基于PLC的家居安防系统的设计.doc
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基于PLC的家居安防系统的设计
摘 要：
本文分析了家居安防控制要求，设计了基于PLC的红外遥控、PLC控制和继电器控制的硬件电路，选择了系统的主要器件，提供了PLC控制器的主要流程图，并编写了程序，最终验证了系统的可行性。
基于PLC的家居安防系统操作简单，功能强大，具有广泛的应用前景。
关键词：
家居安防系统；红外遥控；PLC
0前言
家居智能化就是由一个智能化系统构成安全、舒适和便利的信息化居住空间，从而适应人们在21世纪信息社会中的快节奏和与外部世界保持完全开放的生活环境。
由于我国城市人口膨胀，外来人口的增加及煤气和大量家用电器设备使用中的不安全因素等[1,2]。
对小区居民的生命和财产造成了很大威胁，一方面是人引起的破坏（如盗窃、抢劫等），另一方面是自然灾害引起的破坏（如火灾、煤气泄漏等）。
人们越来越迫切要求采用有效的措施以满足日益增长的安全防范需要[3,4]。
目前，所采用的防盗门和在窗户上加装防盗网等安全防范措施，难以满足现在人们防止外来威胁的要求。
为了更有效保证居民的生命和财产的安全，在住宅和住宅小区内引入了智能化的手段进行安全防范管理。
智能住宅的安全防范系统是由安全对讲系统、防盗报警系统、防火（火灾报警）系统和防煤气泄漏系统等组成，该安全防范系统是家庭、住宅小区防范外来侵害和自然灾害的一种最重要的、最有效的手段，它大大提高了居民自身的安全感，它已成为社会治安的一个重要组成部分[5,6]。
因而，安全防范系统是智能家居自动化系统中必不可少的一个子系统，它为人们创造出一个安全舒适的生活环境。
1系统的结构
该系统采用红外遥控、传感器自动控制和手动控制三种控制方式。
控制对象有电灯、电控锁、门窗电机、排风扇和灭火水阀，通过控制这些对象达到手动/遥控开门、手动/遥控开窗/关窗、防火、防盗、防煤气中毒和防风雨的目的。
系统结构框图如图1所示。
图1系统的结构框图
2系统的电路设计
2.1红外遥控部分
如图2所示，系统安装了三个四路红外控制开关，分别安装在门边、卧室窗户边和厨房窗户边。
厨房窗边的四路红外控制开关的分配：
一路接中间继电器KA1,通过其常开触点的闭合来控制厨房排风扇的打开；二路和三路接中间继电器KA2和KA3,通过其常开触点的闭合的组合方式来控制厨房窗户的开与关，当SQ2或SQ3断路时，表示窗户全开或全关，全开时，二路断路，停止开窗操作，全关时，三路断路，停止关窗操作；四路接厨房电灯。
门边的四路开关中，一路接中间继电器KA7,通过其常开触点的闭合来控制电控门锁打开，当一路导通后，KA7通电，其常开触点闭合，门锁即开，同时继电器KA8导通，其常闭触点断开，随即一路断路，开门信号中断；二路接卧室电灯。
卧室窗边的四路红外控制开关中，一路接中间继电器KA4,通过其常开触点的闭合来控制卧室排风扇的打开；二路和三路接中间继电器KA5和KA6,通过其常开触点的闭合的组合方式来控制卧室窗户的开与关，当SQ5或SQ6断路时，表示窗户全开或全关，全开时，二路断路，停止开窗操作，全关时，三路断路，停止关窗操作；四路闲置。
图2系统红外遥控电路图
2.2PLC外部接线部分
PLC的外部接线如图3所示[7~9]。
图3PLC外部接线图
2.3主电路部分
1、窗户控制电路
如图4所示，QF1、QF2和QF3开关闭合，当KA10闭合，电机正转，厨房窗户打开；当KA11闭合，电机反转，厨房窗户关闭；当KA13闭合，电机正转，卧室窗户打开；当KA14闭合，电机反转，卧室窗户关闭；无论是开窗还是关窗，电控窗锁都打开，以便于窗户的开和关[10]。
图4窗户控制电路
2、排风扇控制电路
如图5所示，当KA9闭合，厨房排风扇打开；当KA12闭合，卧室排风扇打开；QS1和QS2是手动开关，当KA9和KA12无法正常工作时，可用QS1和QS2来执行打开排风扇的操作[11]。
图5排风扇控制电路
2.4系统硬件的选择
见表1所示。
表1系统硬件明细
名称
型号
额定电压
功率（W）
PLC
FX1N-40MR-001
AC100～240V
35
烟雾传感器
联网型
DC12V
0.36
可燃气体报警器
联网型
DC12～20V
0.6
MBS微波感应器
联网型
DC12～24V
2
电子狗
独立型
DC6V（内置电源）
振动探测器
独立型
DC12V
0.24
风雨传感器
联网型
DC12V
0.48
12V直流电源
4NIC-X12
AC220V
24
电控门锁
楼宇电控锁-RD-22
DC12V
1.8
电控窗锁
EL-101
DC12V
1.2
直流电机
YD100
DC12V
15
电磁水阀
2WSL-160-15
DC12V
<15
四路红外控制开关
XMD141-4
AC220V
110
排风扇
BP-30B
AC220V
2500
3系统程序的设计
3.1门控制流程图
如图6所示，给PLC上电，系统初始化；当系统收到手动/遥控开门信号，或者着火信号，或者煤气泄漏信号后，系统将执行开门动作。
图6门控制流程图
3.2排风扇控制流程图
如图7所示，给PLC上电，系统初始化；当系统收到火灾信号或煤气泄漏信号时，系统打开所有排风扇，此时无法手动和遥控关闭排风扇，直到火灭和无煤气泄漏；若无火灾和煤气泄漏信号，当系统收到手动和自动打开厨房或卧室排风扇信号时，系统打开厨房或卧室排风扇。
图7排风扇控制流程
3.3防火控制流程图
如图8所示，给PLC上电，系统初始化；当系统收到厨房或卧室着火的信号后，系统执行厨房或卧室灭火的操作，直到火灭。
图8防火控制流程
3.4窗户控制流程图
图9窗户控制流程
如图9，给PLC上电，系统初始化；当厨房或卧室火灾或煤气泄漏时，系统打开所有窗户，直到窗户全开；若无火灾和煤气泄漏，当系统收到手动或遥控开/关厨房或卧室信号时，系统执行厨房或卧室开/关窗户操作，若在开/关窗户过程中，用户没有停止开/关窗户，系统会直到窗户全开或全关才停止开/关窗户；若既无火灾和煤气泄漏信号，也无手动和遥控信号，当厨房或卧室窗外有人时，系统执行关闭窗户操作，直到厨房或卧室窗户全关，当风雨很大时，系统执行关闭窗户操作，直到所有窗户全关。
3.5PLCI/O点的分配
根据所要设计的系统的要求，分配PLC的I/O点（如表2）[12~14]。
表2 PLCI/O点的分配
输入端
功能
输出端
操作对象
X0
开门
Y0
门
X1
厨房开排风扇
Y4
厨房排风扇
（X3，X2）
（0，1）厨房开窗户
（1，0）厨房关窗户
Y5
厨房开窗户
Y6
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