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基于PLC技術(shù)的家居控制應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計分析
摘 要：本研究首先分析了智能家居控制系統(tǒng)的總體設(shè)計方案，然后對基于PLC技術(shù)的家居控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計進行了詳細分析，最后總結(jié)得出在智能家居控制系統(tǒng)中融入PLC技術(shù)不僅設(shè)計方便，同時對各個模塊功能的實現(xiàn)也具有重要的作用。
【關(guān)鍵詞】智能家居 PLC技術(shù) 安全舒適
智能家居是以住宅為平臺，以建筑設(shè)備、智能家電等設(shè)備為主要控制對象，通過采用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、自動控制技術(shù)以及綜合布線技術(shù)等將家居生活相關(guān)設(shè)施進行高度集中，從而構(gòu)造出安全、舒適、高效的居住環(huán)境。而在家居控制應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計中融入PLC技術(shù)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)設(shè)備的監(jiān)控和就地控制的作用，同時還能夠進一步實現(xiàn)數(shù)字化的要求。下面本研究就詳細分析家居控制應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計中PLC技術(shù)應(yīng)用的價值，以供參考。
1 智能家居控制應(yīng)用系統(tǒng)總體設(shè)計分析
本研究控制系統(tǒng)以西門子PLCS7-300為控制核心，以樓宇監(jiān)控技術(shù)、傳感器檢測技術(shù)、建筑電氣照明技術(shù)以及自動控制技術(shù)為輔助技術(shù)，實現(xiàn)了對門廊、客廳(臥室)、廚房以及衛(wèi)生間的照明系統(tǒng)、安防系統(tǒng)以及家用電器系統(tǒng)的智能控制。智能家居控制應(yīng)用系統(tǒng)的總體設(shè)計結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框架圖如圖2所示。
2 硬件系統(tǒng)設(shè)計分析
安全舒適的家居環(huán)境是實現(xiàn)住宅家居智能化的根本保障和前體。本研究智能家居控制系統(tǒng)主要由照明系統(tǒng)、安防系統(tǒng)以及配電系統(tǒng)等幾個主要部分組成：
2.1 安防系統(tǒng)
安防系統(tǒng)主要是通過智能家居控制器、可視對講監(jiān)控系統(tǒng)以及家庭報警器、探測傳感器等設(shè)備構(gòu)成的，此系統(tǒng)不僅能夠有效實現(xiàn)火災(zāi)報警、防盜報警以及燃氣泄漏報警，同時還能夠?qū)崿F(xiàn)緊急求助報警功能，而這些功能的實現(xiàn)主要是依靠安裝在住宅內(nèi)部或者周圍的探測傳感器，傳感器負責(zé)將相關(guān)信號進行收集，然后傳送到智能家居控制器上進行判別，如果發(fā)生異常現(xiàn)象，系統(tǒng)就會發(fā)出報警的聲音，從而保證了住宅的安全性。安防系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖3所示。
通過對上述智能家居控制系統(tǒng)安防系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖進行分析得知，此系統(tǒng)主要包括門磁開關(guān)、紅外探測器、玻璃破碎傳感器以及紅外光柵傳感器等家居門窗周圍的防保系統(tǒng)和緊急求助按鈕、瓦斯傳感器以及煙霧傳感器等安裝在屋內(nèi)的傳感器組成的防衛(wèi)系統(tǒng)。
2.2 照明系統(tǒng)
在智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計中，為了實現(xiàn)節(jié)能降耗和美觀舒適的效果，本研究在照明系統(tǒng)的設(shè)計中主要采用了智能調(diào)光技術(shù)，同時通過色彩的變換為人們提供溫馨的生活環(huán)境。其中客廳照明系統(tǒng)設(shè)計主要有手動控制和自動控制兩種形式，手動控制主要是通過客廳中的相關(guān)按鈕實現(xiàn)燈具的打開或者關(guān)閉兩種簡單狀態(tài)的控制，通過幾種按鈕的組合實現(xiàn)燈具的花樣控制;而在自動控制中，客廳主燈的亮度主要是根據(jù)客廳中的光照強度進行自動調(diào)節(jié)，而客廳中的彩燈主要是在離家模式和節(jié)日模式觸發(fā)報警時而實現(xiàn)的燈光定時閃爍的控制;客廳中白光主要是在離家模式或者影院模式觸發(fā)報警時出現(xiàn)柔和燈光的控制。
2.3 配電系統(tǒng)設(shè)計
智能家居控制系統(tǒng)中配電系統(tǒng)主要是采用220V進線，然后再經(jīng)過斷路器從母線端子對出線進行分配，其中主要包括24V電源供電、電器插座供電以及模擬窗照明供電和室內(nèi)照明供電等。在配電系統(tǒng)設(shè)計中，由于24V電源進線直接對PLC控制系統(tǒng)長期供電，因此在出線側(cè)對電路中的分段控制不作探究。另外，由于電壓等級不同，所以系統(tǒng)配電主要分為強電配線和弱電配線。
3 智能家居控制應(yīng)用系統(tǒng)軟件設(shè)計分析
本研究智能家居控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要由模擬量控制、I/O控制以及時鐘定時器等系統(tǒng)組成，其中模擬量控制器主要控制固態(tài)調(diào)壓器1的輸出和控制固態(tài)調(diào)壓器2的輸出，從而實現(xiàn)對客廳主燈亮度的調(diào)節(jié)和對客廳彩燈閃爍的定時控制;而I/O控制主要是對緊急求助按鈕、報警復(fù)位按鈕、自動復(fù)位功能按鈕以及報警器和繼電器線圈等設(shè)備的控制。另外對于窗簾電動機的定時啟動和停止，對廚房電器設(shè)備的定時啟動和關(guān)閉，對客廳彩燈閃爍變化的效果以及時間的定時等一系列的定時系統(tǒng)主要采用定時控制來實現(xiàn)。在具體的設(shè)計中主要通過采用主程序以及子程序的設(shè)計思路開展的。
在智能家居控制系統(tǒng)軟件設(shè)計中，照明系統(tǒng)中燈具亮度的調(diào)節(jié)是程序設(shè)計的重點內(nèi)容。在具體的設(shè)計中需要首先采用照度傳感器對室內(nèi)的照度進行測量，測量方法為：首先將4～20mA的DC信號輸出并傳送到AI模塊SM331中，同時將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳送到CPU312C系統(tǒng)中，然后通過對光亮的梯度進行計算，接著再根據(jù)相對光照量進行劃分閾值，最后通過對AO模塊 SM332系統(tǒng)中的第1路通道輸出的0～10V信號和固定調(diào)壓模塊1在0～220V之間的電壓信號等級進行控制，最后達到對客廳主燈照明亮度的調(diào)節(jié)。而彩燈亮度的控制主要在節(jié)日模式下的開關(guān)觸發(fā)下實現(xiàn)，其中在設(shè)計中主要是通過使AO模塊中SM332第2路通道每隔一定的時間將設(shè)定好的電壓梯度信號輸出并傳送到固體調(diào)壓模塊2中;然后再由固體調(diào)壓模塊轉(zhuǎn)換為電壓梯度實現(xiàn)對彩燈亮度的控制。在整個程序設(shè)計中主要是通過FC106(調(diào)節(jié)功能模塊)對亮度調(diào)節(jié)中數(shù)字量和模擬量之間的轉(zhuǎn)換進行控制。
4 總結(jié)
通過對上述智能家居控制系統(tǒng)進行設(shè)計和在線調(diào)試以及脫機實踐運行得知，此系統(tǒng)能夠很好滿足智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計的各項要求，同時PLC技術(shù)的應(yīng)用不僅優(yōu)化了設(shè)計過程，同時對進一步實現(xiàn)智能家居控制系統(tǒng)的數(shù)字化和人性化也具有重要的作用。
參考文獻
[1]鄒恩，霍慶，黃興.基于zigbee技術(shù)的智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計[J].電子世界，2014，(06)：107-109.
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