基于物聯(lián)網(wǎng)的衣物烘干機(jī)模型設(shè)計(jì)

金龍 張凱文 陳俊杰 曹夢醒 陳丹丹

摘 要 伴隨經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，人民對日常生活質(zhì)量的要求愈來愈高，更加講究日常生活的舒適與便利。而在南部地區(qū)和一些天氣相對較濕的地方，由于降雨量的增加，衣服在正常溫度下就很難晾干，面對著這一系列的問題，本文給出了本款基于物聯(lián)網(wǎng)科技的衣服烘烤機(jī)模組的設(shè)計(jì)，本產(chǎn)品可在一般的衣服烘烤器的基礎(chǔ)上，由上位機(jī)軟件、硬件采集板、傳感器感知模組、變頻器等操控模塊構(gòu)成，結(jié)合溫度傳感器、濕度傳感器，通過檢測和監(jiān)視各項(xiàng)相關(guān)數(shù)據(jù)，在達(dá)到輸入指定的溫度指數(shù)和濕度指數(shù)后，通過PLC編程的程序，可遠(yuǎn)程操控機(jī)械裝置，讓機(jī)器完成相應(yīng)的要求，從而達(dá)到讓烘干機(jī)更方便、更及時(shí)地將衣物烘干的同時(shí)增加衣物穿著的舒適度，從而滿足居民生活需要的基本要求。

關(guān)鍵詞 PLC技術(shù) 觸摸屏顯示 傳感器控制 智能遠(yuǎn)程控制

中圖分類號：TM925.34 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0745（2022）05-0097-03

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智能家居

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)一般由感覺層、互聯(lián)網(wǎng)層和使用層三層面所組成，在其中，通過感覺層可以了解到關(guān)于世界范圍內(nèi)容的各式各樣信息，而通常在數(shù)據(jù)收集階段，人們都會使用到感應(yīng)器，這樣方可對物體進(jìn)行辨識，進(jìn)而展開數(shù)據(jù)處理工作，將所收集的信息通過傳感器傳輸至互聯(lián)網(wǎng)層中?；ヂ?lián)網(wǎng)層通常位于物聯(lián)網(wǎng)三個(gè)層級的中心部位，而互聯(lián)網(wǎng)層一般都會利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對信息數(shù)據(jù)進(jìn)行有效傳遞。而應(yīng)用層則一般是使用于與終端用戶之間進(jìn)行聯(lián)系，而通過對應(yīng)用層技術(shù)的使用不但可以進(jìn)行與終端用戶之間的有效溝通交互，還可以讓物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)趨向于智慧的應(yīng)用。

智能家居系統(tǒng)可定義為一種流程和體系，它是在家庭住宅該基礎(chǔ)應(yīng)用環(huán)境下使用的各種先進(jìn)技術(shù)，把人們家居生活中的燈光控制系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、安全系統(tǒng)等子系統(tǒng)整合到一起，進(jìn)而可評估、學(xué)習(xí)和滿足人們的生活要求，并依托集中統(tǒng)籌把家庭居室建設(shè)為集系統(tǒng)、管理、服務(wù)等于一身的舒適、便利、健康的家居生活環(huán)境。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)對智能家居的遠(yuǎn)程控制設(shè)計(jì)

智能家居遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的形成，與物聯(lián)網(wǎng)的日益發(fā)展成熟有著密切聯(lián)系，這一控制系統(tǒng)的普及可讓人們的生活品質(zhì)得到很大提升。而對于該控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理來說，其利用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的傳感節(jié)點(diǎn)，對室內(nèi)家具進(jìn)行了遠(yuǎn)程管理與監(jiān)控。本質(zhì)上而言，現(xiàn)代智能家居遠(yuǎn)程控制器的基本工作機(jī)理就是在分解、壓縮和傳遞所獲取的外界控制信號前提下，實(shí)現(xiàn)對一系列家具的管理控制。要想真正實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)代智能家居遠(yuǎn)程控制器的有效應(yīng)用，一大前提就在于保證對應(yīng)收集外部控制信號的時(shí)效性，即保證其與主控器件相互間建立起有效聯(lián)系，進(jìn)而達(dá)到對家具進(jìn)行遠(yuǎn)程智慧管理與監(jiān)控的目的。

在電氣控制部分我們通過使用PLC控制來對設(shè)備供給電能，使用PLC控制設(shè)備能精確快速的傳輸和發(fā)送我們設(shè)置的指令要求，也能夠?qū)⒃O(shè)備需要的外部環(huán)境數(shù)據(jù)通過傳感器設(shè)備反饋到PLC當(dāng)中，能讓我們對機(jī)器設(shè)備自主控制，同時(shí)也能夠反映設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，達(dá)到高效省時(shí)省力的作用，對我們的家用智能控制有很大的幫助。[1]

3 PLC技術(shù)概述

PLC即是可編程控制器的縮寫，而PLC技術(shù)實(shí)際是以微處理器為基礎(chǔ)，通過采用PLC技術(shù)可完成邏輯運(yùn)算、溫度控制、算術(shù)運(yùn)算等操作指令，進(jìn)而對機(jī)器設(shè)備在整個(gè)制造流程中進(jìn)行合理控制，也就是通過將自動控制與電腦技術(shù)相結(jié)合到一起，最后再通過計(jì)算等控制手段才產(chǎn)生了PLC技術(shù)。而PLC技術(shù)在當(dāng)下的工業(yè)應(yīng)用中也有著相當(dāng)廣闊的市場，可以為工業(yè)公司的轉(zhuǎn)型提供技術(shù)支持。新型的PLC主要由CPU、電源、存儲器、主板、顯卡、屏幕等構(gòu)成。對于由計(jì)算機(jī)直接操控的機(jī)械工作領(lǐng)域，有效的PLC模塊設(shè)計(jì)能夠?yàn)楣こ滩僮鬟^程中提供極大的方便，進(jìn)而使機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)能力獲得了極大的提高。

輔助繼電器在PLC技術(shù)中有著十分關(guān)鍵的功能，在實(shí)際使用中，能夠忽略部分節(jié)點(diǎn)，把這部分節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)換為時(shí)間，從而可以更迅速地實(shí)現(xiàn)對所有內(nèi)容的管理。

PLC信息技術(shù)在電氣設(shè)備自動化控制系統(tǒng)中，能夠很有效地增強(qiáng)該信息系統(tǒng)的抗干擾工作能力。時(shí)代在不斷發(fā)展，而PLC科技也在進(jìn)一步的發(fā)展完善，其安全特性也獲得了更進(jìn)一步的改善，使設(shè)備能夠正常工作。

PLC技術(shù)在操作時(shí)比較簡便，可以降低PLC技術(shù)的運(yùn)行復(fù)雜度，從而防止設(shè)備在運(yùn)行時(shí)發(fā)生問題，造成設(shè)備無法正常工作，這大大提高了設(shè)備工作時(shí)間的效率，加速了企業(yè)發(fā)展的腳步。

PLC科學(xué)技術(shù)在現(xiàn)代電氣設(shè)備自動化控制中具有重要的含義。PLC高新技術(shù)的使用功能完備，可以將PLC高新技術(shù)與電氣設(shè)備自動化控制系統(tǒng)融入到一起，進(jìn)而使機(jī)械設(shè)備智能管理的功能獲得巨大的增強(qiáng)。在對PLC高新技術(shù)的實(shí)際使用分析之前，必須要全面了解該高新技術(shù)的特點(diǎn)，以保證在實(shí)際使用中對PLC技術(shù)實(shí)現(xiàn)有效管理，為促進(jìn)公司的經(jīng)營效益提供有力的保證。

4 PLC技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

新時(shí)代，由于社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，PLC技術(shù)也得到了不斷更新，所以必須提高PLC技術(shù)在電氣自動化控制系統(tǒng)中的運(yùn)用水平，在實(shí)際運(yùn)用中主要涉及如下幾方面：

4.1 順序控制

在電氣設(shè)備自動化控制中，利用PLC技術(shù)可以使得設(shè)備的控制系統(tǒng)效能大大提高，對設(shè)備的智能化管理具有很大意義。正如人們了解的，電氣自動化控制系統(tǒng)在工作時(shí)消耗巨大的電能，這會給工廠的正常工作造成很大影響。通過對PLC技術(shù)的運(yùn)用，可以更有效地防止設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)當(dāng)中產(chǎn)生能量不足的狀況，還需要通過優(yōu)化輔助繼電器來提高控制系統(tǒng)效能。隨著時(shí)間的增長，電氣設(shè)備損耗的電能會逐步上升，但是可利用PLC技術(shù)進(jìn)行管理，在不影響生產(chǎn)的同時(shí)，可使電能減至最低點(diǎn)。電氣設(shè)備在自動化中的順序控制，能完成對能源消耗的監(jiān)控。在當(dāng)今社會，傳統(tǒng)的機(jī)械輔助繼電器被PLC技術(shù)所代替已是必然的趨勢。在工廠電氣化自動控制系統(tǒng)中對PLC技術(shù)使用的時(shí)候，不但能夠?qū)こ踢^程實(shí)現(xiàn)獨(dú)立監(jiān)控，還能夠在通信總線連接模塊等多個(gè)方面的共同組合下，合理地控制有關(guān)生產(chǎn)工作的目的。計(jì)算機(jī)技術(shù)和電力智能化控制系統(tǒng)密切的融合，可達(dá)到智能化管理。我們這款物聯(lián)網(wǎng)家用衣物烘干機(jī)的基本設(shè)計(jì)原理，其外觀形態(tài)為矩形柜體構(gòu)造，在烘干器本體內(nèi)設(shè)烘干室，在上面設(shè)置了一個(gè)電動導(dǎo)軌，電動導(dǎo)軌上連接有若干衣架，該衣架有滾動滑輪可隨意移動，通過移動的滑塊可以滑動鏈接到所述電動導(dǎo)軌上，在所述的烘干室內(nèi)二端側(cè)墻上設(shè)通氣孔，進(jìn)風(fēng)口內(nèi)設(shè)有電熱板，負(fù)責(zé)將衣物加熱烘干。電熱板后端設(shè)置通風(fēng)機(jī)，可擴(kuò)大通風(fēng)度，在焙火室的另一側(cè)還開設(shè)有抽濕器，抽濕器裝有溫度和濕度模塊負(fù)責(zé)監(jiān)控傳輸，烘干機(jī)本體前端開設(shè)有電動移門，電動導(dǎo)軌從電動移門上端導(dǎo)出，然后延伸安裝到衣物掛桿上，烘干機(jī)本體后端同樣設(shè)有電動移門與所述衣物掛桿，烘干機(jī)本體內(nèi)設(shè)有智能控制系統(tǒng)和電源模塊，所述電源模塊與PLC智能控制系統(tǒng)連接，電動導(dǎo)軌、電熱板、鼓風(fēng)機(jī)、抽濕器和電動移門均與PLC智能控制設(shè)備連接。[2]

4.2 閉環(huán)控制

閉環(huán)控制是電氣設(shè)備智能化管理中的一部分，它是對傳統(tǒng)PLC管理的補(bǔ)充，在系統(tǒng)元器件發(fā)生故障后能進(jìn)行調(diào)節(jié)，以防止發(fā)生的故障對整機(jī)工作環(huán)境產(chǎn)生較大的影響，還可以通過調(diào)制或解調(diào)器保護(hù)和管理設(shè)備的正常工作。因此，PLC技術(shù)在現(xiàn)實(shí)使用流程中，對于泵類電動機(jī)的現(xiàn)實(shí)使用有很多種不同的開啟方式，在電氣裝置控制系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)使用過程中，PLC技術(shù)也能夠完成泵類電機(jī)的手動開啟。而對于整個(gè)電氣設(shè)備裝置的管理系統(tǒng)而言，PLC技術(shù)作為整個(gè)系統(tǒng)的核心，對整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)揮管理的功能，同時(shí)也能夠確保整個(gè)電氣設(shè)備自動化控制能有效實(shí)施。電氣設(shè)備的控制器類型很多，但由于PLC在電氣設(shè)備自動化控制中能夠?qū)崿F(xiàn)開關(guān)的智能化管理，所以為了比較合理地實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備的控制器多樣式化，就必須掌握電氣設(shè)備的型式和實(shí)際狀況。因?yàn)?，PLC技術(shù)具有了更高級的自動控制系統(tǒng)功能，從而在電氣設(shè)備中獲得了更加廣泛的運(yùn)用，給公司的發(fā)展帶來了良好的保證，進(jìn)而提高了公司的經(jīng)營效益。

4.3 開關(guān)量控制

在以前的控制器當(dāng)中，由于通常會選用電磁性繼電器，因此在控制器的實(shí)施過程當(dāng)中，因?yàn)橛|點(diǎn)故障的情況大量發(fā)生，而導(dǎo)致整體控制器的安全穩(wěn)定性大大降低。除此以外，在傳統(tǒng)的控制器當(dāng)中，在實(shí)施過程當(dāng)中有相關(guān)的更為繁瑣的線路問題。而PLC高新技術(shù)在電氣設(shè)備自動化系統(tǒng)當(dāng)中的運(yùn)用，則要求在實(shí)際使用時(shí)適當(dāng)?shù)貙^電器保護(hù)開關(guān)中的主要元器件加以更換，就可以解決以上提到的實(shí)際問題。但是采用電磁力繼電器對開關(guān)控制系統(tǒng)時(shí)，在操作過程中出現(xiàn)了很多觸電情況，而且由于控制系統(tǒng)的接線方法比較復(fù)雜，這就會對整個(gè)控制系統(tǒng)的正常操作產(chǎn)生很大的負(fù)面影響，從而大大地降低了控制系統(tǒng)在實(shí)際使用當(dāng)中的效果。可見，將計(jì)算機(jī)和PLC技術(shù)互相融合，可以進(jìn)行電氣設(shè)備自動化控制，提高機(jī)械設(shè)備的制造品質(zhì)和效益，符合公司發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需要。

5 系統(tǒng)選取軟件

觸摸屏是一種組態(tài)應(yīng)用軟件，它的主要功用是建立并形成上位機(jī)的監(jiān)測管理系統(tǒng)，并由此來實(shí)現(xiàn)在同一軟件系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)平臺上監(jiān)測、采集各場景數(shù)據(jù)信息，并監(jiān)測、管理工作前端數(shù)據(jù)信息的目的。

運(yùn)行環(huán)境、模擬運(yùn)行環(huán)境和組態(tài)環(huán)境這三部分，構(gòu)成了觸摸屏的嵌入式系統(tǒng)。其中，運(yùn)行環(huán)境是指一種可以在組態(tài)工程中按照使用者的實(shí)際需要，進(jìn)行管理數(shù)據(jù)、確定目標(biāo)和功能的獨(dú)立運(yùn)行系統(tǒng)，而運(yùn)行環(huán)境這種系統(tǒng)本身就是與數(shù)據(jù)無關(guān)的，它必須得與組態(tài)工程整合才會形成一種整體的用戶應(yīng)用體系。也只有在組態(tài)工程被下載到下位機(jī)里之后（通過連接串口或以太網(wǎng)），它才算真正意義上的在下位機(jī)中獨(dú)立運(yùn)行，保證其系統(tǒng)的安全、可靠、實(shí)時(shí)有效。而模擬運(yùn)行環(huán)境和組態(tài)環(huán)境則相當(dāng)于運(yùn)行環(huán)境下的測試工具，用戶可以根據(jù)需要，通過計(jì)算機(jī)來對其進(jìn)行控制，測試其構(gòu)造的組態(tài)工程。

我們可以用觸摸屏來監(jiān)控調(diào)試我們的設(shè)備，其安裝簡單，使用方便且易操作，更能符合我們家用智能電氣的要求。

6 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

智能控制系統(tǒng)的軟件通過PLC實(shí)現(xiàn)邏輯控制系統(tǒng)，并利用觸摸屏所提供的操作界面對焙火裝置實(shí)施連鎖啟停，從而完成了與水分儀、溫控儀表、溫濕度監(jiān)測儀表等現(xiàn)場檢測儀表數(shù)據(jù)的信息收集與交換。系統(tǒng)通過智能管理烘烤的全過程，可以防止過量烘烤，提升烘干效果，減少能耗。同時(shí)還能夠進(jìn)行室內(nèi)及手機(jī)終端的遠(yuǎn)程作業(yè)，有效降低員工現(xiàn)場勞動時(shí)間和強(qiáng)度，從而節(jié)約勞動強(qiáng)度。

7 PLC技術(shù)的發(fā)展趨勢

本設(shè)備在原有的普通烘干機(jī)的基礎(chǔ)上，加裝溫度傳感器、濕度傳感器、水分傳感器等裝置通過感知模塊達(dá)到對衣物烘干的細(xì)節(jié)嚴(yán)格控制;采用PLC控制，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控溫度、濕度、水分等重要因素的要求進(jìn)行所需要的改動，從而達(dá)到家電智能一體化的效果;通過上位機(jī)控制軟件與硬件模塊進(jìn)行通訊，減少了大量的人為精力和看管時(shí)間，并且可以達(dá)到信息收集的方便效果;通過智能控制，具有一定的先進(jìn)性和較高可靠性。在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)信息的發(fā)展過程中，PLC技術(shù)對電氣設(shè)備自動化控制方面的運(yùn)用也比較多，而由于人類對計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)和研究，更加多的計(jì)算機(jī)技術(shù)能夠在PLC技術(shù)上獲得更廣闊的運(yùn)用。PLC技術(shù)在當(dāng)前電氣設(shè)備自動化控制中的運(yùn)用已經(jīng)逐漸成熟，在原來的技術(shù)上也獲得了提高，有效地提高了設(shè)備的計(jì)算速度和存儲器容積。對PLC科學(xué)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，使當(dāng)前PLC科學(xué)技術(shù)在人機(jī)互動頁面中的水平獲得了極大提升，同時(shí)也能適應(yīng)各種設(shè)備的不同要求，由于PLC科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和對市場的需要量日益增加，使當(dāng)前電氣設(shè)備自動化控制系統(tǒng)水平大大提高，技術(shù)手段也更為完善。

8 結(jié)語

智能化是目前家用衣物烘干設(shè)備的發(fā)展方向。該智能控制器通過反復(fù)修改，不斷實(shí)驗(yàn)，能即時(shí)檢測衣物的含水量、各點(diǎn)水溫等信號，并進(jìn)行告警，再將監(jiān)測數(shù)據(jù)至電腦進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)分析，便于多個(gè)烘干機(jī)的聯(lián)合管理。該智能控制器采用PLC實(shí)現(xiàn)邏輯管理，可擴(kuò)展性極強(qiáng)，并可進(jìn)行遠(yuǎn)程管理。對目前存在的家用智能化問題起到了很好的解決效果，節(jié)約了相當(dāng)大的人力資源，使得產(chǎn)品更符合社會和居民生活要求。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王志霞.基于單片機(jī)的智能烘干機(jī)設(shè)計(jì)[J].儀表技術(shù)，2020（12）：26-27，32.

[2] 馬林森.一種智能烘干機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電子世界，2021（04）：152-153.