基于PLC的居室安全系统设计与调试

基于的居室安全系统的设计和调试系 部： 学生姓名： 专业班级： 学 号： 指导教师： 2016 年 3 月 11 日声 明本人所呈交的基于 PLC 的居室安全系统的设计和调试是我在指导教师的指导和查阅相关著作下独立进行分析研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。作者签名： 日期： 20年 3 月 21 日【摘要】随着社会的进步，科技的发展，越来越多的科技产品融入到日常生活中，本文主要设计基于PLC控制的家居安全系统，通过家居设施的常规自动化，在家中无人时，模拟家中有人的情景，如四个居室的百叶窗在天亮后打开，在天黑时关闭。在中午时分草坪洒水喷头自动三百六十度洒水五分钟然后关闭。而四个居室的照明灯在天黑后四个小时内轮流点亮1小时，达到无人家而造成有人在家的假象，让小偷不敢进家行窃，如果小偷进入居室，居室就会响起警报，从而保护财产安全。本文分析了解了家居安全系统的要求，设计了基于PLC的光电开关、PLC控制器和继电器控制的机械元件，选择三菱FX2N控制器，用GX Developer软件编写程序，并调试，验证了系统的可行性。基于PLC家居安全系统操作简单，安全可靠，费用低，具有广大的应用前景。【关键词】：家居安全系统；PLC 可编程系统；自动化【Abstract 】With the progress of the society, the development of science and technology, more and more technology into daily life, in this paper, we design a home security system based on PLC control, through the conventional automatic household facilities, no person at home, to simulate someone in the home, such as four of the bedroom after the shutters in the morning, open an hour later, closed when it is dark. And four bedroom lamp in five hours took turns to light up 1 hour after dark, all day and start monitoring system, to achieve no illusion caused by someone at home, let the thief did not dare to enter a burglary, to protect the security of the property.In this paper, to understand the demand of home security system, designed a photoelectric switch based on PLC, PLC controller and relay control of mechanical components, selection of mitsubishi FX2N controller, with GX Developer software programming, and debugging, verify the feasibility of the system. Home security system based on PLC operation is simple, safe and reliable, low cost, it has broad application prospects.【Keywords】: Home security system; PLC programmable system; automation目录引言 .1一、系统设计要求 .2(一)控制要求 .2(二)PLC 控制器的设计思路 .2二、系统的硬件设计 .3(一)昼夜开关的选择 .31.昼夜开关的组成 .3(二)百叶窗及照明灯控制元件 .41.控制百叶窗电机 .42.百叶窗上下限位开关 .53.直流电机和照明灯继电器的选择 .5(三)体感应及报警设备 .61.人体感应的选择 .62.报警器的选择 .6(四)PLC 控制器.71.PLC 控制器的选择.7三、PLC 的编程与程序.8(一)编程软件的介绍 .8(二)PLC 控制器输入点输出点的分配.8(三)I/O 分配表.8(三)I/O 接线图.10(四)流程图 .10(五)程序编写 .101.居室百叶窗的控制程序 .102.居室照明灯的控制程序 .113.系统的关闭 .12四、仿真 .13(一)触摸屏仿真软件 GT Simulater3.13(二)仿真制作 .13(三)仿真开始 .14总结 .17致谢 .18参考文献 .19附录 .201引言随着生活水平的提高，家居生活中的安全隐患越来越引起人们的关注，现代社会的生活节奏的加快，家庭旅游，走亲戚，短期出差越来越普遍，家主短期不在家的现象越来越多，因此针对家主短期不在家居住的安全防盗问题也越来越突出。无论是有钱人还是没钱人都需要住处，甚至买几套作为升值产品，这样就给窃贼制造了很大的作案空间，入室盗窃也越来越猖狂，为了确保居民的财产安全，国内外都针对这日渐棘手的问题进行了各方面的系统的设计和研究。目前市场上的大多数的报警设备以单片机为核心，加上其他的外围设备构成的防盗系统,虽然连接上很简单，集成度也高，功能上也比较全面，但是编程比较复杂，还需要后期的定期检查和维护，同时成本比较高，这就造成了它的局限性，不能被普及。而以 PLC 为基础设计的居室安全系统就孕育而出，它是一种新型的通用的自动化控制装置，编程简单，连接方便，应用范围广，价格低廉，非常适合用户使用。PLC 控制器是以计算机技术为核心的自动化控制装置，采用可编程存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数、和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输出和输入，控制各种类型的机械或生产过程。PLC 具有稳定性可靠。价格低廉、功能齐全、应用灵活、操作方便维护简单等优点，不管在工作还是生活中都得到了广泛的应用。为解决家居安全问题，我设计了这个基于 PLC 的居室安全系统，这个系统具有模拟用户在家时的情景，即白天四个居室的百叶窗在继电器的作用下打开、在黑天关闭，四个居室的照明灯在天黑后之间轮流点亮。同时该系统还有报警功能，在居室进入盗贼时，声光报警器报警。惊吓盗贼，并通知周围人，以达到达到保护财产的目的。为解决家居安全问题，我设计了这个基于 PLC 的居室安全系统，这个系统具有模拟用户在家时的情景，即白天四个居室的百叶窗在继电器的作用下打开、在黑天关闭，四个居室的照明灯在天黑后之间轮流点亮。同时该系统还有报警功能，在居室进入盗贼时，声光报警器报警。惊吓盗贼，并通知周围人，以达到达到保护财产的目的。2一、系统设计要求(一)控制要求1.户主在家时，按下停止按钮，系统处于停止工作状态2.户主离开家时，按下启动按钮,系统启动。白天时，光敏电阻接收光照，电阻值变小，昼夜开关闭合，百叶窗上升继电器闭合，直流电机正转，百叶窗上升，当百叶窗到达上限位时，转动式行程开关断开，继电器断开，直流电机停止转动；黑天时，光敏电阻失去光照，电阻值增大，昼夜开关闭合，百叶窗下降继电器闭合，直流电机反转，百叶窗下降，当百叶窗到达下限位时，转动式行程开关断开，继电器断开，直流电机停止转动，接着第一居室照明灯继电器闭合，第一居室照明灯被点亮一个小时，第一居室照明灯熄灭后，第二居室照明灯、第三居室照明灯、第四居室照明灯依次被点亮一个小时。在所有的灯熄灭后，系统恢复到初始状态，等待第二天的开始。3.户主不在家时，任何时候有盗贼进入居室，人体感应开关就会检测到盗贼，开关闭合，PLC 控制中心给声光报警器供电，声光报警器开始报警，提醒人们，惊退盗贼。根据设计要求而制作的系统结构框图如图 1-1 所示图 1-1 系统结构框图(二)PLC 控制器的设计思路制作 PLC 控制系统，首先要确定被控制的对象和控制范围，很据被控制对象和控制范围选用合适的 PLC 控制器作为控制中心，再以控制器为核心，以控制要求为基础，制作硬件设计和软件设计。硬件类似于人类的身躯，用来执行动作和感知外部条件，所以硬件设计关乎系统的平稳性和使用寿命。软件是一个系统的大脑，用控制和检测硬件，是一个系统的核心，而软件的设计尤为重要，首先根据控制要求和控制元件编3写程序，在进行模拟调试，在与硬件相连接，进行实际调试，以满足实际需求。系统设计思路框图如图 1-2 所示。图 1-2 PLC 设计思路二、系统的硬件设计(一)昼夜开关的选择1.昼夜开关的组成昼夜开关是利用光敏电阻传感器模块为基础，与继电器模块组合而开发的开关。确定控制对象及其控制范围P L C 型号选定I / O 点数及内存估计外部电路设计P L C 安装配线程序设计硬件设计软件设计现场调试投入运行程序初调是否符合设计要求硬件调试 软件调试NYNNY4光敏电阻模块对环境光强最敏感，一般用来检测周围环境的亮度和强度。模块在无光的条件下或者光强度达不到设定阀值时，D0 口输出高电平，继电器模块接收到高平信号，继电器闭合，即开关 0 闭合；境光强度超过设定阀值时，模块 D0 输出低电平，继电器模块收到信号，继电器断开，即关 X10 断开。光敏电阻模块如图 2-1 所示。图 2-1 光敏电阻传感器 图 2-2 继电器模块继电器的简介继电器模块采用优质继电器与贴片光耦隔离，驱动能力强，性能稳定；触发电流小。模块工作电压范围广，有 5V、9V、12V、24V 可供选择，适用于各种工作环境；模块可以通过跳线设置高电平或低电平触发；容错设计，即使控制线断，继电器也不会动作。如图 2-2 所示继电器模块的接口DC+：接电源正极（电压按继电器要求有 5V、9V、12V、24V 可供选择）DC-：接电源负极IN：可以高或低电平控制继电器吸合继电器输出端NO:继电器常开接口，继电器吸合前悬空，吸合后与 COM 短接COM:继电器公用接口NC:继电器常闭接口，继电器吸合前与 COM 短接，吸合后悬空高低电平触发选择端1、 跳线与 LOW 短接时为低电平触发;2、跳线与 high 短接时为高电平触发。5(二)百叶窗及照明灯控制元件1.控制百叶窗电机选用 DC24V 775 型直流减速电机，该电机结构简单，易启动，易维护，寿命长，安装尺寸市场通用，大扭矩，体积小，性能稳定，价格便宜等优点，是本课题的首选。如图 2-3 所示。百叶窗直流电机部分接线图如图 2-4 所示。图 2-3 DC24V 775 型直流减速电机 图 2-4 直流电机接线图2.百叶窗上下限位开关采用转动式行程开关， 当百叶窗上升下降时，碰压按钮使其导通，当百叶窗部件离开后，在弹簧作用下，其触头自动复位，开关断电。如图 2-5 所示。其原理如图2-6 所示。图 2-5 转动式行程开关 图 2-6 转动式行程开关原理图63.直流电机和照明灯继电器的选择控制电机正反转和照明灯的继电器选用的是施耐德 LC1-D09Z 直流接触器-DC24V控制电压，适用于交流频率在 50Hz-60Hz 之间，电压从 100V 至 690V、电流从 0A 至95A 的电路中，PLC 控制器输出的电压是 DC24V,照明灯的额定电压是 AC220V,符合继电器的工作条件。如图 2-7 所示。图 2-7 LC1-D09Z 直流接触器(三)体感应及报警设备1.人体感应的选择人体感应模块选用的是人体传感器 HC-SR501，该感应模块采用双元探头，探头的窗口为长方形，双元（A 元 B 元）位于较长方向的两端，当人体从左到右或从右到左走过时,红外光谱到达双元的时间、距离有差值，差值越大，感应越灵敏，当人体从正面走向探头或从上到下或从下到上方向走过时，双元检测不到红外光谱距离的变化，无差值，因此感应不