内容发布更新时间 : 2024/5/13 10:26:57星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）
4.2.4 运行中的报警记录画面 .................................................................................. 53 4.2.5 运行中的归档画面 .......................................................................................... 53 4.2.6 运行中的报表画面 .......................................................................................... 53 本章小结 ........................................................................................................................... 55 总结与展望 .............................................................................................................................. 56 参考文献 .................................................................................................................................. 57 附录A 程序 .......................................................................................................................... 58 致谢 .......................................................................................................................................... 67
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第一章 概述
1.1 绪论
随着智能家居的发展和人民生活水平的提高，人们对财产、人身安全的要求也越来越高，安防系统不再只局限于防盗，而且要能做到防火、防劫，以及即时解决突发事件，家居安防模式也由古老的铁门铁锁铁栏杆（被动式防盗）逐渐向各种电子探测器、报警中心（主动式防盗）方向发展。智能家居安防系统开始逐渐成为普通用户和智能家居设备提供商的关注重点，因此开发一套安全可靠的安防设备，成了当务之急。智能家居安防系统是指由各种先进的、智能化的电子保安设备对住宅各要害部位进行多种监测、一旦监测到异常情况就触发报警服务的智能系统；它集防盗、防劫、防火、防燃气泄漏等功能于一体，一遇异常即刻自动报警，系统中各安防设备相互通信配合，让居住者高枕无忧。家居安防系统主要由防盗、防火灾、防燃气泄漏报警系统组成。
安防报警系统必须具有稳定、可靠、易操作等特点，且能保证实现有警必报、无警不误报这两个主要目标。现在市场上已经有不少针对家居的安防系统出现，主要可分为两类。一种是较为传统的本地监控方式，主要是由一些报警探头和对讲门铃等组成，当用户出门以后，该系统就不能发挥应有的作用，这样在最需要监控的时刻设备反而不能发挥应有的作用。另一种对传统的方式进行了改进，当出现报警后，该信息可通过小区报警中心，由小区报警中心的工作人员派出保安人员去进行检查和通知主人。
通过小区联网，采用可编程控制器可实现对整个小区内所有安装家庭安全防范系统的用户进行集中的保安接警管理。每个家庭的安全防范系统通过总线都可将报警信号传送到管理中心，管理人员可确认报警的位置和类型，同时计算机还显示与住户相关的一些信息，以供保安人员及时和正确的进行接警处理。安防监控系统是智能化住宅小区的重要组成部分。其监控系统对小区重点区域采取实时监控、层层设防。让业主生活在无形防盗网之中。既安全，又人性化，使智能住宅小区具备了全方位的安全保障。
楼宇自动化的不断发展，由古老的家居安防模式（被动式防盗）远远不能满足住户要求。我们本次设计的家居安防系统就是采用可编程控制器S7-300系列，它不仅可靠性高，而且操作、修改、扩展极为方便，提高了安防系统的功能与性能。
可编程控制器与个人计算机、图形工作站、小型机等相结合，可实现屏幕显示、数据采集、记录保持、回路面板显示等功能亦即实现了分散型控制系统的功能。
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可编程控制器的不断发展，使越来越多的工程人员认识到它的优越性。对于当今的可编程控制器来说，凡是需要自动化控制系统存在的地方，就需要可编程控制器。目前来说，可编程控制器主要应用于有大量开关和少量模拟量的控制系统方面。
本设计从掌握和规划家居安防自动控制系统入手，重点介绍如何实现小区的网络扩建和上位机监控的小区报警问题，了解家居安防系统控制工艺和流程，熟悉如何利用西门子WinCC监控软件实现对可编程控制器进行监控和STEP7软件对可编程控制器进行模拟控制，从而做到系统完善与实现。
1.2 PLC的应用领域和发展趋势
1.2.1 PLC的应用领域
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、安全防范、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，也可用于多机群控制及自动化流水线。
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。如何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. 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，完成一定得控制操作，也可以利用通信功能传送到别的
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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。
5. 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得很快，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。 1.2.2 PLC的发展趋势
1. 向高速度、大容量方向发展
为了提高PLC的处理能力，要求PLC具有更好的响应速度和更大的存储容量。目前，有的PLC的扫描速度可达0.1ms/k步左右。PLC的扫描速度已成为很重要的一个性能指标。
2. 向超大型、超小型两个方向发展
当前中小型PLC比较多，为了适应市场的多种需要，今后PLC要向多品种方向发展，特别是向超大型和超小型两个方向发展。现已有I/O点数达14336点的超大型PLC，其使用32位微处理器，多CPU并行工作和大容量存储器，功能强。小型PLC由整体结构向小型模块化结构发展，使配置更加灵活，为了市场需要已开发了各种简易、经济的超小型微型PLC，最小配置的I/O点数为8～16点，以适应单机及小型自动控制的需要。
3. PLC大力开发智能模块，加强联网通信能力
为满足各种自动化控制系统的要求，近年来不断开发出许多功能模块，如高速计数模块、温度控制模块、远程I/O模块、通信和人机接口模块等。这些带CPU和存储器的智能I/O模块，既扩展了PLC功能，又使用灵活方便，扩大了PLC应用范围。
加强PLC联网通信的能力，是PLC技术进步的潮流。PLC的联网通信有两类：一类是PLC之间联网通信，各PLC生产厂家都有自己的专有联网手段；另一类是PLC与计算机之间的联网通信，一般PLC都有专用通信模块与计算机通信。为了加强联网通信能力，PLC生产厂家之间也在协商制订通用的通信标准，以构成更大的网络系统， PLC已成为集散控制系统（DCS）不可缺少的重要组成部分。
4. 增强外部故障的检测与处理能力
根据统计资料表明：在PLC控制系统的故障中，CPU占5%，I/O接口占15%，输入设备占45%，输出设备占30%，线路占5%。前二项共20%故障属于PLC的内部故障，它可通过PLC本身的软、硬件实现检测、处理；而其余80%的故障属于PLC的外部故
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障。因此，PLC生产厂家都致力于研制、发展用于检测外部故障的专用智能模块，进一步提高系统的可靠性。
5. 编程语言多样化
在PLC系统结构不断发展的同时，PLC的编程语言也越来越丰富，功能也不断提高。除了大多数PLC使用的梯形图语言外，为了适应各种控制要求，出现了面向顺序控制的步进编程语言、面向过程控制的流程图语言、与计算机兼容的高级语言（BASIC、C语言等）等。多种编程语言的并存、互补与发展是PLC进步的一种趋势。
1.3 西门子S7-300简介
1.3.1 一般特性
SIMATIC S7-300是一种通用型的PLC，能适合自动化工程中的各种应用场合，尤其是在生产制造工程中的应用。模块化、无风扇结构、易于实现分布式的配置以及易于掌握的特点，使得S7-300在不少工业领域中成为一种既经济又切合实际的解决方案。
S7-300由多种模块部件所组成，各种模块能以不同方式组合在一起，从而可使控制系统设计更加灵活，满足不同的应用需求。各模块安装在DIN标准导轨上，并用螺丝固定。这种结构形式既可靠，又能满足电磁兼容要求。背板总线集成在各模块上，通过将总线连接器插在模块的背后，使背板总线连成一体。在一个机架上最多可并排安装8个模块（不包括CPU模块和电源模块）。
S7-300有各种不同性能档次的CPU模块可供使用。标准CPU提供范围广泛的基本功能，如指令执行、I/O读写、通过MPI和CP模块的通讯，紧凑型CPU本机集成I/O，并带有高速计数、频率测量、定位和PID调节等技术功能。部分CPU还集成了点到点或PROFIBUS通讯接口。
S7-300的指令集包含350多条指令，包括了位指令、比较指令、定时指令、计数指令、整数和浮点数运算指令等。CPU的集成系统功能提供了例如中断处理和诊断处理等这样一类系统功能，由于它们是集成在CPU的操作系统中，因此也省了很多RAM空间。
1.3.2 模块的种类
S7-300的模块品种齐全，因此，它能适合各种类型的应用场合。有以下类型的模块可供选用：
● 数字量和模拟量I/O模块，几乎对所有类型的现场信号都适用，包括具有中断
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