PLC在智能家居網中的設計及實現分析

梅治民

（龍焱能源科技（杭州）有限公司 310018）

PLC在智能家居網中的設計及實現分析

梅治民

（龍焱能源科技（杭州）有限公司 310018）

隨著社會經濟水平的不斷提升，人們對家居生活質量要求愈來愈高，這從一定程度上刺激了智能家居產業的發展。同時，計算機技術、網絡技術及信息技術的不斷發展，為智能家居實現提供了有力支持，促進了智能家居的發展步伐?；诖?，本文對智能家居進行了綜合性闡述，并對PLC在智能家居網中的設計及實現進行了分析，提出了相關觀點，以供參考。

PLC；智能家居；設計

1 智能家居行業分析

與歐美發達國家相比，我國智能家居行業起步較晚，整體水平與歐美國家相比還存在一定差距。目前，歐美智能家居產品主要以家庭系統為主要涉及目標；而日本智能家居除了電氣自動化聯網外，還利用生物認證技術實現了門識別系統。從發展角度來看，智能家居必然是家居行業的主流發展趨勢。智能家居的出現，促進了用戶生活品質提升[1]。這種智能化、個性化的服務也給用戶帶來了極大的便捷，創造了一個優質家居環境。近年來，我國智能家居行業發展較快，整體戰略布局具有提速的態勢，其重要特征便是傳統家居企業與互聯網企業的合作。例如，2015年樂視與北京華貿、當代MOMA共推智慧社區；阿里與創維酷開電視、美的空調合作；小米參股美的集團；TCL與360合推T3空氣凈化器和凈水器，這些行業巨頭的合作，讓我們見證了智能家居的巨大的潛在價值，未來智能家居必然會得到更大的應用空間。

2 PLC技術概述

智能家居控制系統是智能家居的核心構成部分，對于實現智能家居網絡起到了關鍵性作用。PLC技術的特性與智能家居系統及網絡要求是相契合的。因此，利用PLC技術進行智能家居網絡系統布置，可充分發揮智能家居的性能。PLC技術（Programmable Logic Controller）即可編程邏輯控制器，具有以下特點[2]：①功能性強。小型PLC內包含了多個編程元件，功能十分強大，可進行多種復雜控制。同時，PLC可并入通信網中，可實現“集中管理，分散控制”。正是基于這種特性，使PLC可應用于智能家居控制系統構建。②使用較為便捷。相對于其他電器系統而言，PLC使用較為簡便，其邏輯圖、語句表達簡單明了，有利于編程。因此，系統開發周期較短，調試過程也并不復雜。通過在線修改程序，便可對控制方案進行更改，無需拆裝硬件設備。③穩定性較好。傳統電氣控制系統當中含有大量的繼電器，若出現觸點接觸不良，則易發生故障。然而，PLC通過軟件進行控制，只有輸入元件與輸出元件存在，其穩定性大幅度提升。另外，PLC具備較強的抗干擾能力，對于電器較多的智能家居環境而言，具有良好的適用性。④便于維護。PLC故障發生率較低，并具備自我診斷功能，當執行機構或外部輸入裝置出現問題時，編程器會將故障信息立即反饋于用戶，更換模塊后便可將故障消除。

3 PLC在智能家居網中的應用

3.1 系統總體架構

系統總體架構包括三個部分，即PLC控制模塊、傳感器模塊及網絡通信模塊，具體如圖1所示。

圖1 智能家居系統總體框架

控制模塊以PLC作為主控制器，對智能電器設備進行實時控制。當傳感器會將相關信息傳遞至PLC控制模塊，PLC控制模塊會對相關信息進行識別，并根據預設程序對信息指令進行分析。得出結果后，PLC控制模塊便會根據結果對智能電器設備進行自動調控。同時，用戶還可通過移動終端向PLC控制模塊發送命令，進行人工操控[2]。系統自帶網絡通信模塊，可接收移動終端的信息，并可將反饋信息傳遞于移動終端，讓用戶知曉系統運行狀態，形成人機交互。另外，系統自帶監測功能，若監測到設備出現故障或傳感器檢測到危險信號時，可將相關信息傳遞至PLC控制模塊，PLC控制模塊會自動斷開設備電路，并將故障或危險信息傳遞至用戶，以示警告，以保證家居環境的安全性。

3.2 硬件設計

從功能上來看，智能家居硬件系統主要涵蓋了以下幾個方面：①照明。智能家居照明系統主要采取智能調光技術對光源進行控制。照明系統包括自動控制與手動控制兩種模式。手動控制可通過移動終端APP或手動開關進行；自動控制則利用光線傳感器收集室內光照強度信息，再由PLC系統進行分析，由系統本身根據預設闕值對光線進行自動調節。②安全系統。安全系統的運作主要依靠各類傳感器才能發揮作用，包括門磁開關、紅外探測器、紅外光柵傳感器、煙霧傳感器、玻璃破碎傳感器、燃氣傳感器等。這些傳感器可對各類危險行為信號進行收集、判別，若出現異常顯現，系統將會向用戶發出警報，以保證家居環境的安全性。③供電。整個智能家居系統采取220V進線，先經過斷路器，再從母線端子對出線進行分配，其中主要包括24V電源供電、室內照明供電等。PLC控制系統由24V電源進線長期供電，保持其正常工作[3]。另外，整個智能家居系統當中還加入了太陽能輔助供電系統，包括太陽能電池組、控制器、蓄電池組及逆變器。太陽能電池可將太陽輻射轉變為直流電作為系統電源輸入端；控制器主要用于控制電流及電壓，并對蓄電池輸入進行調控；蓄電池為直流負載供電；逆變器可將直流電轉變為交流電，并為交流負載供電。

3.3 軟件設計

PLC控制系統軟件設計時，編程語言主要為梯形圖。由于系統信息傳輸需依靠網絡，故通信協議選用TCP/IP協議。主控設備模塊會識別出打包來的上位機控制命令，并對其進行有效調用并輸出。遠程監控方面以AT命令為主，通過發送AT命令讓調制解調器構建上位機，并與短信模塊連接[4]。串口中斷程序主要通過指令設定端口波特率，在利用指令禁止回撥功能，只進行返回指令執行結果。

4 結語

利用PLC作為智能家居網的核心，可實現家用電器自動化調控，并可通過移動終端進行遠程監控，讓家居環境更為安全、舒適。同時，采取PLC技術極大程度上優化了設計流程，為開發者提供了便捷，值得推廣。

[1]許洪龍.基于PLC技術的家居控制應用系統的設計分析[J].電子技術與軟件工程，2015（08）：173+226.

[2]李昊.智能家居PLC控制系統實現研究[J].科技創新與應用，2015（23）：129.

[3]鐘毅.PLC在智能家居自動控制系統中的應用[J].數字技術與應用，2014（04）：22.

[4]武艷.智能家居中PLC控制系統的設計與實現[J].電子測試，2015（24）：9～10.

TP273.5

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1004-7344（2016）10-0284-01

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