1、 毕业设计文献综述 电气工程及其自动化 基于 PLC 控制的简易居室安全设计 前言 随着生活水平的提高 ,家居生活中的安全隐患越来越引起人们的关注 ， 现代社会生活节奏加快，短期出差、家庭旅游越来越普遍，户主短期不在家庭居室居住，由此针对户主短期不在家居期间的安全防盗问题日益突出。大多数的报警装置由于可靠性差，功能单一或造价高等原因而难以普及。目前市售集群式防盗系统一般是以单片机为核心的控制部件，加上外围的探测部件构成，虽然这类系统不管在相互连接上非常简单，集成度也高，功能上亦非常的全面，但是程序编写起来非常的困难， 还需要专业的技术人员进行维护， PLC 一种新型的通用自动化控制装置，它将传
2、统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体 ， 控制功能强，可靠性高，使用灵活方便 。 PLC 简介 国际电工委员会（ IEC）于 1982 年 11 月和 1985年 1 月对可编程序控制器作了如下的定义：“ 可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的命令，并通过数字式模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控 制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充功能的原则而设计 ” 。 PLC 是与计算机相似的硬件系统，具有 1.功能
3、完善 2模块化结构，硬、软件开发方便。 3操作方便，维护、改造容易。 4性能稳定，可靠性高。 5具有较高的性能，价格比 16。 国内外已广泛应 用于机械、冶金、石油、化工、轻工、纺织、电力、电子、食品、 交通等行业。经验表明， 80 以上的工业控制可以使用 PLC 来完成。 按照应用范围 ，大致 分为以下几类： 1.开关 逻辑控制 这是 PLC 最基本、最广泛的应用领域，它取代传统 的继电器控制系统，实现逻辑控制、顺序控制，可用于单机控制、多机群控、自动化生产线的控制等。例如注塑机、印刷机械、订书机械、切纸机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线的控制等等。 2.位置控制 大多数的 PLC
4、 制造商，目前都提供拖动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。这一功能可广泛用于各种机械，如金属切割机床、金属成型机床、装配机械、高精度印刷机械、轮胎帘布裁断机、轮胎成型机、机器人和电梯等的控制。 3.过程控制 过程控制是指对温度、压力、流量等连续变化的模拟量的闭环控制。 PLC 通过模拟量 I 0 模块 ， 实 现 模 拟 量 与 数 字 量 之 间 的 A D 、 D A 转 换 ， 并 对 模 拟 量 进 行 闭 环PID(Proportional-Integral-Derivative)控制。现代的大、中型 PLC 一般都有 PID 闭环控制模块。这一功能可用 PID 子程序来实
5、现，也可用专用的智能 PID 模块实现，而松下 FP10 的指令系统甚至能提供专门的 PID 指令。 4.数据处理 现代的 PLC 具有数学运算 (包扩矩阵运算、函数运算、逻辑运算 )、数据传递、转换、排序和查表、位操作等功能，也能完成数据的采集、分析和处理，这些数据可通过通信接口传送到其它智能装置，如计算机 数值控制（ CNC）设备，进行处理 1。 5.通信联网 PLC 的通信包括 PLC 相互之间， PLC 与上位计算机， PLC 和其它智能设备间的通信。 PLC 系统与通用计算机可以直接或通过通信处理单元、通信转接器相连构成网络，以实现信息的交换，并可构成 “ 集中管理、分散控制 ” 的
6、分布式控制系统，满足工厂自动化 (FA)系统发展的需要。各 PLC系统或远程 I 0 模块按功能各自放置在生产现场分散控制，然后采用网络连接构成集中管理信息的分布式网络系统。网络系统正向开放、标准、互连的方向发 展。 PLC 在国内外的具体应用 阿姆斯特丹市的 荷兰 ATS 电力线通信有限公司研发了 PLC-BUS，此技术稳定性强，成本又低，更在多领域具有很大的发挥空间，比如电器控制，灯光控制， HVAC 控制以及网络与电器设备间的通信，这说明 PLC 在居室控制上的应用已经越来越广泛。 中小型车间加热炉 是 步进炉，用来对连铸坯进行加热。钢坯需要经五段加热区加热到适当温度后出炉。加热炉燃烧介
7、质各参数的稳定运行非常重要，它直接影响到烧坯的质量 ,并涉及着安全生产等重大问题。应用 PLC 的一些特殊功能模块和一些普通的 I/O 模块对加热炉的各个参数进行自动控制 以及 通过 PLC 和变频器的通讯实现 对变频器输出频率的控制 3。 现仪控系统 16 套自动调节回路中，均采用 PID 调节，操作方式分为自动、手动方式，执行机构有 14 套电动方式、 2 套液动方式。操作站实行对炉子的状态监控、意外事件报警等功能。 PLC 的引用为加热炉提供了稳定运行的条件，促进安全生产，时刻掌握生产中的状态 5 。 1 Schneider-施耐德电气（中国）投资有限公司 Neza PLC 是性能可靠、
8、容易使用的小型 PLC 其 I/0 点数 扩展性强， 从 14 点可扩展至 80 点，具备高速计数、脉冲输出、实时时钟、网络通讯、及客户定制等先进功能。 技术说明： CPU 单元： 8 点输入 / 6 点输出， 12 点输入 / 8 点输出 , 两种基本结构。 普通 I/O 扩展单元： 12 点输入， 8 点输出的扩展结构，最多可连接 3 个扩展单元，可将本地 I/O点数扩展 至 80 点。 模拟量扩展单元： 4 路 AD , 2 路 DA。 远程通讯扩展单元： 4 点输入 / 4 点或 8 点输出， 一个 RS485 通讯端口连接远程 I/O，支持Modbus 通讯。 编程：中文化界面， W
9、indows 平台。梯形图，指令表编程语言。允许简单编程，语言自然，符合思维习惯。 应用： Neza PLC 广泛应用于机床，纺织机械，印刷机械， 塑料机械，包装机械，空调，食品机械等行业 11。 2 安控 Rock E20 系列 PLC Rock E20 系列 PLC，是安控公司集多年的开发、工程经验设计的新一代 PLC 产品。该产品是模块式现场可编程控制器，通过程序设计可完成复杂的数据采集、逻辑和过程控制等功能，选择适宜的通讯方式和协议可实现本地或远程测控。能适应地理环境恶劣无人值守的应用方式，可广泛用于工业自动化领域 10。 居室防盗上的研究 1基于单片机控制的智能家庭防盗报警系统 目前
10、市场上有一种集群式防盗系统以单片机或单板机为核心的控制部件以及外围 探测部件构成， 通常红外线发射电路都是采用脉冲调制式。红外接收电路首先将接收到的红外光转换为电信号，并进行放大和解调出用于无线发射电路的调制信号。当无人遮挡红外光时，锁相环输出低电平，报警处于监控状态；一旦有人闯入便遮挡了红外光，则锁相环失锁，输出高电平，驱动继电器接通无线发射电路，监控室便可接收到无线报警信号，并可区分报警地点。 当我们考虑的范围广一点：若是在小区每一住户内安装防盗报警装置。当住户家中无人时，可把家庭内的防盗报警系统设置为布防状态，当窃贼闯入时，报警系统自动发出警报并向小区安保中心报警。周界 报警系统：在小区
11、的围墙上设置主动红外对射式探测器，防止罪犯由围墙翻入小区作案，保证小区内居民的生活安全 。 在小区的围墙上设置主动红外对射式探测器，防止罪犯由围墙翻入小区作案，保证小区内居民的生活安全 。 2基于 GSM 无线防盗报警系统的研制 安全报警系统是智能家居的重要组成部分。我 们设计的无线防盗报警系统以拨打电话或发送短信 息的方式通过 GsM(Global 即 stemfo:Mobile)网络多 点传送报警信息，以直观的中文形式在手机和电脑 屏幕上显示警情。由于本系统采用无线探头检测警 情，并借助 GSM 无线网络 传送警情信 . 无线防盗报警系统就是在 GSM 的平台下实现的。利用 VB6.0 实
12、现微机与手机模块串行通信的过程 4。 3新颖实用的 PLC 防盗系统 图 2.1 防盗系统图 探头（ 1）到（ n）是所放置的防盗点，探头与监控指示灯之间由 PLC 所连接，当探头检测到人体信号后可以使内部继电器吸合，对 PLC 来说相当于一个开关信号， PLC 接受信号运算处理后能输出驱动电压给监控指示灯，由发光二极管或小灯泡组成的监控指示灯亮，蜂鸣器就会叫 2。 探头种类也有很多种，有雷达，微波，感应类等。探头的连接方法：如图 2.2 所示 图 2.2 探头连接图 4 在远程 监控 上的摸索 目前远程监控主要有以下几种方式 ： 短距离长线监控 ;通过市话网 ； 通过 internet 网络
13、；通过自组网络 (CDPD 网 );通过数传电台方式。短距离长线监控 和自组网络需要自己建立网络，所以运行起来投资太大，也不容易维护，而 市话网和 internet 网络具有覆盖面太小的局限性，虽然信号好，比较低廉，但效果都是由运营商决定的，所以线路安全性得不到保障。数传电台传播范围受到局限，因为是通过无线电传输的，虽然实时性好，但是容易受到无线电的干扰。所以上诉三者，都有自己的局限性，效 果都不是特别理想，达不到我们的要求。然而 PLC 具备解决了上面的一些困难，在这些方面具备了得天独厚的优点。 小结 从对对本课题进行的一些搜索和对以前书本进行的回顾，也整理了大量的文献资料，对 PLC有了更
14、深一步的体会和理解，温故而知“新”，对 PLC 的应用方面有更深层次的思考，针对本课题居室安全问题，也阅读了许多国内外的一些创新思想，和创作方式，从中也有了很多的灵感，并且有进行了比较分析，取长补短， PLC 在居室安全上的智能控制上也能达到目的。大学四年了，应该对所学得的知识好好进行回顾与提升对它的理解，通过对课题的 研究，也懂得了如何去寻找自己所需要的专业知识的方法，提高了对文献资料的分析，提炼，综合，以及运用。为进一步科研做好扎实的基础。 参考文献 1.常斗南，刘立夫 .小型可编程序控制器原理与实践 M.沈阳：辽宁科学技术出版社， 1993. 2.林小峰 .可编程序控制器原理与应用 M.
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