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可编程控制器在智能家居控制系统中的设计与应用实践

内容摘要

随着计算机技术，信息技术和控制技术的发展，人们的生活和信息之间的关系越来越近。目前，信息技术正在慢慢改变着人们的传统生活方式和工作方式。智能家居已经开始进入人们的生活。

本文以智能家居为背景，首先对可编程控制器的定义、特点、结构以及工作原理进行了简要的概述；其次主要从系统控制要求、可编程控制器的选型、电气控制系统原理图、以及I/O点及地址分配几个方面对对可编程控制器的智能家居控制系统设计与实现进行详细分析，最后针对系统控制程序的设计进行分析，主要是使用PLC作为主控制器，设计了一套智能家居控制系统，具体包括智能窗帘开闭系统，智能停车场系统，电动吊架系统，智能洗衣机系统，智能热水系统，夜间模式和防盗模式。

关键词：可编程控制器；智能家居；PLC编程

目录

TOC\o1-3\h\z\u内容摘要 1

1绪论 3

1.1课题的背景及意义 3

1.2国内外发展现状 4

1.2.1国外智能家居发展现状 4

1.2.2我国智能家居发展现状 5

1.3本文的主要内容 7

2可编程控制器简介 7

2.1可编程控制器的定义和特点 7

2.2可编程控制器的结构 8

2.3可编程控制器的工作原理 9

2.4PID控制 10

3基于可编程控制器的智能家居控制系统设计与实现 12

3.1系统控制要求 12

3.2可编程控制器的选型 12

3.3I/O点及地址分配 13

3.4电气控制系统原理图 15

4系统控制程序的设计 16

4.1主程序部分 16

4.2智能窗帘开合系统 19

4.3智能车库系统 22

4.4电动衣架系统 24

4.5智能洗衣机系统 26

4.6智能烧水系统 33

4.7夜间模式系统 35

5结论 38

参考文献 38

1绪论

1.1课题的背景及意义

近年来，作为一个新兴领域，互联网技术已经取得了显着的发展成果。从底部传感器层，网络传输层和智能决策层的特征来判断事物架构的智能决策层，其强大的无线传感器网络，数据收集能力和数据处理能力使得可以互连所有的东西。例如，智能家居，智能城市，物流和运输，监控管理，可穿戴设备等领域都取得了突破性的研究成果，更快，更聪明地创造了新一代网络正在塑造[1]。

随着经济水平和科技的不断发展，越来越多的新设备参与了家庭场景，需要智能家庭的出现来提高生活效率。智能家居系统基于先进技术，如无线传感技术，软件技术，控制技术和通信技术。它将各种家用设备连接在一起，然后通过智能控制提高人们的家庭控制效率。它大大提高了家庭系统的协调和方便，合理的调度将最大限度地利用能量，避免浪费，这被人们广泛欢迎[2]。

术语“智能家居”通常用于定义电器，照明，加热，空调，电视，计算机，娱乐音频，视频系统，安全系统和相机系统可以相互通信的住所，从任何房间都可以互相通信主页，并通过连接到网络的终端从世界上的任何位置控制。由计算机的开发推动，人工智能，新网络技术，自动化控制技术和事物互联网，智能家居系统集成了现有的家庭自动化技术，并通过软件将各种家电连接到一个互联的整体系统，系统进行全面的管理制作家庭生活更高效，安全，简洁，经济。通过对智能家庭常用的场景设备功能的分析，可以总结出以下相应的功能[3]：远程控制家电功能，安全保护功能以及智能娱乐功能[4]。

在家庭中使用智能家居系统时，住户可以通过所需求的信息提前输入系统中进行配制，在需要使用时打开智能系统，就可以按住户配置好的方案执行，住户就可以直接享受方便快捷的服务，住户还可根据需求在应用程序级别设置中更改或控制指令，然后系统将通过更改或控制指令执行相应的操作。然而，随着新器件的增加，规则基础的规则数量将大大增加，规则本身将变得越来越复杂。在执行规则期间，可能会发生多个规则冲突或类似功能。例如，在不同场景类型执行指令时有些规则不同时可能有时会产生冲突，或者有好几个用户同时控制相同的设备时会产生一些冲突，这些冲突往往会影响到智能家居系统的稳定性[5]。显然，增加规则和顺利执行对于开发智能家居系统非常重要。目前关于智能家庭场景中的问题检测方法的研究不是很成熟。为了应对当前智能家居系统扩展引起的问题，需要解决问题检测机构以确保系统的稳定性。因此，规则冲突检测机制对于智能家庭的有效性，稳定性和安全性具有重要意义。

1.2国内外发展现状

1.2.1国外智能家居发展现状

智能家庭已通过开发事物互联网发展。事实上，很久以前已经提出了智能