基于PLC智能家居控制系統設計

張淑俠

摘要：時代在進步，社會在發展，人們的生活水平不斷提高。隨著生活水平的提高，人們的生活標準也隨之越來越高，傳統的家居設備無論是其安全性、舒適度、便利性和可靠性都難以再滿足人們的需求，于是家居企業就研究制造出了更高標準的智能家居。但是新型產品的制造成本高，操作使用比較復雜，缺乏統一標準等一些使用難題而未能走進千家萬戶普及開來。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，價格實惠。為了能夠解決這些問題，本文特別提出一套全新基于PLC的智能家居控制系統，希望能為相關的研究工作提供一定的參考。

關鍵詞：智能家居PLC監控系統

引言

社會不斷進步，生活水平不斷提高，家庭條件越來越好，人們對自己居住條件的要求也就越來越高，傳統的生活家居功能已無法滿足人們的生活需求。現在人們更加傾向于自動化，智能化的生活家居，比如：室內溫濕度的自動調節、屋內燈光舒適度的調節、門窗安全性的實時監控等等，所以就有了智能家居的誕生。智能家居控制系統是包含了計算機技術、網絡技術、通信技術、自動化技術等很多先進的現代科學技術手段，這些所有的技術相結合造就了智能家居，智能家居將實現人們對家居生活的舒適性、安全性、方便性、以及高效性等等各類要求和期望。

1智能家居控制系統結構設計

結合家居本身的特色以及現實生活中的實用性，本文設計的智能家居控制系統主要用于實現以下幾個功能：

（1）智能照明控制：通過分析房間的明亮程度以及白天和夜晚住戶對房間亮度的不同需求，實現住戶可根據個人喜好，不同天氣隨意控制室內明亮度的需求。

（2）智能溫濕度控制：通過溫濕傳感器時刻測量統計房間溫濕度，將數據傳人房間執行機器，時刻控制房間溫濕度在預設的理想數值范圍內，增加住戶在居住時的舒適感。

（3）智能窗簾控制：根據住戶個人喜好，智能控制窗簾開合狀態，無論是用戶個人隱私以及遮擋光線，都能實現自動化以及智能化的開啟或關閉窗簾。

（4）屋內天然氣濃度采集與報警：對廚房甚至全屋實施監控檢測天然氣的濃度，一旦發現有天然氣泄漏情況，系統會自動打開窗戶并及時將情況發送給住戶，確保屋內的的人身財產安全。

（5）硬件設計：本文是使用西門子PLC S7-300作為可編程控制器，它在日常使用中有著較強的抗干擾能力，并且價格便宜、操作簡單、使用方便。上下位機的通訊設備使用的是RS485總線。

（6）軟件設計：下位機S7-300程序編輯是依靠Step7來完成，智能家居控制系統的上位機程序書寫以及整個家居數據的監控用的是組態王6.55軟件，組態王可以設置系統期望值并把控目標值。系統所采用的算法進行仿真和調試使用的是Matlalo R2014a。

（7）觸摸屏設計：整個系統的所有界面都是使用的西門子觸摸屏TP700，對整個家居網絡所有數據的實時監控操作更便捷。

通過對整個系統硬件的選型與軟件的設計分析，本文采用西門子PLC S7-300作為整個系統的控制器，采用組態王作為系統的控制軟件，并通過RS485總線實現上下位機硬軟件間的連接與實時的通信。

2智能家居控制系統整體控制方案設計

本文的設計理念是“以人為本”，注重于用戶的使用感受，設計出更加人性化的智能家居控制系統，使用戶的居家生活更加便捷。為了使用戶在使用過程中更加方便，本次設計的智能家居控制系統分為手動和自動兩種模式，用戶可以根據個人需求隨時進行調換。

自動控制：

房間內的各種數據都由系統的傳感器進行測量，然后傳人到控制裝置（PLC）中進行計算和分析，與用戶先前設定的理想值進行對比，若有偏差，PLC會發送指令給相關執行器，由執行器運作改變數值達到理想狀態，比如：用戶設定的室內溫度是22度，系統的傳感器測出室內溫度僅18度并將此數據傳給PLC，PLC就會判斷室內溫度目前低于理想值4度，PLC此時將指示開啟空調，直至室內溫度達到理想值在進行關閉，使室內溫度一直保持在用戶設定的理想值。

手動控制：

如果用戶將系統調節到手動控制狀態，這時，自動控制系統將會處于關閉狀態，只有采集器會處于工作狀態，仍然會采集房間的各類數據將其顯示在顯示屏上，用戶可以自行觀察數據，然后根據自身需求去手動調節和控制。

3上位機方案設計及軟件選型

本文設計的智能家居控制系統的上位機方面有兩部分組成。首先是整個系統的監督與控制平臺組態王6.55，這其中主要包含有提供給用戶進行登錄操作的界面、智能家居控制系統進行操作使用的主界面、進行實時監控所得出的曲線界面、當前的報表界面、報表的歷史儲存界面、監控數據儲存的曲線界面、出現故障進行報警的界面等等。如果用戶感覺系統當前的設置參數不滿意或者需用根據自身需求而更改時，可以參考組態王軟件上的當前數據或者以前的數據，同時可以直接在組態王上進行數據參數的更改。另外機器故障或是系統報警仍會會保存記錄相關數據，用戶在后期的檢修或系統錯誤排查中可以進行參考，使系統能夠更好的進行運作。

其次是觸摸屏，本次設計的觸摸屏用的是西門子公司的觸摸屏TP700。一些常用的參數數據或使用工具菜單如：主控制界面、燈光的狀態監控界面、溫度的實時監控界面、窗簾的實時監控界面、故障報警界面等都會在觸摸屏上顯示。上位機設計加入觸摸屏，主要是為了方便用戶檢測系統的正常情況，使用戶子啊使用的過程中操作會更加簡單。整個系統在使用過程中都會更加的方便、快捷、安全。

4下位機方案設計及軟件選型

下位機的設計方面主要是下位機硬件和軟件的設計以及選型。硬件方面主要是對PLC控制器和相關擴展模塊的型號進行選擇，同時包括傳感器以及PLC控制的執行機構的型號選擇等當用戶開啟智能家居，整個智能家居的控制系統都會運作起來，首先會有各類傳感器把它們采集到數據都發送給PLC控制器，然后由PLC來對這些數據進行計算、整合。最后以用戶的需求來判斷數據的合理性，并下達指令要求執行機構將這些數據處理成為用戶需要的理想狀態。這就是智能控制系統，由它來完成對整個房間的燈、窗簾、溫度、濕度的智能控制。

5結束語

最近幾年有很對公司和企業都有涉及到智能家居的研發和生產領域，甚至有很多已經投入使用。但是智能家居價格昂貴、使用不方便、沒有統一的標準等等這些標簽仍讓很多消費值望而卻步。為了推進智能家居的發展，讓更多百姓能夠使用智能家居，帶來更舒適、更便捷的生活。本位特采用西門子PLC S7-300作為整個智能家居控制系統的核心來解決目前智能家居領域推廣開來所面臨的難題。本文所設計的整個系統基本都通過軟件進行過模擬實驗，有部分的研究也有進行相關的系統調試。若要實際使用還需對全部設計方案進行實驗檢測，在這里以本人能力和資金狀況不在予以改進和完善。

參考文獻

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