張淑俠

摘要：時(shí)代在進(jìn)步，社會(huì)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(lái)越高，傳統(tǒng)的家居設(shè)備無(wú)論是其安全性、舒適度、便利性和可靠性都難以再滿(mǎn)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(wàn)戶(hù)普及開(kāi)來(lái)。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(jià)格實(shí)惠。為了能夠解決這些問(wèn)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(huì)不斷進(jìn)步，生活水平不斷提高，家庭條件越來(lái)越好，人們對(duì)自己居住條件的要求也就越來(lái)越高，傳統(tǒng)的生活家居功能已無(wú)法滿(mǎn)足人們的生活需求?，F(xiàn)在人們更加傾向于自動(dòng)化，智能化的生活家居，比如：室內(nèi)溫濕度的自動(dòng)調(diào)節(jié)、屋內(nèi)燈光舒適度的調(diào)節(jié)、門(mén)窗安全性的實(shí)時(shí)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(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、自動(dòng)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(shí)現(xiàn)人們對(duì)家居生活的舒適性、安全性、方便性、以及高效性等等各類(lèi)要求和期望。

1智能家居控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

結(jié)合家居本身的特色以及現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)用性，本文設(shè)計(jì)的智能家居控制系統(tǒng)主要用于實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)功能：

（1）智能照明控制：通過(guò)分析房間的明亮程度以及白天和夜晚住戶(hù)對(duì)房間亮度的不同需求，實(shí)現(xiàn)住戶(hù)可根據(jù)個(gè)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(guò)溫濕傳感器時(shí)刻測(cè)量統(tǒng)計(jì)房間溫濕度，將數(shù)據(jù)傳人房間執(zhí)行機(jī)器，時(shí)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(hù)在居住時(shí)的舒適感。

（3）智能窗簾控制：根據(jù)住戶(hù)個(gè)人喜好，智能控制窗簾開(kāi)合狀態(tài)，無(wú)論是用戶(hù)個(gè)人隱私以及遮擋光線(xiàn)，都能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化以及智能化的開(kāi)啟或關(guān)閉窗簾。

（4）屋內(nèi)天然氣濃度采集與報(bào)警：對(duì)廚房甚至全屋實(shí)施監(jiān)控檢測(cè)天然氣的濃度，一旦發(fā)現(xiàn)有天然氣泄漏情況，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)打開(kāi)窗戶(hù)并及時(shí)將情況發(fā)送給住戶(hù)，確保屋內(nèi)的的人身財(cái)產(chǎn)安全。

（5）硬件設(shè)計(jì)：本文是使用西門(mén)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(jià)格便宜、操作簡(jiǎn)單、使用方便。上下位機(jī)的通訊設(shè)備使用的是RS485總線(xiàn)。

（6）軟件設(shè)計(jì)：下位機(jī)S7-300程序編輯是依靠Step7來(lái)完成，智能家居控制系統(tǒng)的上位機(jī)程序書(shū)寫(xiě)以及整個(gè)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(jì)：整個(gè)系統(tǒng)的所有界面都是使用的西門(mén)子觸摸屏TP700，對(duì)整個(gè)家居網(wǎng)絡(luò)所有數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控操作更便捷。

通過(guò)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)硬件的選型與軟件的設(shè)計(jì)分析，本文采用西門(mén)子PLC S7-300作為整個(gè)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(guò)RS485總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)上下位機(jī)硬軟件間的連接與實(shí)時(shí)的通信。

2智能家居控制系統(tǒng)整體控制方案設(shè)計(jì)

本文的設(shè)計(jì)理念是“以人為本”，注重于用戶(hù)的使用感受，設(shè)計(jì)出更加人性化的智能家居控制系統(tǒng)，使用戶(hù)的居家生活更加便捷。為了使用戶(hù)在使用過(guò)程中更加方便，本次設(shè)計(jì)的智能家居控制系統(tǒng)分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種模式，用戶(hù)可以根據(jù)個(gè)人需求隨時(shí)進(jìn)行調(diào)換。

自動(dòng)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(cè)量，然后傳人到控制裝置（PLC）中進(jìn)行計(jì)算和分析，與用戶(hù)先前設(shè)定的理想值進(jìn)行對(duì)比，若有偏差，PLC會(huì)發(fā)送指令給相關(guān)執(zhí)行器，由執(zhí)行器運(yùn)作改變數(shù)值達(dá)到理想狀態(tài)，比如：用戶(hù)設(shè)定的室內(nèi)溫度是22度，系統(tǒng)的傳感器測(cè)出室內(nèi)溫度僅18度并將此數(shù)據(jù)傳給PLC，PLC就會(huì)判斷室內(nèi)溫度目前低于理想值4度，PLC此時(shí)將指示開(kāi)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(hù)設(shè)定的理想值。

手動(dòng)控制：

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

3上位機(jī)方案設(shè)計(jì)及軟件選型

本文設(shè)計(jì)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(gè)系統(tǒng)的監(jiān)督與控制平臺(tái)組態(tài)王6.55，這其中主要包含有提供給用戶(hù)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(shí)時(shí)監(jiān)控所得出的曲線(xiàn)界面、當(dāng)前的報(bào)表界面、報(bào)表的歷史儲(chǔ)存界面、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)儲(chǔ)存的曲線(xiàn)界面、出現(xiàn)故障進(jìn)行報(bào)警的界面等等。如果用戶(hù)感覺(jué)系統(tǒng)當(dāng)前的設(shè)置參數(shù)不滿(mǎn)意或者需用根據(jù)自身需求而更改時(shí)，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(shí)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(bào)警仍會(huì)會(huì)保存記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，用戶(hù)在后期的檢修或系統(tǒng)錯(cuò)誤排查中可以進(jìn)行參考，使系統(tǒng)能夠更好的進(jìn)行運(yùn)作。

其次是觸摸屏，本次設(shè)計(jì)的觸摸屏用的是西門(mén)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(shí)時(shí)監(jiān)控界面、窗簾的實(shí)時(shí)監(jiān)控界面、故障報(bào)警界面等都會(huì)在觸摸屏上顯示。上位機(jī)設(shè)計(jì)加入觸摸屏，主要是為了方便用戶(hù)檢測(cè)系統(tǒng)的正常情況，使用戶(hù)子啊使用的過(guò)程中操作會(huì)更加簡(jiǎn)單。整個(gè)系統(tǒng)在使用過(guò)程中都會(huì)更加的方便、快捷、安全。

4下位機(jī)方案設(shè)計(jì)及軟件選型

下位機(jī)的設(shè)計(jì)方面主要是下位機(jī)硬件和軟件的設(shè)計(jì)以及選型。硬件方面主要是對(duì)PLC控制器和相關(guān)擴(kuò)展模塊的型號(hào)進(jìn)行選擇，同時(shí)包括傳感器以及PLC控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的型號(hào)選擇等當(dāng)用戶(hù)開(kāi)啟智能家居，整個(gè)智能家居的控制系統(tǒng)都會(huì)運(yùn)作起來(lái)，首先會(huì)有各類(lèi)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(lái)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、整合。最后以用戶(hù)的需求來(lái)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(hù)需要的理想狀態(tài)。這就是智能控制系統(tǒng)，由它來(lái)完成對(duì)整個(gè)房間的燈、窗簾、溫度、濕度的智能控制。

5結(jié)束語(yǔ)

最近幾年有很對(duì)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(jià)格昂貴、使用不方便、沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)等等這些標(biāo)簽仍讓很多消費(fèi)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(lái)更舒適、更便捷的生活。本位特采用西門(mén)子PLC S7-300作為整個(gè)智能家居控制系統(tǒng)的核心來(lái)解決目前智能家居領(lǐng)域推廣開(kāi)來(lái)所面臨的難題。本文所設(shè)計(jì)的整個(gè)系統(tǒng)基本都通過(guò)軟件進(jìn)行過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)，有部分的研究也有進(jìn)行相關(guān)的系統(tǒng)調(diào)試。若要實(shí)際使用還需對(duì)全部設(shè)計(jì)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢測(cè)，在這里以本人能力和資金狀況不在予以改進(jìn)和完善。

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