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课题研究的目的及意义防盗门报警系统是在传统的门锁基础上发展而来的。现在许多场合还在使用传统的门锁。传统的门锁是一种单纯的机械装置虽然经过不断改进安全性有所提高但无论设计多么合理材料多么坚固总能通过种种非正常手段把它打开因此安全性较差。对每个使用者来说一把锁配一把钥匙使用起来不方便在出入人较多的通道钥匙的管理也相当麻烦遇到钥匙丢失或人员更换都要把锁和钥匙一起更换。本设计研究防盗门报警器控制系统采用控制单元对报警器信号进行采集通过PLC的运算输出开门信号、关门信号以及报警信号。系统设计采用可编程控制器进行程序控制达到系统工艺控制的目的。本系统设计在详细了解控制系统的工艺要求的基础上采用可编程控制器进行系统的硬件设计和软件编程调试通过程序流程的思路和编程技巧达到系统的工艺目的。可编程控制器可靠性能高、抗干扰性强、经济实用、功能完善、体积小巧、扩展性好等优点是现代工厂控制系统设计的最佳选择。1.2 防盗门报警器的研究现状最近几年随着自动识别技术的发展防盗门报警系统得到了飞跃式的发展进入了成熟期出现了乱序键盘防盗门报警系统、IC卡式防盗门报警系统、感应式防盗门报警系统、各种生物识别防盗门报警系统这些防盗门报警系统应用的自识别系统更为先进感应技术、生物识别技术等设计也趋于更合理控制器与识别仪分体设计识别仪安装在门外控制仪安装在门内即只有识别仪对控制器的传输线露在外面其他所有控制线均在门内因此在安全性上有很大提高系统的可靠性管理和使用的方便性等方面也有很大进步。在微机的通信方面较早的防盗门报警系统多采用单机控制型。这种类型的防盗门报警系统多采用RS485通信方式、投资小、线路专用。随着网络的普及应用出现了网络型防盗门报警系统。其通信方式采用的是TCP/IP协议技术含量高很容易实现网络控制及异地控制。适用于大系统或安装位置分散的单位。随着人们对防盗门报警系统各方面要求的不断提高防盗门报警系统的发展会呈现出应用范围越来越广泛和集成应用的发展趋势。1.3 防盗门报警器的研究内容防盗门报警器系统的工作过程是持卡者进门或双向读卡出门是读卡器读卡将个人识别卡中的信息传输给门禁控制器门禁控制器根据卡号、当前时间和内部数据库中的信息判断该卡是否有效之后控制电锁是否打开。系统还可以进行实时监控每一次读卡门禁控制就将卡号登录时间、有效、无效等信息作为一条事件记录下来传输控制中心计算机并在显示屏上显示来。按照以上的工作过程对防盗门报警器控制系统进行硬件分析设计、软件程序设计以及仿真调试设计。达到系统设计的要求。1.4 系统的研究思路为了保证防盗门报警器控制系统顺利设计完成详细的设计思路如下几点1对防盗门报警器控制系统的资料进行查询了解详细的控制工艺对国内外研究现状进行分析进行系统设计策略分析。2详细分析控制系统的工艺策略明确工艺控制的信号输入和输出选择最佳控制策略并完成与系统相关的电气选型和计算确定具体的控制方案。3对系统进行硬件设计思路分析明确图纸设计的具体内容考虑系统安全保护、预留扩展等完成硬件图纸设计和接线分析。4按照系统控制策略方案和硬件设计图纸进行程序流程的工艺分析对系统的每个功能实现进行程序流程设计在此基础上完成程序编写和调试达到控制的要求。2 防盗门报警器的总体设计2.1 防盗门报警器的工艺要求按照设计的内容防盗门报警器系统的基本系统组成即控制器读卡器开关门机构利用防盗报警装置中常见的门磁开关共同构成了这套以一间屋子为假想防护对象的系统。进出门人员只有经过授权才可以使用密码卡密码卡等开门方式中的一种进入屋内。具体的设计工艺如下1设置权限对每个通道设置那些人可以进出哪些人不可以进出。并且对可以进出该通道的人进行进出方式授权进出方式通常有密码、读卡生物识别、读卡密码三种方式。设置进出该通道的人在什么时间范围内可以进出。2监控设计实时察看每个门区人员的进出情况每个门区的状态。3异常报警设计主要进行门报警和窗报警检测和输出通过红外线检测是否有异常对窗户震动产生可能的异常进行报警通过报警器输出当前异常情况。2.2 系统的方案比较按照防盗门报警器控制系统的方案分析明确了该系统的控制思路以及系统输入和输出的控制策略。按照系统的工艺设计要求进行控制系统的开发设计取得良好的控制效果和稳定可靠的应用结果。具体方案比较分析如下1单片机系统控制方案单片机系统控制功能比较强大对现场系统的控制精度比较好而且能够根据具体控制算法进行程序设计能够达到控制要求。但是单片机开发周期比较长从硬件设计到制作单片板软件设计和调试等花费时间比较长另外单片机的扩展性能差对系统后期的改造升级适应性差。特别对现场信号的干扰往往会影响整个系统运行的稳定性如果安装环境恶劣单片机系统将容易损坏。按照本系统设计扩展性要求和可靠性要求该方案不适合本系统设计的控制策略。2可编程控制器系统控制方案对于可编程控制器自身的优势来说它结合了当前研究的最新技术特别是计算机技术的发展、自动控制理论的深入研究成果以及通信技术的长足发展等为可编程控制器提供了高可靠性和功能强大的保障。可编程控制器对现场信号的抗干扰能力比较强能够适应各种场合下的现场工艺控制策略特别是可编程控制器的开发周期短扩展性强模块化设计为可编程控制器的功能实现提供了各种可能性按照最常用的模拟量控制、运动控制、传动控制等各种控制方式可编程控制器完全可以胜任。如果现场工艺发生改变可以对程序进行升级修改并且下载程序并调试即可无需繁复的二次开发过程在硬件设计过程中只需要对系统扩展的余量充分保留后期设计很方便。因此采用可编程控制器作为本系统的主控制器是最佳的选择。2.3系统的方案确定按照系统的设计工艺要求以及控制方案本设计主要选择可编程控制器进行设计对防盗门报警器进行方案确定如下图所示。图2-1防盗门报警系统方案框图由以上系统分析可知防盗门控制系统的硬件设计主要包括读卡器、控制器、开关门输出的设计。按照以上的方案框图系统的输入部分主要包括读卡门开输入、室内和室外开关门输入、开门和关门反馈输入、设防按钮输入、门铃按钮输入、门磁开关输入、窗磁开关输入、红外输入以及消音输入等系统的输出部分主要包括开门输出、关门输出、报警输出、设防信号输出、门铃输出、门报警或窗报警输出、震动输出以及红外输出灯等、3 防盗门报警器的硬件设计3.1 可编程控制器的选择可编程控制器主要应用于工业控制环境是一种通过数字运算和逻辑控制操作的电子系统。可编程控制器通过专用的编程软件进行设备组态和工艺程序的编制来实现工业现场逻辑控制运算、顺序功能控制、时间控制、计数控制以及各种数据计算和控制达到工业现场系统自动化、智能化的工艺控制目的。可编程控制器将先进的自动化控制技术、计算机硬件和软件技术、通信科学技术等多领域的学科融为一起形成强大的电子控制产品。就当前工业自动化发展趋势而言可编程控制器是最重要、能够在各种场合下实现控制的工业工控产品。1中央处理单元中央处理单元也称为CPU是可编程控制器的“大脑”CPU可以进行电源自检、硬件组态自检、存储器调用、I/O点的状态调用等。当可编程控制器处于运行状态时CPU通过循环扫描的方式将现场的信号数据接收存入相应的输入映象区然后按照用户编写的程序进行扫描执行程序将程序运算的结果输出到输出映象区。CPU不断地循环扫描执行程序直到可编程控制器处于停止状态。CPU的运行速度是非常重要的硬件参数该参数往往决定着可编程控制器的指令处理能力I/O数量的计算和软件程序的容量等。2存储器按照可编程控制器的存储设计PLC的存储器分为两种分别为系统存储器和用户存储器两类。系统存储器存放着系统的内部程序一般客户不允许访问和更改用户存储器可以进行用户程序的存储。包括程序的数据、状态等。用户存储器可以存放用户编写的应用程序在可编程控制器运行过程中用户存储器随时调用参数达到系统命令执行的目的。3通信接口可编程控制器的通信接口主要用于和计算机以及其他设备之间进行通讯。通常可编程控制器的通讯接口为RS-232接口/RS-485接口可以进行各种通讯协议的通讯。可编程控制器通过这些接口可以连接上位机、仪表、变频器等其他单元。4电源可编程控制器为内部电子系统提供工作电源为整个系统的稳定安全运行起着非常重要的作用通常使用的可编程控制器有AC220V交流电源和DC24V直流电源两种。可编程控制器的特点如下1可靠性高、抗干扰能力强可编程控制器采用现代先进的电子技术集成有大规模现代集成电路通过严格的工艺生产该集成电路具有很强的抗干扰能力因此可靠性比较高。在大型知名品牌的三菱PLC中F系列的可编程控制器无故障时间高达三十万小时。由于采用集成电路并且可编程控制器带有自我检测的功能如果发生硬件故障可编程控制器将发出警告信息。2硬件配套齐全、功能强大可编程控制器经过50多年的发展已经形成标准化、系列化和模块化针对现场不同的应用场合开发有不同应用的模块提供给用户选择和配置按照相关硬件组态可以将不同的模块组态在一起更好的实现不同的控制要求和系统要求。目前可编程控制器的功能模块已经覆盖到各行各业的任何不同的控制领域比如常见的过程控制领域、模拟量控制领域、数控机床控制领域等依靠可编程控制器强大的通信功能可以实现PLC和人机界面的信息交互使控制系统更加人性化智能化。3易学易懂、深受欢迎可编程控制器是面向工业环境控制而研发设计的产品编程语言沿用了继电器控制系统的习惯简单易学易懂并且能够通过各种编程方法和硬件模块的使用达到工业用户的各种工艺设计要求深受工程技术人员的喜爱。4体积小巧、扩展能力强可编程控制器的体积小巧占用空间不多而且经常安装于机械内部使用非常方便。可编程控制器的设计工作、现场安装和调试工作量比较小并且日常维护比较方便系统升级改造比较方便程序设计方法比较多容易改造成功。特别是大型可编程控制器该系统改造的工作时间要比其他相应的控制器改造时间少的很多工作效率明显提高。对于西门子的小型PLC系列中S7-200可编程控制器应用比较广泛该可编程控制器的可靠性能高、系统的功能比较强大、指令丰富可以应对各种场合的工况设计该可编程控制器常用的通讯方式为PPI通讯、MUDBUS通讯、以及USS通讯等。在实际应用中可以根据工程的具体协议进行设计。该可编程控制器可以扩展7块功能模块。在S7-200的系列家族中按照系统的功能特性主要由CPU221-226各种型号组成。本系统按照设计的要求选用的可编程控制器为S7-200 CPU226型号进行程序的设如需成品或定制单片机、PLC设计文章下方有联系方式致 谢本次毕业设计在指导老师的悉心辅导下完成的我特别感谢指导老师老师的耐心辅导和教诲让我对毕业设计很有信心也对自己研究的课题产生了极大的兴趣。从本次毕业设计拿到题目开始我就一直在思考课题的工艺翻阅大量文献资料去了解研究状况思考自己的设计需要采取什么样的控制方案。通过老师的辅导和我细心思考我明确了自己的课题研究方向确定了课题设计的系统方案也知道了课题的具体改进方案。大学的时光是美好的我在这里认识了许多志同道合的人学到了许多有用的知识也悟出了许多做人的道理。在我的人生历程中大学是我做美好的回忆也是我努力上进奋进学习的最好见证。我相信自己在将来的人生道路上秉承认认真真做事、踏踏实实做人的座右铭奔向自己美好的人生目标。我特别感谢大学期间所有的任课老师是他们系统的教学和耐心的指导让我的羽毛日渐丰满有能力翱翔在知识的海洋我也特别感谢大学期间认识的所有同学有了他们的陪伴我留下许多美好的回忆我最想感谢的是我的父母他们的依靠勤劳的双手和谆谆教导让我顺利的结束了学生生涯我将自信满满、坚持不懈的努力在社会上立足找到自己的角色定位认真努力学习和工作体现自己的人生价值来回报所有支持我的人。参考文献[1] 陈建明.电气控制与PLC应用[M].北京电子工业出版社2009.[2] 西门子公司.SIMATIC S7-200可编程控制器系统手册2003.[3] 陶红艳余成波.传感器与现代检测技术[M].清华大学出版社2008.[4] 胡虔生胡敏强.电机学[M].南京:中国电力出版,2009.[5] 王知行邓宗全.机械原理[M].北京高等教育出版社2006.[6] 吴中俊黄永红.可编程序控制器原理及应用[M].北京科技出版社1999.[7] 廖常初.可编程序控制器的编程与工业应用[M].重庆重庆大学出版社2001.[8] 钦和.可编程控制器应用技术与设计实例[M].北京人民邮电出版社2004.[9] 廖常初.PLC基础及应用[M].北京机械工业出版社2003.[10] 胡学林. 可编程控制器教程提高篇[M].北京电子工业出版社2005.[11] 西门子公司.TD400C人机界面使用手册,2009.