PLC智能家居设计.doc

基于PLC的智能家居控制系统设计摘要：我们现在使用的家居设备大部分采用人工关闭方式，不具有自动防盗、防雨、防煤气中毒等人性化的功能；本设计采用三菱PLC和多种传感器实现对智能家居常规控制的基础上，利用PLC可编程控制器发出的脉冲信号构成全家的智能控制管理，实现智能家居。而且本着更容易普及这种技术，我们采用PLC、多种传感器构成的系统具准确、方便、容易扩展的特点，能更加好的完成复杂的智能化控制任务。这个设计理念为解决人民生活节奏加快，留下的家居安全问题和家居舒适度问题为重点。关键词：PLC；传感器；智能家居Design according to the PLC intelligence home control systemSummary:The home equipments that we use now heavy part adoption artificial closes a way, dont have automatically guard against theft, defend rain, keep gas poisoning etc. from humanizing of function;We usually forgot to close a window while going out, the rain water would get into the indoor and brought otiose damage to the products, such as electric appliances and decoration.etc. of the indoor while running into raining.We usually chase window pass dead while going to bed in the evening, once gas occurrence leak, because of the indoor airtight result in to suffocate poisoned to remnants, cause death of affairs have occurrence.This design adopts Mitsubishi PLC and variety to spread the feeling machines realization controls to the intelligence home normal regulations of foundation up, make use of the programmable controller of PLC sends out of the pulse signal constitute the intelligence of whole family control management and carry out intelligence home.The this kind of adoption PLC and variety spreads the system of feeling machine composing to have accurate, convenience, easily expand of characteristics, can better completion the complicated intelligence turn to control a task.Keyword:PLC;Spread a feeling machine;The intelligence is home目 录1 引言（1）1.1可编程序控制器（PLC）概述（2）2 智能家居设备简介（8）2.1智能家居的定义及发展 （8）2.2我国智能家居发展状况 （9）2.3智能家居技术发展趋势（14）2.4智能家居的运行工作情况（15）2.5智能家居系统的组成（15）2.6智能家居结构模拟图（16）2.7智能家居系统原理图（17）3 方案选择 （17）3.1智能家居控制系统主要的三种控制方式（17）3.2智能家居PLC控制系统的特点和优点（18）3.2.1智能家居PLC控制系统的特点（18）3.2.2 PLC控制系统的优点（19）3.3智能家居系统各部分的选择（19）3.4方案的确定 （20）4 智能家居系统硬件设计 （21）4.1控制系统结构框图（21）4.2电机的选择（21）4.3无线收发套件选择（22）4.4湿度传感器的选择（23）4.5可燃性气体和烟雾检测传感器的选择（23）4.6可编程序控制器(PLC)选择 （24）4.6.1 FX系列PLC性能比较（25）4.6.2 FX系列PLC的环境指标 （25）4.6.3F X系列PLC的输入技术指标 （25）4.6.4 FX系列PLC的选择 （26）5 控制系统主程序设计 （27）5.1智能家居系统的控制要求（27）5.2 PLC I/O端口分配 （27）5.3系统程序流程图（29）6 智能家居控制系统软件程序（30）6.1智能窗户程序（30）6.2智能室内系统程序（30）6.3安防系统程序（31）6.4点动程序（31）7 主要功能模块设计（31）7.1光敏电阻仿接线图（31）7.2温度时间仿真仿接线图（32）7.3声控开门接线图（33）7.4红外线接线图（33）7.5可燃性气体检测线图（34）7.6晾衣服驱动简化图（35）8 结论 （36）致谢 （37）参考文献 （38）基于PLC的智能家居控制系统设计 1 引言中国经济经过30年的高速发展，居民的生活水平和消费能力有了很大提高，新需求的 增长以及信息化对人们传统生活的改变，让许多人尤其是先富起来的一部分人，对智能家居 的需求日益强烈。由此，智能化小区建设近年来也是如火如荼，“智能家居”更是被炒得炙手可热。连续 13 年蝉联世界首富的微软创始人比尔?盖茨，对智能家居情有独钟，从 1990 年开始，花了七年时间，耗资 6000 万美元，建造了一幢智能化豪宅。但现实生活中，对大多数人来说，这种梦幻般的生活是触摸不到的。但它向我们预示了一个令人向往的未来，那就是智能家居时代! 电力电子技术的发展、微电子技术的革新、控制理论的进步给智能家居的发展带来了契机，因此，PLC控制技术己成为现代智能家居行业的一个热点。可编程控制器(PLC：Programmable LogicController)是根据顺序逻辑控制的需要而发展起来的，是专门为工业环境应用而设计的数字运算操作的电子装置。传统的电器都是以个体形式存在，没有系统的管理与控制，而可编程控制器(PLC：Programmable LogicController)控制系统，就像一张无形的网络，把所有能控制的电器以一定的结构有机的组合起来，形成了一个整体，通过这个管理系统，用户可以用遥控、场景、定时、远程、电脑等多种控制方式实现对电器的智能管理与控制。以及实现电器的场景控制与管理，从而达到智能电器系统的节能、环保、舒适、方便的功能。由于可编程控制器(PLC：Programmable LogicController)控制系统与其他控制系统相比较具有以下特点(1) 系统构成灵活，扩展容易 (2) 使用方便，编程简单，可在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。(3) 能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰能力强，可靠性强。所以是智能控制家居的首选，能为维护和改进服务提供很好的保障。1.1 可编程序控制器（PLC）概述1.1.1可编程序控制器(PLC )的产生PLC可编程序控制器：PLC英文全称Programmable Logic Controller，中文全称为可编程逻辑控制器，定义是；一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。1.1.2可编程序控制器(PLC)的发展阶段虽然 PLC问世时间不长，但是随着微处理器的出现，大规模，超大规模集成电路技术的迅速发展和数据通讯技术的不断进步，PLC也迅速发展，其发展过程大致可分三个阶段：1.早期的PLC（60年代末70年代中期）早期的PLC一般称为可编程逻辑控制器。这时的PLC多少有点继电器控制装置的替代物的含义，其主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制，定时等。它在硬件上以准计算机的形式出现，在I/O接口电路上作了改进以适应工业控制现场的要求。装置中的器件主要采用分立元件和中小规模集成电路，存储器采用磁芯存储器。另外还采取了一些措施，以提高其抗干扰的能力。在软件编程上，采用广大电气工程技术人员所熟悉的继电器控制线路的方式梯形图。因此，早期的PLC的性能要优于继电器控制装置，其优点包括简单易懂，便于安装，体积小，能耗低，有故障指使，能重复使用等。其中PLC特有的编程语言梯形图一直沿用至今。2.中期的PLC（70年代中期80年代中，后期）在70年代，微处理器的出现使PLC发生了巨大的变化。美国，日本，德国等一些厂家先后开始采用微处理器作为PLC的中央处理单元(CPU)。这样，使PLC得功能大大增强。在软件方面，除了保持其原有的逻辑运算、计时、计数等功能以外，还增加了算术运算、数据处理和传送、通讯、自诊断等功能。在硬件方面，除了保持其原有的开关模块以外，还增加了模拟量模块、远程I/O模块、各种特殊功能模块。并扩大了存储器的容量，使各种逻辑线圈的数量增加，还提供了一定数量的数据寄存器，使PLC得应用范围得以扩大。3.近期的PLC（80年代中、后期至今）进入80年代中、后期，由于超大规模集成电路技术的迅速发展，微处理器的市场价格大幅度下跌，使得各种类型的PLC所采用的微处理器的当次普遍提高。而且，为了进一步提高PLC的处理速度，各制造厂商还纷纷研制开发了专用逻辑处理芯片。这样使得PLC软、硬件功能发生了巨大变化。1.1.3可编程序控制器(PLC)发展趋势1.向高速度、大容量方向发展为了提高PLC的处理能力，要求PLC具有更好的响应速度和更大的存储容量。目前，有的PLC的扫描速度可达0.1ms/k步左右。PLC的扫描速度已成为很重要的一个性能指标。2.向超大型、超小型两个方向发展当前中小型PLC比较多，为了适应市场的多种需要，今后PLC要向多品种方向发展，特别是向超大型和超小型两个方向发展。现已有I/O点数达14336点的超大型PLC，其使用32位微处理器，多CPU并行工作和大容量存储器，功能强。3.PLC大力开发智能模块，加强联网通信能力为满足各种自动化控制系统的要求，近年来不断开发出许多功能模块，如高速计数模块、温度控制模块、远程I/O模块、通信和人机接口模块等。这些带CPU和存储器的智能I/O模块，既扩展了PLC功能，又使用灵活方便，扩大了PLC应用范围。4.增强外部故障的检测与处理能力根据统计资料表明：在PLC控制系统的故障中，CPU占5%，I/O接口占15%，输入设备占45%，输出设备占30%，线路占5%。前二项共20%故障属于PLC的内部故障，它可通过PLC本身的软、硬件实现检测、处理；而其余80%的故障属于PLC的外部故障。因此，PLC生产厂家都致力于研制、发展用于检测外部故障的专用智能模块，进一步提高系统的可靠性。5.编程语言多样化在PLC系统结构不断发展的同时，PLC的编程语言也越来越丰富，功能也不断提高。除了大多数PLC使用的梯形图语言外，为了适应各种控制要求，出现了面向顺序控制的步进编程语言、面向过程控制的流程图语言、与计算机兼容的高级语言（BASIC、C语言等）等。多种编程语言的并存、互补与发展是PLC进步的一种趋势。1.1.4可编程序拉制器(PLC)的组成 PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。 1.5可编程序控制器( PLC )的分类 1.1.5.1按结构形式分类根据PLC的结构形式，可将PLC分为整体式和模块式两类。1.整体式PLC 整体式PLC是将电源、CPU、I/O接口等部件都集中装在一个机箱内，具有结构紧凑、体积小、价格低的特点。小型PLC一般采用这种整体式结构。整体式PLC由不同I/O点数的基本单元（又称主机）和扩展单元组成。基本单元内有CPU、I/O接口、与I/O扩展单元相连的扩展口，以及与编程器或EPROM写入器相连的接口等。扩展单元内只有I/O和电源等，没有CPU。基本单元和扩展单元之间一般用扁平电缆连接。整体式PLC一般还可配备特殊功能单元，如模拟量单元、位置控制单元等，使其功能得以扩展。2.模块式PLC 模块式PLC是将PLC各组成部分，分别作成若干个单独的模块，如CPU模块、I/O模块、电源模块（有的含在CPU模块中）以及各种功能模块。模块式PLC由框架或基板和各种模块组成。模块装在框架或基板的插座上。这种模块式PLC的特点是配置灵活，可根据需要选配不同规模的系统，而且装配方便，便于扩展和维修。大、中型PLC一般采用模块式结构。还有一些PLC将整体式和模块式的特点结合起来，构成所谓叠装式PLC。叠装式PLC其CPU、电源、I/O接口等也是各自独立的模块，但它们之间是靠电缆进行联接，并且各模块可以一层层地叠装。这样，不但系统可以灵活配置，还可做得体积小巧。1.1.5.2按功能分类根据PLC所具有的功能不同，可将PLC分为低档、中档、高档三类。1.低档PLC 具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功能，还可有少量模拟量输入输出、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。主要用于逻辑控制、顺序控制或少量模拟量控制的单机控制系统。2.中档PLC 除具有低档PLC的功能外，还具有较强的模拟量输入输出、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程I/O、子程序、通信联网等功能。有些还可增设中断控制、PID控制等功能，适用于复杂控制系统。3.高档PLC 除具有中档机的功能外，还增加了带符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其它特殊功能函数的运算、制表及表格传送功能等。高档PLC机具有更强的通信联网功能，可用于大规模过程控制或构成分布式网络控制系统，实现工厂自动化。1.1.5.3按I/O点数分类1.小型PLCI/O点数 2048点；多CPU，16位、32位处理器，用户存储器容量816K。 1.1.6可编程序控制器(PLC )的工作原理可编程控制器(PLC)的特点PLC是一种用于工业自动化控制的专用计算机，实质上属于计算机控制方式。PLC与普通微机样，以通用或专用CPU作为字处理器，实现字运算和数据存储，另外还有位处理器(布尔处理器)，进行点(位)运算与控制。 1.1.7可编程序控制器(PLC )的特点1.可靠性高，抗干扰能力强(1)平均故障间隔时间长。(2)故障修复时间（平均修复时间）短。2.通用性强，控制程序可变，使用方便PLC品种齐全的各种硬件装置，可以组成能满足各种要求的控制系统，用户不必自己再设计和制作硬件装置。用户在硬件确定以后，在生产工艺流程改变或生产设备更新的情况下，不必改变PLC的硬设备，只需改编程序就可以满足要求。因此，PLC除应用于单机控制外，在工厂自动化中也被大量采用。 3.功能强，适应面广现代PLC不仅有逻辑运算、计时、计数、顺序控制等功能，还具有数字和模拟量的输入输出、功率驱动、通信、人机对话、自检、记录显示等功能。既可控制一台生产机械、一条生产线，又可控制一个生产过程。4.编程简单，容易掌握目前，大多数PLC仍采用继电控制形式的“梯形图编程方式”。既继承了传统控制线路的清晰直观，又考虑到大多数工厂企业电气技术人员的读图习惯及编程水平，所以非常容易接受和掌握。梯形图语言的编程元件的符号和表达方式与继电器控制电路原理图相当接近。通过阅读PLC的用户手册或短期培训，电气技术人员和技术工很快就能学会用梯形图编制控制程序。同时还提供了功能图、语句表等编程语言。PLC在执行梯形图程序时，用解释程序将它翻译成汇编语言然后执行（PLC内部增加了解释程序）。与直接执行汇编语言编写的用户程序相比，执行梯形图程序的时间要长一些，但对于大多数机电控制设备来说，是微不足道的，完全可以满足控制要求。5.减少了控制系统的设计及施工的工作量由于PLC采用了软件来取代继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，控制柜的设计安装接线工作量大为减少。同时，PLC的用户程序可以在实验室模拟调试，更减少了现场的调试工作量。并且，由于PLC的低故障率及很强的监视功能，模块化等等，使维修也极为方便。6.体积小、重量轻、功耗低、维护方便PLC是将微电子技术应用于工业设备的产品，其结构紧凑，坚固，体积小，重量轻，功耗低。并且由于PLC的强抗干扰能力，易于装入设备内部，是实现机电一体化的理想控制设备。以三菱公司的F1-40M型PLC为例：其外型尺寸仅为305110110mm，重量2.3kg，功耗小于25VA；而且具有很好的抗振、适应环境温、湿度变化的能力。现在三菱公司又有FX系列PLC，与其超小型品种F1系列相比：面积为47%,体积为36%，在系统的配置上既固定又灵活，输入输出可达24128点。 1.1.8可编程序控制器(PLC )控制智能家居的优点1.智能家居控制中采用了PLC，系统开发周期短，现场调试容易，可靠性大大提高。2. 能适应各种的运行环境，抗干扰能力强，远高于其他各种机型。3.PLC可实现各种复杂的控制系统，方便地增加或改变控制功能。4.PLC可进行故障自动检测报警显示，提高运行安全性，并便于检修。用于群控调配和管理，并提高智能家居运行效率。5.更改控制方案时不需改动硬件接线。2智能家居设备简介2.1智能家居的定义及发展智能家居概念的起源甚早，但一直未有具体的建筑案例出现，直到1984年美国联合科技公司（United Techno1ogies Building System）将建筑设备信息化、整合化概念应用于美国康乃迪克州（Conneticut)哈特佛市（Hartford）的CityPlaceBuilding时，才出现了首栋的智能型建筑,从此也揭开了全世界争相建造智能家居的序幕。最著名的智能家居要算比尔盖茨的豪宅。比尔盖茨在他的“未来之路”一书中以很大篇幅描绘他正在华盛顿湖建造的私人豪宅。他描绘他的住宅是“由硅片和软件建成的”并且要“采纳不断变化的尖端技术”。经过7年的建设，1997年，比尔盖茨的豪宅终于建成。他的这个豪宅完全按照智能住宅的概念建造，不仅具备高速上网的专线，所有的门窗、灯具、电器都能够通过计算机控制，而且有一个高性能的服务器作为管理整个系统的后台。智能家居是IT技术（特别是计算机技术）、网络技术、控制技术向传统家电产业渗透发展的必然结果。由社会背景之层面来看，近年来信息化的高度进展，通讯的自由化与高层次化、业务量的急速增加与人类对工作环境的安全性、舒适性、效率性要求的提高，造成家居智能化的需求大为增加此外在科学技术方面，由于计算机控制技术的发展与电子信息通讯技术之成长，也促成了智能家居的诞生。20世纪80年代初, 随着大量采用电子技术的家用电器面市,住宅电子化出现。80年代中期，将家用电器/通信设备与安全防范设备各自独立的功能综合为一体后，形成了住宅自动化概念。80年代末，通信与信息技术的发展，出现了通过总线技术对住宅中各种通信/家电/安防设备进行监控与管理的商用系统，这在美国称为SmartHome,也就是现在智能家居的原型智能家居最初的定义是这样的：将家庭中各种与信息相关的通信设备/家用电器和家庭安防装置，通过家庭总线技术(HBS)连接到一个家庭智能系统上，进行集中或异地监视/控制和家庭事务性管理，并保持这些家庭设施与住宅环境的和谐与协调HBS是智能住宅的基本单元也是智能住宅的核心世界上第一幢智能建筑1984年在美国康涅迪格州出现，当时只是对一座旧式大楼进行了一定程度的改造，采用计算机系统对大楼的空调、电梯、照明等设备进行监测和控制，并提供语音通信、电子邮件和情报资料等方面的信息服务。智能家居最早沿于英文Smart Home，早先更多提法是Home Automation 家庭自动化，因为早先涉及的产品都与家庭自动化产品和配件有关，自动化、智能化是其重要特点。几年前，美国、欧洲和东南亚等经济比较发达的国家先后提出了“ 智能住宅”(即智能家居Smart Home)的概念。其目标就是：“将家庭中各种与信息相关的通讯设备，家用电器和家庭保安装置通过家庭总线技术(HBS)连接到一个家庭智能化系统上进行集中的或异地的监视、控制和家庭事务性管理，并保持这些家庭设施与住宅环境的和谐与协调。” 智能家居(Smart Home)频繁出现在各大媒体上，成了人们耳熟能详的词汇。目前关于智能家居的称谓多种多样，诸如：电子家庭(Electronic Home)、e-Home、数字家园(Digital family)、家庭自动化(Home Automation)、家庭网络(Home net/Networks for Home)、网络家居(Network Home)、智能化家庭(Inte1ligent home)等等几十种，尽管名称是五花八门，但它们的含义和所要完成的功能大体是相同的。 目前通常把智能家居被定义为利用电脑、网络和综合布线技术，通过家庭信息管理平台将与家居生活有关的各种子系统有机地结合的一个系统。也就是说，首先，它们都要在一个家居中建立一个通讯网络，为家庭信息提供必要的通路，在家庭网络的操作系统的控制下，通过相应的硬件和执行机构，实现对所有家庭网络上的家电和设备的控制和监测。其次，它们都要通过一定的媒介平台，构成与外界的通讯通道，以实现与家庭以外的世界沟信息，满足远程控制/监测和交换信息的需求。最后，它们的最终目的都是为满足人们对安全、舒适、方便和符合绿色环境保护的需求。2.2 我国智能家居发展状况智能家居至今在中国已经历了近10年的发展，从人们初最初的梦想，到今天真实的走进我们的生活，经历了一个艰难的过程提到智能化家居，人们立刻会联想到网络。冰箱上网、洗衣机上网、电视机上网、微波炉上网 开发者高举智能家居大旗，宣称网络家电可以使生活达到全数字化，让人们感到轻松方便。智能家居当然不止是这些。 在国内，智能家居不是一个单独的产品，也不是传统意义上的“智能小区”概念，而是基于小区的多层次家居智能化解决方案。它综合利用计算机、网络通讯、家电控制、综合布线等技术，将家庭智能控制、信息交流及消费服务、小区安防监控等家居生活有效地结合起来，在传统“智能小区”的基础上实现了向家的延伸，创造出高效、舒适、安全、便捷的个性化住宅空间。 2000年概念年：2000年是智能家居在中国的一个概念年。通过广播电台、电视、报纸和杂志等诸多媒体的广泛宣传，相当一部分居民已经接受了智能家居这个概念。各小区的开发商在住宅的设计阶段也已经或多或少考虑了智能化功能的设施，少数高档的住宅小区已经配套了比较完善的智能家庭网络，并在房地产的销售广告中，已经开始将“智能化”作为其一个“亮点”来宣传。一些对科技发展动向和市场趋势敏感的科研机构和有实力的公司，已经看到这个市场的广阔前景，意识到这是一个难得的机遇，开始或已经研究和开发相关系统和产品作了先期的部署和规划。 2001年研究开发年：智能家居毕竟在硬件和软件方面都具有一定的难度，在数个月或一年的时间里是不可能研究开发成功的。国外完成这个系统的过程一般要经过35年的时间，当然在中国也许用不了这么长的时间，因为已有了国外的一些经验可供参考，但估计23年的时间还是需要的。因此，2001年是各个科研机构和公司从规划到实际研究和开发的关键一年。如同以往相类似产品（如彩色电视机和VCD及DVD机）在我国的发展过程一样，有些机构和公司开始引进一些国外的系统和产品，在一些豪华的公寓和住宅中已经看到了它们的踪迹。 2002年2003年实验年：在这一年中，有相当一部分高档和中档的住宅小区和私人住宅，将在控制和管理上实现一般意义上的智能化，宽带网将进入一般居民的住宅和小区，为智能家庭网络功能的完善佐以一定的条件。国内一些公司的网络产品将逐渐进入市场，一些国外的系统和产品也将在这一年开始以较大的规模进入中国市场，开始在市场上与中国的产品接触。我国关于智能家庭网络系统的各种标准将陆续出台，各种具有一定智能的可以上网的终端产品（智能家电/设备）将根据这些标准陆续研发出来，并逐步进入市场。 2003年2004年推广年：到20032004年，是智能家庭网络系统在中国推广应用的两年。我国自行研制的系统已经较为成熟，并有能力与国外的系统和产品相抗衡。新建的住宅和小区大部分将配备一定的智能化设施和设备。美国和欧洲将在2003年2004年全面普及智能家庭网络，各种可连网的终端电器/设备将大量出现在市场上。我国自行设计和生产的可连网的家用电器/设备也将有相当的规模。 2005年2007年普及年：我国在智能家居技术领域与欧美国家的差距并不大，估计仅滞后23年，在这几年中，我国将全面普及智能家庭网络系统和产品，即开始走进普通居民的家居中。在这个时期，整个市场将是以我国自行研究和开发的系统和产品为主；国外的产品将在高档系统产品占有一席之地。真正智能家庭网络的大市场将在20042007年中形成。我国人民将以怎样的方式来观看和参与在我国举办的2008年奥运会，现在都是很难准确预料和想象的，但有一点是可以肯定的：这将是以一种与现在观看体育比赛完全不同的方式和心态。2008年2010年竞争年：众所周知的金融危机让很多智能家居的从业者裹紧了衣服，新产品研发 步伐，产品推广计划，区域整体营销均取消或推迟。伴随着国内媒体展开的金融危机影响大 讨论，智能家居行业，放大到整个家居行业却并没有受到太多影响。据有关资料显示，2009 年上半年国内房地产销售总量已经超过了 2008 年，全国的规模性家居企业，1 至 6 月份利润增长了 22%，销售增长了 17%。作为地产和家居行业的延伸行业，智能家居显然在这种上扬的趋势带动下，稳步前行，没有大的爆发，也没有令人沮丧的滞后，她始终在众人不断追捧和质疑声中前行。市场上的实质动作却频频加剧，首先是海尔宣布在全国开展“智慧屋”体验中心；霍尼韦尔正式向业内推出 HRIS-1000 系列智能家居系统；TCL-罗格朗召开全球新品推介会，正式推出“奥特智能家居产品系列”。国内智能家居基本由以下几个方向演变而来：（1） 传统的可视对讲。家庭防盗产品生产厂家一般有一定的电子产品开发、生产等经验，可以在其原有产品的基础上增加控制功能和其他一些功能，来实现家庭自动化，这些公司有一定的工程、设计院等关系和网络，并利用原对讲、防盗产品市场来推广产品。（2） 传统的家电企业、IT企业。这些企业结合其在家电控制领域、IT领域的优势开发出智能家居的产品，能更好地和家电结合在一起，他们利用自己的渠道优势和市场影响力，积累多年的管理经验、生产经验和良好的售后服务、信誉来打开市场。（3） 传统的电工产品制造企业，通过整合智能控制的技术成果，在原有产品的基础上增加智能化的特点，通过原有的销售渠道来打开市场。现今市场上智能家居品牌繁多，根据实现的侧重点及消费者个人家庭环境的不同，在品牌的选择上也让消费者难以决择。但即使再多的品牌，其核心技术无外乎以下三种：电力载波技术、总线型技术和无线技术。各技术基本介绍：1、总线型技术：所有设备通信与控制都集中在一条总线上，是一种全分布式智能控制网络技术，其产品模块具有双向通信能力，以及互操作性和互换性，其控制部件都可以编程。典型的总线技术采用双绞线总线结构，各网络节点可以从总线上获得供电（24V/DC），亦通过同一总线实现节点间无极性、无拓扑逻辑限制的互连和通信，信号传输速率和系统容量则分别为10KBPS和4G。 总线型技术比较适合于楼宇和小区智能化等大区域范围的控制，现开始部分应用于别墅智能化，但一般设置安装比较复杂，造价较高，工期较长，只适用新装修用户。典型厂家：ABB公司的“I-BUS”、奇胜公司的“C-BUS”、“Lonworks”等等。2、无线技术：即利用各种无线标准，如射频（RF）技术、IrDA红外线技术、HomeRF协议、Zigbee技术、X2D技术等进行设备间的传输与控制。 无线技术无需重新布线，安装方便灵活，而且根据需求可以随时扩展或改装，适用于新装修用户和已装用户。随着目前Zigbee技术和RF技术的快速发展，以无线方式实现的智能家居市场将越来越明确。 典型厂家：波创公司的“射频（RF）技术”、Control4公司的“Zigbee技术”、达泰多公司的“X2D技术”等等。3、 电力载波技术：即利用现有的电网，两端加以调制解调器，以50Hz或（60Hz）为载波，再以120KHz的脉冲为调变波（Modulating Wave），进行信号的传输与控制。 电力载波技术最大的优势是利用现有的电网，便能简单的实现家居智能化的改造，但是由于其通信传输是以电线为载体，因此对电网稳定性有要求，在国内此电网干扰的问题尤为严重，同时其网络响应速度慢(传输一个指令需要0.883s)，这也很大程度的制约了电力载波技术在智能家居行业的发展。 典型厂家：上海索博公司的“X-10”技术和“PLCBUS”技术等等。各智能家居技术对比表比较项目总线类无线类电力载波典型技术C-Bus无线射频（RF）ZigbeePLCBUSx10典型厂家奇胜波创Control4上海索博上海索博应用范围主要应用于体育场等楼宇智能化主要应用于办公与小房型住宅适用于住宅与楼宇智能化同时适合于住宅与楼宇智能化在国外广泛应用，较多适用性只适用于未装修户同时适合于已装修与未装修户同时适合于已装修与未装修户同时适合于已装修与未装修户，并可应用楼宇控制同时适合于已装修与未装修户是否需布线需要另外布线无需重新布线无需重新布线无需重新布线无需重新布线双向通信双向通信，可反馈与查询灯或电器的状态与灯亮度单向通信双向通信双向通信，可反馈与查询灯或电器的状态与灯亮度单向通信技术难题安装调试需要专业人员能穿透墙体，无方向性，但因阻碍物材质与厚度的不一样，出现遥控无法控制的“控制死角”，特别大房型或复杂结构房体Zigbee的低功耗、自组网特性有效的解决了无线通信传输距离及信号衰减的问题通信传输是以电线为载体，对电网稳定性有要求，同时其网络响应速度慢(传输一个指令0.883s)通信传输是以电线为载体，对电网稳定性有要求，同时其网络响应速度慢(传输一个指令0.883s)开关可选性只能用厂家的面板只能用厂家的面板只能用厂家的面板可选水晶面板或暗藏模块可选西蒙面板或暗藏模块安装调试期安装调试复杂，周期较长安装简单，周期短安装简单，周期短安装简单，周期短安装简单，周期短调试要求需要专业人员安装调试一般技术人员一般技术人员一般技术人员一般技术人员技术优/弱势不能恢复传统控制方式随意选配、升级、移动随意选配、升级、移动随意选配、升级、移动随意选配、升级、移动售后服务较复杂，若中控主机出现问题，系统瘫痪，并不能用传统方法控制系统没有主机，就像替换普通开关，并可立即改用传统方式控制如果家庭主机出现问题，并不影响下层控制器直接对设备进行控制系统没有主机，就像替换普通开关，并可立即改用传统方式控制系统没有主机，就像替换普通开关，并可立即改用传统方式控表212.3智能家居技术发展趋势智能信息家电将成为现代家庭的新时尚 进入20世纪90年代后期以来，数字化技术取得了更加迅猛的发展并日益渗透到各个领域。随着Internet网向普通家庭生活不断扩展，消费电子、计算机、通讯一体化趋势日趋明显，智能化信息家电产品已经开始步入社会和家庭。智能信息家电由于其安全、方便、高效、快捷、智能化等特点在21世纪将成为现代社会和家庭的新时尚。当家庭综合服务器(Integrated Home Server)将家庭中各种各样的智能信息家电通过家庭总线技术连接在一起时，就构成了功能强大、高度智能化的现代智能家居系统。 我们可以体验一下生活在智能信息家电所创造的现代化生活场景： 清晨6点20分，轻柔的音乐自动响起并逐步增大音量催你起床，同时卧室的光线也逐渐调整到清晨的亮度。6时30分，电视自动调整到CNN频道播报当日新闻。同时，你的智能咖啡壶已自动热好咖啡。出门时，你完全不必担心灯还没关，大门还没锁。因为在你开车上公路的时候，埋藏在地下的传感器会检测到你离家了，智能家居系统会自动帮你照料好一切。 上班以后，你可以随时登陆到自己的家庭网站上查看安全防护系统的摄像记录。通过连接到托儿所的摄像头，你还可以观察到你一岁小儿子的一举一动。而当下午你的大儿子放学回家时，在他输入安全秘码进屋的同时，你的寻呼机上会显示出孩子已经安全到家的消息。 下班路上，在离家还有一两分钟时，你掏出手机指示家里的空调开始工作。接着安装在家门口的传感器检测到你回家了，由于天色已晚，院子的大灯自动开启，车库的大门也自动打开。 走进厨房，热气腾腾的晚餐已经备好。这要归功于你的智能电炉的快速烹饪功能。晚餐后，你来到家庭影院，电视机的顶置盒在白天已经按照你的指示自动搜索并摄录了电视节目。睡觉前，你通过床边的触摸屏下载了电子邮件，然后按下了“晚安”键。这时，你家的灯全部熄灭，大门锁好。而安全防卫系统开始忠实地守卫你的家园。 听起来这一切好像是在做梦，可是美国Electronic House杂志主编Amanda Finch却指出这样一套梦幻般的智能信息家电系统正在进入普通百姓的家庭。然而这种智能家居系统并不是智能信息家电的实质。智能信息家电的实质就是：专业系统变成通用系统，专有变通有。 2.4智能家居的运行工作情况智能家居系统通过把各种传感器和遥控传送过来的信息进行分析，按照程序设计的规律，对全家电器进行控制。智能家居系统在运行的过程中，有起点站也有终点站。这些都是通过各种电子器件和传感器实现的。2.5智能家居系统的组成（1） 家居布线系统：家庭智能化的实现，第一步就要进行家庭布线的基础设施建设，家居布线系统把电话、有线电视、电脑网络、影音系统、家庭自动化控制系统的布线统一规划、布局，集中管理，为实现家居智能化提供网络平台，通过家居综合布线既可以实现自动化的控制，又可以做到资源共享，家庭内部只需一台影碟机、音响、卫星电视接收机就可以在家庭内部每一个房间观看电影、享受音乐，可以实现多台电脑联网，共享宽带服务，多路电话任意接听、转接。而且采用综合布线，使得家庭内部布线系统具有良好的扩展性和可升级性，满足不同用户现在和未来的需求。（2） 家居安防系统：人们对于安防系统的要求越来越高，家居安防系统可以有效的利用技防手段来实现安全防范。家居安防系统包括防盗、防燃气泄漏、防火等功能，同时可远程监控，便得住户可以远程通过网络或电话随时了解家庭内部情况，可监听、监视或者监视听家庭内部情况。（3） 家庭自动化系统：智能家居的主体在于家庭自动化，将来家庭自动化的主体是家电、照明等电气设备的控制。家庭自动化系统能够通过集中或者分布式控制家庭内部照明或者家电，住户可以通过网络或者电话远程控制家庭内部设备。家居自动化系统是将来智能家居的主要发展方向。（4） 家庭体验系统：人们对生活体验的要求越来越高，对家庭内部影音系统、家庭内部环境、网络虚拟环境等的需求也越来越高，用在这方面的消费支出也将越来越高，将来的家居智能化也会更多的满足人们这些消费。2.6智能家居结构模拟图智能家居结构模拟图 图212.7智能家居控制系统原理图（如下图）智能家居控制系统原理图 图2-23 方案选择 3.1智能家居控制系统主要有三种控制方式：继电器控制；微机控制；PLC控制。（1）PLC智能化高，逻辑控制可靠度高，具有通讯功能，占体积小，功耗小，输入输出不具有隔离功能，一个部件损坏，影响整体功能。（2）继电器，动作有寿命限制，一个元件故障可能造成整个系统崩溃，会将故障扩大化，成本最低，也最容易被伪劣产品冒充，可维修度最高，同时维修成本也低。（3）微机控制，成本比PLC低,逻辑针对性高，所以要在对整个系统非常了解的时候才会使用，智能化比PLC高，专业应用的时候，实现的功能要比PLC多，具有安全性可靠性最高的特点，输入输出信号还可以实现一体化隔离，通讯组态模式最多。开发周期最长，一旦要有变化修改比较麻烦。一旦实现自有批量生产，如果不包括软件附加值，成本甚至比继电器控制还要低。3.2智能家居 PLC控制系统的特点和优点3.2.1智能家居PLC控制系统的特点PLC是一种用于工业自动化控制的专用计算机，实质上属于计算机控制方式。PLC与普通微机一样，以通用和专用CPU 作为字处理器，实现通道(字)的运算与数据存储。1.可靠性PLC不需要大量的活动元件和连线电子元件。它的连线大大减少，与此同时，系统的维修简单。维修时间短。PLC采用了一系列可靠性设计的方法进行设计，例如。冗余设计，断电保护，故障诊断和信息保护及恢复。PLC有较高的易操作性，它具有编程简单。操作方便，维修容易等特点，一般不容易发生操作的错误。PLC是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置，它具有比通用计算机控制更简单的编程语言和更可靠的硬件。采用了精简化的编程语言。编程出错率大大降低。PLC的硬件方面。采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性的元件，对存储器内容的保护等。PLC的软件方面，也采用了一系列提高系统可靠性的措施。例如，采用软件滤波，软件自诊断，简化编程语言等。2.易操作性 对PLC 的操作包括程序输入和程序更改的操作。程序的输入直接可以显示，更改程序的操作也可以直接根据所需要的地址编号或接点号进行搜索或顺序寻找，然后进行更改。PLC有多种程序设计语言可供使用。由于梯形图与电气原理图较为接近。容易掌握和理解。PLC具有的自诊断功能对维修人员维修技能的要求降低。当系统发生故障时，通过硬件和软件的自诊断。维修人员可以很快找到故障的部位。3.灵活性PLC采用的编程语言有梯形图、布尔助记符、功能表图、功能模块和语句描述编程语言。编程方法的多样性使编程简单、应用面拓展。操作十分灵活方便，监视和控制变的十分容易。3.2.2智能家居 PLC控制系统的优点在智能家居控制中采用PLC，用软件实现了对智能家居运行的自动控制，可靠性大大提高；去掉了大部分继电器，控制系统结构简单，外部线路简化；PLC可实现各种复杂的控制系统，方便