基于PLC技術的家居控制應用系統的設計分析
摘 要：本研究首先分析了智能家居控制系統的總體設計方案，然后對基于PLC技術的家居控制系統的硬件設計和軟件設計進行了詳細分析，最后總結得出在智能家居控制系統中融入PLC技術不僅設計方便，同時對各個模塊功能的實現也具有重要的作用。
【關鍵詞】智能家居 PLC技術 安全舒適
智能家居是以住宅為平臺，以建筑設備、智能家電等設備為主要控制對象，通過采用網絡通信技術、自動控制技術以及綜合布線技術等將家居生活相關設施進行高度集中，從而構造出安全、舒適、高效的居住環境。而在家居控制應用系統設計中融入PLC技術不僅能夠實現系統設備的監控和就地控制的作用，同時還能夠進一步實現數字化的要求。下面本研究就詳細分析家居控制應用系統設計中PLC技術應用的價值，以供參考。
1 智能家居控制應用系統總體設計分析
本研究控制系統以西門子PLCS7-300為控制核心，以樓宇監控技術、傳感器檢測技術、建筑電氣照明技術以及自動控制技術為輔助技術，實現了對門廊、客廳(臥室)、廚房以及衛生間的照明系統、安防系統以及家用電器系統的智能控制。智能家居控制應用系統的總體設計結構圖如圖1所示，系統硬件結構框架圖如圖2所示。
2 硬件系統設計分析
安全舒適的家居環境是實現住宅家居智能化的根本保障和前體。本研究智能家居控制系統主要由照明系統、安防系統以及配電系統等幾個主要部分組成：
2.1 安防系統
安防系統主要是通過智能家居控制器、可視對講監控系統以及家庭報警器、探測傳感器等設備構成的，此系統不僅能夠有效實現火災報警、防盜報警以及燃氣泄漏報警，同時還能夠實現緊急求助報警功能，而這些功能的實現主要是依靠安裝在住宅內部或者周圍的探測傳感器，傳感器負責將相關信號進行收集，然后傳送到智能家居控制器上進行判別，如果發生異常現象，系統就會發出報警的聲音，從而保證了住宅的安全性。安防系統的結構如圖3所示。
通過對上述智能家居控制系統安防系統結構圖進行分析得知，此系統主要包括門磁開關、紅外探測器、玻璃破碎傳感器以及紅外光柵傳感器等家居門窗周圍的防保系統和緊急求助按鈕、瓦斯傳感器以及煙霧傳感器等安裝在屋內的傳感器組成的防衛系統。
2.2 照明系統
在智能家居控制系統設計中，為了實現節能降耗和美觀舒適的效果，本研究在照明系統的設計中主要采用了智能調光技術，同時通過色彩的變換為人們提供溫馨的生活環境。其中客廳照明系統設計主要有手動控制和自動控制兩種形式，手動控制主要是通過客廳中的相關按鈕實現燈具的打開或者關閉兩種簡單狀態的控制，通過幾種按鈕的組合實現燈具的花樣控制;而在自動控制中，客廳主燈的亮度主要是根據客廳中的光照強度進行自動調節，而客廳中的彩燈主要是在離家模式和節日模式觸發報警時而實現的燈光定時閃爍的控制;客廳中白光主要是在離家模式或者影院模式觸發報警時出現柔和燈光的控制。
2.3 配電系統設計
智能家居控制系統中配電系統主要是采用220V進線，然后再經過斷路器從母線端子對出線進行分配，其中主要包括24V電源供電、電器插座供電以及模擬窗照明供電和室內照明供電等。在配電系統設計中，由于24V電源進線直接對PLC控制系統長期供電，因此在出線側對電路中的分段控制不作探究。另外，由于電壓等級不同，所以系統配電主要分為強電配線和弱電配線。
3 智能家居控制應用系統軟件設計分析
本研究智能家居控制系統的軟件設計主要由模擬量控制、I/O控制以及時鐘定時器等系統組成，其中模擬量控制器主要控制固態調壓器1的輸出和控制固態調壓器2的輸出，從而實現對客廳主燈亮度的調節和對客廳彩燈閃爍的定時控制;而I/O控制主要是對緊急求助按鈕、報警復位按鈕、自動復位功能按鈕以及報警器和繼電器線圈等設備的控制。另外對于窗簾電動機的定時啟動和停止，對廚房電器設備的定時啟動和關閉，對客廳彩燈閃爍變化的效果以及時間的定時等一系列的定時系統主要采用定時控制來實現。在具體的設計中主要通過采用主程序以及子程序的設計思路開展的。
在智能家居控制系統軟件設計中，照明系統中燈具亮度的調節是程序設計的重點內容。在具體的設計中需要首先采用照度傳感器對室內的照度進行測量，測量方法為：首先將4～20mA的DC信號輸出并傳送到AI模塊SM331中，同時將模擬信號轉換為數字信號傳送到CPU312C系統中，然后通過對光亮的梯度進行計算，接著再根據相對光照量進行劃分值，最后通過對AO模塊 SM332系統中的第1路通道輸出的0～10V信號和固定調壓模塊1在0～220V之間的電壓信號等級進行控制，最后達到對客廳主燈照明亮度的調節。而彩燈亮度的控制主要在節日模式下的開關觸發下實現，其中在設計中主要是通過使AO模塊中SM332第2路通道每隔一定的時間將設定好的電壓梯度信號輸出并傳送到固體調壓模塊2中;然后再由固體調壓模塊轉換為電壓梯度實現對彩燈亮度的控制。在整個程序設計中主要是通過FC106(調節功能模塊)對亮度調節中數字量和模擬量之間的轉換進行控制。
4 總結
通過對上述智能家居控制系統進行設計和在線調試以及脫機實踐運行得知，此系統能夠很好滿足智能家居控制系統設計的各項要求，同時PLC技術的應用不僅優化了設計過程，同時對進一步實現智能家居控制系統的數字化和人性化也具有重要的作用。
參考文獻
[1]鄒恩，霍慶，黃興.基于zigbee技術的智能家居控制系統的設計[J].電子世界，2014，(06)：107-109.
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