基于PLC的图书馆智能座椅系统设计.docx

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1、本科毕业设计（论文）中文摘要TitleDeSignOfIibraryintelligentSeatSyStCmbasednilPLCAbstractThispaperintroducesakindoflibraryintelligentseatsystembasedonPLC.Thesystemusesmagneticinductionsensorforuseridentification,usespressuresensorforseatoccupancydetection,andrealizestheexpansionandrecoveryoftheseatthroughPLCcontro

2、lmotor.Atthesametime,combinedwithWinCCtouchscreen,realizesthereal-timemonitoringandcontroloftherunningstateoftheseat.Theexperimentalresultsshowthatthesystemcanaccuratelyjudgewhethertheseatisoccupiedornot.Whenjudgingthattheseatisunoccupied,thesystemwillautomaticallywithdrawtheseat,whichgreatlyimprove

3、stheutilizationefficiencyoftheseat,andalsoprovidesreaderswithamoreconvenientandcomfortablereadingandlearningenvironment.Thelibraryintelligentseatsystemstudiedinthispaperwillbringnewfieldsandideasforlibraryresourcemanagement,andhasimportantapplicationprospectsandpracticalsignificanceinimprovingmanage

4、mentefficiencyandoptimizingresourceutilization.Atthesametime,thePLCcontroltechnologyandsensordetectiontechnologyintroducedinthispapercanalsobeeffectivelyappliedinotherfields,toprovidehugehelpforindustrialautomationandintelligence.KeywordsLibrarySeatOccupyingPLCSensorHMI目录第一章绪论21.1 图书馆智能座椅系统的背景及意义21.

5、2 国内外图书馆智能座椅系统的研究现状31.3 本文主要研究内容与章节安排4第二章系统总体方案设计52. 1永*f52.1 系统结构设计52.2 系统功能设计6第三章系统硬件设计73. 1I/O口的设计分配183.1 控制器的选型73.2 触摸屏的选型93.3 控制元件的选型103.5PLC模拟量模块83.6系统电路图的设计14第四章系统软件设计181.1 梯形图编程设计方法201.2 系统功能流程图设计201.3 梯形图程序的设计与分析231.4 WinCC组态的建立27第五章系统测试结果与分析315. 1PLC程序仿真结果分析316. 2WinCC组态仿真36结论45致谢46参考文献47第

6、一章绪论1.1 图书馆智能座椅系统的背景及意义1.1.1 图书馆智能座椅系统的研究背景随着科技的不断发展和人们生活水平的提高，智能化已经成为了当今社会的一个重要趋势，而图书馆作为文化传承的重要场所之一，也必须与时俱进，不断进行现代化的改造。与此同时，随着国家实行高校扩招政策的时间越来越久，高校在校人数及考研学生人数越来越多，图书馆的座位资源越发紧张，占座现象也是层出不穷、屡禁不止。近年来，各大高校针对占座现象也采取了自己的方式，根据调查，目前被广泛应用的一种方法是利用微信小程序实现座位的在线预约，当然也有很多高校采取的是传统人工监督的方式。例如我校针对占座现象采取的措施是在每日闭馆前清理桌上书

7、籍物品，将其移至统一地点，但此法只适用于防止隔天占座，当日占座的现象仍无法避免，且还可能会引发学生与图书馆管理员之间的矛盾。因此，本文旨在针对图书馆占座的问题，以PLC技术为核心，设计一种基于PLC的图书馆智能座椅，实现座位管理的智能化，提高图书馆座位的利用率和管理效率，为图书馆管理带来一定的变革。1.1.2 课题研究的目的和意义目前，图书馆座位被占用的情况比较普遍，导致许多学生无法找到座位学习，影响了图书馆的服务质量和效率。通过引入基于PLC的智能座椅，可以自动识别座位是否被占用、自动释放座位、提供座位使用情况查询等功能，有效避免座位被长时间占用，提高图书馆座位利用率，提高学生的学习效率。其

8、次，智能座椅系统可以为学生提供更加便捷的服务，学生只需要在选座屏幕中点击想选择的座位号即可预定座位，避免了长时间寻找空座位的烦恼，提升了学生们的使用体验。本系统主要采用以PLC为核心的设计，实现座椅整体控制。相比其他方案，该系统具有高可靠性和广泛适用性，其程序编写相对简单且日常维护方便。此外，使用相关组态软件可以监控系统运行状态，极大地方便了故障排除工作皿。本课题的研究成果可以为高校图书馆提供一种新型的座位管理方式，为高校图书馆的管理和服务水平提供有力的支持，当技术成熟时，就可以推广其在图书馆座位管理领域的应用，同时也可以为PLC技术在其他领域的推广和应用提供参考。1.2 国内外图书馆智能座椅

9、系统的研究现状1.2.1 国外图书馆智能座椅系统的研究现状国外对于图书馆座位资源的利用与管理，根据各国的具体情况，有着不同的重视程度与研究方向。在欧洲，像英国、德国和法国这样的国家，由于本身的国情和其他原因，其座位资源可以满足日常使用需求。因此，这些国家没有专门的座位管理系统，并且大学图书馆对市民开放，普通市民可以像大学生一样自由进出自习室。在美国，有发达的经济，加上一些城市如纽约等拥有丰富的教育资源以及庞大的人口基数，导致图书馆资源相对紧张。为了解决这个问题，一些大学和大型图书馆实施了座位预约系统。早期的预约系统采用的是客户机/服务器模式，随着互联网的发展，它逐渐演变成浏览器/服务器模式。目

10、前，一些预约系统还提供第三方平台（例如FaCebOok）的预约功能”。在亚洲一些较为发达的国家（如日本和韩国），由于土地面积有限、人口密集，尤其是在教育资源丰富的地区，图书馆座位非常紧缺。因此，这些国家非常注重座位资源的管理和利用，通常也会采用浏览器/服务器模式的系统进行管理，除此之外，学生还需要使用自身的ID来进行身份验证，身份验证成功后才可进行预约加。另外，在南非的一些国家大都会采用基于物联网技术的座位管理系统，通过利用RFlD传感器和FSR传感器来搭建系统，实现座位的预约及显示占用情况网。1.2.2 国内图书馆智能座椅系统的研究现状我国对于图书馆座位管理系统的研究比较多且深入，而图书馆座

11、位资源的紧张问题在国内更典型，这是由高校扩招以及就业形势严峻所引起的问题之一。因此国内有很多学者纷纷研究该如何更高效、更充分地利用图书馆座位资源。上世纪80年代，国内已有研究人员开始逐步发展图书馆管理系统，并于90年代研发出具有局域网功能的图书馆管理系统。而在二十世纪初，各大高校已开始思考如何合理利用图书馆座位资源。从最初的现场监督、凭号码牌入座，到如今的各种座位管理系统，尽管这些措施在很大程度上遏制了占座行为，提高了座位资源的利用率，但仍存在一些缺陷。在图书馆座位管理系统研发的早期，一些高校图书馆只使用硬件进行管理。以东南大学图书馆为例，他们采用红外线接近技术，而东北农业大学图书馆则使用单片

12、机读卡器来检测座位是否被占用。然而，自2010年起，一些高校图书馆开始通过购买企业产品或用自主研发图书馆座位管理系统的方式解决座位占用问题。比如，清华大学设计了一款基于校园一卡通的智能图书馆座位管理系统，与其门禁系统相结合，实现了座位查询、选择、保留和退出功能。近几年，国内大多数高校都与微信合作，将座位资源管理与微信公众号结合，解决了座位预约、占用判断和释放座位等问题。例如，胡淑霎等人引入了微信小程序在图书馆座位管理系统中，将座位信息与校园卡绑定，以便系统统一管理座位和学生信息。孟子翔等人研发了基于RFID技术的自习室座位动态分配系统，实现对学生的身份验证，同时结合VB6.0技术提高了系统的稳

13、定性咒除此之外，还有基于机器视觉技术以及GPS定位技术的图书馆座位管理系统L总之，虽然国内对图书馆座位管理系统的研究起步较晚，但目前已经有了很多的实践和探索。这些新型技术和服务，不仅可以更加精准地捕捉座位信息，还可以通过数据分析和管理平台优化图书馆座位资源的管理和利用。未来，随着技术的不断发展和应用，我们有理由相信国内图书馆的智能化建设将会迎来更好的发展机遇。1.3 本文主要研究内容与章节安排本文主要对图书馆智能座椅系统进行了完整设计，运用PLC控制、传感器检测、电机驱动和触摸屏等技术，来实现系统的设计。在本系统中以SlMATICS7系列的S7-1200作为控制器，通过开关、检测传感器等输入信

14、号，控制电机的时序动作和状态，最终能够有效地对座椅的展开和收回进行控制。本文的具体研究内容及结构安排如下：第一章，主要介绍了课题的研究背景、目的及意义，图书馆智能座椅国内外的研究现状。第二章，主要讲述了对图书馆智能座椅系统总体方案的设计，对系统设计的步骤、结构以及功能作出了大致的构思，以便更好地进行下面的工作。第三章，通过查阅各项文献资料，对图书馆智能座椅系统各个部分的硬件进行了选型，包括PLC控制器、触摸屏、电机及传感器，最终绘制出了完整的电路原理图,并且通过分析系统的功能需求，给出了PLC的I/O分配表。第四章，重点介绍了图书馆智能座椅系统的软件实现，设计了控制系统整体的软件流程图，给出了

15、系统各功能对应的程序，并对其作出了详细的说明，同时也对WineC组态界面的建立作出了详细的说明。第五章，主要分析了图书馆智能座椅系统梯形图的仿真过程、WinCC组态仿真过程以及实验室PLC组态联调过程。第二章系统总体方案设计图书馆智能座椅系统是一种自动化座位管理系统，而相较于其他用计算机软件实现的座位管理系统，本系统是通过对图书馆现场座椅的展开和收回进行控制而实现的，它可以让寻求座位的读者在现场很清楚的看到座位的占用情况，因为一旦有人超过时限而未回归座位，座椅就会被收回，因此本系统能够切实做到提高座位资源的利用效率和管理效率,而通过PLC控制来实现系统的设计首先就需要对方案进行设计。2.1 系统步骤设计PLC控制器可以利用数字量输入、模拟量输入和输出来管理机械设备和生产过程。其内部存储并执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令。所以在用PLC设计系统时，需要有以下步骤：（1）首先分析具体被控对象，确定系统所需要实现的功能，并列出这些功能所对应的模块。（2）根据系统的控制要求，确定系统所需的输入设备（开关、按钮及传感器等）以及输出设备（指示灯、电机等），从而确定PLC的I/O点数，列出I/O分配表。（3）根据具体的要求对硬件进行选型和配置，选择PLC的型号和规格、确定I/O模块的数量及规模，确定是否选择人机界面、伺