基于PLC智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計

張淑俠

摘要：時代在進(jìn)步，社會在發(fā)展，人們的生活水平不斷提高。隨著生活水平的提高，人們的生活標(biāo)準(zhǔn)也隨之越來越高，傳統(tǒng)的家居設(shè)備無論是其安全性、舒適度、便利性和可靠性都難以再滿足人們的需求，于是家居企業(yè)就研究制造出了更高標(biāo)準(zhǔn)的智能家居。但是新型產(chǎn)品的制造成本高，操作使用比較復(fù)雜，缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)等一些使用難題而未能走進(jìn)千家萬戶普及開來。所以想要讓普通百姓家庭都能使用智能家居，必須使其操作便捷，價格實惠。為了能夠解決這些問題，本文特別提出一套全新基于PLC的智能家居控制系統(tǒng)，希望能為相關(guān)的研究工作提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：智能家居PLC監(jiān)控系統(tǒng)

引言

社會不斷進(jìn)步，生活水平不斷提高，家庭條件越來越好，人們對自己居住條件的要求也就越來越高，傳統(tǒng)的生活家居功能已無法滿足人們的生活需求?，F(xiàn)在人們更加傾向于自動化，智能化的生活家居，比如：室內(nèi)溫濕度的自動調(diào)節(jié)、屋內(nèi)燈光舒適度的調(diào)節(jié)、門窗安全性的實時監(jiān)控等等，所以就有了智能家居的誕生。智能家居控制系統(tǒng)是包含了計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、自動化技術(shù)等很多先進(jìn)的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)手段，這些所有的技術(shù)相結(jié)合造就了智能家居，智能家居將實現(xiàn)人們對家居生活的舒適性、安全性、方便性、以及高效性等等各類要求和期望。

1智能家居控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

結(jié)合家居本身的特色以及現(xiàn)實生活中的實用性，本文設(shè)計的智能家居控制系統(tǒng)主要用于實現(xiàn)以下幾個功能：

（1）智能照明控制：通過分析房間的明亮程度以及白天和夜晚住戶對房間亮度的不同需求，實現(xiàn)住戶可根據(jù)個人喜好，不同天氣隨意控制室內(nèi)明亮度的需求。

（2）智能溫濕度控制：通過溫濕傳感器時刻測量統(tǒng)計房間溫濕度，將數(shù)據(jù)傳人房間執(zhí)行機(jī)器，時刻控制房間溫濕度在預(yù)設(shè)的理想數(shù)值范圍內(nèi)，增加住戶在居住時的舒適感。

（3）智能窗簾控制：根據(jù)住戶個人喜好，智能控制窗簾開合狀態(tài)，無論是用戶個人隱私以及遮擋光線，都能實現(xiàn)自動化以及智能化的開啟或關(guān)閉窗簾。

（4）屋內(nèi)天然氣濃度采集與報警：對廚房甚至全屋實施監(jiān)控檢測天然氣的濃度，一旦發(fā)現(xiàn)有天然氣泄漏情況，系統(tǒng)會自動打開窗戶并及時將情況發(fā)送給住戶，確保屋內(nèi)的的人身財產(chǎn)安全。

（5）硬件設(shè)計：本文是使用西門子PLC S7-300作為可編程控制器，它在日常使用中有著較強(qiáng)的抗干擾能力，并且價格便宜、操作簡單、使用方便。上下位機(jī)的通訊設(shè)備使用的是RS485總線。

（6）軟件設(shè)計：下位機(jī)S7-300程序編輯是依靠Step7來完成，智能家居控制系統(tǒng)的上位機(jī)程序書寫以及整個家居數(shù)據(jù)的監(jiān)控用的是組態(tài)王6.55軟件，組態(tài)王可以設(shè)置系統(tǒng)期望值并把控目標(biāo)值。系統(tǒng)所采用的算法進(jìn)行仿真和調(diào)試使用的是Matlalo R2014a。

（7）觸摸屏設(shè)計：整個系統(tǒng)的所有界面都是使用的西門子觸摸屏TP700，對整個家居網(wǎng)絡(luò)所有數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控操作更便捷。

通過對整個系統(tǒng)硬件的選型與軟件的設(shè)計分析，本文采用西門子PLC S7-300作為整個系統(tǒng)的控制器，采用組態(tài)王作為系統(tǒng)的控制軟件，并通過RS485總線實現(xiàn)上下位機(jī)硬軟件間的連接與實時的通信。

2智能家居控制系統(tǒng)整體控制方案設(shè)計

本文的設(shè)計理念是“以人為本”，注重于用戶的使用感受，設(shè)計出更加人性化的智能家居控制系統(tǒng)，使用戶的居家生活更加便捷。為了使用戶在使用過程中更加方便，本次設(shè)計的智能家居控制系統(tǒng)分為手動和自動兩種模式，用戶可以根據(jù)個人需求隨時進(jìn)行調(diào)換。

自動控制：

房間內(nèi)的各種數(shù)據(jù)都由系統(tǒng)的傳感器進(jìn)行測量，然后傳人到控制裝置（PLC）中進(jìn)行計算和分析，與用戶先前設(shè)定的理想值進(jìn)行對比，若有偏差，PLC會發(fā)送指令給相關(guān)執(zhí)行器，由執(zhí)行器運作改變數(shù)值達(dá)到理想狀態(tài)，比如：用戶設(shè)定的室內(nèi)溫度是22度，系統(tǒng)的傳感器測出室內(nèi)溫度僅18度并將此數(shù)據(jù)傳給PLC，PLC就會判斷室內(nèi)溫度目前低于理想值4度，PLC此時將指示開啟空調(diào)，直至室內(nèi)溫度達(dá)到理想值在進(jìn)行關(guān)閉，使室內(nèi)溫度一直保持在用戶設(shè)定的理想值。

手動控制：

如果用戶將系統(tǒng)調(diào)節(jié)到手動控制狀態(tài)，這時，自動控制系統(tǒng)將會處于關(guān)閉狀態(tài)，只有采集器會處于工作狀態(tài)，仍然會采集房間的各類數(shù)據(jù)將其顯示在顯示屏上，用戶可以自行觀察數(shù)據(jù)，然后根據(jù)自身需求去手動調(diào)節(jié)和控制。

3上位機(jī)方案設(shè)計及軟件選型

本文設(shè)計的智能家居控制系統(tǒng)的上位機(jī)方面有兩部分組成。首先是整個系統(tǒng)的監(jiān)督與控制平臺組態(tài)王6.55，這其中主要包含有提供給用戶進(jìn)行登錄操作的界面、智能家居控制系統(tǒng)進(jìn)行操作使用的主界面、進(jìn)行實時監(jiān)控所得出的曲線界面、當(dāng)前的報表界面、報表的歷史儲存界面、監(jiān)控數(shù)據(jù)儲存的曲線界面、出現(xiàn)故障進(jìn)行報警的界面等等。如果用戶感覺系統(tǒng)當(dāng)前的設(shè)置參數(shù)不滿意或者需用根據(jù)自身需求而更改時，可以參考組態(tài)王軟件上的當(dāng)前數(shù)據(jù)或者以前的數(shù)據(jù)，同時可以直接在組態(tài)王上進(jìn)行數(shù)據(jù)參數(shù)的更改。另外機(jī)器故障或是系統(tǒng)報警仍會會保存記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，用戶在后期的檢修或系統(tǒng)錯誤排查中可以進(jìn)行參考，使系統(tǒng)能夠更好的進(jìn)行運作。

其次是觸摸屏，本次設(shè)計的觸摸屏用的是西門子公司的觸摸屏TP700。一些常用的參數(shù)數(shù)據(jù)或使用工具菜單如：主控制界面、燈光的狀態(tài)監(jiān)控界面、溫度的實時監(jiān)控界面、窗簾的實時監(jiān)控界面、故障報警界面等都會在觸摸屏上顯示。上位機(jī)設(shè)計加入觸摸屏，主要是為了方便用戶檢測系統(tǒng)的正常情況，使用戶子啊使用的過程中操作會更加簡單。整個系統(tǒng)在使用過程中都會更加的方便、快捷、安全。

4下位機(jī)方案設(shè)計及軟件選型

下位機(jī)的設(shè)計方面主要是下位機(jī)硬件和軟件的設(shè)計以及選型。硬件方面主要是對PLC控制器和相關(guān)擴(kuò)展模塊的型號進(jìn)行選擇，同時包括傳感器以及PLC控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的型號選擇等當(dāng)用戶開啟智能家居，整個智能家居的控制系統(tǒng)都會運作起來，首先會有各類傳感器把它們采集到數(shù)據(jù)都發(fā)送給PLC控制器，然后由PLC來對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行計算、整合。最后以用戶的需求來判斷數(shù)據(jù)的合理性，并下達(dá)指令要求執(zhí)行機(jī)構(gòu)將這些數(shù)據(jù)處理成為用戶需要的理想狀態(tài)。這就是智能控制系統(tǒng)，由它來完成對整個房間的燈、窗簾、溫度、濕度的智能控制。

5結(jié)束語

最近幾年有很對公司和企業(yè)都有涉及到智能家居的研發(fā)和生產(chǎn)領(lǐng)域，甚至有很多已經(jīng)投入使用。但是智能家居價格昂貴、使用不方便、沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)等等這些標(biāo)簽仍讓很多消費值望而卻步。為了推進(jìn)智能家居的發(fā)展，讓更多百姓能夠使用智能家居，帶來更舒適、更便捷的生活。本位特采用西門子PLC S7-300作為整個智能家居控制系統(tǒng)的核心來解決目前智能家居領(lǐng)域推廣開來所面臨的難題。本文所設(shè)計的整個系統(tǒng)基本都通過軟件進(jìn)行過模擬實驗，有部分的研究也有進(jìn)行相關(guān)的系統(tǒng)調(diào)試。若要實際使用還需對全部設(shè)計方案進(jìn)行實驗檢測，在這里以本人能力和資金狀況不在予以改進(jìn)和完善。

參考文獻(xiàn)

[1]申斌.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居設(shè)計與實現(xiàn)[J].自動化與儀表，2013（02）：6lo.

[2]陳銀桂.基于電力線通信的智能家居網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)研究[D].哈爾濱理工大學(xué)，2009.

[3]張永昌，基于STM32單片機(jī)的智能家居系統(tǒng)設(shè)計[J]電子技術(shù)與軟件工程，2015，07（14）：262.

[4]鄧中柞，智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2015：23.