【《基于PLC的智能家居控制系统设计与实现》14000字】

基于PLC的智能家居控制系统设计与实现摘要智能家居的理念如今已经成为了我国新时代的一种方向标，目前我国硬件的研发越来越先进化，物联网的发展使得我国的科技类型公司都进行了研究以及转变工作方法。由于现代人的家居内容有着大量的硬件设备存在，随着蓝牙协议的进步以及5G网络的普及，硬件设备可以通过网络的传输而进行智能化的控制手段或者相关的技术手段使用。从而智能家居就有着人居的可行性，智能家居可以通过传感器或者一些硬件控制来实现对于家中一些组成进行高效的处理。因此根据实际的场景进行设计了智能家居控制系统。本智能家居控制系统采用了PLC作为中央控制器，选用了三菱的FX2N-48MR-001型PLC为主要的控制器，可以通过传感器的辅助来完成智能家居控制系统的主要表现。本系统采用了温度传感器，湿度传感器，亮度传感器，红外线传感器，气体传感器来帮助家居中的各种环境组成进行实际的探测行为。通过传感器以及相应的控制模块来实现家中的各个实物的操控，完成了温湿度控制，光照控制，故障报警，设备控制等功能。通过进行编写梯形图以及软件开发，使用了组态王来完成实际的智能家居控制系统的实现。本系统可以为现代家居生活提供了充分的帮助，有利于大部分的人群进行使用。关键词：智能家居控制系统PLC目录摘要…………………I第一章引言………………………11.1网站导航技术的国内外研究现状…………21.1.1JavaScript、CSS和HTC……………21.1.2ASP.NET………………31.1.3XML……………………61.2研究网站导航技术的目的和意义…………71.3课题来源……………………81.4研究思路和技术方法………8第二章网站导航概述……………92.1网站导航技术的概念………92.2如何设计好Web站点的导航………………92.2.1Web站点导航的分类………………102.2.2网站导航的表现形式………………122.3使用所见既所得工具创建网站导航………142.4网站导航设计的一般原则…………………17结语………………104参考文献…………106PAGEPAGE68第一章绪论1.1研究背景智能家居概念在我国已经发展了一段时间，从物联网的概念发展之后，智能化的家居工作方式就被提出应用到实际。智能化意味着生活质量的提高，也意味着大多数的家庭生活有着很大转变。智能化的市场如今已经有着非常庞大的市值，近些年来，我国的智能化家居有着很多的公司进行提出并发展，目前已经有着几代的变化，第一代是简单的智能硬件，只是通过预先编写好的编码进入控制器当中，在特定的环境中进行表达。第二代是使用了辅助措施，比如按键或者相应的触摸屏来帮助智能化的体现。第三代是使用了蓝牙以及无线通信技术，通过相关的技术控制来满足实际的智能家居使用。第四代是如今的5G通信技术以及大规模的智能化芯片的控制手段应用，实现了物联网的基本功能。智能家居作为一种智能化的系统，如今已经有着一些地方人群进行尝鲜使用，但是在实际的工作环境当中，出现了不少的问题。比如说价格高昂，由于智能化设备通常是采用了高端芯片或者相关的支持硬件，有些硬件的造价比较高昂，不利于实际的普及，成本过高使得实际的应用并不是很广泛。还有就是智能家居需要满足实际的室内硬件条件基础，然而由于部分的硬件功能比较低级不是很专业，因此对于系统的使用无法进行支持。这就需要对于实际的硬件研发提出了要求，同时也有助于智能家居系统的普及。1.2研究目的及内容1.3.1研究目的智能家居作为现代生活的必然趋势，越来越受到人们的关注。对于智能家居来说，最重要的是应用的主要目的，放弃虚有其表，只可充作摆设的功能，产品主要是应用性、可用性和人性化为主。伴随着“物联网”的热议和试点，特别是上海世博会的到来，各国高科技智能产品与技术在展馆得到广泛应用与展示，给人们带来强烈的视觉冲击、震撼与期盼，智能家居日益成为社会炙手可热的话题。毋庸置疑，随着生活水平的提高，人们对家居的智能与品质要求出现了变化，除了安全、防盗、防灾这些基本要求，人们更加关注家居的智能与品位，比如对便捷、舒适、高档的生活环境的追求也日益提高。相关理论的逐渐成熟，以及现实社会生活巨大的市场需求的呼唤，使得智能家居的理论研究与应用的普及化有了不可估量的现实意义。1.3.2主要研究内容近年来很多公司和企业也针对智能家居开展了相应的产品与技术研发。但是目前仍存在着造价昂贵、成本高、操作复杂、没用统一的标准等等。为了解决这一问题，本文采用三菱的FX2N-48MR-001型PLC作为整个智能家居控制系统的核心控制部分，可编程控制器PLC的优点是:（1）1、PLC成本低，通过降低控制器的成本可以使整个系统的造价降低，从而加大群众购买力度，使智能家居走进千家万户；（2）外形小巧美观，PLC的体积小，占用空间较少，不会影响整体的房间设计；（3）稳定性好，在控制器的稳定性方面PLC名列前茅，良好的稳定性可以减少用户日后由于系统不稳定而造成的问题。第二章智能家居总体控制设计智能家居控制系统通常是一个完整化的系统，对于如今的大部分硬件控制系统研发来说，需要明确实际的系统需求，系统分析等。这些是为了验证硬件系统开发工作是否可行，有着实质化得表现。因此在这样的背景下，本章因此进行了智能家居控制系统的需求分析，技术分析以及控制设计。通过了这三个方面的表现明确了智能家居系统如今的发展有着基础的表现应用。2.1智能家居控制系统需求分析智能家居系统通常是使用多个方面的技术进行组合完成的，主要有嵌入式硬件开发技术，无线网络技术，通信协议，蓝牙技术等。这些技术都有着实质化得目标，针对于不同的方向进行研究。智能家居是一个组合型的系统，分布是发散形的，由多个子系统进行组合完成，每一个子系统都相当于一个微型化的智能家居。图2.1智能家居理想图如图2.1所示，为如今的智能家居的模型化表现。可以看到通过手机移动设备端进行查看家具中各种设备的传输数据来进行实际的控制手段完成，智能家居主要的表现即是这些的硬件的使用来描述的。如今的我国大部分的人群中，自家的智能化需求主要为多方面的，因此需要针对这些需求进行各自详细分析：（1）温湿度控制需求我国大部分地区的气候通常是变化的，根据南北向来说，北方气候为干燥性，南方为湿润性，两种特性造就了不同的生活方式。北方由于干燥通常在家居中会设置加湿器的辅助使用，老式做法是屋内放一盆水来维持室内的湿度平衡。但是这样的做法对于实际的环境当中有着很多的麻烦，不利于日常生活的进行。加湿器的使用通常需要人力去添加水源并进行控制，对于现实生活中使用来说有着不方便的应用。图2.2加湿器对于南方来说，湿度过重就需要保持一定的干燥性，尤其是南方雨季时节，会造成室内湿气过重对于人身产生不利的影响。因此会采用空调的使用来帮助室内进行干燥活动的进行。图2.3空调无论是加湿器还是空调，对于实际的温湿度控制并不是很到位，都需要人的感觉来进行启动机器，由于人的感知通常不会很及时，因此会导致出现相关得问题不利于实际的家居工作。针对以上两种情况，进行了温湿度控制系统的研究，该系统对于智能家居控制系统来说是一个不可缺少的内容。温湿度控制系统可以满足家居中的环境中温湿度参数的获取以及对应的解决措施。（2）安全性需求由于当前大部分的家居中，都要考虑到安全性需求。对于大多数人群来说，安全性是非常重要的，这是对于家的一个最基本的要求。安全性需求通常是家中门窗的安全，杜绝了外人的入侵以及保护了人身安全以及财产安全。（3）气体检测需求如今大部分的家居中，都有厨房的组成，这是为了方便人群进行自己做饭，也是大部分的房地产开发过程中都要考虑到的一个家中组成模块。做饭是需要能源进行参与，我国大部分的商业建筑当中，能源通常是天然气或者煤气，二者都可以采用来帮助做饭。但是由于这两种气体都有着毒性，一旦泄露将会造成严重的后果，对于居民的个人人身安全有着很大的威胁。因此采用气体报警系统是非常有用的，可以通过传感器来感知有毒气体，进而发出警报有利于家中人的逃离。（4）光照控制需求由于大部分的家居中都有着窗帘的存在，窗帘最主要的目的是满足遮光，由于有时候光照过于强烈会对于家中的物品或者一些怕光的东西造成影响。因此就需要采用窗帘来帮助进行遮光的操作，由于大部分人群白天都上班工作不在家，有时候忘记关闭窗帘就会造成惨痛的影响。因此就需要进行控制窗帘的开闭，这即是光照控制系统的实际应用目标。（5）亮度控制需求如今一些人群的家中光源的控制开关通常不在门口，当晚上回家的时候，一片漆黑状态摸索开灯是非常危险的，会造成相关的险情出现。这就需要采取相关的人体传感器来实现家居中的亮度控制，有利于家居中的生活舒适度提升。以上五个需求即为如今的智能家居控制系统主要的功能需求，需要以此基础来进行实际的开发活动，从而完成对于该控制系统的正确开发工作。2.2智能家居控制系统技术分析智能家居控制系统的组成是通过各种技术的帮助来实现的，现如今，智能化的技术使用离不开三个方面，分别是无线网技术，传感器技术以及物联网技术。这三个技术的实际应用是非常重要的，有了他们的帮助才能够使得智能家居的应用越来越强。（1）无线网技术无线网技术是一种新型的概念，无线网意味着不需要网线的参与运作即可完成实际的信息传输，这是通过无线模块来实现的。无线模块通过发射电波信号，接收机接收后进行解析分析进而表达出需要的结果。这即是无线模块的重要功能。图2.4无线通信模块如图2.4所示，为最基本的无线模块。可以看到上端有传输频率以及遵守传输协议的刻印。伴随着硬件设备的高精度发展，如今的无线模块有着小型化的研究，可以将实际的无线工作模块设计成手机卡大小，对于一些需要缩小的硬件设备有着很好的支持。无线网不只是无线模块，还有着一些衍生的技术内容，有蓝牙技术，WIFI技术，ZigBee技术等，这些技术如今已经有着成熟化的应用，可以为大部分的硬件设备提供通信的基础使用。本智能家居控制系统的主要需求是通讯距离需要满足实际的家居情况，通常来说标准人家面积都是80平方米左右，因此通信距离需要全覆盖。由于目前大部分的家居中不会有太多的网线进行帮助工作，这就对于实际的通讯速率有所要求，通讯速率是越快越好，有利于家居的数据传输。需要可以支持远距离通信的要求，这样家居中的无线通信就非常强大可使用。根据以上分析后，最终对于本课题的智能家居控制系统采用了WIFI技术的使用，通过WIFI技术可以满足系统的需求使用要求，从而对于实际的智能家居工作产生了重要的助推。（2）传感器技术传感器是一种智能化硬件，目前由于一些环境中的检测通常是人力无法进行探测的，对于实际的监测不是很精准，因此传感器就被设计出为探测进行了使用。传感器可以将待检测的各种物质，无论是实体还是看不见摸不着的数值，都可以通过传感器上的电路进行转换为电信号，之后通过电信号解析因而得出想要的数据内容。图2.5传感器电路如图2.5所示，为传感器的内部电路分布，首先是被测取的物理信号，这通常是非电量的。然后对于传感器中的敏感元件进行检测以及感应发布到下一个转换元件，转换元件将初始非电信号进行转换然后发送至下一个转换电路，转换电路和转换元件之间有着辅助电路的参与活动，可以完成二者之间的加强信号处理过程。之后转换电路将转换完成的电信号进行输出至控制器端进行解析结果。本智能家居控制系统是基于家居中各个模块来进行完成的，因此各个功能模块都需要有传感器的参与，本系统中传感器有多种型号进行表现，主要有气体传感器，温度传感器，湿度传感器，光敏传感器等。这些传感器都可以通过自身的感应模块以及相关的数据传输来帮助实际的智能家居控制系统的完成，有助于大部分的家居中控制重要性发展。（3）物联网技术物联网技术是一个多层次的技术组成，如今已经被提出应用于智能化硬件使用当中。物联网顾名思义就是将一个空间中的大部分物理设备使用无线技术进行连接，通过互联网的通信协议进行数据传输，从而表现出各个物理设备的特性，有助于实际的空间内组网通信使用。本智能家居系统由于是一个有实际的环境应用型系统，因此实际的系统内容有着很多的数据参与使用，对于这些数据的展示需要采用重要的技术来辅助完成，因此根据实际的需求进行选择了物联网技术，本系统中组成的硬件部分可以结合家居中的无线路由模块来满足实际的智能家居综合展现，有利于现代化家居的理念以及相关的技术研究发展。2.3智能家居控制系统控制设计本智能家居控制系统在进行了系统需求分析以及技术分析后，明确了本智能家居主要呈现的功能以及采用的技术。功能内容主要为实际的环境中各种监测需求的分析，切合了如今家居中主要的一些工作需求，可以帮助居民进行实现自身得家居中一些控制以及相关的环境监测。技术是将本智能家居主要使用的技术进行实际的阐述，可以帮助实际的家居控制系统组合更优秀，有利于系统的先进性以及应用内容的超前性。系统主要分为四个部分，电源部分，控制器部分，模块部分以及通信部分。具体介绍如下所示：电源部分：现如今的智能家居控制系统通常是采用标准电源进行使用的，家中控制电压一般为220伏特，本系统由于实际的应用过程中需要多个硬件进行参与，因此使用过程中需要连接家用线路。该过程中采用了多个电压控制系统来帮助硬件使用，由于部分传感器或者相关的硬件使用过程中不需要太高的电压，因此需要变压器来进行参与使用。这就使得电源的应用是多方向的。控制器部分：本智能家居控制系统的核心控制器为西门子S7-200系列，该系列可以满足实际的家居系统中综合化的硬件控制需求，该控制器的优秀属性以及应用环境的适应性强大，可以帮助家居控制系统更好的完成相关的数据处理，从而操纵了整个家居系统的实际运行。模块部分：模块部分为智能家居主要的使用各个功能，这些功能通常采用了传感器进行实际的功能应用，可以通过环境的实时化监测来满足实际的智能家居运行，通过各个模块进行数据传输，使得相关结果出现进而完成了实际的数据内容体现，有效的为智能家居工作提供帮助。通信部分：通信部分为智能家居连接部分，可以将大部分的智能家居组成模块使用通信技术进行连接。本智能家居采用了WIFI的传输技术来满足相关连接行为，体现了无线传输的重要表现，有利于实际的智能家居系统完善的内容以及展示表达。本智能家居控制系统经过了以上的四个组成模块分别描述。明确了实际的家居控制系统可应用性，因此根据这些主要内容进行设计了本智能家居控制系统的框图介绍，如下图2.6所示：图2.6智能家居控制系统框图如图2.6所示，智能家居控制系统框图是通过网络的传输来实现的，通过网关的组建以及相关的WIFI组成模块，实现了各个硬件部分作为节点系统，进行连接并传输相关的数据信息，有利于实际的控制手段发生。图2.7智能家居综合控制系统结构图第三章智能家居控制系统硬件设计本章进行了智能家居控制系统的硬件设计，硬件设计是将基础的智能家居中各种硬件的选型以及相关的电路分析进行实际的介绍，通过这些介绍明确了实际的智能家居控制系统的工作可行性，有着可以在线下家居中使用的必要性，有利于如今的智能化家居理念的广泛发展。3.1系统设计方案智能智能家居理念发展非常快速，自从2009年我国明确了物联网作为国家级发展技术之后，就进行了充分的发展。智能家居意味着一种优秀的家居环境，可以通过高科技技术的辅助来完成现实的家居需求，通过将各种硬件设备的联网以及相关的控制手段发展，实现了大部分的环境与物统一的需求，有利于实际的家居中人的生活更加方便，有着相关的可应用性。本智能家居是根据现如今大部分人群的家居中的需求进行收集归纳，总结，并根据实际分析来明确的主要系统提供功能，这些功能需要满足大部分的家居中人的主要应用，完成相关的功能内容认证以及实际的功能发展目标。系统设计方案离不开系统功能的帮助，以及相关的功能展示手段。本智能家居控制系统主要的功能如下所示：（1）智能光照控制：现如今，我国大部分家居中对于光源的控制主要采用手动控制手段，由于一些家居中初始装修未考虑到光源开关的设计合理性，以及相关的电线布局不是很到位。因此当夜晚中回家太晚或者起夜的时候，就会导致光源控制不到，出现了人身安全问题。因此智能家居中需要通过传感器来感应人的出现并自动进行控制光源的打开。这样实现了智能化的光照控制。白天的时候将会实现光照关闭。（2）智能温度控制：由于我国的气候分布不均匀，对于一些地方来说，温度的变化差距非常大，早中晚的温度呈现阶梯化发展。对于居民家中的温度需要控制到人体舒适度最合适的温度，这就需要使用温度传感器来进行控制家居中的温度，使得家中温度时刻达到最优的效果，该过程通常会采用相关算法逻辑程序来辅助实现。（3）智能湿度控制：对于我国的南北方环境来说，家居中通常存在着不同的湿度条件。湿度通常代表着空气中水的分布程度，过低或者过高都对于家居中人群的身体健康产生了很大的影响，因此这就需要对于环境中的湿度进行控制，有助于家居中人的生存环境更加符合人体需要。（4）智能气体控制：由于我国大部分的家居生活中都需要天然气或者煤气来帮助进行做饭或者烧水等行为，由于这些能源通常是有毒的，过量的堆积会导致人员死亡或者身体健康得到了威胁。我国目前对于家中的天然气进行了严格的监管，会推出家用报警器来帮助监测气体泄漏的行为。因此本系统中采用了天然气的传感器来帮助实现智能化气体控制，防止泄露的行为发生。（5）智能开窗控制：目前大部分的家居中窗帘通常是非常厚重的，窗帘可以提供遮光等帮助，对于一些家居中，白天是处于无人状态的，因此会出现过量的阳光照射导致家具或者一些怕光的物品损坏。这就需要采用开窗控制来帮助自动进行窗帘的驱动拉上。（6）智能红外控制：家居中一般安全问题是最重要的，由于小偷的存在会使得一些人的家中出现了被盗窃的状况，这样的现象就需要采用红外线监测来识别是否有陌生人出现。该过程主要应用于家人无人的状态。有利于实际的智能化红外控制行为的发生。以上为本智能家居的主要设计功能组成，明确了实际的设计功能之后，就需要进行相关的系统综合方案设计。设计方案需要考虑到实际的系统应用是否有着基础可行性，以及综合的家居内部主要功能介绍。如图3.1所示，为主要的智能家居中整体方案的设计。本系统中硬件结构是通过了上方各个主要的硬件模块进行工作，可以看到为主要的硬件功能。然后将各个硬件功能的命令进行传输至PLC控制器端，通过PLC端进行实际的实际的各种动作应对，每一个指令都有相应的接触器进行完成进一步的工作，这即是本智能家居系统中最主要的硬件功能体系。大部分的家居工作都需要采用该体系进行实现，有利于智能家居中工作的正确进行。图3.1综合硬件架构3.2硬件设计与选型本智能家居控制系统的设计方案完成之后就需要进行实际的硬件选型，由于本系统中有着数个功能模块，每一个功能模块都对应有相关的硬件使用，因此这些硬件需要进行详细的介绍来佐证实际的系统应用有着可行性。对于硬件的选型需要考虑到实际的应用环境中的因素影响，有利于大部分的使用系统实际的正确工作。3.2.1PLC选型以及扩展模块本设计选择三菱的FX2N-48MR-001型。FX2N-48MR-001是日本三菱公司自主研发和生产的高速可编程功能控制器(PLC)，继电器的信号输出电路及其信号输入24点，输出24点。FX2N系列是一种FX系列中一种功能最强、运行数据速度最高的小型PLC，内置了一个高速用户参数存储器8kb，可以直接同时扩展至16kb，最大速度允许一个用户参数可以直接同时扩展至256I/O点，可以同时具备多种专门的特殊功能控制拓宽，实现了多种专门的特殊功能控制拓宽功能（PID、高速自动计数、A/D、D/A、等）。具有一定结构功能性较强的典型数学逻辑指令集。通过无线通讯器的扩展接口模块或者特别适配器，它们就这样可以轻松实现各种不同的无线通讯与网络数据线的连接。图3.2三菱FX2N-48MR-001型3.2.2温度传感器本智能家居系统中采用了温度传感器来进行实际的家居环境中的温度控制，温度传感器可以将家居中的精准温度进行实际的感温并呈现给控制器端，进而可以展示实际的温度实际状态。如图3.3为该温度传感器具体状态。图3.3温度传感器PT-100家用温度传感器需要有着一定的精度范围，感温要达到实时性。本温度传感器型号为PT-100系列，该系列的传感器测量范围是零下10度到零上100度。误差值通常为正负0.15上下。本传感器电流为小于5mA。本传感器的优点是有着抗震动，可以抵抗一定的翻转行为。稳定性比较强，可以把大部分的家居中环境都进行相关的静态处理。准确度比较高，有利于实际的传感器检测数值精准度表现。对于家居中的环境要求比较低，同时价格低廉不贵，成本低。3.2.3亮度传感器本系统中的亮度传感器采用了模拟开关的形式进行实际的布置，亮度传感器是为了检测家居当中的亮度状态，然后通过亮度状态来进行操纵灯源的开启或者关闭。该传感器可以有效的帮助家居中夜晚以及早晨的光源使用作出相对应的帮助。图3.4亮度传感器E5031PE如表3.1所示，为本亮度传感器参数详情。表3.1亮度传感器参数通过以上的参数可以看到本亮度传感器可以有效的帮助智能家居中亮度的精准控制，达到了基本的要求，有效的帮助了智能家居光源的控制。3.2.4红外线传感器红外线传感器是用来帮助家居中进行检测人的移动状况，主要目标是控制家居当中的安全性，确保家居中的安全行为有着可控性。当检测到有人移动后就会进行发送信号至中央控制器进行处理，控制器可以选择报警或者对应的处理措施。本红外线传感器探测角度为360度，可以实现无死角监测。探测面积为50m*50m，因此该传感器通常安装在客厅当中进行使用。感知距离半径为10m，采用了36伏特电源进行供电。环境温度要求是0到45摄氏度，这是符合人体基本的温度最高值而设计的。湿度范围为0到95%。本装置通常推荐安装在北方家居当中，南方家居中如果环境湿度过重会导致出现冷凝状态进而使得检测精度不高。本红外线传感器具体形状如图3.5所示：图3.5红外线传感器5753L3.2.5湿度传感器湿度传感器是用来检测家居当中的湿度的，产生相关的信号进行输出，进而通过中央控制器调控空调来调节家居中的湿度。湿度过高通常会给人带来堵塞感，因此湿度的调节就非常重要，有助于实际的家居生活更加优质。本智能家居系统中采用了西门子的湿度传感器，该传感器也可以同时检测温度。本传感器工作电压为AC24或者DC35。本传感器检测湿度范围为0-95%，误差值为正负0.5。本湿度传感器采用的是电容式测量方式，通过该方法可以精准的实现实际的测量。本湿度传感器设计采用了路由器形状的表现方式，可以安装在家居中高处，不会产生多余空间。本湿度传感器内置四个接口端子，其中两个G为工作电压，一个U为湿度的检测电信号输出，另一个U为控制端输出。图3.6湿度传感器QFA2060如图3.6所示，为本湿度传感器主要形状展示。本传感器主要的工作原理是可以随着空气中湿度的变化来该改变光敏电阻的电容值，之后将电容值传输至转换开关中，转换开关通过固定的转换公式以及算法进行计算实时的空气湿度值并传输至中央处理器。本系统中对于湿度传感器有着基本的工作要求，需要能够精准测量湿度，误差不能够超过1%。因此本湿度传感器可以应用到实际的工作当中。3.2.6气体传感器智能家居中都有着天然气的存在，天然气是用来进行居民住户做饭而进行使用的。天然气的主要组成为甲烷气体，可以实现综合化的气体检测行为。目前智能家居中对于天然气的控制采用了传感器的控制使用，该方式可以实现天然气泄漏时候的精准控制。主要目的是为了实现目前的智能化概念。MQ-4作为一个优秀的气体传感器可以将大部分的家居中天然气进行识别。如图3.7所示，为气体传感器样式。图3.7气体传感器MQ-4如图3.8所示，为MQ-4的主要电路构成。需要有两个电压帮助使用，加热电压以及输入电压。两个电压通过电路的传输为传感器提供工作时需求的温度以及传感器所需电流。需要注意到，加热电压可以通过直流或者交流进行使用，输入电压只能够使用直流电源。图3.8MQ-4主要电路3.3控制电路设计控制电路如图3.6所示，220V交流电接L，N，供控制电路使用。HL1是电源指示灯，灯亮表示有电源，灯不亮表明无控制电源。QF6是控制电路断路器，可以通断控制电路电源,FU6是控制电路熔断器，起到短路过流保护作用。KM1是开门启动接触器，KA1是开门启动继电器，PLC通过控制开门继电器KA1线圈得电，KA1常开触点闭合，开门接触器KM1线圈得电，KM1常开主触点闭合，启动开关门电机执行开门。图3.6控制电路图3.4PLC输入和输出分配PLC作为一个重要的元件，需要配置有输入输出分配表，这两个表的合理布置有利于实际的PLC元件的正常运行。因此根据智能家居的需求进行了实际的输入输出分配，如表3.1所示，为PLC输入分配表。表3.1PLC输入分配表描述内部地址外部地址门上红外感应X0S1窗上红外感应X1S2房间温度传感器X2S3房间烟雾探测器X3S4煤气检测X4S5窗开启到位X5SQ1窗关闭到位X6SQ2门开启到位X7SQ3门关闭到位X10SQ4手动开门X11SB1手动关门X12SB2手动开窗X13SB3手动关窗X14SB4手动开空调X15SB5手动关空调X16SB6手动开排烟X17SB7手动关排烟X20SB8急停开关X21SB9对于输入分配表设计完之后，进行采用输出表的分配，该过程同样需要考虑到实际的PLC输出情况进行处理。只有通过实际的分配才能够对于实际的应用过程中进行合理的输出，输出通常是考虑到了多方面，对于系统内的功能需要进行明确。因此对于输出分配的合理性有利用后续的应用。如表3.2所示为输出分配表。表3.2PLC输出分配表描述内部地址外部地址开门Y0KA1关门Y1KA2窗户开启Y2KA3窗户关闭Y3KA4空调开关Y4KA5排烟Y5KA6报警Y6HA13.5PLC输入和输出接线图本智能家居系统中，由于PLC的连接是需要通过电路图的布置来进行的，因此实际过程中对于电路的详情需要配置电路图来帮助使用。本PLC需要连接220V交流电，这样可以支持相关的工作，之后通过转换为24V的直流电来跟PLC的三个输出端进行连接，主要为COM1和2。还有一个为公共输出端。本接线图中KA1到KA6均为直流的线圈，可以很好的满足实际PLC运作过程中的需求。具体本PLC接线图如图3.7所示：图3.7输入输出接线图第四章智能家居控制系统软件设计本智能家居系统中的核心控制器采用了PLC来进行使用，因此在明确了系统中使用的硬件之后，需要进行相关的软件设计。可以帮助PLC更好的完成控制工作，有利于系统功能进行正确表达，因此本章对于PLC的软件设计进行了重点介绍，主要为软件设计过程中PLC使用地址的分配以及梯形图的设计。4.1PLC内部使用地址PLC的内部使用地址通常是PLC中的一个重要组成，当需要使用软件进行编辑PLC内部控制逻辑时，就需要注意PLC的使用地址分配。这样有助于开发过程中能够有一个合理的工作需求，对于智能家居的系统使用作出充分的帮助。如表4.1所示，为本PLC内部使用地址。表4.1PLC内部使用地址描述内部地址备注门开启超时定时T1预设10秒门关闭超时定时T2预设10秒窗开启超时定时T3预设10秒窗关闭超时定时T4预设10秒4.2梯形图程序梯形图是一种开发语言，主要的表现为逻辑图，是用来对于硬件PLC开发过程中使用的一个重要帮助。现如今的硬件开发工作当中，这是必不可少的一个部分。梯形图是符号化开发语言，目前可以为大部分的电子开发工程师进行使用，梯形图是水平绘制的，功能比较方便计算机进行阅读。本智能家居系统采用了PLC进行作为核心控制器，因此对于PLC的逻辑控制就非常重要。根据智能家居主要需求进行了梯形图的绘制。因此根据实际进行分别介绍具体的功能设计。（1）开门设计如图4.1所示，为开门梯形图设计。开门动作通过房间内的烟雾传感器以及气体传感器的动作进行，通过X3启动，进行传输至Y0，Y0得到信号后进行闭合自锁并命令门启动。当开门工作完成后，对于X7常规闭合接触进行切断，并停止Y0处的响应。该过程为了保险有三个部分的动作判定，手动开门以及天然气的检测。图4.1开门设计（2）关门设计关门设计采用了三个部分来完成，一个是门上的红外感应器，窗上感应器以及自主关门动作。图4.2关门设计如图4.2所示，关门通过检测到门上的红外传感器的动作，X0开始启动，转变为打开状态，同时Y1可以自主锁定开始关门操作，保持关门动作直到关门动作完成。然后X10进行断开，门上红外动作停止，关门结束。当窗上红外线感应器感受到人之后，进行X1启动，YI转换为启动状态。进行关门，关门完成之后自动停止。当手动关门时，按动关门按钮。X12进行启动，Y1开始正常闭合操作，进行手动关门操作。这期间X10需要进行实时进行停止关门。通过按钮的帮助来完成实际的关门操作。（3）开窗开窗是根据智能家居中气体检测以及烟雾检测来进行设计的梯形图程序。同样有三种方式。烟雾探测器报警启动之后，X3进行启动同时Y2启动成功导致闭合线路，然后进行执行开窗操作。天然气检测报警后，进行X4启动，Y2执行开窗操作。手动开窗后X13启动同时Y2进行启动上电，上电完成之后进行开窗操作。X14闭合点将会断开，进行停止手动开窗行为。如图4.3所示：图4.3开窗（4）空调智能家居中空调的作用是对于家居中湿度或者温度进行控制，因此会调用空调来帮助进行工作。当检测到房间温度高，将会启动Y4空调机开关，同时X2合并开关。手动开启空调X15将会转化为开启状态，Y4空调开关启动进行工作。关闭X16按钮，该开关将会断开，空调启动将会停止并关闭。如图4.4所示：图4.4空调（5）排烟由于家居中天然气的存在，需要进行相关的排烟操作。保护人身安全。因此当烟雾探测器启动后，X3进行闭合开关并启动Y5排烟系统进行工作。如图4.5所示：图4.5排烟（6）报警报警是通过整个智能家居的组成进行实际的工作，通过多个地方的传感器进行联合动作。条件主要有门上红外传感器检测到异常人出现之后，X0进行闭合。窗上红外传感器检测到人之后X1进行闭合。烟雾报警器检测异常之后，X3进行闭合操作。气体报警器检测异常之后，X4进行闭合操作。这个过程是面向现实中家居工作的状态进行研究的。可以满足大部分的家居需求。如图4.6所示：图4.6报警4.3语句表程序语句表程序是用来布尔助记符来帮助设计PLC梯形图的，这也是一种开发语言，与汇编语言基本类似。语句表的程序设计有以下特点：（1）采用助记符来帮助显示操作，由于其比较简单的表现，因此可以对于图形图的内容可以进行描述并有利于实际的工作。（2）通过编程程序上的键盘进行使用助记符来进行开发，这样实际的工作是比较简单，不需要太复杂的编辑过程。可以实现无计算机即可实现编程设计。（3）通过使用开发软件可以通过相关处理完成梯形图和语句表进行相互变换，有利于实际的PLC工作中应用。;*开门0LDPX0032ORPX0044ORY0005LDPX0117ORY0008ANIX0129ORB10ANIX00711ANIY00112ANIX02113OUTY000;*关门14LDPX00016ORPX00118ORY00119ANIX00320ANIX00421LDPX01223ORY00124ANIX01125ORB26ANIX01027ANIY00028ANIX02129OUTY001;*开窗30LDPX00332ORPX00434ORY00235LDPX01337ORY00238ANIX01439ORB40ANIX00541ANIY00342ANIX02143OUTY002如上所示，为部分语句表程序内容。第五章智能家居控制系统仿真实现对于目前的智能家居系统中来说，进行了明确综合设计之后，就需要进行相关的硬件设计以及软件设计，这两种设计可以对于智能家居系统的主要实现功能进行表达，有利于后期的智能家居正常工作。因此根据软硬件结合完成之后，进行了仿真实现，这将会有利于本智能家居系统的正确应用于实际当中。5.1组态王介绍本智能家居仿真使用了组态王进行使用，组态王是一款经典的工业PLC控制软件，该软件是亚控科技公司进行研发的，可以进行工业化的自动监控实现，对于目前的硬件嵌入式开发工作来说，该工具可以很好的进行实现开发工作成果。如图5.1所示，为本组态王的主要界面展示。图5.1组态王工作界面5.2组态王连接组态王的连接需要预先设计串口才能够进行之后的开发工作，这即是通讯设定。本通讯设定需要根据实际进行选择相关参数。主要为波特率，需要设置为9600。通信超时时间设置为3000，这样有利于后续控制。数据位设置为8，停止位为1。这些为常规的PLC连接过程中预先设置，有利于之后的组态工程正确运行。如图5.2所示，为通讯设定。图5.2通讯设定通讯设定设置完毕后，进行数据词典设计，这即是变量的控制。对于每一个方面都进行了变量类型设置。如图5.3所示：图5.3变量设置1如图5.2所示，为另一部分的变量设计，有利于实际的家居仿真中使用。图5.3变量设置25.3组态画面当设定完毕变量串口之后。即可进行对于智能家居的组态仿真进行实际的研究，对于智能家居中的各种位置的功能进行监控，符合如今的智能家居中主要的内容存在。对于大部分的智能家居中来说，标准的报警系统需要可以保持一个正确的使用状态。因此根据设计进行实现了多个传感器进行感知环境。针对于现实中家居变化进行设置了相关的报警状态灯以及各种硬件系统。如图5.4所示：图5.4智能家居主界面如图5.5所示，启动系统，系统开始工作。消防泵开始抽水至电磁阀进行预备工作。报警闪光灯将会正常工作。图5.5启动系统如图5.6所示，启动成功运行，系统各个方面的控制器以及传感器变亮，可以成功进行运行状态。图5.6系统运行本智能家居运行过程中通过各种调整传感器使用并生成了历史报警表，如图5.7所示，为本系统历史报警表，可以直观看出各种传感器的报警信息。图5.7报警报表PAGEPAGE42第六章结论从最初的小型家居内设到如今的智能化转变，已经经历了漫长的一段时间旅程。对于国内来说，智能家居的概念已经发展了近十年，智能家居最初是一个比较小的概念，通常是基础的工作结合相关的硬件设备。然而由于目前的家居通常拥有着大量的硬件设备或者是相关的重要控制系统等，这就对于智能家居的内设有着充分的要求。因此根据实际进行了智能家居系统的建设。本智能家居系统采用了三菱的FX2N-48MR-001型PLC作为中央控制器，阅读了国内外智能家居相关文献，通过硬件选型明确了相关的传感器以及硬件设备，主要选择了温度传感器，湿度传感器，亮度传感器，红外线传感器，气体传感器这五种，通过温湿度感应，光照感应，人体感应，天然气感应等为中央控制器进行支持。本系统采用了组态王进行仿真，通过编写梯形图以及语句表程序，在组态王里编写动画控制语句，因此实现了综合智能家居组态仿真，证明了本系统的开发完成并且对于当前的民众家居中可以被使用。第二章网站导航概述PAGE12参考文献[1]