关于房屋安全报警系统的设计的相关讨论

随着电子技术、通信技术以及工业生产技术的发展和提升，更多面对我们实际生活的电子产品、通信电缆等产品被开发和生产出来，人们通过使用先进的通信和系统建设技术将这些针对相应应用的产品组建出相应的应用系统，代替人工自动完成某些工作；人们认为设计出一个房屋安全报警系统进行24小时的防入侵报警系统，要求进行声光报警和入侵路径指示，是很有必要的。

为了满足该设计中提出的基本功能的要求，本次设计主电路采用市电供电，同时，蓄电池作为无市时的备用电源；通过在市电线路上安装接触器，根据设计需要，把接触器的相应触头应用到相应电路完成蓄电池的充电以及市电和蓄电池的转换。控制电路上，采用 西门子S7-200 PLC作为中心控制单元，再加入必需的一些光电开关、按钮、开关、指示灯等形成一个基于PLC控制的房屋安全报警系统。

本系统设计包括两个部分的设计：一是市电对蓄电池的充电控制、市电和蓄电池供电转换控制；二是对由光电开关、声光报警器、LED指示灯、按钮、西门子S7-200 PLC控制器及其他电子元器件组成防入侵报警系统的控制。

设计一个房屋安全报警系统进行24小时的防入侵报警系统，要求进行声光报警和入侵路径指示。为了满足该设计中提出的基本功能的要求，本次设计主电路采用市电供电，同时，蓄电池作为无市时的备用电源；通过在市电线路上安装接触器，根据设计需要，把接触器的相应触头应用到相应电路完成蓄电池的充电以及市电和蓄电池的转换。控制电路上，采用西门子S7-200 PLC作为中心控制单元，再加入必需的一些光电开关、按钮、开关、指示灯等形成一个基于PLC控制的房屋安全报警系统。

在防入侵报警系统部分，我们选用西门子S7-200 PLC作为控制器，对7个光电开关的状态进行轮回的扫描，当有入侵时，控制器将扫描到不一样的输入状态，通过相应的运算后输出报警信号并进行入侵路径的指示；同时，我们还设计了手动检修输入按钮，当系统处于非报警状态下时，我们并不知道此时系统的好坏，所以，我们设计了手动检修按钮，手动检修按钮安装在控制面板箱上；当进行手动检修时，切断声光报警器，通过手动检修按钮对这一路报警系统输入一个报警信号，看报警入侵路径指示是否正确即可知道系统工作是否正常。

本次设计的任务主要是进行系统原理图的设计、接线图的绘制、元器件的选择、平面布置图的设计和控制柜尺寸的设计等。通过以上这些工作，最终完成了一个基于PLC控制的房屋安全报警系统的设计。以下是分版块讨论相关设计：

1、主电路的设计

主电路采用市电供电，同时，蓄电池作为无市电时的备用电源；通过在市电线路上安装接触器，根据设计需要，把接触器的相应触头应用到相应电路完成蓄电池的充电以及市电和蓄电池的转换。

2、控制电路的设计

控制电路上，采用西门子S7-200 PLC作为中心控制单元，再加入必需的一些光电开关、按钮、开关、指示灯等形成一个基于PLC控制的房屋安全报警系统。按所提出的控制要求，最后定下的电路有15个输入点，9个输出点，所以决定采用西门子S7-200的PLC，同时考虑到该设计的I/O点数的需求和经济性，选用了CPU221为内核的配置，该配置下PLC有6个输入点，4个输出点，完全能满足本次设计的要求，并留有一定的余量。该PLC的尺寸为：90*80*62mm 重量：270g 功耗：3w

3、梯形图的设计与分析

为了满足本次设计的基本要求和功能，分析如下：

1.入侵检测

在该系统中， 当一个或多个光电开关被物体遮挡时，光电开关输出一个电平信号给PLC的相应输入IO口，同时在对应的处于常闭状态的手动检修开关没有被断开时，相应的输出IO口将给对应的报警指示灯输出信号使其点亮，这时在手动报警复位开关没有断开（I2.0）的情况下对应的定时器开始3s定时，若3s后光电开关仍然被遮挡则判定为有人入侵，相应的定时器标志位置位，定时器的置位触点与对应输入继电器的输入触点相并联组成逻辑或的关系使报警线路实现自锁，这样即使在3s后入侵物体没有继续遮挡光电开关但对应的报警指示灯依然继续点亮。而所有的定时器的置位触点都被并联起来也形成逻辑或的关系，所以只要有一个定时器标志位置位，则输出继电器Q1.0接通，使时声光报警器持续发出报警声。而当该系统的保安人员了解或处理好入侵事件后可以通过按下手动报警复位按钮使报警指示灯熄灭，报警声停止，定时器复位，整个系统恢复到初始状态。

2.手动检修和正常工作方式

每个光电开关都有对应的手动检修开关，手动检修开关平时处于常闭状态，当需要检修对应的光电传感器时，检修人员将相应的检修开关断开，这时PLC中对应的IO口上将得到这个逻辑非的信号，而这些IO触点又与对应光电开关的IO触点串联组成逻辑与的关系，这使得即使相应的光电开关被遮挡且传回了相应信息但对应的报警灯依然无法被点亮，而对应的定时器也不会做出动作，而其它没有检修的光电开关报警线路则不受影响依然可以正常工作。这样就可以防止检修时系统发出错误的报警信号而又不至于在检修一个或几个光电开关时使整个系统陷于瘫痪的情况。

3.市电停电指示

当有市电时，在外部线路中的接触器的常闭触点被断开使市电停电检测IO（I1.6）得到低电位，PLC得到信号后不会时市电停电显示输出IO（Q0.7）闭合，市电停电指示灯不亮，而当没有市电时，接触器的常闭触点闭合，I1.6得到高电位信号，PLC将使Q0.7闭合，使得市电停电显示回路接通，指示灯点亮。

根据以上设计需求选择如下器件：1、交流接触器，2指示灯，3、刀开关，4、控制按钮，5、控制按钮6、端子排7、光电开关

最后根据以上要求选择控制柜进行线路的安装与拼接，关于本系统所选择的各元器件的实际安装尺寸，同时考虑各元件之间的间隔，最终将电气控制箱的尺寸定为450*720*150mm，器件尺寸分布参见系统平面布置图中的尺寸标注。

参考文献：

[1]建筑电气控制技术.王俭.建筑工业出版社

[2]建筑电气控制技术.马小军.机械工业出版社

[3]常用低压电路手册.杨国福.化学工业出版社