基于S7-200PLC家居安全系统控制设计_plc课程设计_.doc

电气控制与PLC技术课程设计（2012届本科） 题 目： 基于S7-200PLC家居安全系统控制设计 学 院： 物理与机电工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 姓 名： 学 号： 1 2 5 1 4 0 1 2 2 5 家居安全系统的PLC控制1. 任务描述目前，所采用的防盗门和在窗户上加装防盗网等安全防范措施，难以满足现在人们防止外来威胁的要求。为了更有效保证居民的生命和财产的安全，在住宅和住宅小区内引入了智能化的手段进行安全防范管理。智能住宅的安全防范系统是由安全对讲系统、防盗报警系统、防火（火灾报警）系统和防煤气泄漏系统等组成。该系统采用红外遥控、传感器自动控制和手动控制三种控制方式。控制对象有电灯、电控锁、门窗电机、排风扇和灭火水阀，通过控制这些对象达到手动/遥控开门、手动/遥控开窗/关窗、防火、防盗、防煤气中毒和防风雨的目的。系统结构框图如图 4.27 所示。2. 控制任务和要求某家居有四个居室，一个花圃，在大门和四个居室的窗户上都安装有防盗感应器，按以下要求对居室进行控制：1）要求白天百叶窗打开，晚上百叶窗关闭（用光敏开关实现对白天黑夜的判断）；2）晚上 6 时至 10 时使四个居室照明灯轮流接通 1 个小时，其他时间所有照明灯断开；3）每天上午 6：30 和下午 5：30 自动打开喷淋系统浇灌花圃 5 分钟；4）任何防盗感应器动作都会引起警铃响 5 分钟，中途可按下停止按钮控制其停止。 目录 第一章 引言1第二章 硬件设计22.1 PLC型号选择22.2 系统硬件组成图及组成原理22.3 硬件选择32.4 I/O分配图52.5 系统接线图设计6 第三章 控制系统设计73.1 程序流程图73.2 程序梯形图8第四章 上位监控系统设计164.1 程序调试监控及结果分析16第五章 心得体会24第六章 参考文献25附录：26 第一章 引言 随着科技的进步，人们生活中广泛应用的电子、信息等高科技的技术。本文设计了基于PLC控制技术的家居防盗安全系统，通过对家居设施的常规自动控制，模拟家中有人情景，如窗帘按时间打开收起，屋内灯光到夜晚自动点亮，园内照明及喷水池自动运行，并全天启动监控系统等，达到人不在家而造成有人在的幻境，从而保护家中财物安全。 关键词： 家居防盗系统 PLC控制 自动控制 第二章 硬件设计2.1 PLC型号选择本温度控制系统采用德国西门子S7200PLC。S7-200 是一种小型的可编程序控器，适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。 2.2 系统硬件组成图及组成原理 PLC是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。即在PLC运行时，CPU要根据用户控制要求编制好并存于用户存储器中的程序，按指令号（或地址号）作周期循环扫描，如无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至程序结束，然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。PLC的一个扫描周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。（1）PLC在输入采样阶段首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入锁在器中的输入端子的通断状态或输入数据读入，并将其写入各对应的输入状态寄存器中，即刷新输入，随即关闭输入端口，进入程序执行阶段。（2）PLC在程序执行阶段按用户程序指令存放的先后顺序扫描并执行每条指令，经相应的运算和处理后，其结果再写入输出状态寄存器中，输出状态寄存器中的所有的内容随着程序的执行而改变。（3）输出刷新阶段当所有指令执行完毕，输出状态寄存器的通断在输出刷新阶段送至输出锁存器中，并通过一定的方式（继电器、晶体管或晶闸管）输出，驱动相应输出设备工作。 2.3 硬件选择S7-200系列PLC可提供4个不同的基本型号CPU供您使用，即CPU221、CPU222、CPU224、CPU226。此系统选用S7-200CPU224型号，CPU224集成14输入/10输出共24个数字量I/O 点。可连接7个扩展模块，最大扩展至168路数字量I/O 点或35路模拟量I/O 点。13K字节程序和数据存储空间。6个独立的30kHz高速计数器。2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。I/O端子排可很容易地整体拆卸。用于较高要求的控制系统，具有更多的输入/输出点，更强的模块扩展能力，更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能。CPU ：(1) 将各种输入信号取入存储器。(2) 编译、执行指令。(3) 把结果送到输出端。(4) 响应各种外部设备的请求。存储器RAM：存储各种暂存数据、中间结果、用户正调试的程序。ROM：存放监控程序和用户已调试好的程序。输入、输出接口：采用光电隔离，实现了PLC的内部电路与外部电路的电气隔离，减小了电磁干扰。输入接口作用：将按钮、行程开关或传感器等产生的信号，转换成数字信号送入主机。输出接口作用：将主机向外输出的信号转换成可以驱动外部执行电路的信号，以便控制接触器线圈等电器通断电；另外输出电路也使计算机与外部强电隔离。PLC工作原理PLC工作时，将采集到的输入信号状态存放在输入映象区对应的位上；将运算的结果存放到输出映象区对应的位上。PLC在执行用户程序时所需“输入继电器”、“输出继电器”的数据取用于I/O映象区，而不直接与外部设备发生关系。2.4 I/O分配图输入信号输出信号名称输入点编号代号名称输出点编号代号总开关I0.0SB6百叶窗Q0.0HL5光敏开关I0.1SB2居室1照明Q0.1HL1停止报警按钮I0.2SB5居室2照明Q0.2HL2分钟调整按钮I0.3SB3居室3照明Q0.3HL3时钟调整按钮I0.4SB4居室4照明Q0.4HL4大门防盗感应器I1.0SB1喷淋系统Q0.5HL6居室1防盗感应器I1.1SB1警铃Q0.6HL7居室2防盗感应器I1.2SB2居室3防盗感应器I1.3SB3居室4防盗感应器I1.4SB4计数器复位I0.5SB22.5 系统接线图设计 SB1,SB2.表示板块一的按钮，SB1，SB2.表示板块二的按钮. 第三章 控制系统设计3.1 程序流程图3.2 程序梯形图 第四章 上位监控系统设计4.1 程序调试监控及结果分析 （1）白天百叶窗打开，晚上关闭 其中I0.1接通模拟白天Q0.0模拟输出。 （2）喷淋系统中6.30打开，6.35关闭 17.30打开，17.35关闭， 其中O0.5模拟输出6.30打开6.35关闭17.30打开17.35关闭（3）居室灯控制.，.，.分别别是四个居室6点居室一灯开7点居室二灯开 居室一灯关闭8点居室三灯开 居室二，一都灭9点居室四灯开 ，一，二，三居室灯都灭10点所有灯都灭（4）报警系统其中.，.，.，.分别表示大门和四个居室警铃为报警系统自动解除报警系统手动解除第五章 心得体会 通过本次课程设计是我深刻的感受到自动化控制的好处，也是我学会了很多以前知道却不知道怎么使用在现实什么多种的知识，我觉得课程设计学到的比只学书本更有用，使我受益匪浅。让我很好的锻炼了理论联系实际，与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。既让我们懂得了怎样把理论应用于实际，又让我们懂得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决。在本次设计中，我们还需要大量的以前没有学到过的知识，于是图书馆和INTERNET成了我们很好的助手。在查阅资料的过程中，我们要判断优劣、取舍相关知识，不知不觉中我们查阅资料的能力也得到了很好的锻炼。我们学习的知识是有限的，在以后的工作中我们肯定会遇到许多未知的领域，这方面的能力便会使我们受益非浅。在设计过程中，总是遇到这样或那样的问题。有时发现一个问题的时候，需要做大量的工作，花大量