燕林滋 仲軍

摘要：現(xiàn)在人類的家居環(huán)境很不安全，不具有自動(dòng)防盜、防煤氣中毒等人性化的功能。本設(shè)計(jì)采用可編程控制器為主要控制元件，構(gòu)成全家的智能控制管理，給人們提供一個(gè)較為安全，舒適的智能環(huán)境。這個(gè)設(shè)計(jì)的理念是以解決人民生活節(jié)奏加快，留下的家居安全問題和家居舒適度問題為重點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：智能家居 ?可編程控制器 ?自動(dòng)控制

1 概述

中國(guó)經(jīng)濟(jì)經(jīng)過30年的高速發(fā)展，居民的生活水平和消費(fèi)能力有了很大提高，新需求的增長(zhǎng)以及信息化對(duì)人們傳統(tǒng)生活的改變，讓許多人尤其是先富起來(lái)的一部分人，對(duì)智能家居的需求日益強(qiáng)烈。由此，智能化小區(qū)建設(shè)近年來(lái)也是如火如荼，“智能家居”更是被炒得炙手可熱。電力電子技術(shù)的發(fā)展、微電子技術(shù)的革新、控制理論的進(jìn)步給智能家居的發(fā)展帶來(lái)了契機(jī)，因此，PLC控制技術(shù)已成為現(xiàn)代智能家居行業(yè)的一個(gè)熱點(diǎn)。由于可編程控制器控制系統(tǒng)與其他控制系統(tǒng)相比較具有以下特點(diǎn)：①系統(tǒng)構(gòu)成靈活，擴(kuò)展容易。②使用方便，編程簡(jiǎn)單，可在線修改程序，改變控制方案而不拆動(dòng)硬件。③能適應(yīng)各種惡劣的運(yùn)行環(huán)境，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性強(qiáng)。所以是智能控制家居的首選，能為維護(hù)和改進(jìn)服務(wù)提供很好的保障。

2 智能家居系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)主要包括：智能燈光控制系統(tǒng)、智能窗簾控制系統(tǒng)、智能溫度控制系統(tǒng)、防盜系統(tǒng)等等。

2.1 智能燈光控制系統(tǒng)。通過應(yīng)用光電傳感器和PLC可編程序控制器相結(jié)合，傳感器可以不斷檢測(cè)周圍環(huán)境的照度水平，可以探測(cè)到某個(gè)區(qū)域是否有人移動(dòng)，以及輸入人們的控制指令，并把相應(yīng)的信號(hào)傳送給PLC。當(dāng)控制電路的電壓產(chǎn)生變化，燈光會(huì)自然變化;在亮度小于PLC設(shè)定值時(shí)，燈會(huì)自動(dòng)亮起;當(dāng)房間內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間無(wú)人移動(dòng)時(shí)，人體紅外探測(cè)器會(huì)延時(shí)動(dòng)作切斷電源，關(guān)閉燈光，以實(shí)現(xiàn)智能照明，智能燈光的實(shí)現(xiàn)是通過面板手動(dòng)控制或遙控器的控制，對(duì)家庭中的所有燈進(jìn)行控制，達(dá)到一鍵開關(guān)的效果。

2.2 智能窗簾控制系統(tǒng)。當(dāng)需要關(guān)閉窗簾時(shí)，按下按鈕，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)通過傳動(dòng)裝置帶動(dòng)窗簾關(guān)閉，當(dāng)需要開窗簾時(shí)，按開窗開關(guān)電機(jī)反轉(zhuǎn)，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)通過傳動(dòng)裝置帶動(dòng)窗簾打開。智能窗簾控制是通過遙控器與窗簾電機(jī)之間的觸發(fā)，方便人們對(duì)窗簾的控制。

2.3 智能溫度控制系統(tǒng)。傳感器將溫度信息變換為模擬電壓信號(hào)后，將電壓信號(hào)放大到PLC可以處理的范圍內(nèi)，PLC將檢測(cè)到的溫度信息與設(shè)定值進(jìn)行比較，如果檢測(cè)值高于設(shè)定值，則啟動(dòng)制冷系統(tǒng)，降低環(huán)境溫度;同理，如果檢測(cè)值低于設(shè)定值，則啟動(dòng)加熱系統(tǒng)，提高環(huán)境溫度，達(dá)到控制溫度的目的。

2.4 防盜報(bào)警系統(tǒng)。在夜晚睡覺時(shí)開動(dòng)防盜，紅外線感知開啟，當(dāng)有人經(jīng)過中斷就會(huì)發(fā)出警報(bào)。

2.5 PLC極其I/O口擴(kuò)展部分。PLC是選擇三菱FX2N-30MR-001為主控制器，他的功能比較強(qiáng)大，是整個(gè)系統(tǒng)的核心。主要用于信號(hào)的采集、數(shù)據(jù)的處理、控制信號(hào)的輸出等，將人們選定的數(shù)據(jù)信息與當(dāng)前模式下進(jìn)行對(duì)比、數(shù)據(jù)分析、判斷，執(zhí)行用戶即時(shí)指令，完成對(duì)智能終端的控制。

2.6 筆記本可以作為PLC上位機(jī)部分。筆記本可以作為PLC的上位機(jī)，通過組態(tài)王軟件構(gòu)成人機(jī)界面，并負(fù)責(zé)與PLC之間的信息聯(lián)系完成智能家居系統(tǒng)的設(shè)備監(jiān)控和就地控制作用，同時(shí)在實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制時(shí)上位機(jī)可以作為信息接入點(diǎn)來(lái)訪問該家居系統(tǒng)。

3 智能家居系統(tǒng)構(gòu)成和程序流程圖

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4 智能家居PLC控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

在工業(yè)自動(dòng)化控制中， PLC作為一種專用計(jì)算機(jī)，從本質(zhì)上說(shuō)，這是一種計(jì)算機(jī)控制方式。與普通的微機(jī)相比，PLC也是利用通用和專用的CPU作為字處理器。本系統(tǒng)涉及到的軟硬件PLC、上位機(jī)、PLC技術(shù)、組態(tài)軟件、局域網(wǎng)等都是成熟的技術(shù)，并且安全可靠，同時(shí)有強(qiáng)大的技術(shù)作支撐，最重要的是上位機(jī)與PLC都有較強(qiáng)的兼容性。

4.1 可靠性。對(duì)于PLC來(lái)說(shuō)，通常情況下，不需要大量的活動(dòng)元件和連線電子元件，進(jìn)而在一定程度上減少了連線數(shù)量，便于對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行維修，并且維修時(shí)間比較短。通過一系列可靠的設(shè)計(jì)方法對(duì)PLC進(jìn)行設(shè)計(jì)。例如，在操作性方面，PLC比較高，并且編程簡(jiǎn)單、操作方便，維修容易等，一般情況下，錯(cuò)誤操作現(xiàn)象不易發(fā)生。

4.2 易操作性。在對(duì)PLC進(jìn)行操作的過程中，通常情況下包括輸入程序、更改程序等方面的操作。對(duì)于程序的輸入可以直接顯示，對(duì)于更改程序的操作，可以根據(jù)需要的地址編號(hào)、接點(diǎn)號(hào)等進(jìn)行搜索，找到后再進(jìn)行更改。對(duì)于PLC來(lái)說(shuō)，可供選擇使用的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言比較，相對(duì)來(lái)說(shuō)理解和掌握比較容易。

4.3 靈活性。在編程語(yǔ)言方面，梯形圖、功能表圖、功能模塊和語(yǔ)句描述編程語(yǔ)言都可以用于PLC。編程方法的多樣性在一定程度上使得編程更加簡(jiǎn)單，同時(shí)拓寬了應(yīng)用面。

5 結(jié)論

本設(shè)計(jì)采取了由PLC和多種其他設(shè)備組成的控制系統(tǒng)，可編程控制器（PLC）負(fù)責(zé)處理各種信號(hào)的邏輯關(guān)系。從而向各個(gè)無(wú)線收發(fā)套件發(fā)出起，停等信號(hào)。同時(shí)傳感器也將工作狀態(tài)信號(hào)送給PLC，形成雙向聯(lián)絡(luò)關(guān)系。它是系統(tǒng)核心。無(wú)線收發(fā)套件實(shí)現(xiàn)各個(gè)電路通斷及實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)操作和精確控制，使環(huán)境達(dá)到理想狀態(tài)。部分器件需要通過與電動(dòng)機(jī)同軸連接完成操作。各種傳感器傳來(lái)信息，具體精確度可通過對(duì)可調(diào)電阻的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)。通過各種傳感器的信息，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行自鎖和反饋，更加適合設(shè)計(jì)的理念。

本設(shè)計(jì)基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)目的。但是還是有很多不足之處，有很多東西需要去改進(jìn)和完善，特別是與上位機(jī)的通信，通過上位機(jī)的調(diào)控可以使得該系統(tǒng)更好的運(yùn)行和更具人性化。還有一個(gè)特別重要的就是整個(gè)控制系統(tǒng)還有很多沒有完善的地方，例如室內(nèi)的溫度調(diào)節(jié)可以通過紅外線接收器接收空調(diào)控制器的波段，經(jīng)過單片機(jī)的分析，在發(fā)射回去控制空調(diào)的氣溫。還有很多的智能家居的設(shè)計(jì)理念沒能實(shí)施，由于個(gè)人能力和對(duì)傳感器件電路的不熟悉，對(duì)智能家居的想象性不足，和一些其他的原因沒能實(shí)現(xiàn)高智能化智能家居，只能做到這個(gè)低端、方便、便宜的智能家居系統(tǒng)。

通過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)使學(xué)生學(xué)習(xí)到了很多的東西，對(duì)他們的動(dòng)手能力有很大提高，同時(shí)也學(xué)習(xí)了很多的其他的知識(shí)。

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