西门子S7-200 smart PLC在智能家居系统中的应用分析

宁雪伟

摘 要：科技进步的同时，国民对生活质量提出更多要求，智能家居成为改善国民生活质量的重要手段。西门子S7-200 smart PLC在智能家居系统中的应用，可进一步强化智能家居的可控性，满足国民对家居设施的操作及控制要求。因此，本文对西门子S7-200 smart PLC在智能家居系统中的具体实践方法展开分析，借此明确智能家居系统、可编程控制器的联合设计要点。

关键词：智能家居;系统设计;PLC

引言：

智能家居在国民生活中的应用，极大程度改变着国民对家居设备的控制模式。但是为完善智能家居人机交互、自动通讯功能，相关人员尝试将西门子S7-200 smart PLC应用在智能家居系统中，从而使智能家居系统在PLC、传感器等技术的集成运用中，其远程控制功能得以增强。因此，本文对如何在智能家居系统中，高效应用西门子S7-200 smart PLC展开讨论。

一、西门子S7-200 smart PLC相关概述

西门子S7-200 smart PLC属于可编程的控制元件，其在传感器、PLC、通信技术的深入发展、智能家居概念产生后，被作为智能家居中重要控制元件，用以优化智能家居系统整体设计。其在智能家居系统中的实践，能够满足该类家居系统对家电及门窗控制、煤气或烟雾报警的自控需求。以烟雾报警为例，基于西门子S7-200 smart PLC的智能家居系统，其在运行时可结合室内具体情况，汇总烟雾报警值数，继而在家中存在火灾风险后，利用通信版块的相关功能，以短信形式将异常情况报告给业主，请业主根据具体情况选择是否由系统打开消防装置，消除烟雾可能产生的火災隐患[1]。

具体来说，西门子S7-200 smart PLC在智能家居系统的应用价值，主要体现在以下内容中。其一，实现家居系统远程控制。设计者可将西门子S7-200 smart PLC作为结构设计中的可编程控制元件，同时联合GSM、现代通信、传感器等技术，使家居系统具有远程控制、交互功能。其二，满足居民基本需求。市场经济体制下，国民生活及工作节奏变快，智能家居系统可凭借自身远程管控优势，使居民在外出旅行、工作时，控制家庭内部的家居设备，以此提高居民生活便捷性，满足其就业及生活需求。其三，增强家居系统灵活性。将西门子S7-200 smart PLC实践在智能家居体系中，可在增强家居设施可控性的基础上，确保家居控制、使用的灵活性。其四，减少家居系统操作成本。西门子S7-200 smart PLC在智能家居系统控制版块的渗透，可丰富系统功能设计，使其具有PLC输出、远程采集家居设备运行参数、远程检测家居运行效果等功能，有利于完善家居系统通讯体系，降低智能家居系统的操作成本[2]。

二、西门子S7-200 smart PLC在智能家居系统中的具体应用

（一）智能家居系统功能设计

结合当前时期，人们对智能家居系统的具体需求，基于西门子S7-200 smart PLC的智能家居系统应包含以下功能。第一，室内照明。实时采集房间内光照信息、分析光照强度，并将收集到的信息传输到西门子S7-200 smart PLC控制端，使其在解读用户操作信息后，调节室内照明系统，实现室内照明设备的智能化管控，满足用户灯光、照明需求。第二，安防、环境监测。其中环境监测是对室内烟雾、煤气浓度的监测，系统利用传感器获取室内环境信息后，同样可将其传递给PLC端口，该端口将信息处理后，可自动完成对应操作。比如存储煤气、烟雾浓度信息，若浓度超出标准指标，系统可自动开窗通风，将室内烟雾、煤气排出。智能家居系统的安防功能，主要在于用户可利用手机终端，实时获取室内影像，并且系统通过监控装置发现异常情况后，可自动完成报警操作。第三，窗户控制。在根据环境监测开关窗户的前提下，智能家居系统可实时采集天气信息、查看室内有无主人，并将相关信息传递至PLC端口，使其智能控制窗户的开关。第五，远程控制。智能家居系统的远程控制功能，是利用手机终端与系统中的西门子S7-200 smart PLC模块连接、通信，便于用户远程操作室内家居设备，了解家居设备运行状态。第五，温度调节。智能控制空调、加湿器运行，将温度调整到适宜温度，并将室内湿度调整到健康范围内。

（二）智能家居系统的建立与实现

为在西门子S7-200 smart PLC支撑下，实现智能家居系统的五大功能，需通过智能家居系统的整体设计、硬件设计、软件设计，探究智能家居系统的建立方法。

1.系统整体设计

利用西门子S7-200 smart PLC设计智能家居控制系统时，设计人员可从西门子S7-200 smart PLC的接口处的以太网接口端，连接通信装置，以提高系统通讯速率。同时在该控制组件的支撑下，保证系统内软硬件配置的灵活性[3]。因此，基于西门子S7-200 smart PLC的智能家居系统，其在整体设计时需包括远程指挥、传感器数据库、PLC输出等版块。在各板块内传感器、控制芯片、无线网络端口的作用下，智能家居系统的五大功能均能实现。比如温度调节、窗户控制功能实现后，业主可在手机、平板电脑终端，连接系统的GSM版块，从而根据弹出界面中的开门信号、温度传感、关窗限位等窗口，对家居设备进行远程控制。

2.硬件设计

首先，西门子 S7-200 smart PLC芯片。选用智能家居系统通讯版块内的硬件设备时，设计人员可从西门子 S7-200 smart PLC的生产厂家中，选择匹配度、性价比较高的TC351版块，支持系统在语音报警、信息发送时与S7-200 smart PLC的智能交互。其次，PLC，即电力线通信，具有数据、媒体信号传输等功能。在选择PLC时，设计人员可选用输入端口较多的设备，比如输入、输入端口分别有18、12个的CPU ST30 PLC，该装置能够高频输出系统控制命令，且控制次数限制性较弱，并且由于该类装置本身带有RS232接口，所以可直接与智能家居系统的GSM版块衔接，实现系统高效通讯目标。

另外，PLC硬件接线、I/O口分配的合理性，影响着是智能家居系统应用西门子 S7-200 smart PLC时的有效性。如表1所示，为满足PLC与系统五大功能板块的连接需求，PLC板块中包含5个输入信号、输入信号，为此，设计者需选取型号为CPU226的PIC、完成I/O口分配，并对其进行硬件接线设计。

最后，传感器。不同功能板块中，其传感器型号有着明显差异性。本文所设计的智能家居系统，所选用的温湿度、烟雾、煤气泄漏传感器，其型号分别为TH-800、MQ-2、MQ-5。

3.软件设计

智能家居系统的软件设计中，主要是通过程序设计与运行，使系统能够智能控制安防、照明、门窗、温湿度、远程控制等功能模块[4]。以远程控制功能为例，其软件设计流程分别为获得新信息、判断信息位置、读取新信息、存储来电号码、读取信息内容、评估信息编码的方式、解码、执行指令，随后判断指令是否合法，若指令合法远程控制程序可向系统发送数据指令，智能家居系统由PLC接收指令数据后，可按照指令信息操控、管理室内家居设备。

4.功能实现

應用西门子S7-200 smart PLC，实现智能家居系统的五大功能时，需根据不同功能模块的具体作用，将其作为智能家居系统的子系统。同时在西门子S7-200 smart PLC芯片作用下，完成各功能模块的硬件、软件、功能设计，最终在子系统的建立中，组成整体的智能家居系统。以智能家居系统中的温度调节功能实现为例，西门子 S7-200 smart PLC可作为智能温度调节系统的可编程控制元件，实现该智能家居系统的温度检测、主机控制、命令执行、数据采集功能。

首先，智能家居系统中的温度调节系统，其硬件结构包括西门子 S7-200 smart PLC、温度变送器、传感器、电力调整器、变频器、降温电机等，该系统在结构设计中，所选用的西门子 S7-200 smart PLC的应用载体为S7-200 smart CPUSR40[5]。其次，在温度检测版块。设计人员可借助专用温度传感器检测室内温度，在温度数值由系统内模拟量、移动字节软件相互转换后，实际温度值会自动输入带有PLC的寄存器，使系统具有温度检测功能。

最后，温度调节系统的执行版块。执行版块可由调整器、变频器、控制电机组成，并使用PLC开关量控制系统变频器，以此增强系统抗干扰性、简化系统接线设计、节约系统建立成本。设计人员可将电力调整器与西门子 S7-200 smart PLC联合使用，使调整器灵活使用内部晶闸管调节或分配控制器的电力。比如在室内温度接近业主设定温度时，单一应用变频器将无法精确控制室内温度，而集成PLC、调整器的温度调节装置，能够利用电机功率精准调节室内温度[6]。

三、结语

综上所述，为突出西门子 S7-200 smart PLC在智能家居系统中的实践价值，提高家居控制的智能性、便利性。设计者应结合西门子 S7-200 smart PLC特点、功能，将其应用在智能家居系统设计与建立中。借此在智能家居系统性能优化中，增强家居系统内各功能模块的可控性，改善居民生活质量。

参考文献：

[1]袁妙玲.智能家居远程监控系统的研究与设计[J].科技传播，2018（011）：97-98.

[2]张琦，陈新楚，郑松等.智能家居控制系统的研究与发展[J].电视技术，2018（05）：113-120.

[3]范长青.基于西门子S7-200 SMART PLC的步进电机控制[J].无线互联科技，2019（03）：120-122.

[4]杨森.西门子S7—200Smart系列PLC间的以太网通信[J].智慧工厂，2018（11）：66-67.

[5]张芳芳.基于PLC智能家居远程安防系统设计研究[J].中国室内装饰装修天地，2019（003）：13-15.

[6]赵斌，丛炳坤，周君昌.智能家居PLC控制系统的总体方案设计[J].建材发展导向（上）， 2019（9）：18-20.