毕业设计(论文)-基于PLC的智能家居安防系统

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模拟量输出扩展模块SM332有4种: 模拟量输入/输出扩展模块SM334有2种: 4. 接口模块

在S7-300PLC(CPU312、312C除外)中,当PLC得I/O点数超过256点或安装 的模块(包括I/O模块与特殊功能模块)数超过8个小时,需要在基本机架(或中央机架,简称CR)的基础上通过扩展机架(简称ER)进行扩展。在S7-300中,PLC最大允许连接的扩展机架数位3个。

用于S7-300PLC扩展的接口模块共有IM365、IM360、IM361共3种基本型号,IM365只能用于一级扩展(仅能连接一个扩展机架),扩展时在基本机架与扩展机架均应安装一个IM365模块。IM360/IM361需要配套使用,可以用于多级扩展,扩展时在基本机架上安装IM360模块,在扩展机架均安装IM361模块,IM361还可以连接其他IM361模块,多级扩展时可以通过IM361依次串联连接,但是受到S7-300最大扩展级的限制(最多可以连接3个扩展机架)。 2.2.1.2 PLC的选型

通过对上述西门子S7-300PLC的分析,可得知选用西门子S7-300PLC能够满足工艺的要求,且具备强大的功能。综合以上对系统的分析及价格上的考虑因素,本系统选用S7-300PLC CPU315-2DP;电源模块选用PS307/5A;I/O模块选用数字量输入模块SM321和数字量输出模块SM322,数字量输入模块采用32点DC24V/6.5W,数字量输出模块采用32点DC24V/6.6W;接口模块选用IM360和IM361。 2.2.1.3 PLC扩展机架和供电电源的设计

本设计中是将380V线电压变压为DC24V的电压以给PLC的扩展模块供电, PLC的电源模块由相电压220V供电。扩展机架和供电电路图见附图。 2.2.2 系统的软件设计

用对于PLC应用控制系统设计,其软件(程序)设计是核心。应用程序设计是指根据系统硬件结构和工艺要求,使用相应编程语言,对实际应用程序的编制和相应文件形成过程。

2.2.2.1 程序流程图

智能家居安防系统的程序流程图如图2.4所示。 2.2.2.2 PLC的I/O地址分配表

根据智能家居安防系统的技术要求,其部分I/O地址分配表如表2.1所示。

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开始N启动报警烟感、燃气、紧急是否报警用户设定报警YN布/撤防YN烟感、燃气、紧急报警门窗是否报警Y门窗报警报警复位完成结束

图2.4 程序流程图

2.2.2.3 程序

智能家居安防系统的程序见附录A。

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表2.1 部分I/O地址分配

信号 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 功能 信号 功能 信号 功能 报警复位 1#楼01住户门磁 1#楼01住户窗磁 1#楼01住户烟感 1#楼01住户燃气 1#楼01住户紧急 1#楼01住户布防 1#楼01住户撤防 I1.6 I1.7 I2.0 I2.1 I2.2 I2.3 I2.4 I2.5 I2.6 I2.7 I2.8 I2.9 I3.0 I3.1 1#楼02住户撤防 1#楼03住户门磁 1#楼03住户窗磁 1#楼03住户烟感 1#楼03住户燃气 1#楼03住户紧急 1#楼03住户布防 1#楼03住户撤防 1#楼04住户门磁 1#楼04住户窗磁 1#楼04住户烟感 1#楼04住户燃气 1#楼04住户紧急 1#楼04住户布防 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q0.8 Q3.1 Q3.2 Q3.3 Q3.4 Q3.5 门磁报警 窗磁报警 烟感报警 燃气报警 紧急报警 1#楼 2#楼 3#楼 4#楼 01住户 02住户 03住户 04住户 05住户 I1.0 1#楼02住户门磁 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 1#楼02住户窗磁 1#楼02住户烟感 1#楼02住户燃气 1#楼02住户紧急 1#楼02住户布防 本章小结

本章着重从硬件上及软件上介绍了这次设计中使用到的西门子S7-300 PLC的相关知识,并且根据改造系统的实际需要对所使用的PLC进行CPU型号及扩展模块的选择,进行了I/O地址的分配并绘制了程序流程图。

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第三章 WinCC对小区报警的组态

3.1 西门子S7-300及工程组态软件的应用

3.1.1 S7-300、多点接口网络 ( MPI ) 及PROFIBUS-DP

S7-300采用模块化设计,在一块机架底板上可安装电源、CPU、I/O模板、通信处理器CP等模块,其中CPU上有一标准化MPI接口,该接口既是编程接口又是数据通信接口,使用S7协议,通过此接口PLC之间、或与上位计算机之间可进行数据传输,从而构成MPI网络。网络上的设备被称为节点,每个节点有唯一的MPI地址,该地址是在S7-300硬件组态中设置的。

此外,通信处理器模块上有一个RS485接口,通过此接口可构成PROFIBUS现场总线,实现PLC之间、PLC与上位计算机之间的数据通信。该总线为多主多从结构,可方便构成集中式、集散式和分布式控制系统,性能可靠,硬件组成简单,网络协议实用,抗干扰能力强。网络配置图如图3.1所示。

图3.1 网络配置图

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(1)S7-300硬件组态

计算机作为编程装置,配备专用的通信卡 ( 如CP5412) ,运行S7-300编程软件包STEP7,首先对计算机进行相应参数设置,如通信端口的设置,MPI地址设定,选择数据传输速率等;然后通过MPI端口对S7-300进行硬件组态,即对S7-300的机架、电源、CPU、信号模件、通信处理器CP等按其实际配置类型和物理地址进行组态,其中在CPU的组态中设置MPI地址,最后将组态程序下载到PLC以确认。依次完成各PLC的组态后,便构建了MPI网络,在此基础上,将各PLC的通信端口由MPI口切换到通信处理器CP的RS485口,然后,设定各节点的通信地址,选择相应的PROFIBUS通信协议,便可构建PROFIBUS现场总线。 (2) S7-300软件编程

在STEP7中,可用梯形图 ( Ladder ) 、语句表( STL ) 或流程图 ( FlowChart ) 进行编程,若选择“线性程序设计”方法,则把所有程序放在组织块OB1中即可,OB1是PLC操作系统与用户程序间的接口,PLC周期性地调用此块。若选择“结构式程序设计”方法,则通过组织块OB1调用其它块如功能块FB、数据块DB等。 (3) S7-300相互间的通信

多点接口网络MPI及PROFIBUS中的各PLC之间通信比较容易实现,可在STEP7中创建全局数据通信表 ( 简称GD表),,对全局数据 ( GlobalData ) 进行定义,标明数据的发送和接收关系,然后将GD表下载到各PLC即可。 3.1.2 S7-300与S7-300之间的通信连接

本设计采用PROFIBUS-DP总线对S7-300之间进行通信,下面分别对S7-300进行组态,原则上先组态从站。主从站均采用S7-300CPU315-2DP。 (1)组态从站

1) 新建项目:在STEP7中创建一个新项目,点击右键,在弹出的菜单中选择“Insert New Object”—“SIMATIC 300 Station” ,插入S7-300从站,如图3.2所示。 2) 组态硬件:双击“Hardware”选项,进入“HW Config”窗口。点击“Catalog” 图标打开硬件目录,按硬件安装次序和订货号依次插入机架、电源、CPU等进行硬件组态。

插入CPU时会同时弹出PROFIBUS组态界面。点击“New”按钮新建PROFIBUS(1),组态PROFIBUS站地址,本例中为3。点击“Properties”按钮组态网络属性,选择“Network Settings”进行网络参数配置,在本例中设置PROFIBUS的传输速率为

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