【《基于PLC的智能家居设计与实现》11000字（论文）】

基于PLC的智能家居设计与实现中文摘要当今中国经济正在迅速发展，日常使用的科技产品更新换代加快，科技的改变使得人们的生活方式也发生了相应的变化，对家居系统的要求也不再仅仅满足于传统家居，更加舒适、便利、安全和可靠的智能家居走上了时代的舞台，为现代家居系统服务。智能家居系统的研发百花齐放，并且也有许多系统已经用于实际生活。但是，目前智能家居市场存在着缺乏统一标准，价格昂贵等缺点，造成智能家居系统难以普及大众，故目前未能广泛服务于市场。本文目的是使用PLC作为控制核心设计一套全新的智能家居系统，让科技更好的为人们服务。本文采用三菱公司生产的FX2N系列PLC作为家居系统的控制核心，配合亮度传感器，温度、湿度传感器，燃气泄漏传感器以及日用家电，实现温、湿度和室内照明的自动调控、燃气泄漏和火灾的实时监控、窗帘的一键开启或关闭、以及门外闯入和窗外闯入报警等一系列功能。并且使用组态王软件做出智能家居系统的动画仿真。在文章开篇简单介绍了智能家居的发展，然后进行硬件的选型以及软件的设计，最后进行组态王画面的设计以及PLC的仿真与调试。关键词：智能家居系统；PLC；组态王；目录第1章前言 11.1课题研究的目的及意义 11.2国内外智能家居发展现状 11.2.1国外智能家居发展现状 11.2.2国内智能家居发展现状 2第2章智能家居方案设计 3第3章智能家居硬件设计 53.1PLC及硬件设备的选择和确定 53.1.1PLC的选择 53.1.2温、湿度传感器的选择 53.1.3亮度传感器的选择 73.1.4红外线传感器的选择 83.2电路设计 83.2.1主电路设计 83.2.2控制电路设计 93.2.2PLC接线图设计 10第4章基于三菱PLC的梯形图设计 13第5章组态王的介绍及设计 195.1组态王6.55软件的介绍 195.2组态王软件的设计 195.2组态王画面的建立 21第6章总结 28参考文献 29附录一：PLC梯形图 30附录二：PLC指令表 33第1章前言1.1课题研究的目的及意义当今中国经济正在迅速发展，日常使用的科技产品更新换代加快，科技的改变使得人们的生活方式也发生了相应的变化，对家居系统的要求也在传统家居之上有了更深层次的提高。家作为人们温暖的港湾，人们希望在完成了一天的工作之后，回到家中就处在一个舒适的环境内，不需要自己动手去调控室内环境；希望家里时刻处在安全检测状态中，不用担心煤气泄漏，即使家里没有人时也不用担心遭遇盗窃或者发生火灾。显然传统的家居系统无法实现上述功能，满足人们的需求，这就要求家居系统要由传统向着智能的化方向发展，要求家居系统能够时刻检测环境，感受环境的一系列变化，然后根据外界环境的变化自动调控家居环境，给人们以最舒适的感受。比如要求家居系统感受室内环境的明暗变化自动调节室内灯光强度，自动调节室内温度，以及发生煤气泄漏、闯入等情况时触发警报。PLC与以前电器元件不同的是，它内置有CPU作为器件的运算大脑。具有数据存储以及运算能力，网络通信等新型功能，广泛受到大众的青睐，在工业控制等场所大量使用。PLC的优点主要集中在以下：运行稳定可靠；使用过程中的设备维护相对简单；可以应用的场合非常广泛。本课题选用PLC作为控制核心，将各种检测装置集成于一体，配合日常家电，组成一套新型智能家居系统，实现窗帘、照明、室内温度和湿度的智能控制，以及实现闯入报警，煤气检测等功能。1.2国内外智能家居发展现状1.2.1国外智能家居发展现状1984年世界上第一栋智能建筑被研发出来，这意味着智能家居时代的真正到来，人们开始迈入智能建筑的时代。这幢建筑是利用电脑对建筑内的照明系统、监控以及电梯的运行进行控制。随着美国开启了智能家居研究开发的新时代，世界上其他一些发达国家和地区也相继走上了这条研发道路。现在国外智能家居系统以及设备研发和应用广泛的一些国家有德国、美国以及日本等国家，他们在这个行业引领了时代潮流。目前智能家居系统的研发已经更上一层，各项功能都在日趋完善，量身定做的个性化服务也越来越能满足人们多样化的需求。目前智能家居已经可以实现接入网络、可燃性气体泄漏检测、温度和湿度的自动调节、室内光照自动调节、火灾报警、闯入报警、语音交流以及远程监控等一系列功能。智能家居产业研发至今，各个国家和地区的发展水平不一，以美欧为首的发达国家目前在行业中处于领先地位，以日、德等为代表的新兴科技强国也在投入许多人力物力抓紧研发自己国家的产品。在智能家居市场开拓初期，进入市场的公司只有全球几家大型公司，面向市场的产品种类也是寥寥无几，广为大家熟知的有“梦幻之家”等。市场开拓完成之后，许多企业开始想在智能家居研发上分一杯羹，各大运营商和互联网巨头分别发挥自身优势攻占智能家居市场，开始了激烈的市场争夺赛。德国电信公司稳坐欧洲电信运营商的头把交椅，资金雄厚，而且所拥有的客户资源也是众多公司所无法比拟的，可谓是行业中实力超强的公司。德国电信将资源整合在一起，与自身已有业务进行捆绑，构建属于自己的家居系统平台。苹果公司使用自己开发的操作系统与其他设备厂商进行商业合作，优势互补，互通有无，走出一条互利共赢的道路。2014年美国谷歌公司为了进入市场，获得更多市场业务，不惜花重金收购NEST，使得智能家居市场再次迎来热潮，引起众多公司的密切关注。1.2.2国内智能家居发展现状随着人们对智能家居市场有了进一步的认识，国内许多家电生产商以及互联网公司都开始着眼于能家居市场的发展。现代智能家居系统以利用科技更好的为大众服务为目的，致力于进一步提高人们的生活条件。目前国内智能家居设备制造困难，标价较高，维修不便，未能在全国范围内引起关注，大量使用。2000年国家出台相关政策方案，推进智能化建筑产业的发展，改变了我国目前智能化建筑的现状，智能化小康示范小区开始进入大家的视线之内，成为了大家广泛关注的对象，这一转变也是为了实现智能化家居最终走向全国家庭。2005年国家为了规范解决智能家居市场中家庭服务网络的问题，出台发布了《家庭网络平台》。目前在智能家居生产制造方面，我国正在努力拼搏，奋力追赶前行者。在2009年，我国智能家居行业还处在业务开拓时期，市场份额达到240亿元，在2010年实现市场份额翻一番，截止到2020年为止达到4354亿元。我国智能家居产业如日方升，不久可以实现进入全国普通家庭，引领新时代智能家居市场。第2章智能家居方案设计本课题设计的是家用智能家居系统，由于是家居使用因此在电源的选择上选用单相220V交流电。家居系统中使用的电动机也是采用单相交流电驱动。智能家居设计全部硬件构造如下图2-1所示。使用各种传感器和手动操作按钮作为PLC的输入，输出端与中间继电器相连，通过继电器触点的闭合来控制接触器的得电，当接触器得电时，接触器主触电闭合，电机得电。图2-1硬件结构图开关门窗：当系统检测到开门命令时电动机运行打开门，在门开启完全时会接触到行程开关，停止执行开门命令，开门结束。关门同理。考虑到日常家居使用的方便性，使用窗帘开启和关闭按钮来控制窗帘开合的完成，窗户的开合也由按钮开关来完成。设置打开、关闭两个不同功能的开关键，当按下打开或者关闭按键时，使得相应的电动机得电工作，实现打开或者关闭动作，在打开或者关闭到位时，触碰到行程开关，电动机失电停止，相应动作完成。在发生诸如火灾等此类紧急事件时，系统要做到自行打开窗帘、窗户以及门；在发生闯入报警时，系统会自动控制门窗关闭，如果此时同时有燃气泄漏或者火灾发生报警，则不执行关闭门窗指令，而是执行打开门窗指令，确保人身安全。温、湿度控制：本课题采用空调降低室内温度、利用地暖升高室内温度、加湿器提高室内湿度、除湿机降低室内湿度，使温度和湿度一直处于设定的数值区间之内。利用温、湿度传感器实时检测室内温、湿度数据并传给PLC。当温度值大于临界值时，系统自动运行空调设备，进行降温。当室内温度降为停止运行温度时，系统控制空调电路断开，停止运行。空调开关温度值可以自行设定，如果设定空调开启温度小于等于空调停止温度，此时空调停止运转并触发警报，提醒设备人员修正设定错误，当把错误修正后停止报警，空调也可以正常运行。在冬天时，当室温降至地暖开启温度以下，系统自动打开地暖，使室内温度上升，当温度升至高于地暖停止温度时，系统控制地暖停止运行。设定地暖停止温度低于地暖开启温度时，引发报警，当修订错误时，报警解除，地暖正常工作。加湿器以及除湿机的使用同理。照明控制：照明可以由系统自动控制也可以手动操作。采用亮度传感器以及红外线传感器实时检测室内环境。当亮度传感器检测到室内环境昏暗，同时人体红外设备检测到室内有人在时，系统可以自动控制打开照明系统，使室内光线强弱处在舒适的范围内。在厨房、客厅以及卫生间采用自动控制照明方式以及手动控制。并且在系统中设置一个照明系统断电开关，开关一直处于闭合状态，当有需要时，可以断开照明系统断电开关，此时即使满足照明系统打开的条件，也不会打开照明系统。卧室直接采用手动开关控制照明灯的打开与关闭，不必考虑是否有人以及室内亮度如何。安全检测：本课题设计在室内加装外部闯入检测、烟雾检测、可燃性气体检测三种安全检测。在门上和窗户上安装红外报警设备,检测到发生闯入时，系统会发布指令，控制门窗关闭，阻止闯入发生。在厨房安装烟雾检测装置检测是否发生火灾，安装可燃性气体检测装置检测是否发生煤气泄漏。当检测到发生煤气泄漏时，报警器发出报警，系统自动控制门窗开启，启动排气，当泄漏停止，室内燃气浓度降至安全范围内时，燃气泄漏报警结束；当探测到室内有火灾时，PLC发出报警信号，控制门窗打开，开启消防喷头，喷洒水进行灭火。如果此时发生闯入报警，系统继续执行火灾报警动作，屏蔽闯入报警，不执行门窗关闭动作。电路控制：各种家电设备与单相220V交流电连接，使用接触器常开主触点作为自动控制的开关。PLC输出端直接连接继电器线圈，继电器线圈有电流输入时，继电器触点闭合，相应的接触器线圈得电，接触器常开主触点闭合，家电设备得电，开始运转。熔断器是用来防止电路中的电器因为短路或者过载发生损坏，热继电器是用来防止电路中的电器因为过载发生损坏。当热继电器中的双金属片所受热量过大时，受热变形程度增大，造成电路断路。电动机在使用时经常会过载情况，但只要过载情况不严重，是不会对电器造成伤害的。如果过载时间长，就会影响电动机的工作，降低电动机的预期工作寿命，甚至可能发生严重事故，造成人员的伤害。在主电路以及各家电设备电路上安装熔断器、各家电设备电路上安装热继电器。第3章智能家居硬件设计3.1PLC及硬件设备的选择和确定3.1.1PLC的选择PLC作为控制核心，是整个家居系统智能化运行的大脑，负责数据存储以及逻辑运算功能，它的选择格外重要。输入继电器和输出继电器是PLC中非常重要的组成部分，外部所有的信号必须经由输入继电器才能传送给PLC。而PLC对外界设备的控制要通过输出继电器，外界设备与输出继电器相连接，接收PLC发出的指令，做出相应的动作。PLC的输入和输出信号都只能是数字量信号，为此三菱专门配备有多种型号的A/D和D/A转换模块，可以与PLC直接进行连接使用，用户可以根据需要进行选择使用。根据设计方案的要求，智能家居系统的设计中共计使用了32个输入，18个输出。三菱FX2N系列的PLC是高性能小型化PLC，性价比高，编程容易，接线操作简单。其拥有的输入输出点从16到256不等，可以满足多种情况下的使用要求。根据下表3-1：FX2N系列PLC的I/O继电器元件号，选择FX2N-64MR，在有额外需求时，可以选择添加扩展模块使用，拥有富裕输入输出点，可供改造使用。表3-1FX2N系列PLC的I/O电器元件号形式型号FX2N-16MRFX2N-32MRFX2N-48MRFX2N-64MRFX2N-80MR输入X0~X78点X0~X1716点X0~X2724点X0~X3732点X0~X4740点输出Y0~Y78点Y0~Y1716点Y0~Y2724点Y0~Y3732点Y0~Y4740点3.1.2温、湿度传感器的选择本课题选用QFA2060型温、湿度传感器对室内温度和湿度同时进行监控，实时获得室内温、湿度数据。QFA2060型温、湿度传感器是利用环境温、湿度变化引起电容以及电阻的变化测得室内的温度和湿度，再由QFA2060的输出端直接输出测量的模拟量信号。由于模拟量不能直接传送给PLC，选择FX-2AD模拟量输入模块，将传感器输出模拟量进行转换，再传送至PLC中，由PLC进行运算。根据设置的温、湿度数据进行调控，使得室内温度和湿度保持在舒适的范围内。QFA2060型温、湿度传感器体积小、外形美观，可直接固定在室内的墙壁之上，不会对室内的环境美观造成影响。QFA2060型温、湿度传感器的外形实物图如下图3-1所示。图3-1QFA2060型温、湿度传感器实物图QFA2060的接线端子少，安装方便，适用于家居系统使用。它含有4个接线端子分别为：G、GO、U1和U2。其中G和GO为工作电压，U1为相对湿度的信号输出，U2为温度的信号输出。传感器的接线图如下图3-2所示。图3-2QFA2060型温、湿度传感器接线图QFA2060型温、湿度传感器对温度测量的原理是随着温度变化，传感器中敏感元件的阻值按照一定规律随之变化，通过转换元件和电路将环境中的温度数据转换成直流0到10伏的电压信号并向外界输出。对湿度的测量原理是室内湿度的变化引起传感器内部敏感元件电容值的变化，通过这种变化得到室内相对湿度的值。温、湿度传感器的详细参数如下表3-2所示。表3-2温、湿度传感器的详细参数名称参数型号QFA2060电源AC24VorDC13.5-35V温湿度输出信号DC0-10V湿度测量范围0-95%温度测量范围0-50゜Cor-35-35゜C测量精度23゜C时，精度为±5%时间常数湿度<2min,温度<3min防护等级IP30接线4线3.1.3亮度传感器的选择本课题针对智能家居控制系统室内亮度整体调控的考虑选用了E2000系列的E5031PE亮度传感器。E5031PE可以对室内亮度进行实时采集，把采集到的数据传送给PLC，由PLC进行数据计算然后调控灯光。E5031PE亮度传感器详细参数如下表3-3所示。表3-3E5031PE亮度传感器详细参数名称参数型号E5031PE电源DC15-36V电流消耗18mA工作温度0-45℃工作湿度0-95%RH亮度测量范围20-3000lx3.1.4红外线传感器的选择本课题采用5753L红外线检测设备检测室内是否有人在。5753L型亮度传感器探测角度大，可以达到360°无死角检测；探测范围可以达到12m×14m的椭圆，满足家居系统使用；工作湿度：0-95%RH，工作温度：0-45℃。5753L红外传感器实物图如下图3-3所示。图3-3红外传感器实物图3.2电路设计3.2.1主电路设计主电路图如下图3-4所示，采用单相220V交流电供电。主电路采用空气开关QF控制所有设备得电，并用熔断器FU进行短路、过载保护。采用2P-40A带漏保型空气开关，工作电压220V，允许通过最大电流40A。采用RT18-40A型熔断器，工作电压在380V以下，允许通过最大电流40A。M1是控制门开关的电动机，KM1主触点闭合时，实现控制门的电动机实现进行正转，此时可以控制门打开；KM2主触点闭合时，电动机则实现反转，此时控制门关闭。电容C1是门电动机单向正反转控制电容。采用YU632-4型单相电动机，工作电压220V，频率50Hz，功率90W。控制窗户和窗帘开关的电动机在主电路设计上采取和控制门的电路一样的电路设计。在空调、地暖、消防等电动机的电路上接入相对应的接触器主触点控制电路的通断。采用CJX2-4011型接触器，额定电流40A，三常开主触点，一开一闭辅助触点。图3-4主电路图3.2.2控制电路设计控制电路图如下图3-5所示，采用单相交流电源供电。采用S-60W-24V型开关电源将交流220V转换为直流24V。采用JZX-22F(D)/2Z-DC24V型继电器，线圈工作电压直流24V，触点可以在交流220V下使用。图3-5控制电路图采用KA1、KA2闭合控制KM1、KM2得电，通过KM1和KM2主触点的闭合控制门电动机的启动。当KA1动作时，KM1线圈得电，常开主触点立即闭合，电动机正转，控制门打开；反之，KA2动作时，电动机反转，实现窗户关闭动作。FR是热继电器的常闭触点，使用热继电器对电路进行过载保护，当电路发生长时间过载工作时，热继电器常闭触点断开，接触器线圈失电，主触点断开，电动机断电停止运转，使电路得到保护。KM1、KM2的常闭触点分别串接在对方线圈所在的电路上，形成互锁保护电路。当KM1的线圈得电时，常闭辅助触点自动断开，使得KM2的工作线圈电路断开；反之，KM2得电时，KM1工作线圈电路断开。通过使用KM1和KM2的常闭辅助触点进行互锁，使得KM1和KM2的线圈不能同时得电，即电动机正反转电路同一时刻不能都接通，保证电路可以安全可靠工作。窗户和窗帘的控制电路与门的控制电路同理。控制空调、地暖、加湿器、除湿机、消防和通风电动机设备运转的接触器，用继电器触点控制电路的通断，并在电路上串接热继电器触点进行保护。3.2.2PLC接线图设计按照智能家居系统的使用要求，对PLC的输入、输出点进行地址分配，得到I/O分配表如表3-4所示：表3-4PLC的I/O分配表输入输出器件号地址号功能说明器件号地址号功能说明S1X0门上红外感应KA1Y0开门S2X1窗户红外感应KA2Y1关门S3X2温度传感器KA3Y2开窗S4X3湿度传感器KA4Y3关窗S5X4燃气泄漏检测KA5Y4开窗帘S6X5亮度传感器KA6Y5关窗帘S7X6烟雾传感器KA7Y6空调S8X7人体红外感应KA8Y7地暖SQ1X10窗开启到位KA9Y10加湿器续表器件号地址号功能说明器件号地址号功能说明SQ2X11窗关闭到位KA10Y11除湿机SQ3X12门开启到位KA11Y12通风SQ4X13门关闭到位KA12Y13消防SB1X14手动开门HA1Y14闯入报警SB2X15手动关门HA2Y15火灾报警SB3X16手动开窗HA3Y16燃气泄漏报警SB4X17手动关窗EL1Y17照明灯SB5X20手动开窗帘EL2Y20卧室灯SB6X21手动关窗帘EL3Y21洗手间灯QS1X22手动开灯QS2X23卧室灯开关QS3X24洗手间灯开关QS4X25手动开空调QS5X26手动开地暖QS6X27照明断电QS7X30空调断电QS8X31地暖断电QS9X32加湿器断电QS10X33除湿机断电QS11X34外出模式QS12X35系统开启根据I/O分配表以及智能家居系统的控制电路，绘制PLC接线图如图3-6所示。将AC220V接PLC的电源入口L和N，给PLC供电。24V直流电压接PLC的COM端，使PLC输出端得到24V直流电压。图3-6PLC接线图第4章基于三菱PLC的梯形图设计梯形图是PLC进行编程的形式之一，逻辑关系明显，程序绘制简单。本课题按照智能家居系统实现的功能要求，使用GX-Developer绘制智能家居控制系统的梯形图程序。下面对梯形图实现的动作进行逐一分析。开门程序如图4-1所示：PLC输入端X0、X1采用上升沿触发，当烟雾传感器或者燃气泄漏检测有信号输入时，输出端Y0输出信号，控制门打开，当门打开完成时，接触到行程开关，门开到位常闭触点X12断开，此时电动机停止运行，开门动作结束。这是自动控制，此外还可以选择手动控制，按下手动开门按键，Y0有输出，开门常开触点Y0闭合，形成自锁，控制门打开。并且和关门Y0的常闭触点形成互锁，当开门时，关门程序断开。图4-1开门的梯形图程序控制关门的梯形图如图4-2所示：安装在门上和窗户上的红外感应有信号输出时，即表示正在有人试图闯入室内，此时PLC发出指令控制电动机执行关门动作，关门动作完成时，行程开关常闭触点X13断开，电动机失电，关门动作停止。关门与开门之间同样构成互锁，当关门动作发生时，常闭触点Y0断开阻断开门动作的发生。PLC执行自动关门指令的前提是家中环境安全，即未发生燃气泄漏或者火灾。如果家中燃气泄漏或者发生火灾，则X4或者X6常闭触点断开，此时屏蔽闯入报警。也可以进行手动关门操作，程序原理与开门相同。图4-2关门的梯形图程序开窗程序如图4-3所示：X6和X4采取上升沿触发，当室内发生火灾时X6闭合，当发生燃气泄露时X4闭合时。只要X6和X4其中一个闭合，Y2就会输出信号控制电动机执行开窗动作，窗开启完全时限位开关X10常闭触点断开，开窗动作停止。也可以选择手动开窗操作。图4-3开窗的梯形图程序关窗的梯形图如图4-4所示：当门上或者窗户上的红外感应检测到信号时，X0和X1闭合，此时Y3发出信号控制电动机执行关窗动作，窗关闭完全时，行程开关常闭触点X13断开，电动机断电，关门动作结束。关门与开门之间同样构成互锁，当开门动作发生时，常闭触点Y0断开阻断关门动作的发生。图4-4关窗的梯形图程序室内照明系统程序如图4-5所示：采用亮度传感器检测室内光照强度，采用人体红外感应检测室内是否有人。当室内光线弱时X5自动闭合，当检测到室内有人时X7自动闭合。当X7和X5同时闭合时，Y17才可以输出指令，控制室内照明灯工作。如果手动操作断开照明断电按钮X31，此时照明系统将一直处于关闭状态，屏蔽传感器指令。除了可以使用系统自动控制室内照明外，还可以选择手动闭合X24，打开室内灯光设备。图4-5照明系统的梯形图程序温度控制程序如图4-6所示：使用温度传感器实时采集室内温度，通过A/D转换模块后传送给PLC，通过TO和FROM指令将数据存储在地址D0中，通过PLC的触点比较指令，调控室内温度变化。当传感器测得室内的温度大于空调开启温度时，Y6有输出，控制空调运转，常开触点Y6闭合形成自锁，当室内温度小于空调开启温度时，Y6依旧可以输出信号控制空调运转，直到室内温度降到空调停止温度时，Y6停止输出，空调运转结束。当室内温度小于地暖开启温度时，PLC通过Y7输出信号控制地暖运转，常开触点Y7闭合形成自锁，此时室内温度升高至大于地暖开启温度，Y7依旧输出信号控制地暖运转，当室内温度升高至地暖停止温度时，指令输出端Y7停止指令输出，地暖停止运转。通过设定空调开启温度、空调停止温度、地暖开启温度和地暖停止温度使室内温度处于舒适的范围之内。除了系统自动根据室内的温度控制空调和地暖的开启与关闭来调节室内温度之外，还可以通过手动操作空调开关X27和地暖开关X30开调节室内的温度。图4-6温度控制的梯形图程序湿度控制程序如图4-7所示：使用湿度传感器采集室内湿度信息，通过A/D转换模块后传送给PLC，通过TO和FROM指令将数据存储在地址D1中，通过PLC的触点比较指令，调控室内湿度变化。当D1的值大于D6和D7的值时，Y11输出指令控制除湿机运转，降低室内湿度，常开触点Y11闭合形成自锁，当室内湿度小于湿度上限时，Y11依旧可以输出信号控制除湿机运转，直至室内湿度降为湿度下限，Y11停止输出，除湿机停止运转。当D1小于D6和D7的值时，PLC通过Y10输出信号控制加湿器运转，常开触点Y10闭合形成自锁，当室内湿度升高至湿度上限时，Y10停止信号输出，加湿器停止运转。通过设定湿度上限和湿度下限使系统自动调控室内湿度在舒适的范围之内。图4-7湿度控制的梯形图程序报警控制程序如图4-8所示：智能家居系统设计过程中共采用了三种报警装置，采用三种不同的报警装置，可以在发生报警时，让室内人员能够迅速做出相应的应对举措，尽可能减少人员的损失。Y14输出信号发生闯入报警，Y15输出信号发生火灾报警，Y16输出信号发生燃气泄漏报警。当门上红外检测或者窗户红外检测有信号时，触点X0或者X1闭合，Y14输出闯入报警信号，提醒人员发生闯入。当烟雾传感器有信号时，触点X6闭合，Y15输出火灾报警信号，同时Y12输出信号控制室内通风，Y13输出信号控制消防灭火。当系统检测到室内发生燃气泄漏时触点X4闭合，Y16输出燃气泄漏报警，同时Y12输出信号控制室内通风。图4-8报警控制的梯形图程序

第5章组态王的介绍及设计5.1组态王6.55软件的介绍北京亚控科技有限公司自成立以来一直致力于自动化软件的研究与开发，为国内外众多企业提供软件技术以及工业数据库服务，是我们国家自动化软件行业的领头羊。为了应对自动化科技技术的发展，满足工业生产中监控以及动画模拟的需求，北京亚控科技有限公司开发了组态王软件。用户可以使用组态王软件对生产过程进行动画模拟以及实时监控生产全过程，实时对整个生产过程中的所有数据进行整合以及处理。使企业更高效的获得最有效的信息，更快的把握时机做出应对，以实现最大的利益。组态王6.55版本拥有强大的数据处理和存储功能，使用非常方便，对电脑的配置要求比较低，一般配置的电脑就可以流畅使用组态王软件，这可以减少企业前期成本投入。组态王软件新的版本进一步对画面、变量定义和使用、报警和事件以及数据库等功能进行了改进，使得用户对软件的使用更加得心应手。工程建立简洁明了，变量、画面，命令语言清楚易懂，而且图库功能更加强大，图库种类完善齐全；集成了对KingHistorian的支持，使得组态王软件如虎添翼，功能更加强大，满足了厂商对于复杂化平台大数据运算与存储能力的需求。组态王具有以下主要功能特性：1、操作界面简单明了，容易上手，画面命令编程简单易懂，有简单的编程基础就可以使用，不需要花大量时间学习动画编程；2、如果有需要使用的图形，但图库中没有，用户可以使用点位图功能将外部图片放置软件中进行使用，并可以对其进行动画功能设置，使得模拟效果更具真实性；3、组态王软件的动画效果基础且全面，用户可以简单操作就建立出动画效果，可以模拟众多的实际生产监控场景，这使得组态王的应用非常广泛，最大程度降低了组态王使用的局限性；4、可以连接的设备丰富，基本可以连接所有型号的PLC设备，还可以连接其他智能设备。5.2组态王软件的设计根据本课题所设计的智能家居系统控制要求，使用组态王软件模拟智能家居系统整体控制过程。本课题组态王的设计流程是：1、设计上位机框架运行流程图；2、在组态王软件的数据词典中对需要使用到的变量进行定义；3、创建智能家居系统模拟监控画面；4对监控画面进行动画连接设计。系统的设计流程图如图5-1所示。图5-1设计流程图5.2组态王画面的建立双击组态王软件运行，弹出工程管理器界面，如图5-2所示。图5-2工程管理器界面如图5-3所示，点击新建图标，出现新建工程向导界面。根据向导界面提示选择新建工程文件所在的位置，以及为新工程命名。图5-3新建工程向导如图5-4所示，双击选定的工程，进入工程浏览器界面。在工程浏览器界面有画面、系统配置、数据、设备等设置选项。图5-4工程浏览器界面如图5-5所示，双击COM1，进入通讯串口设置，因为本课题选用的是三菱PLC，数据位要设置为7位。图5-5设置串口界面如图5-6所示，在设备选项中双击新建，弹出设备配置向导，选用三菱FX2N系列的PLC设备。图5-6设备配置向导界面如图5-7所示，在工程浏览器界面的数据词典里面建新数据变量，填写变量名称、选择变量类型以及选择变量的连接设备。图5-7定义变量界面如图5-8所示，单击画面图标，进入新建画面界面，双击新建命令，进入新画面界面。新画面界面的对话框中可以设置画面名称、画面位置以及画面风格。图5-8新画面界面智能家居系统模拟画面有五部分组成，分别是主画面、窗户控制、温湿度控制、安全检测以及照明控制画面。在主画面中可以通过点击其他模拟画面的按钮进入到相对应的画面中，可以使得各部分检测组成整体，方便监控整个室内家居。主画面如图5-9所示。图5-9智能家居系统主画面窗帘控制模拟：窗帘控制模拟中有开窗帘按键和关窗帘按键，用图中方块代表窗帘，当按下关窗帘按钮时，电动机带动窗帘落下，开窗帘指示灯亮，窗帘完成关闭后，电动机停止工作，关窗帘指示灯熄灭，开窗帘与关窗帘同理。关窗帘模拟如图5-10所示。图5-10关窗帘画面窗户控制模拟：手动开关窗户由窗户控制模拟画面中的旋钮开关来完成，当旋钮开关打在“开”时，窗户会被打开，而当旋钮开关置于“关”时，窗户则会被关闭。开窗模拟图如图5-11所示。图5-11开窗户画面照明控制：照明控制采取光强检测和人体红外检测，当室内有人且光线较暗系统自动开启照明系统，也可以