基于可編程控制器的智能居住環境的應用研究

燕林滋 仲軍

摘要：現在人類的家居環境很不安全，不具有自動防盜、防煤氣中毒等人性化的功能。本設計采用可編程控制器為主要控制元件，構成全家的智能控制管理，給人們提供一個較為安全，舒適的智能環境。這個設計的理念是以解決人民生活節奏加快，留下的家居安全問題和家居舒適度問題為重點。

關鍵詞：智能家居 ?可編程控制器 ?自動控制

1 概述

中國經濟經過30年的高速發展，居民的生活水平和消費能力有了很大提高，新需求的增長以及信息化對人們傳統生活的改變，讓許多人尤其是先富起來的一部分人，對智能家居的需求日益強烈。由此，智能化小區建設近年來也是如火如荼，“智能家居”更是被炒得炙手可熱。電力電子技術的發展、微電子技術的革新、控制理論的進步給智能家居的發展帶來了契機，因此，PLC控制技術已成為現代智能家居行業的一個熱點。由于可編程控制器控制系統與其他控制系統相比較具有以下特點：①系統構成靈活，擴展容易。②使用方便，編程簡單，可在線修改程序，改變控制方案而不拆動硬件。③能適應各種惡劣的運行環境，抗干擾能力強，可靠性強。所以是智能控制家居的首選，能為維護和改進服務提供很好的保障。

2 智能家居系統的總體設計

本設計主要包括：智能燈光控制系統、智能窗簾控制系統、智能溫度控制系統、防盜系統等等。

2.1 智能燈光控制系統。通過應用光電傳感器和PLC可編程序控制器相結合，傳感器可以不斷檢測周圍環境的照度水平，可以探測到某個區域是否有人移動，以及輸入人們的控制指令，并把相應的信號傳送給PLC。當控制電路的電壓產生變化，燈光會自然變化;在亮度小于PLC設定值時，燈會自動亮起;當房間內長時間無人移動時，人體紅外探測器會延時動作切斷電源，關閉燈光，以實現智能照明，智能燈光的實現是通過面板手動控制或遙控器的控制，對家庭中的所有燈進行控制，達到一鍵開關的效果。

2.2 智能窗簾控制系統。當需要關閉窗簾時，按下按鈕，電機轉動通過傳動裝置帶動窗簾關閉，當需要開窗簾時，按開窗開關電機反轉，電機轉動時通過傳動裝置帶動窗簾打開。智能窗簾控制是通過遙控器與窗簾電機之間的觸發，方便人們對窗簾的控制。

2.3 智能溫度控制系統。傳感器將溫度信息變換為模擬電壓信號后，將電壓信號放大到PLC可以處理的范圍內，PLC將檢測到的溫度信息與設定值進行比較，如果檢測值高于設定值，則啟動制冷系統，降低環境溫度;同理，如果檢測值低于設定值，則啟動加熱系統，提高環境溫度，達到控制溫度的目的。

2.4 防盜報警系統。在夜晚睡覺時開動防盜，紅外線感知開啟，當有人經過中斷就會發出警報。

2.5 PLC極其I/O口擴展部分。PLC是選擇三菱FX2N-30MR-001為主控制器，他的功能比較強大，是整個系統的核心。主要用于信號的采集、數據的處理、控制信號的輸出等，將人們選定的數據信息與當前模式下進行對比、數據分析、判斷，執行用戶即時指令，完成對智能終端的控制。

2.6 筆記本可以作為PLC上位機部分。筆記本可以作為PLC的上位機，通過組態王軟件構成人機界面，并負責與PLC之間的信息聯系完成智能家居系統的設備監控和就地控制作用，同時在實現遠程控制時上位機可以作為信息接入點來訪問該家居系統。

3 智能家居系統構成和程序流程圖

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4 智能家居PLC控制系統的特點

在工業自動化控制中， PLC作為一種專用計算機，從本質上說，這是一種計算機控制方式。與普通的微機相比，PLC也是利用通用和專用的CPU作為字處理器。本系統涉及到的軟硬件PLC、上位機、PLC技術、組態軟件、局域網等都是成熟的技術，并且安全可靠，同時有強大的技術作支撐，最重要的是上位機與PLC都有較強的兼容性。

4.1 可靠性。對于PLC來說，通常情況下，不需要大量的活動元件和連線電子元件，進而在一定程度上減少了連線數量，便于對系統進行維修，并且維修時間比較短。通過一系列可靠的設計方法對PLC進行設計。例如，在操作性方面，PLC比較高，并且編程簡單、操作方便，維修容易等，一般情況下，錯誤操作現象不易發生。

4.2 易操作性。在對PLC進行操作的過程中，通常情況下包括輸入程序、更改程序等方面的操作。對于程序的輸入可以直接顯示，對于更改程序的操作，可以根據需要的地址編號、接點號等進行搜索，找到后再進行更改。對于PLC來說，可供選擇使用的程序設計語言比較，相對來說理解和掌握比較容易。

4.3 靈活性。在編程語言方面，梯形圖、功能表圖、功能模塊和語句描述編程語言都可以用于PLC。編程方法的多樣性在一定程度上使得編程更加簡單，同時拓寬了應用面。

5 結論

本設計采取了由PLC和多種其他設備組成的控制系統，可編程控制器（PLC）負責處理各種信號的邏輯關系。從而向各個無線收發套件發出起，停等信號。同時傳感器也將工作狀態信號送給PLC，形成雙向聯絡關系。它是系統核心。無線收發套件實現各個電路通斷及實現平穩操作和精確控制，使環境達到理想狀態。部分器件需要通過與電動機同軸連接完成操作。各種傳感器傳來信息，具體精確度可通過對可調電阻的調節實現。通過各種傳感器的信息，對系統進行自鎖和反饋，更加適合設計的理念。

本設計基本上達到了設計目的。但是還是有很多不足之處，有很多東西需要去改進和完善，特別是與上位機的通信，通過上位機的調控可以使得該系統更好的運行和更具人性化。還有一個特別重要的就是整個控制系統還有很多沒有完善的地方，例如室內的溫度調節可以通過紅外線接收器接收空調控制器的波段，經過單片機的分析，在發射回去控制空調的氣溫。還有很多的智能家居的設計理念沒能實施，由于個人能力和對傳感器件電路的不熟悉，對智能家居的想象性不足，和一些其他的原因沒能實現高智能化智能家居，只能做到這個低端、方便、便宜的智能家居系統。

通過這次的畢業設計使學生學習到了很多的東西，對他們的動手能力有很大提高，同時也學習了很多的其他的知識。

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