PLC魔法改造家庭電路全攻略

在家庭生活中，傳統(tǒng)的家庭電路常規(guī)控制方式往往存在一些不便之處。例如，每個(gè)燈通常只能由一個(gè)固定的開關(guān)控制，無法實(shí)現(xiàn)更加靈活的操作。同時(shí)，無法根據(jù)特定的時(shí)間或需求自動(dòng)控制燈光的開關(guān)，這在一定程度上造成了能源的浪費(fèi)和使用的不便。

為了解決這些問題，我們希望通過PLC（可編程邏輯控制器）對(duì)家庭電路進(jìn)行改造，以實(shí)現(xiàn)更加智能化和人性化的控制功能。具體來說，我們期望實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)功能：

首先，所有開關(guān)按鈕采用點(diǎn)動(dòng)控制，按一下開燈，再按一下關(guān)燈。這樣的控制方式更加符合人們的使用習(xí)慣，操作起來更加便捷。

其次，在主臥設(shè)置一個(gè)總按鈕。當(dāng)按下這個(gè)按鈕時(shí)，全屋所有的燈都能熄滅，方便在需要快速關(guān)閉所有燈光的情況下使用，比如在睡覺前或者緊急情況下。

Zui后，在入門處設(shè)置一個(gè)切換開關(guān)，作為總電源控制。這個(gè)切換開關(guān)可以讓整個(gè)控制電路全部開啟或關(guān)閉，方便對(duì)整個(gè)家庭電路進(jìn)行集中控制。

1. 確定 IO排布

在進(jìn)行家庭電路改造之前，我們首先需要對(duì)家庭布局進(jìn)行詳細(xì)分析。家庭布局中包括多個(gè)房間和區(qū)域，如陽臺(tái)、兒童房、主臥室、次臥、廚房、餐廳、衛(wèi)生間和客廳等。對(duì)于每個(gè)房間和區(qū)域，我們需要確定其輸入點(diǎn)（即按鈕數(shù)量）和輸出點(diǎn)（即照明燈數(shù)量）。

例如，在一個(gè)有三個(gè)小房間（一個(gè)主臥室、一個(gè)次臥和一個(gè)兒童房）、兩個(gè)陽臺(tái)、廚房、餐廳和兩個(gè)衛(wèi)生間的家庭布局中，我們發(fā)現(xiàn)不同房間的開關(guān)需求有所不同。像兒童房、主臥室和次臥等房間，由于需要在門口和床頭設(shè)置開關(guān)，所以每個(gè)房間需要兩個(gè)開關(guān)。而客廳也需要兩個(gè)開關(guān)，分別放置在不同位置。其他區(qū)域如陽臺(tái)、廚房、餐廳和衛(wèi)生間等則各有一個(gè)開關(guān)。

通過對(duì)各個(gè)房間及區(qū)域的分析，我們確定了輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)的數(shù)量。接著，我們制作了 IO排布表，將每個(gè)開關(guān)和照明燈對(duì)應(yīng)到具體的輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)。例如，陽臺(tái) 1 的開關(guān)對(duì)應(yīng)輸入點(diǎn) X0，其燈對(duì)應(yīng)輸出點(diǎn) Y0；陽臺(tái) 2的開關(guān)對(duì)應(yīng)輸入點(diǎn) X1，燈對(duì)應(yīng)輸出點(diǎn) Y1；廚房燈的開關(guān)對(duì)應(yīng)輸入點(diǎn) X2，燈對(duì)應(yīng)輸出點(diǎn) Y2等等。通過這樣的方式，我們清晰地了解了家庭電路中各個(gè)開關(guān)和照明燈與 PLC 輸入輸出點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

2. 選擇 PLC型號(hào)

確定了 IO排布后，接下來我們需要選擇合適的 PLC 型號(hào)。在選擇 PLC型號(hào)時(shí)，我們可以通過選型軟件來進(jìn)行選擇?？紤]到家庭電路控制邏輯相對(duì)簡(jiǎn)單，我們選擇了低端型號(hào)如 FX3U-32MR/ES-A的PLC。

這款 PLC的繼電器輸出方式非常適合家庭電路改造。因?yàn)榧彝ル娐分械呢?fù)載通常為照明燈具等，繼電器輸出能夠滿足這些負(fù)載的控制需求。而且，F(xiàn)X3U-32MR/ES-A型號(hào)的PLC 點(diǎn)位能夠滿足我們的需求，它有從 X0 到 X17 的輸入點(diǎn)和 Y0 到 Y15的輸出點(diǎn)，對(duì)于我們所規(guī)劃的家庭電路布局，其輸入輸出點(diǎn)數(shù)量足夠。

此外，我們?cè)谶x擇 PLC 時(shí)，還需要注意選擇繼電器輸出的類型，而不是晶體管輸出。晶體管輸出的PLC 適用于鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，而家庭電路改造更適合繼電器輸出的 PLC。通過選型軟件，我們可以快速確定滿足需求的 PLC型號(hào)，并了解其具體的參數(shù)和接線端子排布等信息。

3.繪制接線圖

選擇好 PLC型號(hào)后，我們使用 CAD 軟件繪制接線圖。接線圖包括輸入點(diǎn)接線排布和輸出點(diǎn)接線排布。

在輸入點(diǎn)接線排布方面，F(xiàn)X系列的 PLC內(nèi)部自帶了一個(gè)電源。COM端接到每一個(gè)按鈕開關(guān)信號(hào)的一端，按鈕的另外一端接到不同的輸入點(diǎn)。例如，對(duì)于兒童房的兩個(gè)開關(guān)，我們可以用同一個(gè)X 點(diǎn)（如 X7），然后將這兩個(gè)按鈕的一端分別接到X7，另一端接到COM。這樣，當(dāng)按下任何一個(gè)按鈕時(shí)，都能觸發(fā)對(duì)應(yīng)的輸入點(diǎn)信號(hào)。

在輸出點(diǎn)接線排布方面，我們采用一個(gè) COM端對(duì)應(yīng)四個(gè) Y 口的連接方式。每個(gè) Y點(diǎn)的內(nèi)部都是一個(gè)常開觸點(diǎn)，當(dāng)程序控制輸出時(shí)，這個(gè)觸點(diǎn)就會(huì)閉合。我們將公共端接零線，火線通過空開 SQ2控制輸出電源的開啟與否。同時(shí)，為了防止 PLC因電流過大而損壞，我們?cè)诿恳宦范歼B接了一個(gè)2A的保險(xiǎn)絲。如果保險(xiǎn)絲燒斷，可以方便地進(jìn)行更換，而如果 Y點(diǎn)燒壞，就需要修改程序，比較麻煩。

通過繪制詳細(xì)的接線圖，我們可以清晰地了解 PLC與家庭電路中各個(gè)設(shè)備的連接方式，為實(shí)際的接線工作提供準(zhǔn)確的指導(dǎo)。

4.編寫程序

繪制完接線圖后，我們開始編寫程序。首先，在 Excel 中做好 IO點(diǎn)分配說明，將每個(gè)輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的標(biāo)注和說明。然后，將這些 IO 點(diǎn)復(fù)制粘貼到編程軟件中。

在編程過程中，我們使用 ALT交替輸出指令來控制每個(gè)按鈕對(duì)應(yīng)一個(gè)燈的狀態(tài)切換。例如，當(dāng)我們按下陽臺(tái) 1 的燈對(duì)應(yīng)的按鈕（即觸發(fā)輸入點(diǎn) X0）時(shí)，使用上升沿信號(hào)觸發(fā)ALT 指令，使輸出點(diǎn) Y0的狀態(tài)切換一次。如果燈原來是滅的，按下按鈕后就會(huì)變亮；再次按下按鈕，燈又會(huì)熄滅。其他房間和區(qū)域的燈也采用同樣的控制方式，通過對(duì)應(yīng)的輸入點(diǎn)觸發(fā)ALT 指令，實(shí)現(xiàn)燈的狀態(tài)切換。

除了單個(gè)燈的控制，我們還通過批量復(fù)位指令實(shí)現(xiàn)主臥總開關(guān)和入門總開關(guān)對(duì)燈的控制。當(dāng)按下主臥的總開關(guān)（對(duì)應(yīng)輸入點(diǎn)X12）時(shí)，使用批量復(fù)位指令將 Y0 到 Y11 這一批量的燈全部熄滅，這些燈包括客廳、衛(wèi)生間 1、衛(wèi)生間 2等公共區(qū)域的照明燈。當(dāng)按下入門處的總開關(guān)（對(duì)應(yīng)輸入點(diǎn) X13）時(shí)，也使用批量復(fù)位指令將 Y0 到 Y11全部復(fù)位，即整個(gè)房間的燈都關(guān)閉。由于程序外部接的是常閉信號(hào)，所以在程序內(nèi)部需要寫成常閉觸點(diǎn)。

此外，我們還可以利用特殊寄存器實(shí)現(xiàn)定時(shí)自動(dòng)關(guān)燈功能。例如，我們希望每天晚上兩點(diǎn)鐘過后自動(dòng)關(guān)閉公共區(qū)域的燈。這時(shí)，我們可以使用PLC 內(nèi)部的特殊寄存器 D8015，它保存了當(dāng)前的時(shí)間（小時(shí)）。當(dāng) D8015 的值大于 2時(shí)，使用上升沿觸點(diǎn)觸發(fā)批量復(fù)位指令，將公共區(qū)域的照明燈（Y0 到Y(jié)6）全部熄滅。這樣，就實(shí)現(xiàn)了定時(shí)自動(dòng)關(guān)燈的功能。如果需要在早上某個(gè)時(shí)間自動(dòng)開燈，也可以通過應(yīng)用 PLC內(nèi)部的特殊寄存器進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的邏輯要求。

詳細(xì)程序請(qǐng)見本文Zui后二維碼中的視頻。

思考題1：我們?cè)诿恳宦范歼B接了一個(gè)2A的保險(xiǎn)絲的目的是（）。

解析：為了防止 PLC因電流過大而損壞，我們?cè)诿恳宦范歼B接了一個(gè)2A的保險(xiǎn)絲。