1、编 号 2010210332 电气控制与 PLC 技术课程设计（2010 届本科）题 目： 基于 S7-200PLC家居安全系统控制设计 系（部）院： 物理与机电工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 作者姓名： 蔺 福 指导教师： 张晓峰 职称： 教授 完成日期： 2013 年 7 月 5 日二一三年六月电气控制与 PLC技术课程设计任务书论文题目 基于S7-200PLC家居安全系统控制设计作 者 姓 名 蔺 福 所属院、专业、年级物理与机电工程学院电气工程及其自动化10级指导教师姓名、职称 张晓峰 教授 任务下达日期 2013年6月19日一. 课程设计主要内容智能住宅的安全防范系统是由安全
2、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。二. 课程设计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三. 课程设计进度安排阶段 论文（设计）各阶段名称
3、 起止日期1 熟悉设计任务书、审题 2013.6.192013.6.202 查阅有关资料 2013.6.202013.6.213 阅读设计要求必读的参考资料 2013.6.212013.6.264 选取方案 2013.6.262013.6.275 硬件电路和软件部分的设计 2013.6.272013.6.286 送交打印单位装订成规范的设计文本 2013.6.292013.7.5指导老师签字：目 录摘要.1第 1 章 概述.21.1 PLC的定义.21.2PLC的特点及功能.21.3PLC的结构与工作原理.4第 2 章 硬件设计.42.1 PLC型号选择.42.2 硬件选择.4第 3 章 I/
4、O 分配图.5第 4 章 I/O 接线图.6第 5 章 顺序功能图.7第 6 章 程序梯形图.8第 7 章 程序 STL 语句表.15第 8 章 外部接线图及模拟仿真结果.188.1 外部接线图.188.2模拟仿真结果.19第 9 章 课程设计遇到的问题.25第 10 章 心得体会.25第 11 章 参考文献. 26附件：成绩评定表11摘 要随着科技的进步，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，
5、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12第 一 章 概 述1.1 PLC的定义美国电气制造商协会NEMA（National Electrical Manufactory Association）经过四年的调查工作，于1984年首先将其正式命名为PC（Programmable Controller） ，并给PC作了如下定义：“PC是一个数字式的电子装置，它使用了可编程序的记忆体储存指令。用来执行诸如逻辑，顺序，计时，计数与演算等功能，并通过数字或类似的输入/输出模块，以控制各种机械或工作程序。一部数字电子计算机若是从事执行PC之功能
6、者，亦被视为PC，但不包括鼓式或类似的机械式顺序控制器。 ”国际电工委员会(IEC)又先后颁布了PLC标准的草案第一稿，第二稿，并在1987年2月通过了对它的定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。 ”1.2PLC的特点及功能特点：（一）用性强，使用方便（二）功能强，适应面广（三）可靠性高，抗干扰能力强4
7、 （四）控制程序可变具有很好的柔性（五）编程方法简单，容易掌握（六）PLC控制系统的设计、安装、调试和维修工作少.极为方便控制程序变化方便.具有很好的柔性（七）体积小、重量轻、功耗低功能：（一）逻辑控制功能逻辑控制功能是PLC最基本功能之一,是PLC最基本的应用领域，可取代传统的继电器控制系统，实现逻辑控制和顺序控制。在单机控制、多机群控和自动生产线控制方面都有很多成功的应用实例。例如：机床电气控制、起重机、皮带运输机和包装机械的控制、注塑13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)自动装配线控制、汽车、化工、造纸、轧钢自动生产线控制等。（二）定时控制功能定时控制功
8、能是PLC的最基本功能之一。PLC中有许多可供用户使用的定时器，功能类似于继电器线路中的时间继电器。定时器的设定值(定时时间)可以在编程时设定，也可以在运动过程中根据需要进行修改，使用方便灵活。同时PLC还提供了高精度的时钟脉冲，用于准确实时控制。（三）计数控制功能计数控制功能是PLC的最基本功能之一。PLC为用户提供许多计数器，计数器计数到某一数值时，产生一个状态信号(计数值到)，利用该状态信号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定，也可以在运行过程中根据需要进行修改。（四）数据处理功能PLC大部分都具有数据处理功能，可以实现算术运算、数据比较、数据传送、数据移位、数制转换
9、译码编码等操作。中、大型PLC数据处理功能更加齐全，可完成开方、PID运算、浮点运算等操作，还可以和CRT、打印机相联，实现程序、数据的显示和打印。（5）监控功能5 PLC设置了较强的监控功能。利用编程器或监视器，操作人员可以对PLC有关部分的运行状态进行监视。利用编程器，可以调整定时器、计数器的设定值和当前值，并可以根据需要改变PLC内部逻辑信号的状态及数据区的数据内容，为调整和维护提供了极大的方便。（六）停电记忆功能PLC内部的部分存储器所使用的RAM设置了停电保持器件（备用电池等） ，以保证断电后这部分存储器中的信息能够长期保存。利用某些记忆指令，可以对工作状态进行记忆，以保持PLC断电
10、后的数据内容不变。PLC电源恢复后，可以在原工作基础上继续工作。（七）故障诊断功能PLC可以对系统构成、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，如属严重错误则自动中止运行。大大提高了PLC控制系统的安全和可维护性。（八）步进控制功能（九）回路控制功能（十）通讯联网功能141.3PLC的结构与工作原理PLC实质上是一种工业控制计算机，只不过他比一般的计算机具有更强的与工业过程相连接的接口和更直接的适应于控制要求的编程语言，故 PLC与计算机的组成十分相似。从硬件结构看，它也有中央处理器（CPU）,存储器，输入/输出(I/O)。第二章 硬件设计2.1 PLC型
11、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 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
12、 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。15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
13、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。第三章 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 I0.0 SB6 百叶窗 Q0.0 HL5光敏开关 I0.1 SB2 居室 1照明 Q0.1 HL1停止报警按钮 I0.2 SB5
14、 居室 2照明 Q0.2 HL2分钟调整按钮 I0.3 SB3 居室 3照明 Q0.3 HL3时钟调整按钮 I0.4 SB4 居室 4照明 Q0.4 HL4大门防盗感应器 I1.0 SB1 喷淋系统 Q0.5 HL6居室 1防盗感应器 I1.1 SB1 警铃 Q0.6 HL7居室 2防盗感应器 I1.2 SB2居室 3防盗感应器 I1.3 SB3居室 4防盗感应器 I1.4 SB4计数器复位 I0.5 SB216第四章 I/O 接线图1 MI 0 . 0I 0 . 1I 0 . 2I 0 . 3I 0 . 4I 0 . 5I 0 , 61 LQ 0 . 0Q 0 . 1Q 0 . 2Q 0 .
15、 3Q 0 . 6Q 0 . 5Q 0 . 4CPU224S b 6S B 2S B 5S B 3S B 4S B 2S B 3S B 4S B 1S B 1S B 2S B 3S B 4H L 5H L 1H L 2H L 3H L 4H L 6H L 7I 1 . 2I 1 . 1I 1 . 4I 1 . 3I 0 . 72 MI 1 . 0百叶窗一号居室灯二号居室灯三号居室灯四号居室灯喷淋系统警报闪灯总开关光明开关停止报警按钮分总快进按钮小时快进按钮所有计时复位大门防盗感应器居室一防盗感应器居室二防盗感应器居室三防盗感应器居室四防盗感应器SB1,SB2.表示板块一的按钮，SB1，SB2.表示板块二的按钮.
