在无人区域的照明根本没有作用，为无效照明。如果智能照明控制系统能对人员位置进行检测，动态地确定出有人区域和无人区域，则可以对有人区域实行正常的较高亮度照明，而对无人区域则降低照度或者关闭灯具。随着人体的移动，系统动态地调整有效照明区域，以达到减少无效照明，在保证良好照明效果的同时节约能源的目的。

　　人体位置的正确判断是实现智能照明的首要前提，目前有人提出了利用红外与激光探测、射频卡结合身份识别、地板压力传感器等技术手段来确定人体位置的方法。但是这些方法在照明区域较大的场合应用时，存在无合适的传感器安装位置、布线复杂等问题，因此实施起来有一定困难，可靠性也难以进一步提高。实际上目前上述大型照明场合中安装视频监控探头非常普及，如果能充分利用这些视频监控图像，结合数字图像技术，从视频监控图像中提取人体图像，判断人体位置，则可以实现真正的智能化照明。本文采用数字视频图像目标定位与跟踪技术和PLC-Bus 技术构建智能照明控制系统，直接从视频图像中确定人体位置，而且灯具开闭控制信号直接通过电力线传输，不需要另外布线。因此能有效地克服传感器安装及布线方面的诸多困难问题，达到照度的自动调节、灯具的自动开关以及局部区域照明的良好控制效果，并且其可靠性也很高。

　　2 智能照明控制系统组成

　　整个系统的组成，从功能上来划分，由三部分构成：图像采集模块、图像处理模块和照明控制模块。

　　2.1 图像采集模块

　　图像采集模块主要由摄像头和光学玻璃镜头组成。其中，摄像头采用韩国现代HV7131R, 它是目前主流产品中效果较好的一种。HV7131R 采用0.3??m的CMOS 工艺，有效像素为30 万，功耗低于90mW, 具有曝光控制、增益控制和白平衡处理等功能，大帧率30fps@VGA.通过标准的I2C 接口设置HV7131R的内部寄存器，可以调节图像的曝光时间、分辨率、帧率、RGB 增益、镜像等，输出10 位的RGB 原始数据。

　　光学玻璃镜头采用远摄镜头，视角为20°，焦距可达几米至几十米。摄像头的架设应该尽量保证能够观测到整个监视区域，因此，在摄像头的安装位置和角度调节过程中，一般使监视区域设置在从图像底端开始。并且为了避免在提取人体图像时发生严重的粘连现象，摄像头要有尽量大的俯视角度。

　　2.2 图像处理模块

　　该模块由DSP 和数据缓存器组成。DSP 主要采用TI 公司的TMS320LF2407.DSP 主要完成的功能有：加电自主、完成初始化，通过I2C 接口设置摄像头的寄存器，对由图像采集模块获得的照明区监控图像进行预处理、完成对图像中的人体边缘提取、人体位置判断计算以及作出照明控制决策等功能。

　　2.3 照明控制模块与PLC Bus 技术

　　照明控制模块采用分布式控制方式，实现整个监视区域照明灯具的分散控制和集中管理。上位DSP根据图像分析结果作出照明设备控制决策，下位照明控制器接受上位机的通讯指令，控制相应灯具的开关，并具备调光功能。上位DSP 发出的控制指令通过PLC Bus 传给下位照明控制器执行。

　　PLC Bus 技术是近年来由荷兰ATS 电力线通信有限公司（ ATS., CO）研发出来的一种新的电力载波通讯技术。采用该技术的大优点是控制信号通过电力线传送，因此不需要额外布置控制线，节省大量线材消耗，控制系统安装方便，易于维护。 

PLC Bus 系统主要由三部分组成，即发射器、接收器和系统配套设备。发射器的主要作用是通过电力线发射PLC Bus 控制信号给接收器，通过对接收器的控制，从而达到间接控制灯及电器设备的目的。接收器的主要作用是接收来自电力线的PLC Bus 控制信号，并执行相关控制命令，从而达到灯及电器控制的目的。系统配套设备包括信号转换器、三相耦合器、吸波器等，主要是为了配合发射器及接收器设备辅助实现控制目的。

　　PLC Bus 采用Pulse Posit ion Modulation（ PPM）脉冲相位调制法，利用电力线的正弦波作为同步信号，通过在四个固定的时序中发送瞬间电脉冲来传递信号。

　　在50Hz 的电力线上，1 秒钟可以传输200 比特的数据，这样的通讯速率是不能够传输类似计算机的宽带数据，但对传送动作或者指令性的通讯已经足够了。

由于PLC Bus 的PPM 通讯方式的特殊性，接收器可以很轻松简单地还原出PLC Bus 的编码。在PLC Bus里，接收数据用的地址码有NID（ Network ID）和DID（ Destinat ion ID） 两种，NID 和DID 分别有8 比特，两者合起来多可以组成216个不同的地址，控制216个不同的设备。

　　PLC Bus 的主要特点：

　　（1） 无需布线，即插即用。

　　PLC Bus 技术主要通过电力线来传输控制信号，所以无需要重新布线，适用于所有已建成或正在安装的照明场所的智能控制工程。

　　（2） 超级速度，即控即现。

　　PLC Bus 的信号传输速度是每秒钟可完成10 个完整指令，平均每条指令从发射到执行在0??1 秒钟之内完成，几乎是即控即现。

　　（3） 双向通信，状态反馈。

　　在PLC Bus 产品的硬件、软件和协议中，允许双向通信，能让被控制灯具真实地反馈开关状态信号，以便确定控制命令是否真正被正确执行。而成本只比X-10 单一的接收组件或发射组件高出40% 左右，。

　　（4） 兼容性好，应用更广。

　　PLC Bus 技术设备可以与X-10、CE Bus 和LonWorks 设备兼容，完全不会产生任何信号冲突。

　　对灯具的控制可分调光与不调光两种，调光可通过采用OSRAM 的可调光电子镇流器对荧光灯进行调光，控制器输出0~ 10V 直流信号作为电子镇流器的控制信号，来实现荧光灯1% ~  的光通量调节范围。对白炽灯的调光可采用移相触发器和随机型固态继电器来实现。在随机型固态继电器控制端施加一个控制信号，交流负载便能立即导通。当这个控制信号为与交流电网同步的可移相的脉冲信号时，负载端可实现180°范围内的电压平稳调节。移相触发器根据控制电压的大小，输出端产生与电网电压同步的双倍电网频率的180°范围内移相的宽脉冲，用以驱动随机型固态继电器，达到移相调压的目的。因此，随机型固态继电器单独使用，可接通或开断灯光回路；与移相触发器配合使用，可实现白炽灯的调光。

　　3 智能照明控制中的人体目标动态定位技术

　　视频监控图像是三维照明区域场景的二维投影图像，虽然不能完全反应真实的三维场景，但两者之间有一定的投影关系，三维场景发生变化时视频图像也会发生相应的变化。此外，连续视频流的场景具有连续性，若照明区域中没有人体运动，则连续帧图像之间变化很小。反之，人体运动会引起帧差，在照明区域中静止背景下的人体目标动态检测，完全可以采用帧间变化检测（ Change Detection）检测出动态的人体目标。

　　基于静止背景的人体动态目标检测主要分三个部分：图像预处理、人体动态目标提取、人体位置判定。

　　3.1 图像的预处理

　　由摄像头摄取的照明区域数字图像中包含许多噪声，必须首先进行噪声滤除。噪声的滤除方法很多，中值滤波是一种常用的非线性信号处理技术，它用一个滑动模板在图像上逐点滑动，把模板内各点灰度值大小排序，居中的灰度值作为模板中心点的像素灰度值。该方法对图像中随机噪声有良好的抑制作用，又可以对图像的轮廓和边沿有较好的保护。另外，中值滤波具有对阶跃信号不产生影响，滤波后保持频谱不变以及对图像上的椒盐噪声具有很强的去除作用等特性。

　　照明区域的数字图像大小为M× N 像素，灰度值为f （ x , y ） , 采用四邻域中值滤波即可满足良好的效果，滤波后的图像灰度值为：

　　3.2 目标变化检测

　　当人体目标在监控视场出现或移动时，会使连续帧之间的像素灰度值发生变化，即产生帧差，目标对应区域的帧差比背景区域的帧差大。因此，通过计算帧差大小来判断有无变化产生是目标变化检测常用的一种方法，简单的算法是采用帧差值法。

1.专注于行业，培养行业用户。这是和国产厂商自己的产品和研发能力有关的，因为国产PLC厂商没法像国际厂商那样有那么齐全的PLC系列，这样自然限制了其发展的行业，也没有那么大的能力同时做好几个行业，现在国产PLC厂商呈现的是一种多而杂的状态，很少有固定的行业，因此在用户忠诚度方面不如国际厂商，在某一个行业做好之后，会培养出自己的行业用户，这些用户就会自然而然推广国产PLC。
　　2.先从一两个省份开始推广，再逐步扩展出去。受限于国产PLC厂商的规模，因此国产PLC厂商可以选择集中经历在一两个省份进行产品的推广，在这些地区稳定之后，在逐步向全国扩展。
　　3.加大在行业的宣传。通过我们的调研发现，国内用户在质量达标能满足要求时国产PLC，这也是国产PLC的一个优势，但是当真正决定使用国产PLC时，很多用户不知道哪些国产PLC比较好，有时也不知道怎么使用国产PLC，这就是国产PLC宣传不够所造成的，因此需加大宣传。
　　4.加大在软件上的开发力度。通过对使用和没有使用过国产PLC的国内用户访谈可知，他们普遍对国产PLC硬件比较放心，但是对国产PLC软件不是很满意，国产PLC软件无法满足复杂的控制。
　　5.尽快建立行业标准。国产PLC各家之间通讯接口不公开，使得国产PLC的发展越来越窄，用户对西门子PLC满意的一个地方就是他的开放性，国产PLC应该联合起来相互扶持发展，而不是互相限制。
　　6.选择行业。现在国内用户普遍对可靠性要求比较高的控制系统完全不考虑国产PLC，虽然国产PLC存在价格低的优势，但是像轧钢和饮料生产线等这些对控制系统可靠性要求比较高的行业，国产PLC的价格优势已经没有任何的吸引力，因为如果控制系统出现问题，导致整个生产线停止，损失的将是上百万或是更高，因此这些用户不会冒这样的风险使用国产PLC，短时间内用户的心理还没法改变，而对可靠性要求不是很高的行业，如供水、污水处理、除尘等行业，大部分用户还是乐意使用国产PLC。
　　7.充分利用现在的外部优势。中国因为低成本而成为世界制造中心，但是现在不断攀升的原材料价格和用工成本，使得这种优势在不断减弱，也使得设备制造商对价格越来越敏感，如何降低成本成为每一个OEM的首要问题，对于存在价格优势的国产PLC这是一个机遇，因此需要充分利用这种优势，把握这次机遇。