西門(mén)子S7-200 smart PLC在智能家居系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

寧雪偉

摘 要：科技進(jìn)步的同時(shí)，國(guó)民對(duì)生活質(zhì)量提出更多要求，智能家居成為改善國(guó)民生活質(zhì)量的重要手段。西門(mén)子S7-200 smart PLC在智能家居系統(tǒng)中的應(yīng)用，可進(jìn)一步強(qiáng)化智能家居的可控性，滿足國(guó)民對(duì)家居設(shè)施的操作及控制要求。因此，本文對(duì)西門(mén)子S7-200 smart PLC在智能家居系統(tǒng)中的具體實(shí)踐方法展開(kāi)分析，借此明確智能家居系統(tǒng)、可編程控制器的聯(lián)合設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：智能家居;系統(tǒng)設(shè)計(jì);PLC

引言：

智能家居在國(guó)民生活中的應(yīng)用，極大程度改變著國(guó)民對(duì)家居設(shè)備的控制模式。但是為完善智能家居人機(jī)交互、自動(dòng)通訊功能，相關(guān)人員嘗試將西門(mén)子S7-200 smart PLC應(yīng)用在智能家居系統(tǒng)中，從而使智能家居系統(tǒng)在PLC、傳感器等技術(shù)的集成運(yùn)用中，其遠(yuǎn)程控制功能得以增強(qiáng)。因此，本文對(duì)如何在智能家居系統(tǒng)中，高效應(yīng)用西門(mén)子S7-200 smart PLC展開(kāi)討論。

一、西門(mén)子S7-200 smart PLC相關(guān)概述

西門(mén)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(shù)的深入發(fā)展、智能家居概念產(chǎn)生后，被作為智能家居中重要控制元件，用以優(yōu)化智能家居系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)。其在智能家居系統(tǒng)中的實(shí)踐，能夠滿足該類(lèi)家居系統(tǒng)對(duì)家電及門(mén)窗控制、煤氣或煙霧報(bào)警的自控需求。以煙霧報(bào)警為例，基于西門(mén)子S7-200?smart?PLC的智能家居系統(tǒng)，其在運(yùn)行時(shí)可結(jié)合室內(nèi)具體情況，匯總煙霧報(bào)警值數(shù)，繼而在家中存在火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)后，利用通信版塊的相關(guān)功能，以短信形式將異常情況報(bào)告給業(yè)主，請(qǐng)業(yè)主根據(jù)具體情況選擇是否由系統(tǒng)打開(kāi)消防裝置，消除煙霧可能產(chǎn)生的火災(zāi)隱患[1]。

具體來(lái)說(shuō)，西門(mén)子S7-200 smart PLC在智能家居系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值，主要體現(xiàn)在以下內(nèi)容中。其一，實(shí)現(xiàn)家居系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制。設(shè)計(jì)者可將西門(mén)子S7-200 smart PLC作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的可編程控制元件，同時(shí)聯(lián)合GSM、現(xiàn)代通信、傳感器等技術(shù)，使家居系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程控制、交互功能。其二，滿足居民基本需求。市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制下，國(guó)民生活及工作節(jié)奏變快，智能家居系統(tǒng)可憑借自身遠(yuǎn)程管控優(yōu)勢(shì)，使居民在外出旅行、工作時(shí)，控制家庭內(nèi)部的家居設(shè)備，以此提高居民生活便捷性，滿足其就業(yè)及生活需求。其三，增強(qiáng)家居系統(tǒng)靈活性。將西門(mén)子S7-200 smart PLC實(shí)踐在智能家居體系中，可在增強(qiáng)家居設(shè)施可控性的基礎(chǔ)上，確保家居控制、使用的靈活性。其四，減少家居系統(tǒng)操作成本。西門(mén)子S7-200 smart PLC在智能家居系統(tǒng)控制版塊的滲透，可豐富系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)，使其具有PLC輸出、遠(yuǎn)程采集家居設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、遠(yuǎn)程檢測(cè)家居運(yùn)行效果等功能，有利于完善家居系統(tǒng)通訊體系，降低智能家居系統(tǒng)的操作成本[2]。

二、西門(mén)子S7-200 smart PLC在智能家居系統(tǒng)中的具體應(yīng)用

（一）智能家居系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

結(jié)合當(dāng)前時(shí)期，人們對(duì)智能家居系統(tǒng)的具體需求，基于西門(mén)子S7-200 smart PLC的智能家居系統(tǒng)應(yīng)包含以下功能。第一，室內(nèi)照明。實(shí)時(shí)采集房間內(nèi)光照信息、分析光照強(qiáng)度，并將收集到的信息傳輸?shù)轿鏖T(mén)子S7-200 smart PLC控制端，使其在解讀用戶操作信息后，調(diào)節(jié)室內(nèi)照明系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)照明設(shè)備的智能化管控，滿足用戶燈光、照明需求。第二，安防、環(huán)境監(jiān)測(cè)。其中環(huán)境監(jiān)測(cè)是對(duì)室內(nèi)煙霧、煤氣濃度的監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)利用傳感器獲取室內(nèi)環(huán)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(dòng)完成對(duì)應(yīng)操作。比如存儲(chǔ)煤氣、煙霧濃度信息，若濃度超出標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)，系統(tǒng)可自動(dòng)開(kāi)窗通風(fēng)，將室內(nèi)煙霧、煤氣排出。智能家居系統(tǒng)的安防功能，主要在于用戶可利用手機(jī)終端，實(shí)時(shí)獲取室內(nèi)影像，并且系統(tǒng)通過(guò)監(jiān)控裝置發(fā)現(xiàn)異常情況后，可自動(dòng)完成報(bào)警操作。第三，窗戶控制。在根據(jù)環(huán)境監(jiān)測(cè)開(kāi)關(guān)窗戶的前提下，智能家居系統(tǒng)可實(shí)時(shí)采集天氣信息、查看室內(nèi)有無(wú)主人，并將相關(guān)信息傳遞至PLC端口，使其智能控制窗戶的開(kāi)關(guān)。第五，遠(yuǎn)程控制。智能家居系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制功能，是利用手機(jī)終端與系統(tǒng)中的西門(mén)子S7-200 smart PLC模塊連接、通信，便于用戶遠(yuǎn)程操作室內(nèi)家居設(shè)備，了解家居設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。第五，溫度調(diào)節(jié)。智能控制空調(diào)、加濕器運(yùn)行，將溫度調(diào)整到適宜溫度，并將室內(nèi)濕度調(diào)整到健康范圍內(nèi)。

（二）智能家居系統(tǒng)的建立與實(shí)現(xiàn)

為在西門(mén)子S7-200 smart PLC支撐下，實(shí)現(xiàn)智能家居系統(tǒng)的五大功能，需通過(guò)智能家居系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)，探究智能家居系統(tǒng)的建立方法。

1.系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

利用西門(mén)子S7-200 smart PLC設(shè)計(jì)智能家居控制系統(tǒng)時(shí)，設(shè)計(jì)人員可從西門(mén)子S7-200 smart PLC的接口處的以太網(wǎng)接口端，連接通信裝置，以提高系統(tǒng)通訊速率。同時(shí)在該控制組件的支撐下，保證系統(tǒng)內(nèi)軟硬件配置的靈活性[3]。因此，基于西門(mén)子S7-200 smart PLC的智能家居系統(tǒng)，其在整體設(shè)計(jì)時(shí)需包括遠(yuǎn)程指揮、傳感器數(shù)據(jù)庫(kù)、PLC輸出等版塊。在各板塊內(nèi)傳感器、控制芯片、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)端口的作用下，智能家居系統(tǒng)的五大功能均能實(shí)現(xiàn)。比如溫度調(diào)節(jié)、窗戶控制功能實(shí)現(xiàn)后，業(yè)主可在手機(jī)、平板電腦終端，連接系統(tǒng)的GSM版塊，從而根據(jù)彈出界面中的開(kāi)門(mén)信號(hào)、溫度傳感、關(guān)窗限位等窗口，對(duì)家居設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

2.硬件設(shè)計(jì)

首先，西門(mén)子 S7-200 smart PLC芯片。選用智能家居系統(tǒng)通訊版塊內(nèi)的硬件設(shè)備時(shí)，設(shè)計(jì)人員可從西門(mén)子 S7-200 smart PLC的生產(chǎn)廠家中，選擇匹配度、性價(jià)比較高的TC351版塊，支持系統(tǒng)在語(yǔ)音報(bào)警、信息發(fā)送時(shí)與S7-200 smart PLC的智能交互。其次，PLC，即電力線通信，具有數(shù)據(jù)、媒體信號(hào)傳輸?shù)裙δ堋Ｔ谶x擇PLC時(shí)，設(shè)計(jì)人員可選用輸入端口較多的設(shè)備，比如輸入、輸入端口分別有18、12個(gè)的CPU ST30 PLC，該裝置能夠高頻輸出系統(tǒng)控制命令，且控制次數(shù)限制性較弱，并且由于該類(lèi)裝置本身帶有RS232接口，所以可直接與智能家居系統(tǒng)的GSM版塊銜接，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)高效通訊目標(biāo)。

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(tǒng)應(yīng)用西門(mén)子 S7-200 smart PLC時(shí)的有效性。如表1所示，為滿足PLC與系統(tǒng)五大功能板塊的連接需求，PLC板塊中包含5個(gè)輸入信號(hào)、輸入信號(hào)，為此，設(shè)計(jì)者需選取型號(hào)為CPU226的PIC、完成I/O口分配，并對(duì)其進(jìn)行硬件接線設(shè)計(jì)。

最后，傳感器。不同功能板塊中，其傳感器型號(hào)有著明顯差異性。本文所設(shè)計(jì)的智能家居系統(tǒng)，所選用的溫濕度、煙霧、煤氣泄漏傳感器，其型號(hào)分別為T(mén)H-800、MQ-2、MQ-5。

3.軟件設(shè)計(jì)

智能家居系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)中，主要是通過(guò)程序設(shè)計(jì)與運(yùn)行，使系統(tǒng)能夠智能控制安防、照明、門(mén)窗、溫濕度、遠(yuǎn)程控制等功能模塊[4]。以遠(yuǎn)程控制功能為例，其軟件設(shè)計(jì)流程分別為獲得新信息、判斷信息位置、讀取新信息、存儲(chǔ)來(lái)電號(hào)碼、讀取信息內(nèi)容、評(píng)估信息編碼的方式、解碼、執(zhí)行指令，隨后判斷指令是否合法，若指令合法遠(yuǎn)程控制程序可向系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)指令，智能家居系統(tǒng)由PLC接收指令數(shù)據(jù)后，可按照指令信息操控、管理室內(nèi)家居設(shè)備。

4.功能實(shí)現(xiàn)

應(yīng)用西門(mén)子S7-200 smart PLC，實(shí)現(xiàn)智能家居系統(tǒng)的五大功能時(shí)，需根據(jù)不同功能模塊的具體作用，將其作為智能家居系統(tǒng)的子系統(tǒng)。同時(shí)在西門(mén)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(shè)計(jì)，最終在子系統(tǒng)的建立中，組成整體的智能家居系統(tǒng)。以智能家居系統(tǒng)中的溫度調(diào)節(jié)功能實(shí)現(xiàn)為例，西門(mén)子 S7-200 smart PLC可作為智能溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的可編程控制元件，實(shí)現(xiàn)該智能家居系統(tǒng)的溫度檢測(cè)、主機(jī)控制、命令執(zhí)行、數(shù)據(jù)采集功能。

首先，智能家居系統(tǒng)中的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其硬件結(jié)構(gòu)包括西門(mén)子 S7-200 smart PLC、溫度變送器、傳感器、電力調(diào)整器、變頻器、降溫電機(jī)等，該系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，所選用的西門(mén)子 S7-200 smart PLC的應(yīng)用載體為S7-200 smart CPUSR40[5]。其次，在溫度檢測(cè)版塊。設(shè)計(jì)人員可借助專用溫度傳感器檢測(cè)室內(nèi)溫度，在溫度數(shù)值由系統(tǒng)內(nèi)模擬量、移動(dòng)字節(jié)軟件相互轉(zhuǎn)換后，實(shí)際溫度值會(huì)自動(dòng)輸入帶有PLC的寄存器，使系統(tǒng)具有溫度檢測(cè)功能。

最后，溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的執(zhí)行版塊。執(zhí)行版塊可由調(diào)整器、變頻器、控制電機(jī)組成，并使用PLC開(kāi)關(guān)量控制系統(tǒng)變頻器，以此增強(qiáng)系統(tǒng)抗干擾性、簡(jiǎn)化系統(tǒng)接線設(shè)計(jì)、節(jié)約系統(tǒng)建立成本。設(shè)計(jì)人員可將電力調(diào)整器與西門(mén)子 S7-200 smart PLC聯(lián)合使用，使調(diào)整器靈活使用內(nèi)部晶閘管調(diào)節(jié)或分配控制器的電力。比如在室內(nèi)溫度接近業(yè)主設(shè)定溫度時(shí)，單一應(yīng)用變頻器將無(wú)法精確控制室內(nèi)溫度，而集成PLC、調(diào)整器的溫度調(diào)節(jié)裝置，能夠利用電機(jī)功率精準(zhǔn)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度[6]。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，為突出西門(mén)子 S7-200 smart PLC在智能家居系統(tǒng)中的實(shí)踐價(jià)值，提高家居控制的智能性、便利性。設(shè)計(jì)者應(yīng)結(jié)合西門(mén)子 S7-200 smart PLC特點(diǎn)、功能，將其應(yīng)用在智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)與建立中。借此在智能家居系統(tǒng)性能優(yōu)化中，增強(qiáng)家居系統(tǒng)內(nèi)各功能模塊的可控性，改善居民生活質(zhì)量。

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