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基于PLC技術(shù)的家居控制應用系統(tǒng)的設計分析
摘 要：本研究首先分析了智能家居控制系統(tǒng)的總體設計方案，然后對基于PLC技術(shù)的家居控制系統(tǒng)的硬件設計和軟件設計進行了詳細分析，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，以建筑設備、智能家電等設備為主要控制對象，通過采用網(wǎng)絡通信技術(shù)、自動控制技術(shù)以及綜合布線技術(shù)等將家居生活相關設施進行高度集中，從而構(gòu)造出安全、舒適、高效的居住環(huán)境。而在家居控制應用系統(tǒng)設計中融入PLC技術(shù)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)設備的監(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用系統(tǒng)設計中PLC技術(shù)應用的價值，以供參考。
1 智能家居控制應用系統(tǒng)總體設計分析
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。智能家居控制應用系統(tǒng)的總體設計結(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、探測傳感器等設備構(gòu)成的，此系統(tǒng)不僅能夠有效實現(xiàn)火災報警、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，傳感器負責將相關信號進行收集，然后傳送到智能家居控制器上進行判別，如果發(fā)生異�，F(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、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按鈕實現(xiàn)燈具的打開或者關閉兩種簡單狀態(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 智能家居控制應用系統(tǒng)軟件設計分析
本研究智能家居控制系統(tǒng)的軟件設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、報警復位按鈕、自動復位功能按鈕以及報警器和繼電器線圈等設備的控制。另外對于窗簾電動機的定時啟動和停止，對廚房電器設備的定時啟動和關閉，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)。在具體的設計中主要通過采用主程序以及子程序的設計思路開展的。
在智能家居控制系統(tǒng)軟件設計中，照明系統(tǒng)中燈具亮度的調(diào)節(jié)是程序設計的重點內(nèi)容。在具體的設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)日模式下的開關觸發(fā)下實現(xiàn)，其中在設計中主要是通過使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)設計的各項要求，同時PLC技術(shù)的應用不僅優(yōu)化了設計過程，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)的設計[J].電子世界，2014，(06)：107-109.
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