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内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）

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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