基于PLC技術(shù)的家居控制應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(jì)方案，然后對(duì)基于PLC技術(shù)的家居控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)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(jì)方便，同時(shí)對(duì)各個(gè)模塊功能的實(shí)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(tái)，以建筑設(shè)備、智能家電等設(shè)備為主要控制對(duì)象，通過(guò)采用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、自動(dòng)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(jìn)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(jì)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(shí)還能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的要求。下面本研究就詳細(xì)分析家居控制應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中PLC技術(shù)應(yīng)用的價(jià)值，以供參考。
1 智能家居控制應(yīng)用系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)分析
本研究控制系統(tǒng)以西門(mén)子PLCS7-300為控制核心，以樓宇監(jiān)控技術(shù)、傳感器檢測(cè)技術(shù)、建筑電氣照明技術(shù)以及自動(dòng)控制技術(shù)為輔助技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)門(mén)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(jì)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(jì)分析
安全舒適的家居環(huán)境是實(shí)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(gè)主要部分組成：
2.1 安防系統(tǒng)
安防系統(tǒng)主要是通過(guò)智能家居控制器、可視對(duì)講監(jiān)控系統(tǒng)以及家庭報(bào)警器、探測(cè)傳感器等設(shè)備構(gòu)成的，此系統(tǒng)不僅能夠有效實(shí)現(xiàn)火災(zāi)報(bào)警、防盜報(bào)警以及燃?xì)庑孤﹫?bào)警，同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)緊急求助報(bào)警功能，而這些功能的實(shí)現(xiàn)主要是依靠安裝在住宅內(nèi)部或者周?chē)奶綔y(cè)傳感器，傳感器負(fù)責(zé)將相關(guān)信號(hào)進(jìn)行收集，然后傳送到智能家居控制器上進(jìn)行判別，如果發(fā)生異�，F(xiàn)象，系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出報(bào)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(guò)對(duì)上述智能家居控制系統(tǒng)安防系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行分析得知，此系統(tǒng)主要包括門(mén)磁開(kāi)關(guān)、紅外探測(cè)器、玻璃破碎傳感器以及紅外光柵傳感器等家居門(mén)窗周?chē)姆辣Ｏ到y(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(jì)中，為了實(shí)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(jì)中主要采用了智能調(diào)光技術(shù)，同時(shí)通過(guò)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(jì)主要有手動(dòng)控制和自動(dòng)控制兩種形式，手動(dòng)控制主要是通過(guò)客廳中的.相關(guān)按鈕實(shí)現(xiàn)燈具的打開(kāi)或者關(guān)閉兩種簡(jiǎn)單狀態(tài)的控制，通過(guò)幾種按鈕的組合實(shí)現(xiàn)燈具的花樣控制;而在自動(dòng)控制中，客廳主燈的亮度主要是根據(jù)客廳中的光照強(qiáng)度進(jìn)行自動(dòng)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(bào)警時(shí)而實(shí)現(xiàn)的燈光定時(shí)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(bào)警時(shí)出現(xiàn)柔和燈光的控制。
2.3 配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)
智能家居控制系統(tǒng)中配電系統(tǒng)主要是采用220V進(jìn)線，然后再經(jīng)過(guò)斷路器從母線端子對(duì)出線進(jìn)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(jì)中，由于24V電源進(jìn)線直接對(duì)PLC控制系統(tǒng)長(zhǎng)期供電，因此在出線側(cè)對(duì)電路中的分段控制不作探究。另外，由于電壓等級(jí)不同，所以系統(tǒng)配電主要分為強(qiáng)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(jì)分析
本研究智能家居控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要由模擬量控制、I/O控制以及時(shí)鐘定時(shí)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(shí)現(xiàn)對(duì)客廳主燈亮度的調(diào)節(jié)和對(duì)客廳彩燈閃爍的定時(shí)控制;而I/O控制主要是對(duì)緊急求助按鈕、報(bào)警復(fù)位按鈕、自動(dòng)復(fù)位功能按鈕以及報(bào)警器和繼電器線圈等設(shè)備的控制。另外對(duì)于窗簾電動(dòng)機(jī)的定時(shí)啟動(dòng)和停止，對(duì)廚房電器設(shè)備的定時(shí)啟動(dòng)和關(guān)閉，對(duì)客廳彩燈閃爍變化的效果以及時(shí)間的定時(shí)等一系列的定時(shí)系統(tǒng)主要采用定時(shí)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。在具體的設(shè)計(jì)中主要通過(guò)采用主程序以及子程序的設(shè)計(jì)思路開(kāi)展的。
在智能家居控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中，照明系統(tǒng)中燈具亮度的調(diào)節(jié)是程序設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容。在具體的設(shè)計(jì)中需要首先采用照度傳感器對(duì)室內(nèi)的照度進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量方法為：首先將4～20mA的DC信號(hào)輸出并傳送到AI模塊SM331中，同時(shí)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)傳送到CPU312C系統(tǒng)中，然后通過(guò)對(duì)光亮的梯度進(jìn)行計(jì)算，接著再根據(jù)相對(duì)光照量進(jìn)行劃分閾值，最后通過(guò)對(duì)AO模塊 SM332系統(tǒng)中的第1路通道輸出的0～10V信號(hào)和固定調(diào)壓模塊1在0～220V之間的電壓信號(hào)等級(jí)進(jìn)行控制，最后達(dá)到對(duì)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(kāi)關(guān)觸發(fā)下實(shí)現(xiàn)，其中在設(shè)計(jì)中主要是通過(guò)使AO模塊中SM332第2路通道每隔一定的時(shí)間將設(shè)定好的電壓梯度信號(hào)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(shí)現(xiàn)對(duì)彩燈亮度的控制。在整個(gè)程序設(shè)計(jì)中主要是通過(guò)FC106(調(diào)節(jié)功能模塊)對(duì)亮度調(diào)節(jié)中數(shù)字量和模擬量之間的轉(zhuǎn)換進(jìn)行控制。
4 總結(jié)
通過(guò)對(duì)上述智能家居控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和在線調(diào)試以及脫機(jī)實(shí)踐運(yùn)行得知，此系統(tǒng)能夠很好滿(mǎn)足智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的各項(xiàng)要求，同時(shí)PLC技術(shù)的應(yīng)用不僅優(yōu)化了設(shè)計(jì)過(guò)程，同時(shí)對(duì)進(jìn)一步實(shí)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(xiàn)
[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(jì)[J].電子世界，2014，(06)：107-109.
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