摘 要 本文针对画室照明系统的一般要求，提出基于 LOGO!为控制核心的照明自动控制系统的设计方案。该系统不仅能实现手动、定时控制，而且具有光照度自动控制功能，实践证明，系统操作简单，可靠性高，故障率低。
关键词 画室照明 控制 LOGO
0 引言
画室是艺术设计类专业素描、油画等绘画课程使用的重要场所之一，其照明主要采用自然采光和室内灯光照明两种方法。在晴朗的天气下，白天画室用自然采光方法接收室外的太阳光，故光线比较充足，可基本满足绘画要求，因此可减少照明灯光的数量。而在阴雨天气或晴天的早上和傍晚，室内光线昏暗，照度明显不足，在室内进行色彩写生时，写生对象晦暗不清，眼睛对物体固有色及环境色的敏感程度大打折扣，将严重影响教学和写生效果，因此必须增加照明灯光数量，以增强室内照明强度。但是当灯光数量过多时，室内光线会由于眩光而显得过分刺眼，容易导致视觉疲劳。因此必须根据室外光线强度，合适选择室内照明灯的数量，才会达到良好的写生和教学效果。目前各艺术院校采用的画室照明灯光控制主要通过脉冲继电器和定时继电器来完成，典型的解决方案如图1所示。
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图1 画室照明继电器控制电路图
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但是从目前画室的使用情况看，继电器控制的画室照明系统由于存在接线复杂、使用的元件数量多、机械部件易磨损、维修费用贵、可靠性差、更改功能时需要大量的工作量等缺点面临逐渐淘汰，而本文提出的采用西门子LOGO!为核心的照明控制系统，经实践证明故障率低、可靠性高、维修方便、经济实用。
1 照明系统功能要求
金华职业技术学院艺术设计学院目前共有在校生1200余人，拥有各类画室20余间，其画室灯光布置如图2所示。
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图2 画室灯光布置图
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根据上述艺术设计类专业对室内照明照度的要求，从画室灯光控制使用的自动性、方便性及减少画室长明灯最大程度节约电能等方面考虑。给出画室照明系统的功能要求: (1)不同的日光灯组和落地射灯组应能就近开关；(2)当室内光照度达到设定值时。通过光敏开关，可将临窗一侧日光灯和落地灯自动关闭，5分钟后才允许再次开启；(3)星期一到星期五，晚上8:30分自动关闭所有灯光；星期六到星期天延迟到9:30分关闭所有灯光。(4）任何时候，均可手动开关照明灯。
2 系统硬件设计
画室照明自动控制系统由控制单元LOGO! 光敏开关、按钮等设备组成。具体系统控制接线图如图3所示
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图3 LOGO！照明自动控制系统接线图
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2.1 控制单元LOGO!
LOGO!是西门子公司推出的自带编程器的超小型可编程控制器。它不仅集成了与、或、非等各种基本控制逻辑，还给完成定时、计数和时钟等功能。由于体积小，编程容易，参数设置方便、安装与维护简单，价格便宜，并具有较强的逻辑功能及数字量/模拟量输入输出功能而被广泛用于小型控制系统中。
LOGO!有多种型号，根据画室对照明照度控制的要求，本系统采用230RC型。该型号LOGO!具有8个输入点，4个输出点，每个输出点电压为115～240V(DC/AC)，最大承载电流为10A，可直接用于连接日光灯和射灯。
2.2光敏开关(日光控制开关)
根据CIE《室内工作场所照明》，一般美术教室（画室）的照度值应控制在300lx～1500lx之间。当画室照度低于100lx时，室内照明明显感到不足，眼睛无法辩清物象，而当照度高于1000lx时，室内照度过足，眼睛由于刺眼而容易疲劳，影响工作效率。实验表明，当画室室内照度在500lx～750lx时，绘画写生的效果最为理想。
根据画室室内照明度要求，本系统采用了德国泰邦LU113分体式光敏开关作为室内光照度控制元件。该光敏开关由光敏探头和控制器组成，安装方便，体积小。光亮度调节范围为2～7500LX，防止误动作时间为40秒，分2路控制，且带时间控制，能满足系统需要。
3 系统软件设计
根据画室照度控制功能要求，设计了该控制系统的功能块图，如图4所示
3.1 自动控制功能
当室内光照度大于750LX时，为避免光线过强而出现刺眼现象，通过光敏开关，在I5输入一个高电平“1”，经接通延时模块B09、反相器B10、模块B12产生一个置位信号，使Q2、Q4置位输出，临窗日光灯组和落地射灯组关闭。为避免误操作和有效防止电流频繁冲击，通过楼梯照明开关模块B12将置位信号延时5分钟。
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图4 LOGO！功能块图
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3.2 时钟控制功能
学生下课后，为避免出现无人关灯而导致的教室长明灯现象，在系统中设置了定时关灯功能。根据学院的作息时间，星期一到星期五，晚上8：30分后自动关闭所有灯光，而星期六到星期天则延迟1小时即到晚上9：30后关闭所有灯光。
3.3手动控制
为进一步增加系统控制的灵活性的方便性，本系统还设置了就近手动控制功能。无论何时，系统都可通过手动开关（I1、I2、I3、I4）控制一组或全部灯光，即使Q1、Q2、Q3、Q4为“0”或为“1”。
4 总结
由LOGO！组成的画室照明控制系统，经实际应用，完全达到设计要求，可以替代传统的逻辑控制系统。其具有以下特点：
（1）体积小，便于安装和维护，节省了空间，但与其他控制系统比较，不会降低系统灵活性；
（2）使用的部件少，接线更为简单，能替代传统的继电器而且价格低廉；
（3）在任何时候均可方便的根据需要更改、设置时间和功能，无需更改外部接线；
（4）在负载功耗不超过输出开关容量情况下，可直接将灯光组连接到LOGO！输出端；而在负载较大时，可通过功率接触器扩大其输出能力，系统扩展能力强；
（5）不需要额外的定时器，因为LOGO！自带定时器。
参考文献：
[1]赵惠忠。深入浅出西门子LOGO![M].北京；北京航空航天大学出版，2004。
[2]李定珍。LOGO!在照明控制中的应用[J]. 机床电器，2001,(3):38-39.
[3]丁长河，李秋实，画室照明研究[J],襄樊学院学报，2004,25(4):92-96.
[4]杨宝金，陈丽菡，LOGO!可编程通用逻辑控制模块[J].低压电器，1999,(3):17-21.