采用DTU与PLC进行家电联合控制探讨

朱集锦　陈宗榕　赖进权　高豪　李宜燊

摘要：智能家电控制正在逐渐成为日常的家庭生活中的重要的帮手，本文通过将物联网互联手机控制等系统与传统控制的PLC 控制器一起控制小型家电，采用联合控制的取得的效果好，能比较准确的控制相关设备的电机输出，同时能提供比较大功率的输出动力，也达到控制家电、消防系统、防盗系统，最终达到比较好的效果。

引言：

进入21世纪后，家电联合控制，走向智能控制成为主流的趋势，而传统的控制比较强大的工业控制器PLC，DCS等的进一步升级，将两者的信息与物联网互联。家居的智能化、信息化成为了一种日常的生活，也是当今研究的一个热点，智能联合控制的目地是为人类的生活提供一个高效果、便利性强、安全和舒适的居住环境。

家电联合智能控制技术不仅能给人们一种时代感，同时可以节省出一大部分的时间，这个设计的联合互动采用了无线通讯技术，将传统的控制器与现代的手机操作软件相结合，通过移动的设备对家居中的控制器进行读取数据和发送操作命令的方式，从而能控制家居的有效运行，实现实时的控制要求。

研究现状分析：1、一类采用传统的单一控制模块进行控制与分析，通过对控制模块的控制从而实现对家电设备的控制，冯俪元在家电控制中，采用SST86542R采用了传统的控制模式 ，将采样的结果输入单片机里，然后再进行输出控制，但是在采用和输出方面都没有详细的介绍期过程。李博、尹礼鹏等以STM32103C8T6作为控制的核心，利用了温度传感器、人体红外传感器、烟雾及可燃气体传感器和再采用液晶显示器构成安防和家居的简易家庭控制系统，通过各个模块对一些环境的因素进行了适应和信号进行采集，从而得出相应的控制要求。

2、采用一些新的技术相关信息进行互联控制，黄晓桃、黄科乔、朱齐媛等通过OneNET结合手机Android终端建立了智能家电的开关，从而通过手机对家中的电器进行监控和控制，但在控制端实现的智能控制与操作方面不能很好的解决一些需要强力操作的动力机构，比如强有力的消防系统，防盗系统，但控制输出的功率并不理想。

欧美国家中，美国的X10及德国的EIB系统甚至包括新加坡的8X的系统都有比较成熟的操作系统，他们在开发智能家居方面都走在世界的前列，而我们的相关研究还处于开发进行阶段，还步入比较成熟的控制系统开发运用中去。

本文以DTUE850-DTU（4440-4G）作为控制PLC的连接口，DTU是以串口通讯modbus协议作为基本的传送协议。DTU支持485通讯，协议以MODBUS为基础，各品牌PLC自有协议是不支持的， DTU基本是属于透传，利用了上位机机的系统来进行接收数据以及进行分析，传送中因为没有握手协议，受网络干扰会很容易丢失数据。DTU采用了 modbus协议，先将 PLC协议转为modbus协议，对技术人员要求高。采用的透传协议，其中采用了輪询的通讯方式，传送有限数据，延迟比较大，传送周期需要10S左右。DTU价格低廉，可以在家庭中进行使用。

串口设备可以通过DTU模块发送数据到网络上指定的服务器，服务器同时也可以通过DTU来发送数据给串口设备，比较方便的地方是，使用的时候，不需要关心串口设备和GPRS网络之间的通讯过程，只需要简单的参数设置，即可实现串口设备与网络服务器之间的数据通讯，在实际的应用中是比较方便的。

而在家电控制方面则采用判断的形式采用PLC的控制方式来进行，通过将人体的红外传感器模块PIR来将数据传入DTU，同时将测试的温湿度DHT11的数据送入DTU，同时将测试的结果通过电流的方式返回到电流互感器模块，如下图的控制图：

本设计中，DTU的串口与PLC互相之间进行数据的交换，同时，在PLC的控制中，将控制的信号分别转化为继电器的输出，通过继电器的输出从而控制电机，进而能够完成对家电的智能控制，通过对家电的温湿度、窗帘、消防系统、防盗系统等都进行监视，将数据传回手机监视视频。

通过数据分析可以看到在控制方面，采用继电器驱动的明显高于数据驱动的效果。

结语：

本文通过将PLC的控制单元与物联网控制软件  结合到一起，首先将接受到的采样信号输入PLC及手机的控制接收端同步进行接受。对接受到的信号，对于PLC一旦触发设定的界限值，就会执行设定的动作。同时在手机端也接受到相同的输入信息，手机端将PLC的输入、输出信息进行监控，并显示出来，当显示出来的信息与我们需要的数据不一致的时候，通过手机端的输入，与PLC无线通讯模块起作用，通过手机的wife系统将信号传入手机里从而达到将手机与PLC的控制数据同步，实现手机的操作软件控制家电的控制，在搭建实验的过程中，发现信号存在一定的迟滞，这是PLC与接受信号及手机信号之间的延缓效应，通过缩短相关信号的传递，使信号更好的服务于我们的控制系统之中。

参考文献：

[1] 黄晓桃、黄科乔、朱齐媛.基于OneNE的物联网智能家电控制系统设计 无线互联网科技.2019.12

[2]冯俪元.单片机在家电控制系统中的应用.互联网+应用.2019

[3] 李博、尹礼鹏. 基于STM32的智能家居的电路与设计.电子设计工程.2020.04