基于 PLC 的智能窗帘控制系统设计
2020-10-20刘黎张庆林宋艳芳
刘黎 张庆林 宋艳芳
摘要：针对目前智能窗帘控制技术，本文通过 PLC 实现对窗帘的智能控制。具体介绍了智能窗帘控制系统的方案设计、硬件设计、软件设计及各功能的实现。
关键词：PLC;智能窗帘;控制系统
1. 引言
随着智能化家居产品的发展，人们对室内设计智能化的要求也越来越高。智能窗帘是智能家居的重要组成部分，已逐渐在我们的生活中体现。本文设计一种基于 PLC 的智能窗帘控制系统，可以实现对窗帘的手动控制和自动控制。该系统采用 S7-200PLC 为主要控制模块，通过感应器件检测人体或物体信号并传送到PLC，PLC 综合收到的智能窗帘状态信号作出判断并发出控制信号，使驱动装置运行以控制窗帘的打开和闭合。该系统操作简单，性能稳定，成本低廉，适用范围广，具有很好的实际应用价值。
2. 方案设计
智能窗帘控制系统方案设计是依据理论上的可行性而进行设计的重要环节。在综合考虑了各种因素的条件下，设计出智能窗帘控制系统的总体结构，并且在满足其基本功能需求的基础上，尽可能地考虑本系统的可扩展性。此系统具有手动控制和自动控制两种模式。手动控制：根据自己的需要可以随意的调控执行机构运行，也可以通过点击触摸屏中模拟开关来控制执行机构的开关、调节灯光的亮度以及选择不同的场景，达到手动控制的目的。自动控制：将红外线探测器采集到的信息经过数字变换后传送给 PLC，PLC 发出指令控制灯的开关，满足光线要求;当亮度传感器采集到的参数值高于或低于所设定的目标值时，PLC 通过继电器控制电机，实现窗帘的拉合。
3. 硬件设计
（1） PLC 的选型
为实现智能窗帘的控制要求，该控制系统采用 S7-200PLC 为主要控制模块。
（2） 电动机的选型
因为PLC 的输出电压是24V，所以所选的电动机也应是24V 的直流减速电动机和两个24V 的继电器作为负载。综合考虑智能窗帘设备的使用要求，参考机械设计使用手册，智能窗帘所用的电动机选用 THINK TE-22JS-24-78CN80CN。
（3） 光电开关的选型
光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无目标物体进行探测。参考光电开关的性能参数，选用漫反射型光电开关，型号为 E3F-DS30C4，NPN 三线常开，检测距离为30cm。
（4） 接近开关的选型
行程开关是一种根据运动部件的行程位置而切换电路的电器。参考电气设备使用手册，接近开关选用电感式接近开关，型号为 SN04-N，NPN三线常开，检测距离为4mm。
4. 软件设计
I/O 端口分配是编写PLC 程序首先要做的前提条件，也是现场接线和调试的重要依据。I/O 端口分配如表1所示。
5. 触摸屏的设计
本设计的触摸屏界面分别是模式选择界面、自动控制模式的监控界面、手动控制模式的监控界面。
（1） 模式选择界面
模式选择界面里有自动模式按钮、手动模式按钮和返回按钮，点击相应的按钮会跳转到相应的界面。
（2） 自動模式界面
自动模式界面如图1所示。点击启动按钮，当光线强时，检测无障碍物，电动机正转，窗帘关闭。当光线暗时，检测无障碍物，电动机反转，窗帘打开。返回按钮则跳转到主界面。
（3） 手动模式界面
手动模式界面如图2所示。点击打开按钮，检测无障碍物，电动机正转，窗帘关闭。点击关闭按钮，检测无障碍物，电动机反转，窗帘打开。
6. 总结
基于PLC 的智能窗帘控制系统可以实现随着光线强度的不同，动态控制窗帘的打开与闭合。该系统不仅在理论上论证了实施的可行性，而且在实验中进行了模拟调试。设计中加入了按键模块，使得自动窗帘系统更加人性化
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作者简介：
刘黎（1984—），女，山东济南人，工程师 / 讲师，专任教师。
