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基于PLC技术的家居控制应用系统的设计分析
摘 要：本研究首先分析了智能家居控制系统的总体设计方案，然后对基于PLC技术的家居控制系统的硬件设计和软件设计进行了详细分析，最后总结得出在智能家居控制系统中融入PLC技术不仅设计方便，同时对各个模块功能的实现也具有重要的作用。
【关键词】智能家居 PLC技术 安全舒适
智能家居是以住宅为平台，以建筑设备、智能家电等设备为主要控制对象，通过采用网络通信技术、自动控制技术以及综合布线技术等将家居生活相关设施进行高度集中，从而构造出安全、舒适、高效的居住环境。而在家居控制应用系统设计中融入PLC技术不仅能够实现系统设备的监控和就地控制的作用，同时还能够进一步实现数字化的要求。下面本研究就详细分析家居控制应用系统设计中PLC技术应用的价值，以供参考。
1 智能家居控制应用系统总体设计分析
本研究控制系统以西门子PLCS7-300为控制核心，以楼宇监控技术、传感器检测技术、建筑电气照明技术以及自动控制技术为辅助技术，实现了对门廊、客厅(卧室)、厨房以及卫生间的照明系统、安防系统以及家用电器系统的智能控制。智能家居控制应用系统的总体设计结构图如图1所示，系统硬件结构框架图如图2所示。
2 硬件系统设计分析
安全舒适的家居环境是实现住宅家居智能化的根本保障和前体。本研究智能家居控制系统主要由照明系统、安防系统以及配电系统等几个主要部分组成：
2.1 安防系统
安防系统主要是通过智能家居控制器、可视对讲监控系统以及家庭报警器、探测传感器等设备构成的，此系统不仅能够有效实现火灾报警、防盗报警以及燃气泄漏报警，同时还能够实现紧急求助报警功能，而这些功能的实现主要是依靠安装在住宅内部或者周围的探测传感器，传感器负责将相关信号进行收集，然后传送到智能家居控制器上进行判别，如果发生异常现象，系统就会发出报警的声音，从而保证了住宅的安全性。安防系统的结构如图3所示。
通过对上述智能家居控制系统安防系统结构图进行分析得知，此系统主要包括门磁开关、红外探测器、玻璃破碎传感器以及红外光栅传感器等家居门窗周围的防保系统和紧急求助按钮、瓦斯传感器以及烟雾传感器等安装在屋内的传感器组成的防卫系统。
2.2 照明系统
在智能家居控制系统设计中，为了实现节能降耗和美观舒适的效果，本研究在照明系统的设计中主要采用了智能调光技术，同时通过色彩的变换为人们提供温馨的生活环境。其中客厅照明系统设计主要有手动控制和自动控制两种形式，手动控制主要是通过客厅中的相关按钮实现灯具的打开或者关闭两种简单状态的控制，通过几种按钮的组合实现灯具的花样控制;而在自动控制中，客厅主灯的亮度主要是根据客厅中的光照强度进行自动调节，而客厅中的彩灯主要是在离家模式和节日模式触发报警时而实现的灯光定时闪烁的控制;客厅中白光主要是在离家模式或者影院模式触发报警时出现柔和灯光的控制。
2.3 配电系统设计
智能家居控制系统中配电系统主要是采用220V进线，然后再经过断路器从母线端子对出线进行分配，其中主要包括24V电源供电、电器插座供电以及模拟窗照明供电和室内照明供电等。在配电系统设计中，由于24V电源进线直接对PLC控制系统长期供电，因此在出线侧对电路中的分段控制不作探究。另外，由于电压等级不同，所以系统配电主要分为强电配线和弱电配线。
3 智能家居控制应用系统软件设计分析
本研究智能家居控制系统的软件设计主要由模拟量控制、I/O控制以及时钟定时器等系统组成，其中模拟量控制器主要控制固态调压器1的输出和控制固态调压器2的输出，从而实现对客厅主灯亮度的调节和对客厅彩灯闪烁的定时控制;而I/O控制主要是对紧急求助按钮、报警复位按钮、自动复位功能按钮以及报警器和继电器线圈等设备的控制。另外对于窗帘电动机的定时启动和停止，对厨房电器设备的定时启动和关闭，对客厅彩灯闪烁变化的效果以及时间的定时等一系列的定时系统主要采用定时控制来实现。在具体的设计中主要通过采用主程序以及子程序的设计思路开展的。
在智能家居控制系统软件设计中，照明系统中灯具亮度的调节是程序设计的重点内容。在具体的设计中需要首先采用照度传感器对室内的照度进行测量，测量方法为：首先将4～20mA的DC信号输出并传送到AI模块SM331中，同时将模拟信号转换为数字信号传送到CPU312C系统中，然后通过对光亮的梯度进行计算，接着再根据相对光照量进行划分阈值，最后通过对AO模块 SM332系统中的第1路通道输出的0～10V信号和固定调压模块1在0～220V之间的电压信号等级进行控制，最后达到对客厅主灯照明亮度的调节。而彩灯亮度的控制主要在节日模式下的开关触发下实现，其中在设计中主要是通过使AO模块中SM332第2路通道每隔一定的时间将设定好的电压梯度信号输出并传送到固体调压模块2中;然后再由固体调压模块转换为电压梯度实现对彩灯亮度的控制。在整个程序设计中主要是通过FC106(调节功能模块)对亮度调节中数字量和模拟量之间的转换进行控制。
4 总结
通过对上述智能家居控制系统进行设计和在线调试以及脱机实践运行得知，此系统能够很好满足智能家居控制系统设计的各项要求，同时PLC技术的应用不仅优化了设计过程，同时对进一步实现智能家居控制系统的数字化和人性化也具有重要的作用。
参考文献
[1]邹恩，霍庆，黄兴.基于zigbee技术的智能家居控制系统的设计[J].电子世界，2014，(06)：107-109.
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