PLC的家庭節(jié)能電路的應(yīng)用與研究

摘 要：本文針對(duì)家庭照明電路節(jié)能問(wèn)題提出了一種方案，利用現(xiàn)有的技術(shù)對(duì)家庭照明電路控制進(jìn)行改造，將PLC作為主控器，通過(guò)采集聲控，光控和時(shí)間分段信息來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭照明電路綜合控制。運(yùn)用傳感器和PLC進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，模擬家庭室內(nèi)照明系統(tǒng)在發(fā)揮功效的同時(shí)，達(dá)到節(jié)能的目的，同時(shí)，大大提高了系統(tǒng)的可靠性和抗干擾性。

關(guān)鍵詞：PLC；傳感器；家庭照明

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.13.184

1 引言

現(xiàn)在社會(huì)由于能源的匱乏我們提倡節(jié)約用電。就家庭用電來(lái)說(shuō)我們節(jié)約用電可以通過(guò)兩個(gè)方面來(lái)實(shí)現(xiàn)。一是通過(guò)使用電能轉(zhuǎn)換效率高的設(shè)備實(shí)現(xiàn)節(jié)能；二是通過(guò)控制用電設(shè)備的使用方法，來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能的最大化[1]。第一種方法一般是在用電設(shè)備研發(fā)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)，國(guó)家有相關(guān)的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。按照國(guó)家相關(guān)規(guī)定，我國(guó)的能效標(biāo)志分為五個(gè)等級(jí)。低于等級(jí)五的用電設(shè)備是不允許進(jìn)行生產(chǎn)銷售的。方法二是對(duì)不同用電設(shè)備進(jìn)行有效管理，實(shí)現(xiàn)利用最少的電能，實(shí)現(xiàn)最大的設(shè)備應(yīng)用效果。

本設(shè)計(jì)對(duì)家庭節(jié)能方面的研究主要是針對(duì)第二種方法，對(duì)用電設(shè)備進(jìn)行有效管理。對(duì)于家庭電路來(lái)說(shuō)，電路通斷是通過(guò)普通開關(guān)實(shí)現(xiàn)的，需要手動(dòng)完成電路的通斷。這種傳統(tǒng)的方法既不節(jié)能也不方便。我們可以用已經(jīng)成熟的技術(shù)對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行改造，使其在發(fā)揮功效的同時(shí)，達(dá)到節(jié)能的目的，同時(shí)，大大提高了系統(tǒng)的可靠性和抗干擾性。通過(guò)PLC技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭電路控制，將光控節(jié)能，聲控節(jié)能和時(shí)控節(jié)能相結(jié)合，從而達(dá)到節(jié)能，快捷，安全的效果。

2 PLC在家庭電路中應(yīng)用的創(chuàng)新點(diǎn)

現(xiàn)有的家庭電路系統(tǒng)大同小異，基本都是依靠手動(dòng)或者簡(jiǎn)單的聲控光控來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭電路的通斷進(jìn)行控制，本文主要設(shè)計(jì)了一套有別于傳統(tǒng)的家庭電路系統(tǒng)，其中PLC的s運(yùn)用以及PLC定時(shí)功能的運(yùn)用是機(jī)電一體的科技新產(chǎn)品。通過(guò)聲、光傳感器接受外界信息傳送給PLC結(jié)合PLC的定時(shí)功能，對(duì)家庭電路不同區(qū)域進(jìn)行分區(qū)域控制，同時(shí)結(jié)合手動(dòng)開關(guān)，有效，安全的保障了家庭電路的正常運(yùn)行。該產(chǎn)品能夠有效減少能源消耗，安全可靠，抗干擾性強(qiáng)。

3 整體設(shè)計(jì)方案

該方案以PLC為主控器，運(yùn)用傳感器技術(shù)監(jiān)測(cè)室內(nèi)亮度，并結(jié)合聲控系統(tǒng)和定時(shí)控制控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)燈光的控制。

如圖1所示，該控制系統(tǒng)由亮度檢測(cè)模塊，聲控信號(hào)采集模塊，定時(shí)器控制模塊組成。亮度監(jiān)測(cè)主要通過(guò)光敏元件對(duì)室內(nèi)亮度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，然后將測(cè)得的亮度數(shù)據(jù)送入PLC，作為PLC決策的判據(jù)。聲控模塊通過(guò)傳感器采集聲音信號(hào)。

4 系統(tǒng)硬件構(gòu)成及各部分功能

硬件電路分為PLC模塊、電源模塊、傳感器模塊。下面分別介紹PLC模塊的概述、電源模塊、傳感器模塊。

4.1 PLC模塊的概述

PLC（可編程邏輯控制器），所述模塊穩(wěn)定性強(qiáng)，能直接接入家庭電路，采用梯形圖編程，此設(shè)計(jì)運(yùn)用PLC的定時(shí)功能，對(duì)家庭電路進(jìn)行定時(shí)控制，可靠性高，功耗低。

4.2 電源模塊

此設(shè)計(jì)中電源模塊是穩(wěn)壓電源，直接利用家庭電路供電會(huì)影響PLC的正常工作。加入了穩(wěn)壓電源加上PLC本身具有的穩(wěn)定性，以此來(lái)提高其安全性，也可避免一些家電事故的發(fā)生，功能靈活多樣，可靠性高，操作方便，可以廣泛地應(yīng)用于家庭或者其它場(chǎng)所的智能控制。

4.3 聲音傳感器

傳感器內(nèi)置一個(gè)對(duì)聲音敏感的電容式駐極體話筒。聲波使話筒內(nèi)的駐極體薄膜振動(dòng)，導(dǎo)致電容的變化，而產(chǎn)生與之對(duì)應(yīng)變化的微小電壓。這一電壓隨后被轉(zhuǎn)化成0-5V的電壓，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換被數(shù)據(jù)采集器接受，并傳送給PLC。

4.4 光傳感器

它首先把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。光電傳感器一般由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成。

5 整體方案原理圖

6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析

該系統(tǒng)主要應(yīng)用PLC定時(shí)功能和聲光傳感器共同作用，對(duì)家庭電路進(jìn)行控制。 PLC是采用“順序掃描不斷循環(huán)”的方式進(jìn)行工作的。即在PLC運(yùn)行時(shí)CPU根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲(chǔ)器中的程序，按指令步序號(hào)或地址號(hào)作周期性循環(huán)掃描。如無(wú)跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至程序結(jié)束。然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描。在每次掃描過(guò)程中還要完成對(duì)輸入信號(hào)的采樣和對(duì)輸出狀態(tài)的刷新等工作。

通過(guò)PLC技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭電路控制，將光控節(jié)能，聲控節(jié)能和時(shí)控節(jié)能相結(jié)合，從而達(dá)到節(jié)能，快捷，安全的效果。此設(shè)計(jì)方案僅僅是一個(gè)開始，系統(tǒng)還需要進(jìn)一步完善，后期將進(jìn)一步完善從而運(yùn)用到實(shí)際的家庭電路系統(tǒng)中。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐瑩，孫春志，吳晨光.基于LD3320的智能家居一體化聲控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].商丘師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2016（06）.

作者簡(jiǎn)介：夏菲菲（1994-），女，安徽桐城人。