基于S7-200PLC家居安全系统控制设计plc课程设计报告书

1、电气控制与PLC技术课程设计题目：基于S7-200PLC的家庭安防系统控制设计电气控制与PLC技术课程设计任务书论文题目基于S7-200PLC的家庭安防系统控制设计作者姓名附属医院，专业，年级物理与机电一体化学院电气工程与自动化10级导师，职称任务发布日期6月19日课程设计的主要内容智能家居的安防系统由安防对讲系统、防盗报警系统、防火（火警）系统和防漏气系统组成。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。课程设计要求一个家有四间卧室和一个花坛。四间卧室的门窗上均安装了防盗传感器，卧室按以下要求进行控制：1）要求白天开百叶窗，晚上关百叶窗（用光敏开关实现昼夜判断）；2）晚上6:00

2、到晚上10:00，四个卧室的灯轮流开一小时，其他时间关灯；3）每天早上6点30分和下午5点30分自动开启自动喷水系统给花园浇水5分钟；4）防盗传感器的任何动作都会使警铃响5分钟。您可以按中间的停止按钮来控制它停止。3. 课程设计时间表阶段论文各阶段名称（设计）开始和结束日期1熟悉设计作业，复习题2013.6.19 - 2013.6.202查看相关信息2013.6.20 - 2013.6.213阅读设计要求的必读参考资料2013.6.21 - 2013.6.264选择一个计划2013.6.26 - 2013.6.275硬件电路和软件部分的设计2013.6.27 - 2013.6.286设计文本致

3、到印刷单位进行装订2013.6.29 - 2013.7.5导师签名：目录摘要. . 1概述 . .21.1 PLC 的定义.21.2 PLC 的特点和功能.21.3 PLC 结构及工作原理.4硬件设计.42.1 PLC 型号选择. .42.2 硬件选择. .4I/O 分配图.5I/O 接线图.6顺序功能图 . 7程序梯形图 .8程序 STL 语句列表 .15外部接线图和仿真结果 .188.1 外部接线图.188.2 仿真结果. .19课程设计中遇到的问题.25经验 . .25参考. 26附件：成绩评估表摘要随着科学技术的进步，电子、信息等高科技技术广泛应用于人们的生活中。本文设计了一种基于PL

4、C控制技术的家庭防盗安防系统。通过常规的家居设施自动控制，模拟家中人的情况，如窗帘按时间开合、屋内灯光夜间自动开启、花园照明、喷泉自动运行，并全天启动监控系统，实现人不在家的错觉，从而保护家中财产安全。关键词：家庭安防系统PLC控制自动控制第一章概述1.1 PLC的定义经过四年的调查工作，NEMA（美国国家电器制造商协会）于1984年首次正式将其命名为PC（Programmable Controller），并给PC下了如下定义：“PC是一种数字电子设备。一种使用可编程存储器来存储指令。用于执行逻辑、时序、计时、计数和算术等功能，并通过数字或类似的输入/输出模块控制各种机械或工作程序。数字电子计

5、算机如果执行以下操作，则也被视为 PC PC 的功能，但不包括鼓型或类似的机械音序器。”国际电工委员会（IEC）先后颁布了PLC标准的第一稿和第二稿，并于1987年2月通过了它的定义：“可编程控制器是一种以数字方式运行的电子系统。它是专门为工业环境应用而设计的。 . 它使用一种可编程存储器来存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等面向用户的指令，并通过数字或模拟输入/输出控制各类机械或生产过程。可编程控制器及其相关的外部设备是按照易于与工业控制系统集成、易于扩展其功能的原则设计的。”1.2 PLC的特点和功能特征：(1) 实用性强，易于使用(2) 功能强大，适应性广(3) 可靠

6、性高，抗干扰能力强 4 (4) 控制程序可变，灵活性好(5)编程方法简单易掌握(6)PLC控制系统的设计、安装、调试和维护工作少。改变控制程序极为方便，具有良好的灵活性。(7) 体积小、重量轻、功耗低功能：(1) 逻辑控制功能逻辑控制功能是PLC最基本的功能之一，是PLC最基本的应用领域。可替代传统继电器控制系统，实现逻辑控制和顺序控制。在单机控制、多机群控、自动化生产线控制等方面有很多成功的应用实例。例如：机床电气控制、起重机、皮带输送机及包装机械控制、注塑机控制、电梯控制、饮料灌装生产线、家用电器（电视机、冰箱、洗衣机等）的自动流水线控制、汽车、化工、造纸、轧钢自动生产线控制等。(2) 定

7、时控制功能定时控制功能是PLC最基本的功能之一。 PLC中有许多定时器可供用户使用，它们的功能类似于继电器电路中的时间继电器。定时器的设定值（定时时间）可在编程时设置，也可在锻炼过程中根据需要进行修改，使用方便灵活。同时，PLC还提供高精度的时钟脉冲，用于精确的实时控制。(3) 计数控制功能计数控制功能是PLC最基本的功能之一。 PLC为用户提供了许多计数器。当计数器计数到某个值时，会产生一个状态信号（count value to），并利用这个状态信号来实现对某个操作的计数控制。计数器的设定值可以在编程时设置，也可以在运行时根据需要进行修改。(4) 数据处理功能大多数PLC都具有数据处理功能，

8、可以实现算术运算、数据比较、数据传输、数据移位、数字系统转换、译码和编码等操作。大中型PLC数据处理功能比较齐全，可以完成平方根、PID运算、浮点运算等运算，还可以与CRT、打印机连接，实现程序和数据的显示和打印。监控功能 5 PLC设置了强大的监控功能。使用编程器或监视器，操作者可以监控PLC相关部分的运行状态。使用编程器可以调整定时器和计数器的设定值和当前值，并可根据需要改变PLC部分的逻辑信号状态和数据区的数据内容，提供了极大的方便用于调整和维护。(6) 停电记忆功能PLC部门内存部分使用的RAM设有停电保持装置（后备电池等），以保证这部分内存中的信息在停电后能够长期保存。使用一些记忆命

9、令，可以记忆工作状态，使PLC断电后数据内容保持不变。 PLC电源恢复后，可在原来工作的基础上继续工作。(7) 故障诊断功能PLC可以对系统组成、某些硬件状态、指令的合法性等进行自诊断，发现异常情况，发出报警并显示错误类型，严重错误自动暂停运行。大大提高了PLC控制系统的安全性和可维护性。(8) 步进控制功能(9) 回路控制功能(10) 通讯和联网功能1.3 PLC的结构和工作原理PLC本质上是一台工业控制计算机，但它与工业过程的连接性更强，与普通计算机相比，它具有更直接的适合控制要求的编程语言，因此PLC和计算机的组成非常相似。从硬件结构来看，它还具有中央处理器（CPU）、内存和输入/输出（

10、I/O）。第二章硬件设计2.1 PLC型号选择温度控制系统采用德国西门子S7-200PLC。 S7-200是一款小型可编程序控制器，适用于各行各业和各种场合的检测、监控和控制自动化。2.2 硬件选择S7-200系列PLC可提供4种不同的基本型号CPU供您使用，分别是CPU221、CPU222、CPU224、CPU226。本系统选用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个数字量I/O点或35个模拟量I/O点。 13K字节的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

11、，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由模式通讯能力。 I/O 端子块可以很容易地作为一个整体进行拆卸。用于要求更高、输入输出点数更多、模块扩展能力更强、运行速度更快、部件集成特殊功能更强大的控制系统。中央处理器：(1) 将各种输入信号加载到内存中。(2) 编译和执行指令。(3) 将结果致到输出。(4) 响应来自各种外部设备的请求。记忆RAM：存储各种临时数据、中间结果和用户正在调试的程序。ROM：存放监控程序和用户调试过的程序。输入输出接口：采用光电隔离，实现PLC电路与外部电路的电气隔离，减少电磁干扰。输入接口功能：将按钮、行程开关或传感器产生的信号转换成数字信号致给主机。输出接口的作用

12、：将主机输出的信号转换成可以驱动外部执行电路的信号，从而控制接触器线圈等电器的通断；此外，输出电路还将计算机与外部强电隔离。PLC的工作原理PLC工作时，将采集到的输入信号状态存储在输入图像区的相应位中；运算结果存储在输出图像区域的相应位中。 PLC在执行用户程序时所需要的“输入继电器”和“输出继电器”的数据都用在I/O映像区，与外部设备没有直接关系。第 3 章I/O 分配图输入信号输出信号姓名输入点号代码姓名输出点数代码主开关I0.0SB6百叶窗Q0.0HL5光敏开关I0.1SB2卧室 1 照明Q0.1HL1停止报警按钮I0.2SB5卧室 2 照明Q0.2HL2分钟调整按钮I0.3SB3卧室

13、 3 照明Q0.3HL3时钟调节按钮I0.4SB4卧室 4 照明Q0.4HL4门防盗传感器I1.0SB1洒水系统Q0.5HL6住宅1防盗传感器I1.1SB1警钟Q0.6HL7卧室2防盗传感器I1.2SB2卧室3防盗传感器I1.3SB3卧室4防盗传感器I1.4SB4计数器复位I0.5SB2第 4 章 I/O 接线图SB1、SB2.表示板一的按键，SB1、SB2.表示板二的按键.第五章顺序功能图第 6 章 程序梯形图第7章程序STL语句列表网络 1/ 执行初始化LD I0.0欧盟R M0.1, 3R M1.1, 4网络 2/ 一键启动/停止系统。LD I0.0欧盟S M0.0, 1R M0.3,

14、1网络 3LD I0.0EDR M0.0, 4网络 4低密度 I0.1R M0.1, 1网络 5/ 系统运行时，按I0.1（相当于白天）打开百叶窗LD M0.0一个 I0.1S M0.1, 1网络 6/ 系统运行时，统计第二个生成器，每分钟输出一次LD M0.0一个SM0.5LD C51 I0.5货运单元 C51，+60网络 7/ 系统运行时，计数C51，每小时输出一次。按I0.3一次快进一分钟LD M0.0LD C51 I0.3原子层沉积LD C52 I0.5货运单元 C52，+60网络 8/ 系统运行时，计数C52，每24小时输出一次。按I0.4一次快进一小时LD M0.0LD C52 I

15、0.4原子层沉积LD C53 I0.5货运单元 C53，+24网络 9/ 系统运行时，每半小时输出一次，每小时复位一次LD M0.0LD C51 I0.3原子层沉积LD C54 I0.5货运单元 C54，+30网络 10/ 系统运行时，6:00输出一次，每24小时复位一次LD M0.0LD C52 I0.4原子层沉积LD C53 I0.5货运单元 C55，+6网络 11/ 系统运行时，17:00输出一次，每24小时复位一次LD M0.0LD C52 I0.4原子层沉积LD C56 I0.5货运单元 C56，+17网络 12/ 系统运行时，18:00输出一次，每24小时复位一次LD M0.0LD

16、 C52 I0.4原子层沉积LD C53 I0.5货运单元 C57，+18网络 13/ 系统运行时，22:00输出一次，每24小时复位一次LD M0.0LD C52 I0.4原子层沉积LD C53 I0.5货运单元 C58，+22网络 14/ 系统运行时，时间为6:30开始浇水定时器LD M0.0一辆C55安C52一辆C54S M0.3, 1网络 15/ 系统运行时，时间为17:30开始浇水定时器LD M0.0安C57一辆C56安C52一辆C54S M0.3, 1网络 16LD M0.0LD C52 I0.4原子层沉积LD C53 I0.5货运单元 C62、20网络 17LD M0.0LD C

17、52 I0.4原子层沉积LD C53 I0.5货运单元 C61，+19网络 18LD M0.0LD C52 I0.4原子层沉积LD C53 I0.5货运单元 C64、22网络 19LD M0.0LD C52 I0.4原子层沉积LD C53 I0.5货运单元 C63, 21网络 20/ 系统运行时，时间为18:00启动灯控定时器：从18:00运行到22:00，每小时输出一次LD M0.0一个M0.5安C58LD C52 I0.4原子层沉积LD C59 I0.5货运单元 C59，+1网络 21/ 房间 1 灯LD M0.0一辆C57安C58一辆C59S M1.1, 1网络 22/ 房间 2 灯LD

18、 M0.0一辆C57一辆C61安C58一辆C59R M1.1, 1S M1.2, 1网络 23/ 房间 3 灯LD M0.0一辆C57一辆C62安C58一辆C59R M1.1, 1R M1.2, 1S M1.3, 1网络 24/ 4号房间灯LD M0.0一辆C63一辆C57安C58一辆C59R M1.1, 1R M1.2, 1R M1.3, 1S M1.4, 1网络 25LD M0.0一辆C64R M1.4, 1网络 26/ 浇水定时器，设置M0.3时开始，浇水5分钟LD M0.0一个M0.3LD C51 I0.3原子层沉积LD C60 I0.5货运单元 C60，+5网络 27/ 浇水5分钟后

19、自动关闭LD M0.0一个M0.3一辆C60R M0.3, 1网络 28/ 防盗传感器LD M0.0LD I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4原子层沉积S M0.2, 1网络 29/ 触发和解除警报LD M0.0一个M0.2吨 T37，+50= Q0.6网络 30LD M0.0一辆T37R M0.2, 1网络 31LD M0.0一个 I0.2R M0.2, 1网络 32/ 打开/关闭百叶窗LD M0.0一个M0.1= Q0.0网络 33/ 打开/关闭喷水系统LD M0.0一个M0.3= Q0.5网络 34/ 打开/关闭房间 1 的灯LD M0.0一个M1.1= Q0.1网络 35/

20、 打开/关闭房间 2 的灯LD M0.0一个M1.2= Q0.2网络 36/ 打开/关闭房间 3 的灯LD M0.0一个M1.3= Q0.3网络 37/ 打开/关闭房间 4 的灯LD M0.0一个 M1.4= Q0.4第 8 章 外部接线图和仿真结果8.1 外部接线图8.2 仿真结果( 1) 百叶窗白天开，晚上关，白天打开I0.1模拟Q0.0模拟量输出。(2)喷水灭火系统中，6.30开启，6.35关闭，17.30开启，17.35关闭，其中O0.5为模拟量输出6.30开6.35 关闭17.30 开放17.35 收盘(3)卧室灯控Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4分别为四间卧室6点在房间里开灯

21、7:00 卧室 2 灯亮，卧室 1 灯熄灭8点钟，房间里的三盏灯在第二个房间里亮着，然后全部熄灭。9点钟，卧室的四盏灯都亮着，一、二、三间卧室的灯全部熄灭。10点所有灯熄灭(4)报警系统 其中，I1.0、I1.1、I1.2、I1.3、I1.4表示门铃和四居室报警铃分别为Q0.6。自动解除警报系统手动解除警报系统第九章 课程设计中遇到的问题在本课程的设计中，房间灯的控制系统不能关闭房间灯。多次改编后，发现程序没有联锁，才导致出现这种情况。还有关于喷水系统，因为6.30开，17.30开的时候也是6.30开，所以最后给两个网络加了一个联锁。第10章经验通过本次课程设计，我深深感受到了自动控制的好处，也学到了很多以前知道但实际不知道如何使用的知识。