西門子S7-200 smart PLC在智能家居系統中的應用分析

寧雪偉

摘 要：科技進步的同時，國民對生活質量提出更多要求，智能家居成為改善國民生活質量的重要手段。西門子S7-200 smart PLC在智能家居系統中的應用，可進一步強化智能家居的可控性，滿足國民對家居設施的操作及控制要求。因此，本文對西門子S7-200 smart PLC在智能家居系統中的具體實踐方法展開分析，借此明確智能家居系統、可編程控制器的聯合設計要點。

關鍵詞：智能家居;系統設計;PLC

引言：

智能家居在國民生活中的應用，極大程度改變著國民對家居設備的控制模式。但是為完善智能家居人機交互、自動通訊功能，相關人員嘗試將西門子S7-200 smart PLC應用在智能家居系統中，從而使智能家居系統在PLC、傳感器等技術的集成運用中，其遠程控制功能得以增強。因此，本文對如何在智能家居系統中，高效應用西門子S7-200 smart PLC展開討論。

一、西門子S7-200 smart PLC相關概述

西門子S7-200 smart PLC屬于可編程的控制元件，其在傳感器、PLC、通信技術的深入發展、智能家居概念產生后，被作為智能家居中重要控制元件，用以優化智能家居系統整體設計。其在智能家居系統中的實踐，能夠滿足該類家居系統對家電及門窗控制、煤氣或煙霧報警的自控需求。以煙霧報警為例，基于西門子S7-200?smart?PLC的智能家居系統，其在運行時可結合室內具體情況，匯總煙霧報警值數，繼而在家中存在火災風險后，利用通信版塊的相關功能，以短信形式將異常情況報告給業主，請業主根據具體情況選擇是否由系統打開消防裝置，消除煙霧可能產生的火災隱患[1]。

具體來說，西門子S7-200 smart PLC在智能家居系統的應用價值，主要體現在以下內容中。其一，實現家居系統遠程控制。設計者可將西門子S7-200 smart PLC作為結構設計中的可編程控制元件，同時聯合GSM、現代通信、傳感器等技術，使家居系統具有遠程控制、交互功能。其二，滿足居民基本需求。市場經濟體制下，國民生活及工作節奏變快，智能家居系統可憑借自身遠程管控優勢，使居民在外出旅行、工作時，控制家庭內部的家居設備，以此提高居民生活便捷性，滿足其就業及生活需求。其三，增強家居系統靈活性。將西門子S7-200 smart PLC實踐在智能家居體系中，可在增強家居設施可控性的基礎上，確保家居控制、使用的靈活性。其四，減少家居系統操作成本。西門子S7-200 smart PLC在智能家居系統控制版塊的滲透，可豐富系統功能設計，使其具有PLC輸出、遠程采集家居設備運行參數、遠程檢測家居運行效果等功能，有利于完善家居系統通訊體系，降低智能家居系統的操作成本[2]。

二、西門子S7-200 smart PLC在智能家居系統中的具體應用

（一）智能家居系統功能設計

結合當前時期，人們對智能家居系統的具體需求，基于西門子S7-200 smart PLC的智能家居系統應包含以下功能。第一，室內照明。實時采集房間內光照信息、分析光照強度，并將收集到的信息傳輸到西門子S7-200 smart PLC控制端，使其在解讀用戶操作信息后，調節室內照明系統，實現室內照明設備的智能化管控，滿足用戶燈光、照明需求。第二，安防、環境監測。其中環境監測是對室內煙霧、煤氣濃度的監測，系統利用傳感器獲取室內環境信息后，同樣可將其傳遞給PLC端口，該端口將信息處理后，可自動完成對應操作。比如存儲煤氣、煙霧濃度信息，若濃度超出標準指標，系統可自動開窗通風，將室內煙霧、煤氣排出。智能家居系統的安防功能，主要在于用戶可利用手機終端，實時獲取室內影像，并且系統通過監控裝置發現異常情況后，可自動完成報警操作。第三，窗戶控制。在根據環境監測開關窗戶的前提下，智能家居系統可實時采集天氣信息、查看室內有無主人，并將相關信息傳遞至PLC端口，使其智能控制窗戶的開關。第五，遠程控制。智能家居系統的遠程控制功能，是利用手機終端與系統中的西門子S7-200 smart PLC模塊連接、通信，便于用戶遠程操作室內家居設備，了解家居設備運行狀態。第五，溫度調節。智能控制空調、加濕器運行，將溫度調整到適宜溫度，并將室內濕度調整到健康范圍內。

（二）智能家居系統的建立與實現

為在西門子S7-200 smart PLC支撐下，實現智能家居系統的五大功能，需通過智能家居系統的整體設計、硬件設計、軟件設計，探究智能家居系統的建立方法。

1.系統整體設計

利用西門子S7-200 smart PLC設計智能家居控制系統時，設計人員可從西門子S7-200 smart PLC的接口處的以太網接口端，連接通信裝置，以提高系統通訊速率。同時在該控制組件的支撐下，保證系統內軟硬件配置的靈活性[3]。因此，基于西門子S7-200 smart PLC的智能家居系統，其在整體設計時需包括遠程指揮、傳感器數據庫、PLC輸出等版塊。在各板塊內傳感器、控制芯片、無線網絡端口的作用下，智能家居系統的五大功能均能實現。比如溫度調節、窗戶控制功能實現后，業主可在手機、平板電腦終端，連接系統的GSM版塊，從而根據彈出界面中的開門信號、溫度傳感、關窗限位等窗口，對家居設備進行遠程控制。

2.硬件設計

首先，西門子 S7-200 smart PLC芯片。選用智能家居系統通訊版塊內的硬件設備時，設計人員可從西門子 S7-200 smart PLC的生產廠家中，選擇匹配度、性價比較高的TC351版塊，支持系統在語音報警、信息發送時與S7-200 smart PLC的智能交互。其次，PLC，即電力線通信，具有數據、媒體信號傳輸等功能。在選擇PLC時，設計人員可選用輸入端口較多的設備，比如輸入、輸入端口分別有18、12個的CPU ST30 PLC，該裝置能夠高頻輸出系統控制命令，且控制次數限制性較弱，并且由于該類裝置本身帶有RS232接口，所以可直接與智能家居系統的GSM版塊銜接，實現系統高效通訊目標。

另外，PLC硬件接線、I/O口分配的合理性，影響著是智能家居系統應用西門子 S7-200 smart PLC時的有效性。如表1所示，為滿足PLC與系統五大功能板塊的連接需求，PLC板塊中包含5個輸入信號、輸入信號，為此，設計者需選取型號為CPU226的PIC、完成I/O口分配，并對其進行硬件接線設計。

最后，傳感器。不同功能板塊中，其傳感器型號有著明顯差異性。本文所設計的智能家居系統，所選用的溫濕度、煙霧、煤氣泄漏傳感器，其型號分別為TH-800、MQ-2、MQ-5。

3.軟件設計

智能家居系統的軟件設計中，主要是通過程序設計與運行，使系統能夠智能控制安防、照明、門窗、溫濕度、遠程控制等功能模塊[4]。以遠程控制功能為例，其軟件設計流程分別為獲得新信息、判斷信息位置、讀取新信息、存儲來電號碼、讀取信息內容、評估信息編碼的方式、解碼、執行指令，隨后判斷指令是否合法，若指令合法遠程控制程序可向系統發送數據指令，智能家居系統由PLC接收指令數據后，可按照指令信息操控、管理室內家居設備。

4.功能實現

應用西門子S7-200 smart PLC，實現智能家居系統的五大功能時，需根據不同功能模塊的具體作用，將其作為智能家居系統的子系統。同時在西門子S7-200 smart PLC芯片作用下，完成各功能模塊的硬件、軟件、功能設計，最終在子系統的建立中，組成整體的智能家居系統。以智能家居系統中的溫度調節功能實現為例，西門子 S7-200 smart PLC可作為智能溫度調節系統的可編程控制元件，實現該智能家居系統的溫度檢測、主機控制、命令執行、數據采集功能。

首先，智能家居系統中的溫度調節系統，其硬件結構包括西門子 S7-200 smart PLC、溫度變送器、傳感器、電力調整器、變頻器、降溫電機等，該系統在結構設計中，所選用的西門子 S7-200 smart PLC的應用載體為S7-200 smart CPUSR40[5]。其次，在溫度檢測版塊。設計人員可借助專用溫度傳感器檢測室內溫度，在溫度數值由系統內模擬量、移動字節軟件相互轉換后，實際溫度值會自動輸入帶有PLC的寄存器，使系統具有溫度檢測功能。

最后，溫度調節系統的執行版塊。執行版塊可由調整器、變頻器、控制電機組成，并使用PLC開關量控制系統變頻器，以此增強系統抗干擾性、簡化系統接線設計、節約系統建立成本。設計人員可將電力調整器與西門子 S7-200 smart PLC聯合使用，使調整器靈活使用內部晶閘管調節或分配控制器的電力。比如在室內溫度接近業主設定溫度時，單一應用變頻器將無法精確控制室內溫度，而集成PLC、調整器的溫度調節裝置，能夠利用電機功率精準調節室內溫度[6]。

三、結語

綜上所述，為突出西門子 S7-200 smart PLC在智能家居系統中的實踐價值，提高家居控制的智能性、便利性。設計者應結合西門子 S7-200 smart PLC特點、功能，將其應用在智能家居系統設計與建立中。借此在智能家居系統性能優化中，增強家居系統內各功能模塊的可控性，改善居民生活質量。

參考文獻：

[1]袁妙玲.智能家居遠程監控系統的研究與設計[J].科技傳播，2018（011）：97-98.

[2]張琦，陳新楚，鄭松等.智能家居控制系統的研究與發展[J].電視技術，2018（05）：113-120.

[3]范長青.基于西門子S7-200 SMART PLC的步進電機控制[J].無線互聯科技，2019（03）：120-122.

[4]楊森.西門子S7—200Smart系列PLC間的以太網通信[J].智慧工廠，2018（11）：66-67.

[5]張芳芳.基于PLC智能家居遠程安防系統設計研究[J].中國室內裝飾裝修天地，2019（003）：13-15.

[6]趙斌，叢炳坤，周君昌.智能家居PLC控制系統的總體方案設計[J].建材發展導向（上）， 2019（9）：18-20.