基于S7-200PLC家居安全系统控制设计_plc课程设计(15页).doc

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1、-基于S7-200PLC家居安全系统控制设计_plc课程设计-第 10 页编号 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

2、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

3、程设计进度安排阶段论文（设计）各阶段名称起止日期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第一章 概述.2 1.1 PLC的定义.2 1.2PLC的特点及功能.2 1.3PLC的结构与工作原理.4第二章 硬件设计.4 2.1 PLC型号选择.4 2.2 硬件选择.4

4、第三章 I/O分配图.5第四章 I/O接线图.6第五章 顺序功能图.7第六章 程序梯形图.8第七章 程序STL语句表.15第八章 外部接线图及模拟仿真结果.18 8.1 外部接线图.18 8.2模拟仿真结果.19第九章 课程设计遇到的问题.25第十章 心得体会.25第十一章 参考文献. 26 附件：成绩评定表摘要 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，

5、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之功能者，亦被视为PC，但不包括鼓式或类似的机械式

6、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 （四）控制程序可变具有很好的柔性（五）编程方

7、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 定时控制功能是PLC的最基本功能之一。PLC中有许多可供

8、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、数制转换译码编码等操作。中、大型PLC数据处理功能

9、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。（五） 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断电后的数据内容不变。PLC电源恢复后，可

10、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1.3PLC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型号选择本温度控制系统采用德国西门子S72

11、00PLC。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。

12、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

13、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I0.0SB6百叶窗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

14、.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I0.5SB2第四章 I/O接线图 SB1,SB2.表示板块一的按钮，SB1，SB2.表示板块二的按钮.第五章 顺序功能图第六章 程序梯形图第七章 程序STL语句表Network 1 / 执行初始化LD I0.0EUR M0.1, 3R M1.1, 4Network 2 / 一键启动/停止系统。LD I0.0EUS M0.0, 1R M0.3, 1Network 3 LD I0.0EDR M0.0, 4Network

15、 4 LDN I0.1R M0.1, 1Network 5 / 系统运行时，按下【I0.1】（相当于白天）打开百叶窗LD M0.0A I0.1S M0.1, 1Network 6 / 系统运行时，对秒发生器计数，一分钟输出一次LD M0.0A SM0.5LD C51O I0.5CTU C51, +60Network 7 / 系统运行时，对C51计数，一小时输出一次。按一次【I0.3】快进一分钟LD M0.0LD C51O I0.3ALDLD C52O I0.5CTU C52, +60Network 8 / 系统运行时，对C52计数，二十四小时输出一次。按一次【I0.4】快进一小时LD M0.0

16、LD C52O I0.4ALDLD C53O I0.5CTU C53, +24Network 9 / 系统运行时，每半小时输出一次，每小时重置一次LD M0.0LD C51O I0.3ALDLD C54O I0.5CTU C54, +30Network 10/ 系统运行时，【6:00】输出一次，每24小时重置一次LD M0.0LD C52O I0.4ALDLD C53O I0.5CTU C55, +6Network 11/ 系统运行时，【17:00】输出一次，每24小时重置一次LD M0.0LD C52O I0.4ALDLD C56O I0.5CTU C56, +17Network 12 /

17、系统运行时，【18:00】输出一次，每24小时重置一次LD M0.0LD C52O I0.4ALDLD C53O I0.5CTU C57, +18Network 13/ 系统运行时，【22:00】输出一次，每24小时重置一次LD M0.0LD C52O I0.4ALDLD C53O I0.5CTU C58, +22Network 14/ 系统运行时，时间为【6:30】启动浇水计时器LD M0.0A C55AN C52A C54S M0.3, 1Network 15/ 系统运行时，时间为【17:30】启动浇水计时器LD M0.0AN C57A C56AN C52A C54S M0.3, 1Net

18、work 16 LD M0.0LD C52O I0.4ALDLD C53O I0.5CTU C62, 20Network 17LD M0.0LD C52O I0.4ALDLD C53O I0.5CTU C61, +19Network 18LD M0.0LD C52O I0.4ALDLD C53O I0.5CTU C64, 22Network 19LD M0.0LD C52O I0.4ALDLD C53O I0.5CTU C63, 21Network 20/ 系统运行时，时间为【18:00】启动灯光控制计时器：从【18:00】运行到【22:00】，每小时输出一次LD M0.0A M0.5AN C

19、58LD C52O I0.4ALDLD C59O I0.5CTU C59, +1Network 21/ 1号居室灯LD M0.0A C57AN C58A C59S M1.1, 1Network 22 / 2号居室灯LD M0.0A C57A C61AN C58A C59R M1.1, 1S M1.2, 1Network 23 / 3号居室灯LD M0.0A C57A C62AN C58A C59R M1.1, 1R M1.2, 1S M1.3, 1Network 24/ 4号居室灯LD M0.0A C63A C57AN C58A C59R M1.1, 1R M1.2, 1R M1.3, 1S

20、M1.4, 1Network 25LD M0.0A C64R M1.4, 1Network 26 / 浇水计时器，【M0.3】置位时启动，浇水5分钟LD M0.0A M0.3LD C51O I0.3ALDLD C60O I0.5CTU C60, +5Network 27 / 浇水5分钟自动关闭LD M0.0A M0.3A C60R M0.3, 1Network 28 / 防盗感应器LD M0.0LD I1.0O I1.1O I1.2O I1.3O I1.4ALDS M0.2, 1Network 29 / 触发与解除警报LD M0.0A M0.2TON T37, +50= Q0.6Network

21、 30 LD M0.0A T37R M0.2, 1Network 31LD M0.0A I0.2R M0.2, 1Network 32/ 打开/关闭百叶窗LD M0.0A M0.1= Q0.0Network 33 / 打开/关闭喷淋系统LD M0.0A M0.3= Q0.5Network 34/ 打开/关闭1号居室灯LD M0.0A M1.1= Q0.1Network 35 / 打开/关闭2号居室灯LD M0.0A M1.2= Q0.2Network 36 / 打开/关闭3号居室灯LD M0.0A M1.3= Q0.3Network 37 / 打开/关闭4号居室灯LD M0.0A M1.4=

22、Q0.4第八章 外部接线图及模拟仿真结果8.1外部接线图8.2模拟仿真结果 （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九章 课程设计遇到的问题在本次课程设

23、计当中在对居室灯控制系统中出现不能对居室灯的关断 ，经过多次的改编最后发现程序没有互锁导致出现那种情况。还有就是关于喷淋系统由于在6.30是接通，在17.30接通时6.30的也接通，所以最后在两个网络加了互锁。第十章 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

24、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，花大量的时间才能解决。自然而然，我的耐心便在其中建立起来了。为以后的工作积累了经验，增强了信心。第十一章 参考文献1 张晓峰.电气控制与可控制技术与应用.北京: 机械工业出版社.2010 2 可编程序控制器原理及应用 吴中俊 黄永红 编著；机械工业出版社.2004.4

25、 电气控制与PLC课程设计成绩评定表姓 名蔺 福学 号2010210332专业班级电气工程及其自动化10（1）班课程设计题目： 基于S7-200PLC的家居安全控制系统的设计课程设计答辩或质疑记录：问1：计数器分为哪几类？答：分为加计数器、减计数器、加减计数器。问2：计数器上的PV代表什么？答：代表预设值。成绩评定依据：评 定 项 目评 分 成 绩1.设计方案可行性及其选优（20分）2.设计过程及结果（40分）3.平时成绩（态度认真、遵守纪律）（10分）5.设计报告的规范性、参考文献充分（不少于5篇）（10分）6.答辩（20分）总 分最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定） 指导教师签字： 年 月 日