基于家居安全系统控制设计(共41页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上泸 州 职 业 技 术 学 院毕 业 设 计基于家居安全系统控制设计学生姓名所 在 系机械工程系班 级2008级3班专 业机电一体化指导教师何 兵 副教授2011年6月10日专心-专注-专业指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）指导教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）评阅教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 优 良 中 及格 不及格3、学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格评定成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）教研室主任（或答辩小组组长）： （签名）年 月 日教学系意见：系主任： （签名）年 月 日摘 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，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 自动控制目 录第一章 项目设计概述纵观我国家居安全系统行业的发展，似乎还处于发展的朦胧期，没有得到全面的发展。随着市场经济的到来，以人们防盗意识的不断增强，相信家居安全这个行业的前景是相当可观的。下面就我国国情做个分析：由于贫富两极分化，治安形势比较复杂。因此在国内有二个相关行业正在迅速发展，一是小区保安队伍，二是防盗系统市场。在城市各道路的路口、立交桥下，经常看到有保安在那里值班站岗，事实上有了他们的值班站岗，打劫的案件已经少了。在国内大中城市，几乎有70%家庭安装了防盗系统和防盗网，而发达国家美国、日本等很少有家庭安装防盗系统。但是若有人以“上门开锁”入屋偷窃、打劫，即便有小区保安，也防不胜防。在高层住宅，有人从地下停车场进入或者在地下停车场跟随有卡的住户进入则也是比较容易的事。由此看来，传统机械锁发展到今天，已到了非改不可的阶段。用高档的电子家用门禁取代机械门锁是一大飞跃，可以说这种家用门禁在相当长的一个时期内是一般人无法破译打开的，由电子家用门禁取代传统机械锁会成为今后的一个发展趋势。但是家用门禁是一种电子产品，电子产品不可能保证百分之百的没有故障，因此保证在电子家用门禁故障时也能通过安全可靠的方式开门，这是电子家用门禁研究的主要课题。 从目前的市场看：现在要进入通信产品和家电产品的市场，需要投入的资金都是在千万元以上，而且还只能占领其中很小的市场，并且随时有被市场并吞的危险;如果想占领其中比较大的市场份额起码投入的资金都是在亿元以上，赢利也不会很理想。安防产品之所以不被人们看好，原因是安防产品的市场太小，现在安防企业比较大的规模也只有较大通信产品和家电产品公司的10%左右，但是一旦安防产品推广到普通家庭后，我相信它的前途无可限量。 可以说防盗系统的市场有多大，家用门禁的市场就有多大。在中国有3亿家庭，这3亿家庭中，真正有钱人或者愿意安装家庭用门禁占少数，保守的估计为百分之十，即3000万户家庭有上述需求，这样的市场就已经相当大了。带实时图像监控及门禁系统属于产品系列中的高档产品，实际需求可以再降低到3亿家庭中的1%，为300万套，这个数字也是非常大。 因此家用门禁、防盗监控市场是一个非常大而且几乎是一个还没有开拓的处女地，如果把家庭安防的市场打开，对安防行业来说是取之不尽、用之不竭的大市场。现我就一个野外别墅做一个全面的安全防盗系统，以防止外来盗贼的偷盗。1.1 项目设计总要求控制要求：居室安全系统是指居室户主在度假期间或工作时间，担心家里物品被盗所使用疑惑的手段，让盗窃分子畏而止步。具体做法是利用室内的灯光、窗户像人在家里一样常规的运作，使园外喷水池、灯光固定启动。更加上全天报警系统的运作，足以使盗窃分子产生一种幻觉，从而达到保护居室安全的目的。我们设定户主外出的时间里有以下动作： 四个居室的窗子在白天时打开，在晚上时关闭。 四个居室的照明灯在晚上18:00点至晚上22:00时轮流接通点亮1h。 早上7:00，晚上15:30喷水（每次5min钟）。 晚上18:00-22:00园内照明。 全天启动报警系统，触碰报警系统时报警扬声器发出警报声，同时报警灯连续闪烁（闪光灯闪烁60次，每次亮0.5s，熄灭1s。），然后停止声光报警。1.2 硬件部分要求1.光电开关的选取所示是反射式光电开关的工作原理框图。图中，由振荡回路产生的调制脉冲经反射电路后，由发光管GL辐射出光脉冲。当被测物体进入受光器作用范围时，被反射回来的光脉冲进入DU。并在接收电路中将光脉冲解调为电脉冲信号，再经放大器放大和同步选通整形，然后用数字积分或RC积分方式排除干扰，最后经延时（或不延时）触发驱动器输出光电开关控制信号。在这里我们仅把光电开关，看成开关量使用，这里模拟量不做详细解释。在这里我把各种光电开关光线工作示意图整理出来：图1-1光电开关原理图这里我选择无锡市华阳传感器有限公司的HG-M18-T的光电开关。2喷水池电动机的选取电动机工作原理：电动机是把电能转换成机械能的设备，它是利用通电线圈在磁场中受力转动的现象制成，分布于各个用户处，电动机按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机，电力系统中的电动机大部分是交流电机，可以是同步电机或者是异步电机。电动机主要由定子与转子组成。通电导线在磁场中受力运动的方向跟电流方向和磁感线（磁场方向）方向有关。电动机工作原理是磁场对电流受力的作用，使电动机转动。选用YU系列电动机里面的YU7122型号。功率在250W，提供电压220V家用电压。3.报警器的选取报警器分为机械式报警器和电子报警器，经常应用于系统故障、安全防范、交通运输、医疗救护、应急救灾、感应检测等领域。现本设计选用报警器电路图：图1-2 报警器原理图4.灯泡的选取（园内灯泡和室内灯泡）园内选用1000W白炽灯泡，屋内选用60W白炽灯泡。1.3 软件部分要求本设计选用GX Developer软件编程器，下面简短的介绍该软件的情况。GX Developer是三菱PLC的编程软件。适用于Q、QnU、QS、QnA、AnS、AnA、FX等全系列可编程控制器。支持梯形图、指令表、SFC、 ST及FB、Label语言程序设计，网络参数设定，可进行程序的线上更改、监控及调试，具有异地读写PLC程序功能。GX Developer的特点：1. 软件的共通化 GX Developer能够制作Q系列，QnA系列，A系列（包括运动控制（SCPU）,FX系列的数据,能够转换成GPPQ,GPPA格式的文档。 此外，选择FX系列的情况下，还能变换成FXGP(DOS),FXGP(WIN)格式的文档。2. 利用Windows的优越性，使操作性飞跃上升能够将Excel,Word等作成的说明数据进行复制，粘贴，并有效利用。3. 程序的标准化 (1) 标号编程 用标号编程制作可编程控制器程序的话，就不需要认识软元件的号码而能够根据标示制作成标准程序。 用标号编程做成的程序能够依据汇编从而作为实际的程序来使用。 (2) 功能块 功能块是以提高顺序程序的开发效率为目的而开发的一种功能。把开发顺序程序时反复使用的顺序程序回路块零件化，使得顺序程序的开发变得容易。此外，零件化后，能够防止将其运用到别的顺序程序时的顺序输入错误。 (3) 宏 只要在任意的回路模式上加上名字（宏定义名）登录（宏登录）到文档，然后输入简单的命令就能够读出登录过的回路模式，变更软元件就能够灵活利用了。4. 能够简单设定和其他站点的链接 由于连接对象的指定被图形化而构筑成复杂的系统的情况下也能够简单的设定。5. 能够用各种方法和可编程控制器CPU连接 (1) 经由串行通讯口 (2) 经由USB (3) 经由MELSECNET/10(H)计算机插板 (4) 经由MELSECNET()计算机插板 (5) 经由CC-Link计算机插板 (6) 经由Ethernet计算机插板 (7) 经由CPU计算机插板 (8) 经由AF计算机插板。6.丰富的调试功能 (1) 由于运用了梯形图逻辑测试功能，能够更加简单的进行调试作业。 (a) 没有必要再和可编程控制器连接。 (b) 没有必要制作条使用的顺序程序。 (2) 在帮助中有CPU错误，特殊继电器/特殊寄存器的说明，所以对于在线中发生错误，或者是程序制作中想知道特殊继电器/特殊寄存器的内容的情况下提供非常大的便利。 (3) 数据制作中发生错误况时，会显示是什么原因或是显示消息，所以数据制作的时间能够大幅度缩短。第二章 可编程控制器PLC概述2.1 PLC的定义及特点1 PLC的含义PLC即可编程控制器（Programmable logic Controller，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”2PLC的特点（1）易学易用，深受工程技术人员欢迎PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。（2）可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。（3）配套齐全，功能完善，适用性强PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。（4）系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。（5）体积小，重量轻，能耗低以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。2.2 PLC的分类PLC产品种类繁多，其规格和性能也各不相同。对PLC的分类可以根据结构、功能的差异等进行大致分类。1.按I/O点数分类PLC按其I/O点数多少一般可分为以下4类。 (1) 微型PLC：I/O点数小于64点的PLC为超小型或微型PLC。(2) 小型PLC：I/O点数为256点以下，用户程序存储容量小于8KB的为小型PLC。它可以连接开关量和模拟量I/O模块以及其他各种特殊功能模块，能执行包括逻辑运算、计时、计数、算术运算、数据处理和传送、通信联网等功能。如西门子公司的S7-200PLC，三菱公司的F1、F2和FX0系列PLC都属于小型机。(3)中型PLC：I/O点数在5122048点之间的为中型PLC。它除了具有小型机所能实现的功能外，还具有更强大的通信联网功能、更丰富的指令系统、更大的内存容量和更快的扫描速度。如西门子公司的S7-300PLC、三菱公司的A1S系列PLC都属于中型机.(4)大型PLC：I/O点数为2048点以上的为大型PLC。它具有极强的软件和硬件功能、自诊断功能、通信联网功能，它可以构成三级通信网，实现工厂生产管理自动化。另外大型PLC还可以采用三个CPU构成表决式系统，使机器具有更高的可靠性。如西门子公司的S7-400系列PLC、三菱公司的A3M、A3N系列PLC都属于大型机。2. 按结构分类PLC按其结构可分为整体式、模块式及叠装式3种。(1)整体式PLC将 CPU、I/O单元、电源、通信等部件集成到一个机壳内的称为整体式PLC。整体式PLC由不同I/O点数的基本单元(又称主机)和扩展单元组成。基本单元内有 CPU、I/O接口、与I/O扩展单元相连的扩展口以及与编程器相连的接口。扩展单元内只有I/O接口和电源等，没有CPU。基本单元和扩展单元之间一般用扁平电缆连接。它还配备特殊功能单元，如模拟量单元、位置控制单元等，使其功能得以扩展。整体式PLC一般都是小型机。(2)模块式PLC模块式PLC是将PLC的每个工作单元都制成独立的模块，如CPU模块、I/O模块、电源模块(有的含在CPU模块中)以及各种功能模块。模块式PLC由母板(或框架)以及各种模块组成。把这些模块按控制系统需要选取后，安插到母板上，就构成了一个完整的PLC系统。这种模块式PLC的特点是配置灵活，可根据需要选配不同规模的系统，而且装配方便，便于扩展和维修。大、中型PLC一般采用模块式结构。例如，西门子公司的S7-300系列、S7-400系列PLC都采用模块式结构形式。(3)叠装式PLC将整体式和模块式的特点结合起来，构成所谓叠装式PLC。叠装式PLC将CPU模块、电源模块、通信模块和一定数量的I/O单元集成到一个机壳内，如果集成的I/O模块不够使用，可以进行模块扩展。其CPU、电源、I/O接口等也是各自独立的模块，但它们之间要靠电缆进行连接，并且各模块可以一层层地叠装。叠装式 PLC集整体式PLC与模块式PLC优点于一身，它不但系统配置灵活，而且体积较小，安装方便。西门子公司的S7-200系列PLC就是叠装式的结构形式。3. 按功能分类根据PLC所具有的功能不同，可将PLC分为低档、中档、高档3类。(1)低档PLC具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功能，还可有少量的模拟量I/O、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。主要用于逻辑控制、顺序控制或少量模拟量控制的单机控制系统。(2)中档PLC除具有低档PLC的功能外，还具有较强的模拟量I/O、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程I/O、子程序、通信联网等功能。有些还可增设中断控制、PID(比例、积分、微分控制)控制等功能，以适用于复杂控制系统。(3)高档PLC除具有中档PLC的功能外，还增加了带符号算术运算、矩阵运算、函数、表格、CRT可编程控制器原理与应用显示、打印和更强的通信联网功能，可用于大规模过程控制或构成分布式网络控制系统,实现工厂自动化。一般低档机多为小型PLC，采用整体式结构；中档机可为大、中、小型 PLC，其中小型PLC多采用整体式结构，中型和大型PLC采用模块式结构。2.3 PLC的性能及应用领域目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。1. 开关量的逻辑控制这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。2. 模拟量控制在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。3. 运动控制PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。4. 过程控制过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。5. 数据处理现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。6. 通信及联网PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。2.4 PLC的发展趋势1.大力发展微型PLC微型PLC的价格便宜，性能价格比不断提高，很合适于单机自动化或组成分布式控制系统。2向高性能，高速度，大容量发展大型PLC大多采用多CPU结构，并不断地向高性能、高速度和大容量方向发展，并在模拟量控制方面，除了专门用于模拟量闭环控制的PID指令和智能PID模块，某些PLC还具有模糊控制、自适应、参数自整定义功能，使调试时间减少，控制精度提高。3.大力开发智能型I/O模块和分布式I/O子系统智能型I/O模块是以微处理器和存储器为基础的功能部件，它们的CPU与PLC的主CPU并行工作，占用主CPU的时间很少，有利于提高PLC的扫描速度。智能型I/O模块本身就是一个小的微型计算机系统，有很强的信息处理能力和控制功能，有的模块甚至可以自成系统，单独工作。它们可以完成PLC的主CPU难以兼顾的功能，简化了某些控制领域的系统设计和编程，提高了PLC的适应性和可靠性。智能型I/O模块主要有模拟量I/O、高速计数输入、中断输入、机械运动控制、热电偶输入、热电阻输入、条形码读出器、多路BCD码I/O、模糊控制器、PID回路控制、通信等模块。4.PLC通信的易用化和“傻瓜化”PLC的通信联网功能使它能与PC和其他智能控制设备交换数字信息，使系统形成一个统一的整体，实现分散控制和集中管理。通过双绞线、同轴电缆或光纤联网，信息可以传送到几十千米远的地方，通过Modem和互联网可以与世界上其他地方的计算机装置通信。2.5 PLC的组成存储器模块CPU模块电源模块 通 信 模 块输出模块输入模块GOT操作终端计算机编辑器智能模块控制对象图 2-1 plc结构图1. CPU的构成CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每套PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。在使用者看来，不必要详细分析CPU的内部电路，但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。CPU速度和内存容量是PLC的重要参数，它们决定着PLC的工作速度，IO数量及软件容量等，因此限制着控制规模。2.I/O模块PLC与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I/O）完成的。I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统，输出模块相反。I/O分为开关量输入（DI），开关量输出（DO），模拟量输入（AI），模拟量输出（AO）等模块。常用的I/O分类如下：开关量：按电压水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。模拟量：按信号类型分，有电流型（4-20mA,0-20mA）、电压型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。除了上述通用IO外，还有特殊IO模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。3. 电源模块PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源输入类型有：交流电源（220VAC或110VAC），直流电源（常用的为24VDC）。4. 底板或机架大多数模块式PLC使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使CPU能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。5. PLC系统的其它设备编程设备：编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运行。小编程器PLC一般有手持型编程器，目前一般由计算机（运行编程软件）充当编程器。也就是我们系统的上位机。2.6 FX系列PLC的简介FX系列PLC是三菱公司新推出的小型可编程序控制器，其中FX2是近二十年推出的产品，FX0是在FX2之后推出的超小型PLC，近几年来又连续推出了将众多功能于一身的超小型机型FX0S、FX1S、FX0N、FX1N、FX2N、FX2NC等系列PLC，具有较高的性能价格比，应用广泛。它们采用整体式和模块式相结合的思想，使PLC具有更强的功能。2.7 FX2N系列PLC介绍PLC是以微处理器为核心，以运行程序的方式完成控制功能。其内部拥有各种软元件，如I/O继电器、计数器、状态寄存器、数据寄存器等。用户利用这些软元件，实现各种逻辑控制功能，通过编程序来表达各软元件间的逻辑关系。在PLC内，每个软元件部分配了一个地址号，也叫软元件编号。软元件的表达方式为“表示原件类型的英文字母+编号（地址号）”，如M100、X15、Y30等。1.输入继电器（X）和输出继电器（Y）PLC主机上有许多标有输入地址号和输出地址号的接线端子，分别叫做输入端子和输出端子。输入端子是PLC从外部开关接收信号的窗口，输出端子是PLC向外部负载发送信号的窗口。输入继电器接收来自PLC外部输入设备（按钮、选择开关、限位开关等）提供的信号。换句话说，是外部设备提供的信号通过输入端子来驱动输入继电器的线圈，从而使输入继电器的触点动作（触点的ON/OFF状态发生改变）。输入继电器有无数的常开和常闭触点供用户编程时使用。输出继电器是将PLC运算的结果（输出信号）通过处端子送给外部负载（如接触器、电池阀、指示灯等）。I/O继电器的地址编号是以八进制数表示的。其基本单元如下：输入：X000X007、X010X017、X020X027、X030X037、X040X047、X050X057、X060X067、X070X077。输出：Y000Y007、Y010Y017、Y020Y027、Y030Y037、Y040Y047、Y050Y057、Y060Y067、Y070Y077。扩展单元和扩展模块的I/O地址号，从与之相连的基本单元的地址号之后顺序分配。如FX2N-48M基本单元配FX2N-32E扩展单元。基本单元编号为：X000X007、X010X017、X020X027；Y000Y007、Y020Y027、Y030Y037；2.PLC内拥有许多的辅助继电器，这些辅助继电器在PLC内部只起传递信号的作用，不与PLC外部发生联系。辅助继电器有无数的常开和常闭触点供用户编程时使用。该触点不能驱动外部负载，其线圈由PLC内的各种软元件的触点驱动。2.8 PLC的选择三菱FX2N系列PLC是超小型机，I/O点数最大可扩展到256点。它有内置8k步的RAM，使用存储盒后，最大容量可扩大到16k步，编程指令达327条。PLC运行时，对一条基本指令的处理时间只要0.08s。它不仅能完成逻辑控制、数据排列、三角函数运算、平方根以及浮点数运算、PID运算等更为复杂的数据处理。本系统选用三菱FX2N-48M型PLC，I/O总点数为24点。输入、输出端选AC电源220V。图2-3 plc实物图第三章 硬件设计3.1 家居安全系统的总体结构设计介绍1.系统组成图6:30闹铃每秒响一次，10s后自动停止窗户在光电开关感应下自动开启18:00-22:00时轮流接通点亮1h L1L2 L3 L4分别早上7:00晚上15:30喷水（每次5min）晚上18:00-22:00园内照明全天起动报警系统，触碰时报警器、报警灯同时闪烁（60次，每次亮0.5s，熄灭1s）2.I/O分配表表3.1 I/O分配表输入信号输出信号名称代号输入点编号名称代号输入点编号光电开关SX0第一居室窗（上升）继电器KA1Y0第一居室窗上限位行程开关SQ1X1第一居室窗（下降）继电器KA2Y1第一居室窗下限位行程开关SQ2X2第二居室窗（上升）继电器KA3Y2起动开关SB1X3第二居室窗（下降）继电器KA4Y3第二居室窗上限位行程开关SQ3X4第三居室窗（上升）继电器KA5Y4第二居室窗下限位行程开关SQ4X5第三居室窗（下降）继电器KA6Y5第三居室窗上限位行程开关SQ5X6第四居室窗（上升）继电器KA7Y6第三居室窗下限位行程开关SQ6X7第四居室窗（下降）继电器KA8Y7第四居室窗上限位行程开关SQ7X10第一居室照明灯HL1Y10第四居室窗下限位行程开关SQ8X11第二居室照明灯HL2Y1115min快速调整与实验开关SQ9X12第三居室照明灯HL3Y12格数设定的快速调整开关SQ10X13第四居室照明灯HL4Y13报警器传感器开关SQ11X14喷池喷水输出EY14园内照明灯HL5Y15扬声器BLY16报警器HL6Y173.PLC外部接线电路图图3.1 PLC外部接线电路图第四章 软件设计从编程上面看，本次设计可分成四个部分：窗帘自动开关设计，居室灯光设计，喷水池和园内照明装置设计，报警系统设计。下面进一步说明设计过程。4.1 窗帘程序动作说明窗帘自动开关是在光电开关的感应下工作的，当S感应到光的存在时X0闭合Y0、Y2、Y4、Y6得电，上升继电器得电窗帘升起。到上极限位置X1、X4、X6、X10时Y0、Y2、Y4、Y6失电，窗帘停止运行。当S感应不到光时X0断开，同时Y1、Y3、Y5、Y7得电，下降继电器得电窗帘关闭，到达下极限位置时X2、X5、X7、X11断开，Y1、Y3、Y5、Y7失电下降继电器停止运行，窗帘关闭。程序如下：4.2 居室灯光轮流点亮程序动作说明SB为一连接定时器的装置开关（人在家也可手动），设每天7:00钟自行启动（人没在家时）。X3闭合M0得电自锁，C0开始计数18000，C1接通一次，需要指出的是：C0、M8012和C1组成了一个能够记录11小时的时间计时器，11小时后C1接通M1得电自锁。M1接通TO开始计时，T0与T1组成一个1小时的计时器。M1接通的同时Y0接通第一居室照明灯亮，一小时后T1接通M11接通第二居室照明灯亮，M10继电器失电。需要说明的是这里有个瞬时动作（61步66步和74步，当T1继电器通电时，T1的常闭触点断开，常开触点闭合。TO继电器失电，又导致TO的常开触点断开，T1继电器失电，T1常开触点断开）。因此SFTLP也瞬间动作，M11得电的瞬间，T1常闭触点闭合，TO和T1又开始计时一小时，重复上面61步66步和74的内容，这样轮流点亮一二三四居室的灯。当M14继电器得电时，主要是一些后续的恢复工作了。程序如下：4.3 喷水池及园内照明灯程序动作说明前面X3闭合时M15就得电自锁，M8013是一个脉冲继电器，X12是15min快速调整与实验开关，X13是格数设定的快速调整开关，这样120步和128步组成了一个