基于可編程控制器的智能居住環(huán)境的應(yīng)用研究

燕林滋 仲軍

摘要：現(xiàn)在人類的家居環(huán)境很不安全，不具有自動防盜、防煤氣中毒等人性化的功能。本設(shè)計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，給人們提供一個較為安全，舒適的智能環(huán)境。這個設(shè)計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。

關(guān)鍵詞：智能家居 ?可編程控制器 ?自動控制

1 概述

中國經(jīng)濟經(jīng)過30年的高速發(fā)展，居民的生活水平和消費能力有了很大提高，新需求的增長以及信息化對人們傳統(tǒng)生活的改變，讓許多人尤其是先富起來的一部分人，對智能家居的需求日益強烈。由此，智能化小區(qū)建設(shè)近年來也是如火如荼，“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、控制理論的進步給智能家居的發(fā)展帶來了契機，因此，PLC控制技術(shù)已成為現(xiàn)代智能家居行業(yè)的一個熱點。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：①系統(tǒng)構(gòu)成靈活，擴展容易。②使用方便，編程簡單，可在線修改程序，改變控制方案而不拆動硬件。③能適應(yīng)各種惡劣的運行環(huán)境，抗干擾能力強，可靠性強。所以是智能控制家居的首選，能為維護和改進服務(wù)提供很好的保障。

2 智能家居系統(tǒng)的總體設(shè)計

本設(shè)計主要包括：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周圍環(huán)境的照度水平，可以探測到某個區(qū)域是否有人移動，以及輸入人們的控制指令，并把相應(yīng)的信號傳送給PLC。當控制電路的電壓產(chǎn)生變化，燈光會自然變化;在亮度小于PLC設(shè)定值時，燈會自動亮起;當房間內(nèi)長時間無人移動時，人體紅外探測器會延時動作切斷電源，關(guān)閉燈光，以實現(xiàn)智能照明，智能燈光的實現(xiàn)是通過面板手動控制或遙控器的控制，對家庭中的所有燈進行控制，達到一鍵開關(guān)的效果。

2.2 智能窗簾控制系統(tǒng)。當需要關(guān)閉窗簾時，按下按鈕，電機轉(zhuǎn)動通過傳動裝置帶動窗簾關(guān)閉，當需要開窗簾時，按開窗開關(guān)電機反轉(zhuǎn)，電機轉(zhuǎn)動時通過傳動裝置帶動窗簾打開。智能窗簾控制是通過遙控器與窗簾電機之間的觸發(fā)，方便人們對窗簾的控制。

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后，將電壓信號放大到PLC可以處理的范圍內(nèi)，PLC將檢測到的溫度信息與設(shè)定值進行比較，如果檢測值高于設(shè)定值，則啟動制冷系統(tǒng)，降低環(huán)境溫度;同理，如果檢測值低于設(shè)定值，則啟動加熱系統(tǒng)，提高環(huán)境溫度，達到控制溫度的目的。

2.4 防盜報警系統(tǒng)。在夜晚睡覺時開動防盜，紅外線感知開啟，當有人經(jīng)過中斷就會發(fā)出警報。

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

2.6 筆記本可以作為PLC上位機部分。筆記本可以作為PLC的上位機，通過組態(tài)王軟件構(gòu)成人機界面，并負責與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，同時在實現(xiàn)遠程控制時上位機可以作為信息接入點來訪問該家居系統(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

在工業(yè)自動化控制中， PLC作為一種專用計算機，從本質(zhì)上說，這是一種計算機控制方式。與普通的微機相比，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、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，同時有強大的技術(shù)作支撐，最重要的是上位機與PLC都有較強的兼容性。

4.1 可靠性。對于PLC來說，通常情況下，不需要大量的活動元件和連線電子元件，進而在一定程度上減少了連線數(shù)量，便于對系統(tǒng)進行維修，并且維修時間比較短。通過一系列可靠的設(shè)計方法對PLC進行設(shè)計。例如，在操作性方面，PLC比較高，并且編程簡單、操作方便，維修容易等，一般情況下，錯誤操作現(xiàn)象不易發(fā)生。

4.2 易操作性。在對PLC進行操作的過程中，通常情況下包括輸入程序、更改程序等方面的操作。對于程序的輸入可以直接顯示，對于更改程序的操作，可以根據(jù)需要的地址編號、接點號等進行搜索，找到后再進行更改。對于PLC來說，可供選擇使用的程序設(shè)計語言比較，相對來說理解和掌握比較容易。

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

5 結(jié)論

本設(shè)計采取了由PLC和多種其他設(shè)備組成的控制系統(tǒng)，可編程控制器（PLC）負責處理各種信號的邏輯關(guān)系。從而向各個無線收發(fā)套件發(fā)出起，停等信號。同時傳感器也將工作狀態(tài)信號送給PLC，形成雙向聯(lián)絡(luò)關(guān)系。它是系統(tǒng)核心。無線收發(fā)套件實現(xiàn)各個電路通斷及實現(xiàn)平穩(wěn)操作和精確控制，使環(huán)境達到理想狀態(tài)。部分器件需要通過與電動機同軸連接完成操作。各種傳感器傳來信息，具體精確度可通過對可調(diào)電阻的調(diào)節(jié)實現(xiàn)。通過各種傳感器的信息，對系統(tǒng)進行自鎖和反饋，更加適合設(shè)計的理念。

本設(shè)計基本上達到了設(shè)計目的。但是還是有很多不足之處，有很多東西需要去改進和完善，特別是與上位機的通信，通過上位機的調(diào)控可以使得該系統(tǒng)更好的運行和更具人性化。還有一個特別重要的就是整個控制系統(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)計理念沒能實施，由于個人能力和對傳感器件電路的不熟悉，對智能家居的想象性不足，和一些其他的原因沒能實現(xiàn)高智能化智能家居，只能做到這個低端、方便、便宜的智能家居系統(tǒng)。

通過這次的畢業(yè)設(shè)計使學生學習到了很多的東西，對他們的動手能力有很大提高，同時也學習了很多的其他的知識。

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