一种模拟教室门无线监控辅助教学装置的设计

惠健

（北京京北职业技术学院，北京101400）

1 引言

可编程逻辑控制器简称PLC一直都是各个院校自动化相关专业的主干课程，因此在PLC的日常教学过程中如何让学生更好地掌握PLC和触摸屏的使用技巧，而且随着无线通信技术越来越普及，如何将这三者有效结合形成一个智能控制系统，如何让学生能够从系统的角度去考虑实际问题是每一位PLC教师必须要解决的问题。本文旨在设计一种模拟教室门无线监控装置来辅助PLC课堂教学及综合实训，经过实际使用，取得了良好的教学效果。

2 系统框图及主要部件

2.1 系统框图

整个系统由教室门自动锁门机构、无线通信模块、西门子S7-200SMART PLC和SMART LINE IE触摸屏人机界面等几个部分组成，可以实现对整栋教学楼所有教室门状态的实时监控，既可以手动操作开关任意一个教室门，也可以通过设定开关教室门的具体时间来实现教室门的自动开关，并且可以查询相关的报警及历史数据等。系统框图如图1所示。

图1 模拟教室门无线监控辅助教学装置系统框图

教室门自动锁门机构主要由开关门执行机构和关门到位反馈信号两部分组成，主控S7-200SMARTPLC通过无线通信模块DTD433M发送开关门动作指令，并接收关门到位反馈信号来判断开关门动作指令是否执行完成。

2.2 西门子S7-200SMART PLC[1][3]

S7-200SMART是西门子新一代小型自动化体系的核心，可以和集成了以太网口SMART 700 IE触摸屏无缝集成，相得益彰。S7-200SMART的运算能力、程序和数据存储、保持能力都比上一代S7-200/S7-200C有大幅提高，而且扩展能力强大，模块种类丰富，使用标准SD存储卡，集成了以太网口，同时还能支持多至三轴的高速脉冲输出功能编程软件融入了更多的人性化设计，简单易用，使项目开发更加高效。

2.3 西门子SMART LINE系列触摸屏[5][6]

西门子SMART LINE系列触摸屏有SMART 700和SMART 1000两种，为用户提供了不同的尺寸类型。西门子触摸屏SMART LINE系列是一个人机交互平台，它可以同西门子S7-200SMART PLC之间进行通讯，并且为用户提供一个友好的界面，便于用户对控制系统中的设备运行情况进行监控。西门子HMI SMART LINE系列有宽屏7寸和10寸两种，支持横向和竖向安装方式;具有高分辨率，例如：10寸屏可达1024*600分辨率，64K色，LED背光；集成的以太网口和隔离串口；支持Modbus RTU协议；支持硬件实时时钟功能；集成USB2.0主机接口，用户可以连接鼠标，键盘和USB存储器等；支持数据和报警记录归档功能；具有强大的配方管理，趋势显示，报警功能；使用全新的WinCC flexible SMART组态软件，简单直观，功能强大。为用户带来了更高性能和更好的操作体验。

图2 触摸屏主监控界面

2.4 DTD433M无线模块

DTD433M无线模块提供了透明的RS232/RS485接口，无线可靠传输距离达到3公里以上，所以也可以称作远距离无线485模块。DTD433M既可以实现点对点无线485通信，也适合于点对多点而且分散不便于挖沟布线等应用场合，不需要编写程序，不需要布线。DTD433M不仅能与各种PLC、DCS、智能仪表及传感器等设备组成无线PLC测控系统，同时能与组态软件、人机界面、触摸屏、测控终端等工控产品实现无线485协议、西门子PPI协议、三菱N:N协议、MODBUS等协议的组态，为工业测控领域提供了短中远距离无线通信的低成本解决方案。

3 系统软件

3.1 触摸屏监控界面[2]

在触摸屏监控界面上可以一目了然地显示整个教学楼每个教室门的状态，每个教室号下面的阀门如果显示绿色代表就代表开门，红色代表关门，既可以单独控制也可以由PLC通过规定时间自动控制开关门。除此之外还可以显示系统时间，调阅警报窗口和历史数据查询窗口。触摸屏主监控界面如图2所示。

3.2 PLC软件[4]

PLC软件部分主要包括手动程序和自动程序两部分，其中自动程序部分是通过调用系统时间并根据设定的开关门时间来控制无线通信模块给各教室门自动锁门机构发送指令进行开关门并接收关门到位反馈信号。

4 结论

经过教学过程中实际使用，该装置设计合理，维护简单，界面友好，能够较好地辅助PLC课堂教学和综合实训，帮助学生更好地理解如何用PLC结合触摸屏人机界面和无线通信模块来实现对整栋教学楼所有教室门进行监控的整个过程，掌握如何设计PLC程序、触摸屏界面，以及无线通信模块的使用技巧，取得了良好的教学效果。