优秀毕业设计基于plc的智能家居控制系统的实现.docx

优秀毕业设计基于plc的智能家居控制系统的实现.docx

《优秀毕业设计基于plc的智能家居控制系统的实现.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《优秀毕业设计基于plc的智能家居控制系统的实现.docx（35页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

优秀毕业设计基于plc的智能家居控制系统的实现

摘要----------------------------------------------------------------2

Abstract------------------------------------------------------------2

第一章分析当前智能建筑的发展情况------------------------------------4

1.1智能建筑--------------------------------------------------------4

1.2智能家居--------------------------------------------------------6

第二章分析当前智能建筑的部分功能----------------------------------9

2.1智能建筑的基本功能----------------------------------------------9

2.2BA系统在智能建筑中的应用--------------------------------------11

2.3嵌入式系统在智能家居中的应用-----------------------------------14

第三章智能车库的设计----------------------------------------------21

3.1设计目标-------------------------------------------------------21

3.2智能车库门-----------------------------------------------------21

3.3智能车库内检测系统的重要作用-----------------------------------25

3.4车辆移动装置与轮胎压力检测-------------------------------------29

3.5车辆的温度检测-------------------------------------------------34

3.6库内恒温系统---------------------------------------------------40

3.7库内报警装置---------------------------------------------------41

第四章PLC控制----------------------------------------------------43

4.1PLC在车库中的应用---------------------------------------------43

4.2PLC实现控制---------------------------------------------------46

第五章总结与体会-------------------------------------------------49

基于PLC的智能家居控制系统的实现

摘要：

智能车库是智能家居中不可缺少的一个部分，它是现代智能家居中的一个缩影，它可以智能化的帮助人们完成取车、收车的过程，并且精确的检测车的各方面参数，使得人和车的安全得到了很大的保证。

本次设计中主要亮点为对车辆的检测维护，所有的动作通过目前使用最广泛的PLC来控制，提高了控制效率，此外论文还介绍了智能建筑的一些功能。

关键词：

智能建筑,智能家居，PLC,智能车库

Comntrolinintelligentstayidleathome

Abstract:

Theintelligentgarageisasectionthatshouldnotbeshortofintheintelligentstayidleathome,itistheminiatureinthecontemporaryintelligentstayidleathome,itcanhelppeoplecompleteputtingandgettingthevehicleintelligent,andexaminevarioussidesparametersofbusexact,causesthatmanandbus’securityobtainstheverygreatguaranty.Examiningandprotectingvehicleischieflyshineinthisdesign,allthemovementisunderthecontrolofthemostwide-rangingPLC,liftsthecontroleffectiveness.Moreover,intellectstructuresomefunctionsisstillintroducedinthethesis.

Keyword:

IntellectStructure,TheIntelligentStayIdleAtHome,PLC,IntelligentGarage

引言

随着经济的发展和社会的进步，人民对物质生活与精神生活的要求也逐日高涨，对生产、生活场所的条件越来越要求方便、舒适、高效、安全以及环保节能，这些需求极大地促进了智能家居的应用。

智能家居这个概念的形成并引入国内不过十来年的时间，但已在国内兴起持续的浪潮，它的应用范围包括了各个行业。

智能家居是以住宅为平台，兼备建筑设备、网络通信、信息家电和设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。

智能家居也可以定义为一个过程或者一个系统，即利用先进的计算机技术、网络通信技术和综合布线技术，将与家居生活有关的各种子系统有机地结合在一起，通过统筹管理，让家具生活更加舒适、安全、有效。

与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，提供舒适、安全、高品位且谊人的家庭生活空间，而且还由原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，提供全方位的信息交换功能，帮助家庭与外部保持信息交流畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效地安排时间，增强家居生活的安全性，甚至为各种能源费用节省资金。

第一章分析当前智能建筑的发展情况

1.1智能建筑

20世纪80年代，一个新的名词“智能建筑”在建筑界诞生。

智能建筑（IntelligentBuildings）的概念是美国人最早提出的。

1984年1月美国康乃迪克州哈特福德市，建成了世界上第一座智能大厦-CityPlaceBuilding。

该大楼采用计算机技术对楼内的空调、供水、防盗、防火、及供配电系统等进行自动化综合管理，并为大楼的用户提供语言、文字、数据等各类信息服务，使客户真正感受到了舒服、方便和安全。

随后日本、德国、英国、法国等西方国家的智能建筑相继发展。

我国智能建筑的建设起使于1990年，随着国民经济的发展和科学技术的进步，人们对建筑的功能要求越来越高，尤其是随着国民经济信息化的发展和互联网技术的应用，社会经济的各个环节都受益于信息网络，智能建筑作为信息高速公路上的一个节点，90年代中后期在我国形成建设高潮。

互联网络技术的发展和应用在改变人们工作、商务模式的同时，也改变着人们居家生活的模式，从而推动智能建筑技术的应用从商务办公大楼发展到住宅小区，智能化住宅小区和智能大厦同属于智能建筑。

目前，国内已建与在建的楼宇中，带有“智能建筑”色彩的有数千幢，仅上海就有400幢。

这些工程在智能化设备上的费用一般占总投资的4%~8%。

从智能建筑物用户分布的行业来看，目前主要用于金融、行政机构、商业、公共建筑、住宅小区、信息枢纽、交通枢纽等。

由此可见，智能建筑的建筑规模是相当惊人的。

但是由于智能建筑设定的标准与规范不齐全，管理制度尚未建立，因而在建设过程中出现了一些问题。

某些重要工程项目的智能化设备因种种原因不能正常工作，上亿的项目无法竣工，导致工区的延误，投资浪费。

有的建筑物虽然已投入使用，但智能化设备名存实亡，不能正常工作。

通过对已建成与在建的智能建筑项目的调查与分析，目前智能建筑中主要存在以下三个问题：

首先，设计质量低。

许多建设单位对智能建筑的期望过高，通常都号称要“跨世纪”“世界一流”、“十五年不落后”，过分听从设备供应商的导向，提出大大超过建筑物功能与规模实际的智能化要求。

国内有些设计人员因不熟悉智能化设备的技术与智能建筑的方法，而不能完备地完成智能建筑的设计。

于是有些业主转而请境外设计单位承担设计，希望完成的好一些。

但是出了高价，多数也未能取得满意的效果，因为有不少境外设计单位也并非真是智能建筑设计的行家，图纸与设计文件低于国内设计的水平，而且境内外的设计方法与国内的工程施工、承包方式有较大差别，结果拿到境外设计的图纸却无法实施的情况屡见不鲜。

其次施工规范、验收标准不全。

智能建筑中的BA（楼宇）系统、车库管理系统（PA）、安保系统（SA）、（办公自动化）OA系统等都与计算机、通信等新技术有关，由于这些技术的发展很快有关的设备与系统的规范与标准在国内外都尚不齐全，不少工程的智能化设备是在无测试、无规范、无标准的情况下验收的，再加上人情关系的影响，一些工程“竣工”后智能化设备不能正常工作，便是十分自然的事情。

第三，系统集成商的技术水平与职业道德良秀不齐。

智能建筑中的智能化系统，目前主要还是采用进口设备。

应该说大部分进口设备的技术与质量的水平是高的，在国外运行的业绩也是良好的，但是，同样的设备安装到国内却不能正常工作。

近年来，上海就发生不少一留的设备经承包商安装后出现不能正常工作情况。

这三个问题的主要原因之一就是智能建筑的工程建设标准不完备，在设计、订购设备、安装施工、竣工验收等各个工程环节中，缺少标准与规范来正确操作，因而严重影响了智能建筑的工程建设质量。

因此就目前来说在智能建筑的工程建设过程中，十分迫切需要完整的标准与规范，尤其是设备验收的标准，智能化系统施工的规范与智能化系统验收的标准。

从我们国家现行的有关标准与规范来看，在有些内容仍位能反映最新的技术发展，有的甚至走了弯路。

智能建筑中设置最普遍的设备如BA系统、停车库管理系统、通道管理系统、楼内移动通信系统、集成管理系统等至今无法完善的设计、施工、验收的规范与标准。

中国智能建筑的建设规模是很大的，将有一大批在世界上影响的智能大楼竣工投用，因此如何结合国情，迅速地编制相关的规范、标准，以满足工程建设的“西药”，这是十分重要的工作。

1.2智能家居

在智能建筑中，从目前来看，智能家居是发展最快和稳定的。

智能家居，或称为智能住宅，在英文中常称为SmartHome。

与智能家居含义近似的还有家庭自动化（HomeAutomation）、电子家庭（ElectronicHome）、数字家园（Digitalfamily）、家庭网络（Homenetworking）、网络家居（NetworkHome）及智能家庭建筑（Intelligenthome/building）。

智能家居以住宅为平台，兼备建筑设备、网络通信、信息家电和设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。

智能家居也可以定义为一个过程或者一个系统，即利用先进的计算机技术、网络通信技术和综合布线技术，将与家居生活有关的各种子系统有机地结合在一起，通过统筹管理，让家具生活更加舒适、安全、有效。

与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，提供舒适、安全、高品位且谊人的家庭生活空间，而且还由原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，提供全方位的信息交换功能，帮助家庭与外部保持信息交流畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效地安排时间，增强家居生活的安全性，甚至为各种能源费用节省资金。

要完整地理解智能家居，有必要先对几个智能家居发展过程中有着重大影响的系统进行了解。

它们分别是家庭自动化、家庭网络、网络家电和信息家电。

家庭自动化（HomeAutomation）。

家庭自动化系指利用微处理电子技术，集成或控制家中的电子电器产品或系统，例如：

照明灯，咖啡炉，保安系统和冷暖气系统等。

家庭自动化系统主要是以一个中央微处理器CPU接收来自某一电子电器产品的信息后，再以既定的程序发送适当的信息给其他电子电器产品。

中央微处理器必须透过许多界面来控制家中的电器产品，这些界面可以是键盘，也可以是触摸屏幕、按扭、电脑、电话及遥控器等。

消费者可以发送信号至中央微处理器，也可以接收来自中央微处理器的信号。

家庭自动化是智能家居的一个重要系统，在智能家居刚出现的时，家庭自动化甚至就等同于智能家居，今天它仍然是智能家居的核心之一。

但随着网络技术的普遍使用，网络家电。

信息家电的成熟，家庭自动化产品的许多功能将融入到这些新产品中去，从而使单纯的家庭自动化产品越来越少，其核心地位也将被家庭网络所代替，在家庭网络中的控制网络部分发挥作用。

家庭网络（Homenetworking）。

家庭网络是在家庭范围内，将电脑，家电，安全系统，照明系统和网络相连接的一种新技术。

家庭网络是一个多子网结构的分别采用不同底层协议的混合网络，与局域网和广域网相比，在系统构成、网络协议及用户群体方面都具有自己的特点，实现家庭网络必须具有完整的系统集成方案、高度的互操作性和灵活的网络接口。

家庭网络所采用的连接技术可以分为“有线”和“无线”两大类。

有线方案主要包括：

双绞线或同柱电缆连接、电话线连接及电力线连接等；无线方案主要包括：

红外线连接、无线电连接、基于射频技术的连接和基于PC的无线连接等。

家庭网络分为家庭控制网络和家庭信息网络，家庭控制网络通常以总线控制协议为主，主要是对家庭自动化产品，如安防报警系统、遥控系统、家用电器控制系统；家庭信息网络通过以太网方式组网，完成与外界的网络连接和家庭内部设备与信息的管理。

网络家电是利用数字技术、网络技术及智能控制技术将普通家用电器进行设计改进的新型家电产品。

网络家电可以实现互联，组成一个家庭内部网络，同时这个家庭网络又可以与外部互联网相连接。

网络家电技术包括两层面：

第一个层面是家电之间的互联问题，也就是使不同家电之间能够互相识别，协同工作；第二个层面是解决家电网络与外部网络的通信，使家庭中的家电网络真正成为外部网络的延伸，如图所示：

要实现家电间的互联和信息交换，就西药解决：

（1）描述家电工作特性的产品模型，使得数据的交换具有特定含义：

（2）信息传输的网络媒介。

在解决网络媒介这一难点中，可选择的方案有：

电力线、无线射频、双交线、同轴电缆、红外线及光纤。

由于网络同志为网络家电的关键部分，所以基于家庭网络互联的网络加电是将来的一个发展趋势。

信息家电是一种价格低廉、操作简便、实用性强、带有PC主要功能的家电产品，是将电脑网络技术和通信技术与传统家电相结合的创新产品，是为数字化与网络技术更广泛地深入到家庭生活而设计的新型家用电器。

信息家电包括电脑、DVD、超级VCD、无线数据通信设备、视频游戏设备、网络电视、Internet电话等等，即所有能够通过网络系统交互信息的家电产品，都可以称之为信息家电。

信息家电由嵌入式处理器、相关硬件、嵌入式操作系统以及应用层的软件包组成。

信息家电把电脑的某些功能分解出来，设计成应用性强、更家电化的产品，使普通居民步入信息时代的步伐更为快速，是具备高性能、低价格、易操作特点的Internet工具。

信息家电的出现将推动家庭网络市场的兴起，同时家庭网络市场的发展又反过来推动信息家电的普及和应用的深入。

广义的信息家电应该包括网络家电。

在我们通常的理解中，信息家电主要指带有嵌入式处理器的小型家用信息设备，它的基本特征是与网络相连而有一些具体功能，可以是成套产品，也可以是一个辅助配件。

而网络家电则指一个具有网络操作功能的家电类产品，这种家电可以理解为是我们原来普通家电产品的升级。

通过对以上几个系统名称的介绍我们可以看出，实际上家庭自动化产品、家庭网络产品、网络家电产、信息家电产品都只是智能家居系统产品里的一种，它们有各自不同的产品特征，不能简单地将它们划等号。

当然也有许多概念交叉的产品，如即顶盒可以理解为是一个家庭网络的产品，但同时又是一个信息家电的产品。

还有一点需要说明的是，目前国内很多媒体和厂家有意无意地将智能家居和信息家电这两个概念混淆了。

有些厂家干脆将一两件信息家电的功能放大，称拥有了这些信息家电的家庭也就实现了智能家居，这显然是不可取的，这会给行业带来一些不利的影响，使消费者最终对智能家居产生怀疑。

因此规范化是将来一段时间内智能家居发展的趋势。

第二章分析当前智能建筑的部分功能

2.1智能建筑的基本功能

智能建筑并不是特殊的建筑物，而是以最大限度激励人的创造力、提高工作效率的中心，配置了大量智能型设备的建筑。

在这里广泛地应用了数字通信技术、控制技术、计算机网络技术、电视技术、光纤技术、传感器技术及数据库技术等高新技术，构成各类智能化系统。

就目前的技术发展水平来说，智能建筑的核心可归纳为3A+CNS+GCS+BMS，即：

OA办公自动化系统（OfficeAutomationSystem）

BA建筑设备监控系统（BuildingAutomationSystem）

SA安全防范系统（SecurityAutomationSystem）

CNS通信网络系统（CommunicationNetworksSystem）

GCS综合布线系统（GenericCablingSystem）

BMS建筑物管理系统（BuildingManagementSystem）

OA——按计算机技术来说是一个计算机网络与数据库技术结合的系统，利用计算机多媒体技术，提供集文字、声音、图象为一体的图文式办公手段，为各种行政、经营的管理与决策提供统计、规划、预测支持，实现信息库资源共享与高效的业务处理，OA系统已在政府、金融机构、科研单位、企业、新闻单位等的日常工作中起着极为重要的作用。

在智能建筑中OA常由两部分构成：

物业管理公司为租户提供的信息服务和物业管理公司内部事物处理的OA系统，大楼使用机构与租用单位的业务专用OA系统。

虽然两部分的OA系统是各自独立建立的，而且要在工程后期才实施，但它们的计算机网络系统的结构应在工程前期做出规划，以便设计PDS（PremisesDistributionSystem）综合布线系统或GCS（GenericCablingSystem）。

BA——系统是通过中央计算机系统的网络将分布在各监控现场的区域智能分站连接起来，以分层分布式控制结构来完成集中操作管理和分散控制的综合监控系统。

BA系统运行的目标是对建筑物内所有建筑设备进行全面有效监控和管理，以保证建筑物内所有设备处于高效、节能和最佳运行状态。

通常在BA系统管辖下的有空调、给排水、冷热源、变配电、照明、电梯、停车库等设备。

SA——系统主要有两类。

一类为消防系统，另一类为安保系统。

消防系统具有火灾自动报警与消防联动控制功能，是一专用计算机系统。

安保系统常设有闭路电视监控系统（CCTV）、通道控制（门禁）系统、纺盗报警系统、巡更系统等。

SA系统24小时连续工作，监视建筑物的重要区域与公共场所，一旦发现危险情况或事故灾害预兆，立即报警并采取对策，以确保建筑物内人员与财物的安全。

CNS——是通过数字程控交换机PABX来转接声音、数据和图象，借助公共通信网与建筑物内部PDS的接口来进行多媒体通信的系统。

目前，公共通信网在我国有城市电话网，可租用卫星转发器以实现C波段到CU波段的卫星通信。

为消除公共无线通信的盲区，楼内设置无线通信微蜂窝系统。

随着上海信息港工程的建设与全国通信基础设施装备水平的提高，光纤进大楼（FTTB）、光纤进小区（FTTZ）已成为现实，于是各种宽带接入的驻地网更为拓展通信新业务提供了发展基础。

GCS——是在智能建筑中构筑信息通道的设施。

它采用光纤通信电缆、铜蕊通信电缆及同轴电缆，布置在建筑物的垂直管井与水平线槽内，一直通到每一层面的每个用户终端。

PDS可以以各种速率（从9600b/s到1000mb/s）传送话音、图象、数据信息。

OA，CNS，BA及SA的信号从理论上都可由PDS传输。

因而，有人称之为智能建筑的神经系统。

BMS——是为了对建筑设备实现管理自动化而设置的计算机系统，它把相对独立的BA系统、SA系统和OA系统采用网络通信的方式实现信息共享与互相联动，以保证高效的管理和快速的应急响应。

这一系统目前尚无统一的定义，有称其为系统集成，有称为IBMS（I-Intelligent）。

2.2BA系统在智能建筑中的应用

设备智能化集中监控管理系统是智能建筑智能化系统的重要子系统，它能自动化集中监控智能建筑的电梯、供电、供水、供暖等设备，设备故障时能及时发出故障报警，并提供故障点、故障类型等量化数据，摒弃了传统的故障－报修－接修－查故障点－修理－排除故障低效模式，极大地缩短了发现故障－排除故障的时间。

它还具有故障预警功能，通过系统统计数据、报表，及时发现潜在故障点，为设备的维护保养、大修更新提供科学依据，减少设备故障，提高完好率，是物业管理的好帮手。

智能建筑设备智能化集中监控管理系统是住宅小区智能化系统的重要子系统，其主要功能如下：

1．实时监测

只需一个人在监控室就能实时地监测整个小区所有的电梯、供电、供水、供暖等设备的运行情况，可免去大量的设备运行巡视人员；

2．自动报警

无需专业人员在场，即可实现二十四小时设备故障智能诊断、自动报警，并提供故障点、故障类型等量化数据，摒弃了传统的发生故障→发现故障→报修→接修→查故障点→修理→排除故障低效模式，极大地缩短了发生故障→排除故障的时间；

3．远程控制

在监控室的电脑上即可对整个小区的所有设备运行进行合理的调配。

并可在设备故障时，及时切换启动备用设备，将设备故障给用户带来的不便降到最低限度。

4．科学管理

系统自动记录每台设备的运行时间、运行次数、故障发生类型及次数等参数，提供统计数据、报表，为设备的维护、保养、大修、更新等提供科学合理的依据。

减少设备故障，提高完好率，是物业管理的好帮手。

它的特点为：

①系统需具有较高的可靠性

②系统需结合智能化住宅小区实际需求。

③系统需可靠、成熟

④系统需具有较强开的放性，通讯协议和接口按照国际标准和国家标准设计，标准的接口、协议、技术，通过数据库开放，可以方便地与其他开放式系统兼容、集成。

5．系统具有中文/图形人机界面的上位机应用软件，适应性强、操作容易（操作人员不需要具备很强的专业知识）、维护方便。

它的功能为：

①系统需对智能建筑的公共设备运行实行计算机集中自动监测控制。

②系统能实时自动判别设备故障，及时将故障点/故障性质向上级计算机总站报警（故障时触发语音报警，直至操作员干预），缩短故障－维修时间。

③具有远距离对设备运行（电梯、水泵、照明…）的切入/切出功能，在故障时将备用设备及时投入。

④系统能自动记录设备运行情况，建立数据库、趋势图、统计报表等，为设备的维修、保养提供科学依据。

并能按要求打印。

⑤系统采用国际标准接口和协议设计，具有开放性、可扩展特点，还可以将其它信号（如：

防盗报警、煤气泄漏报警、消防报警、家庭紧急求助，…）加入系统。

6．系统软件可在WINDOWS98/NT/2000等较低平台开发、运行，具有中文/图形人机界面，形象直观，具有易学、易维护、操作方便特点。

其示意图为：

2