PLC在智能家居網(wǎng)中的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)分析

梅治民

（龍焱能源科技（杭州）有限公司 310018）

PLC在智能家居網(wǎng)中的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)分析

梅治民

（龍焱能源科技（杭州）有限公司 310018）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，人們對(duì)家居生活質(zhì)量要求愈來愈高，這從一定程度上刺激了智能家居產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。同時(shí)，計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及信息技術(shù)的不斷發(fā)展，為智能家居實(shí)現(xiàn)提供了有力支持，促進(jìn)了智能家居的發(fā)展步伐?；诖?，本文對(duì)智能家居進(jìn)行了綜合性闡述，并對(duì)PLC在智能家居網(wǎng)中的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了分析，提出了相關(guān)觀點(diǎn)，以供參考。

PLC；智能家居；設(shè)計(jì)

1 智能家居行業(yè)分析

與歐美發(fā)達(dá)國家相比，我國智能家居行業(yè)起步較晚，整體水平與歐美國家相比還存在一定差距。目前，歐美智能家居產(chǎn)品主要以家庭系統(tǒng)為主要涉及目標(biāo)；而日本智能家居除了電氣自動(dòng)化聯(lián)網(wǎng)外，還利用生物認(rèn)證技術(shù)實(shí)現(xiàn)了門識(shí)別系統(tǒng)。從發(fā)展角度來看，智能家居必然是家居行業(yè)的主流發(fā)展趨勢。智能家居的出現(xiàn)，促進(jìn)了用戶生活品質(zhì)提升[1]。這種智能化、個(gè)性化的服務(wù)也給用戶帶來了極大的便捷，創(chuàng)造了一個(gè)優(yōu)質(zhì)家居環(huán)境。近年來，我國智能家居行業(yè)發(fā)展較快，整體戰(zhàn)略布局具有提速的態(tài)勢，其重要特征便是傳統(tǒng)家居企業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的合作。例如，2015年樂視與北京華貿(mào)、當(dāng)代MOMA共推智慧社區(qū)；阿里與創(chuàng)維酷開電視、美的空調(diào)合作；小米參股美的集團(tuán)；TCL與360合推T3空氣凈化器和凈水器，這些行業(yè)巨頭的合作，讓我們見證了智能家居的巨大的潛在價(jià)值，未來智能家居必然會(huì)得到更大的應(yīng)用空間。

2 PLC技術(shù)概述

智能家居控制系統(tǒng)是智能家居的核心構(gòu)成部分，對(duì)于實(shí)現(xiàn)智能家居網(wǎng)絡(luò)起到了關(guān)鍵性作用。PLC技術(shù)的特性與智能家居系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)要求是相契合的。因此，利用PLC技術(shù)進(jìn)行智能家居網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)布置，可充分發(fā)揮智能家居的性能。PLC技術(shù)（Programmable Logic Controller）即可編程邏輯控制器，具有以下特點(diǎn)[2]：①功能性強(qiáng)。小型PLC內(nèi)包含了多個(gè)編程元件，功能十分強(qiáng)大，可進(jìn)行多種復(fù)雜控制。同時(shí)，PLC可并入通信網(wǎng)中，可實(shí)現(xiàn)“集中管理，分散控制”。正是基于這種特性，使PLC可應(yīng)用于智能家居控制系統(tǒng)構(gòu)建。②使用較為便捷。相對(duì)于其他電器系統(tǒng)而言，PLC使用較為簡便，其邏輯圖、語句表達(dá)簡單明了，有利于編程。因此，系統(tǒng)開發(fā)周期較短，調(diào)試過程也并不復(fù)雜。通過在線修改程序，便可對(duì)控制方案進(jìn)行更改，無需拆裝硬件設(shè)備。③穩(wěn)定性較好。傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)當(dāng)中含有大量的繼電器，若出現(xiàn)觸點(diǎn)接觸不良，則易發(fā)生故障。然而，PLC通過軟件進(jìn)行控制，只有輸入元件與輸出元件存在，其穩(wěn)定性大幅度提升。另外，PLC具備較強(qiáng)的抗干擾能力，對(duì)于電器較多的智能家居環(huán)境而言，具有良好的適用性。④便于維護(hù)。PLC故障發(fā)生率較低，并具備自我診斷功能，當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)或外部輸入裝置出現(xiàn)問題時(shí)，編程器會(huì)將故障信息立即反饋于用戶，更換模塊后便可將故障消除。

3 PLC在智能家居網(wǎng)中的應(yīng)用

3.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

系統(tǒng)總體架構(gòu)包括三個(gè)部分，即PLC控制模塊、傳感器模塊及網(wǎng)絡(luò)通信模塊，具體如圖1所示。

圖1 智能家居系統(tǒng)總體框架

控制模塊以PLC作為主控制器，對(duì)智能電器設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。當(dāng)傳感器會(huì)將相關(guān)信息傳遞至PLC控制模塊，PLC控制模塊會(huì)對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行識(shí)別，并根據(jù)預(yù)設(shè)程序?qū)π畔⒅噶钸M(jìn)行分析。得出結(jié)果后，PLC控制模塊便會(huì)根據(jù)結(jié)果對(duì)智能電器設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)調(diào)控。同時(shí)，用戶還可通過移動(dòng)終端向PLC控制模塊發(fā)送命令，進(jìn)行人工操控[2]。系統(tǒng)自帶網(wǎng)絡(luò)通信模塊，可接收移動(dòng)終端的信息，并可將反饋信息傳遞于移動(dòng)終端，讓用戶知曉系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，形成人機(jī)交互。另外，系統(tǒng)自帶監(jiān)測功能，若監(jiān)測到設(shè)備出現(xiàn)故障或傳感器檢測到危險(xiǎn)信號(hào)時(shí)，可將相關(guān)信息傳遞至PLC控制模塊，PLC控制模塊會(huì)自動(dòng)斷開設(shè)備電路，并將故障或危險(xiǎn)信息傳遞至用戶，以示警告，以保證家居環(huán)境的安全性。

3.2 硬件設(shè)計(jì)

從功能上來看，智能家居硬件系統(tǒng)主要涵蓋了以下幾個(gè)方面：①照明。智能家居照明系統(tǒng)主要采取智能調(diào)光技術(shù)對(duì)光源進(jìn)行控制。照明系統(tǒng)包括自動(dòng)控制與手動(dòng)控制兩種模式。手動(dòng)控制可通過移動(dòng)終端APP或手動(dòng)開關(guān)進(jìn)行；自動(dòng)控制則利用光線傳感器收集室內(nèi)光照強(qiáng)度信息，再由PLC系統(tǒng)進(jìn)行分析，由系統(tǒng)本身根據(jù)預(yù)設(shè)闕值對(duì)光線進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。②安全系統(tǒng)。安全系統(tǒng)的運(yùn)作主要依靠各類傳感器才能發(fā)揮作用，包括門磁開關(guān)、紅外探測器、紅外光柵傳感器、煙霧傳感器、玻璃破碎傳感器、燃?xì)鈧鞲衅鞯取＿@些傳感器可對(duì)各類危險(xiǎn)行為信號(hào)進(jìn)行收集、判別，若出現(xiàn)異常顯現(xiàn)，系統(tǒng)將會(huì)向用戶發(fā)出警報(bào)，以保證家居環(huán)境的安全性。③供電。整個(gè)智能家居系統(tǒng)采取220V進(jìn)線，先經(jīng)過斷路器，再從母線端子對(duì)出線進(jìn)行分配，其中主要包括24V電源供電、室內(nèi)照明供電等。PLC控制系統(tǒng)由24V電源進(jìn)線長期供電，保持其正常工作[3]。另外，整個(gè)智能家居系統(tǒng)當(dāng)中還加入了太陽能輔助供電系統(tǒng)，包括太陽能電池組、控制器、蓄電池組及逆變器。太陽能電池可將太陽輻射轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娮鳛橄到y(tǒng)電源輸入端；控制器主要用于控制電流及電壓，并對(duì)蓄電池輸入進(jìn)行調(diào)控；蓄電池為直流負(fù)載供電；逆變器可將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟?，并為交流?fù)載供電。

3.3 軟件設(shè)計(jì)

PLC控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)時(shí)，編程語言主要為梯形圖。由于系統(tǒng)信息傳輸需依靠網(wǎng)絡(luò)，故通信協(xié)議選用TCP/IP協(xié)議。主控設(shè)備模塊會(huì)識(shí)別出打包來的上位機(jī)控制命令，并對(duì)其進(jìn)行有效調(diào)用并輸出。遠(yuǎn)程監(jiān)控方面以AT命令為主，通過發(fā)送AT命令讓調(diào)制解調(diào)器構(gòu)建上位機(jī)，并與短信模塊連接[4]。串口中斷程序主要通過指令設(shè)定端口波特率，在利用指令禁止回?fù)芄δ?，只進(jìn)行返回指令執(zhí)行結(jié)果。

4 結(jié)語

利用PLC作為智能家居網(wǎng)的核心，可實(shí)現(xiàn)家用電器自動(dòng)化調(diào)控，并可通過移動(dòng)終端進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，讓家居環(huán)境更為安全、舒適。同時(shí)，采取PLC技術(shù)極大程度上優(yōu)化了設(shè)計(jì)流程，為開發(fā)者提供了便捷，值得推廣。

[1]許洪龍.基于PLC技術(shù)的家居控制應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析[J].電子技術(shù)與軟件工程，2015（08）：173+226.

[2]李昊.智能家居PLC控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015（23）：129.

[3]鐘毅.PLC在智能家居自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2014（04）：22.

[4]武艷.智能家居中PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電子測試，2015（24）：9～10.

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