基于 PLC 的智能窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

劉黎 張慶林 宋艷芳

摘要：針對(duì)目前智能窗簾控制技術(shù)，本文通過 PLC 實(shí)現(xiàn)對(duì)窗簾的智能控制。具體介紹了智能窗簾控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)及各功能的實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：PLC;智能窗簾;控制系統(tǒng)

1.????? 引言

隨著智能化家居產(chǎn)品的發(fā)展，人們對(duì)室內(nèi)設(shè)計(jì)智能化的要求也越來越高。智能窗簾是智能家居的重要組成部分，已逐漸在我們的生活中體現(xiàn)。本文設(shè)計(jì)一種基于 PLC 的智能窗簾控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)窗簾的手動(dòng)控制和自動(dòng)控制。該系統(tǒng)采用 S7-200PLC 為主要控制模塊，通過感應(yīng)器件檢測(cè)人體或物體信號(hào)并傳送到PLC，PLC 綜合收到的智能窗簾狀態(tài)信號(hào)作出判斷并發(fā)出控制信號(hào)，使驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)行以控制窗簾的打開和閉合。該系統(tǒng)操作簡單，性能穩(wěn)定，成本低廉，適用范圍廣，具有很好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

2.????? 方案設(shè)計(jì)

智能窗簾控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)是依據(jù)理論上的可行性而進(jìn)行設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。在綜合考慮了各種因素的條件下，設(shè)計(jì)出智能窗簾控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，并且在滿足其基本功能需求的基礎(chǔ)上，盡可能地考慮本系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。此系統(tǒng)具有手動(dòng)控制和自動(dòng)控制兩種模式。手動(dòng)控制：根據(jù)自己的需要可以隨意的調(diào)控執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行，也可以通過點(diǎn)擊觸摸屏中模擬開關(guān)來控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的開關(guān)、調(diào)節(jié)燈光的亮度以及選擇不同的場(chǎng)景，達(dá)到手動(dòng)控制的目的。自動(dòng)控制：將紅外線探測(cè)器采集到的信息經(jīng)過數(shù)字變換后傳送給 PLC，PLC 發(fā)出指令控制燈的開關(guān)，滿足光線要求;當(dāng)亮度傳感器采集到的參數(shù)值高于或低于所設(shè)定的目標(biāo)值時(shí)，PLC 通過繼電器控制電機(jī)，實(shí)現(xiàn)窗簾的拉合。

3.????? 硬件設(shè)計(jì)

（1）?????? PLC 的選型

為實(shí)現(xiàn)智能窗簾的控制要求，該控制系統(tǒng)采用 S7-200PLC 為主要控制模塊。

（2）?????? 電動(dòng)機(jī)的選型

因?yàn)镻LC 的輸出電壓是24V，所以所選的電動(dòng)機(jī)也應(yīng)是24V 的直流減速電動(dòng)機(jī)和兩個(gè)24V 的繼電器作為負(fù)載。綜合考慮智能窗簾設(shè)備的使用要求，參考機(jī)械設(shè)計(jì)使用手冊(cè)，智能窗簾所用的電動(dòng)機(jī)選用 THINK TE-22JS-24-78CN80CN。

（3）?????? 光電開關(guān)的選型

光電開關(guān)將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號(hào)射出，接收器再根據(jù)接收到的光線的強(qiáng)弱或有無目標(biāo)物體進(jìn)行探測(cè)。參考光電開關(guān)的性能參數(shù)，選用漫反射型光電開關(guān)，型號(hào)為 E3F-DS30C4，NPN 三線常開，檢測(cè)距離為30cm。

（4）?????? 接近開關(guān)的選型

行程開關(guān)是一種根據(jù)運(yùn)動(dòng)部件的行程位置而切換電路的電器。參考電氣設(shè)備使用手冊(cè)，接近開關(guān)選用電感式接近開關(guān)，型號(hào)為 SN04-N，NPN三線常開，檢測(cè)距離為4mm。

4.????? 軟件設(shè)計(jì)

I/O 端口分配是編寫PLC 程序首先要做的前提條件，也是現(xiàn)場(chǎng)接線和調(diào)試的重要依據(jù)。I/O 端口分配如表1所示。

5.????? 觸摸屏的設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)的觸摸屏界面分別是模式選擇界面、自動(dòng)控制模式的監(jiān)控界面、手動(dòng)控制模式的監(jiān)控界面。

（1）?????? 模式選擇界面

模式選擇界面里有自動(dòng)模式按鈕、手動(dòng)模式按鈕和返回按鈕，點(diǎn)擊相應(yīng)的按鈕會(huì)跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的界面。

（2）?????? 自動(dòng)模式界面

自動(dòng)模式界面如圖1所示。點(diǎn)擊啟動(dòng)按鈕，當(dāng)光線強(qiáng)時(shí)，檢測(cè)無障礙物，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，窗簾關(guān)閉。當(dāng)光線暗時(shí)，檢測(cè)無障礙物，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，窗簾打開。返回按鈕則跳轉(zhuǎn)到主界面。

（3）?????? 手動(dòng)模式界面

手動(dòng)模式界面如圖2所示。點(diǎn)擊打開按鈕，檢測(cè)無障礙物，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，窗簾關(guān)閉。點(diǎn)擊關(guān)閉按鈕，檢測(cè)無障礙物，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，窗簾打開。

6.????? 總結(jié)

基于PLC 的智能窗簾控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)隨著光線強(qiáng)度的不同，動(dòng)態(tài)控制窗簾的打開與閉合。該系統(tǒng)不僅在理論上論證了實(shí)施的可行性，而且在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行了模擬調(diào)試。設(shè)計(jì)中加入了按鍵模塊，使得自動(dòng)窗簾系統(tǒng)更加人性化

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作者簡介：

劉黎（1984—），女，山東濟(jì)南人，工程師 / 講師，專任教師。