内容发布更新时间 : 2024/5/13 17:09:44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）

处理和诊断功能的模块。

● 数字量和模拟量ExI/O模块，可用于危险防爆场所。

● 功能模块，供测量、计数、各种定位控制、凸轮控制和闭环控制使用。 ● 通讯模块，供点对点的连接，或通过AS—i、PROFIBUS和工业以太网进行通讯。

● 电源模块，提供24V直流工作电压。

● 接口模块，当用于SIMATIC S7-300多层机架配置时，连接主机架和扩展机架。 信号模块是SIMATIC S7-300和生产过程之间的接口。有各种不同类型的数字量和模拟量模块可供选择，因此可以按扩展功能所需的输入和输出的要求做出正确选择。S7-300的模块具有以下特点。

① 安装容易

传感器和执行机构是通过前连接器连接到模块的，如果模块被置换，只需将该连接器插入相同类型的新模块就可，其连线保持不变。前连接器上的机械编码能起到防止插入其他类型的模块的作用。 ② 组装密度高

S7-300节省空间的原因之一在于每个模块上带有大量的通道。带有8~32个数字量通道或者2~8个模拟量通道的模块可供选用。 ③ 组态简单

利用STEP7，就可以对模块进行组态和参数赋值，不用做复杂的开关设定动作。数据是集中存储的，在一个模块被置换后，数据就被自动传送到新的模块上以防止传送出错。 ④ 诊断/中断功能

许多模块还监视信号的采集（诊断）和来自过程的信号（过程中断）。这表明，系统能对任何采集出错或过程事件做出快速响应。对于控制器是否应该做出响应以及做出什么样的响应，用户能在STEP7中进行组态。

1.3.3 通信

S7-300支持的通讯网络包括：

● 工业以太网（IEEE802.3和802.3u）—供扩展级和单元级联网使用的国际标准。 ● PROFIBUS（IEC61158/EN50170）—供单元级和现场使用的国际标准。 ● AS-Interface（EN50295）—与传感器和执行机构进行通讯的国际标准。

5

内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）

● EIB（EN50090，ANSI EIA776）—供楼宇安装系统和楼宇自动化使用的国际标准。

● MPI-多点连接—供两个节点（站）之间，以专用的通讯协议进行通讯使用。点到点的连接是最简单通讯方式，有多种专用通讯协议可供选择，如RK512、3964（R）和ASCⅡ。 ① 过程或现场通讯

过程或现场通讯用来将执行机构和传感器连接到CPU，这种连接可以通过集成在CPU上的接口或接口模块（IM）、功能模块（FM）和通讯模块（CP）来实现。另外，AS-i和PROFIBUS-DP网也支持过程或现场通讯。

② 数据通讯

数据通讯是指可编程控制器相互之间的数据传送，或一台可编程控制器和智能设备（如PC机）之间的数据传送。数据通讯是经由MPI、PROFIBUS或工业以太网来完成的。

1.3.4 扩展功能

若控制任务需要使用的模块数多于8个，则S7-300的中央控制器可用扩展机架加以扩展（CPU312IFM、CPU312、CPU312C和CPU313除外）。最多可有32个模块与中央控制器相连，每个扩展机架最多可以放置8个模块。各机架之间的通讯是由接口模块IM自动处理。若工厂设备分布较分散，则中央控制器和扩展机架可以分开安装，距离最远为10m。也就是说，单机架配置时，最大配置是256个I/O；而多机架配置时，最多可达1024个I/O。对于使用PROFIBUS-DP的分布式系统，最多可以连接65536个I/O。

1.4 监控软件WinCC简介

西门子公司的WinCC是Windows Control Center（视窗控制中心）的简称。它集成了SCADA、组态、脚本（Script）语言和OPC等先进技术，为用户提供了Windows操作系统（Windows 2000 或XP）环境下使用的各种通用软件功能。WinCC继承了西门子公司的全集成自动化（TIA）产品的技术先进和无缝集成的特点。

WinCC运行于个人计算机环境，可以与多种自动化设备及控制软件集成，具有丰富的设置项目、可视窗口和菜单选项，使用方法灵活，功能齐全。用户在其友好的界面下进行组态、编程和数据管理，可形成所需的操作画面、监控画面、控制画面、报警画面、实时趋势曲线、历史趋势曲线和打印报表等。它为操作者提供了图文并茂的、形象直观

6

内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）

的操作环境，不仅缩短了软件设计周期，而且提高了工作效率。WinCC的另外一个特点在于其整体的开放性，它可以方便地与各种软件和用户程序组合在一起，建立友好的人机界面，满足实际需求。用户也可将WinCC作为系统扩展的基础，通过开放式接口，开发其自身需求的应用系统。

WinCC因其具有独特的设计思想而具有广泛的应用前景。借助于模块化的设计，能以灵活的方式对其加以扩展。它不仅能应用于单用户系统，而且能构成多用户系统，甚至包括多个服务器和客户机在内的分布式系统。WinCC集生产过程和自动化于一体，实现了相互间的集成。

1.5 STEP 7编程软件简介

STEP 7编程软件用于SIMATIC S7、M7、C7和基于PC的WinAC，是供它们编程、监控和参数设置的标准工具。为了在个人计算机上使用STEP 7，应配置MPI通信卡或PC/MPI通信适配器，将计算机连接到MPI或PROFIBUS网络，来上载和下载PLC的用户程序和组态数据。STEP 7允许两个或多个用户同时处理一个工程项目，但是禁止两个或多个用户同时写访问。

STEP 7具有以下功能：硬件配置和参数配置、通信组态、测试、编程、启动和维护、文件建档、运行和诊断等功能。在STEP 7中，用项目来管理一个自动化系统的软件和硬件。STEP 7用SIMATIC管理器对项目进行集中管理，它可以方便地浏览SIMATIC S7、M7、C7和WinAC的数据。实现STEP 7各种功能所需的SIMATIC软件工具都集成在STEP 7中。

STEP 7提供了几种不同的版本以适应不同的应用和需求。

● STEP 7 Micro/DOS, STEP 7 Micro /WIN:适用于S7-200系列PLC的编程、组态软件包；

● STEP 7 Lite：适用于S7-300、C7系列PLC、ET200X和ET200S系列分布式I/O的编程、组态软件包；

● STEP 7 Basis：适用于S7-300/S7-400、M7-300/M7-400和C7系列编程、组态软件包；

● STEP 7 Professional:除包含了STEP 7 Basis版本中标准组件外，还包含了STEP 7扩展软件包，如SCL、GRAPH和PLCSIM。

7

内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）

1.6 智能家居安防系统开发的必要性

近年来，随着贫富差距的不断增大，各地入室盗抢案件和火灾的时有发生，造成了无数家庭巨大的经济损失甚至人员伤亡。如何加强门窗防护，把匪徒挡在家外，是避免入室命案的关键所在！目前最为先进的智能化家庭安防系统的出现，为居室的使用者营造了一个安全、舒适、高效、便利的居住环境，必将以不可逆转之势席卷千家万户。

统计表明，未来5年内，智能门窗总盈利空间达到38亿元之巨，如果加上各地写字楼、宾馆酒店、高校学府、体育馆、展馆、科研机构等，实在是难以计算！未来几年内，一个又一个百万富翁乃至千万富翁将因此而产生。据此，尽快研制开发出一套适合我国国情的智能家居安防系统并投运市场，具有广泛的应用前景。

1.7 国内外发展现状

随着智能家居的发展，安防系统在智能家居中显得越来越重要，国外的许多大公司早已进入到该领域中，如微软公司投资一家Itran公司，专业从事家庭安防和家庭自动化的开发设计；IBM公司与建筑商合作，为用户提供装备有先进的安防系统的智能化住宅。美国联邦政府和IBM、AT$T等大型IT企业，联合投资4000亿美元，为全国500万个小区和9000万个家庭提供全面的小区和家庭的安全防护和信息服务。在国内外关于智能家居系统相关的示范工程和研究就有：IBM的网络化家居和梦幻空间（dream space）工程；HoneyWell的家庭自动化工程；Cisco的网络社区工程；Motorola智能家居工程；Invensys的网络化家居工程；MIT的智能厨房研究项目；亚利桑那大学的WAVES和I2SEE项目；中美科龙智控联合中心（中科院、广东科龙和美国亚桑那大学）的智能家居项目；北京恒生新创的智能家居系统工程等。

1.8 论文的主要研究内容

结合国内一些智能家居安防系统设计经验，我们主要做了以下几个方面的研究工作: （1）介绍了智能家居安防的组成结构与工作原理。 （2）对智能家居安防系统进行设计。

（3）S7-300软件编程，工控组态软件WinCC，S7-300与S7-300之间和S7-300与工控组态软件WinCC之间的通信。 （4）WinCC对小区报警的组态。

8

内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）

（5）WinCC与STEP 7对小区报警的调试与监控。

本章小结

本章首先介绍了智能家居安防系统的定义及其功能，然后介绍智能家居安防系统目前在国内外的发展情况并着重分析了现阶段智能家居安防系统的必要性，从而引出了PLC控制技术。接着从PLC的发展历史、体系结构、特点以及优势等方面对PLC技术做了全面的论述。最后提出了本课题研究的主要内容：使用PLC技术实现基于PLC的智能家居安防系统。

9