舞台艺术灯的PLC控制课程设计报告.doc

沈阳航空航天大学课 程 设 计（论文） 题目 舞台艺术灯的PLC控制(1)班 级 学 号 学 生 姓 名 指 导 教 师 目 录0. PLC及组态王的介绍11.总体方案设计11.1 PLC设计11.2 组态王设计31.3 PLC与组态王的通讯32. PLC程序设计42.1 控制程序设计思路42.2 控制程序时序图42.3 舞台灯设计流程图52.4 控制程序梯形图62.5 PLC实物图93 监控系统设计93.1 组态王监控系统界面93.2组态王串口通信104.系统调试及结果分析115.课设小结及进一步设想11参考文献12附录I 元件清单12 沈阳航空航天大学课程设计论文 舞台艺术灯的PLC控制舞台艺术灯的PLC控制(1) 摘要：本课程设计舞台艺术彩灯的PLC控制，控制要求主要围绕七盏灯（Q0.1-Q0.7）进行的。要求控制规律时序图设计，往复循环。设计题目看起如此复杂。采用传统的设计方法将会为本次设计带来不必要的麻烦。综合考虑，应采用循环控制法，采用时钟脉冲结合定时器编程的彩灯的PLC指令完成本次设计，并按照任务书要求通过组态王软件进行监控。关键字：PLC；组态王；定时器；彩灯； 0. PLC及组态王的介绍Programmable Logic Controller 简称为PLC，即可编程控制器，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。组态王kingview6.53是亚控科技根据当前的自动化技术的发展趋势，面向低端自动化市场及应用，以实现企业一体化为目标开发的一套产品。该产品以搭建战略性工业应用服务平台为目标，集成了对亚控科技自主研发的工业实时数据库（KingHistorian）的支持，可以为企业提供一个对整个生产流程进行数据汇总、分析及管理的有效平台，使企业能够及时有效地获取信息，及时地做出反应，以获得最优化的结果。1. 总体方案设计1.1 PLC设计PLC主要由CPU模块、输入/输出（I/O）模块、编程器和电源四大部分组成（如图1）。可编程序控制器编程器接触器电磁阀电源接触器电源限位开关选择开关按钮输 入 模块PLC模块输 出 模块图1 PLC的基本结构图本次课程设计只需属小型系统，故采用西门子公司的S7200系列小型PLC。根据控制要求对彩灯控制系统的I/O进行分配（表1）。表1彩灯控制系统的I/O进行分配输入/输出设备/器件名称I/O地址组态王符号输入起动开关I0.0开始停止开关I0.1停止输出第一盏灯Q0.1灯1第二盏灯Q0.2灯2第三盏灯Q0.3灯3第四盏灯Q0.4灯4第五盏灯Q0.5灯5第六盏灯Q0.6灯6第七盏灯Q0.7灯7 报警灯 Q0.0 报警1.2 组态王设计建立组态王监控画面及设置I/O变量，通过监控画面及设置的I/O变量对PLC程序的运行进行监控和控制。如图2为组态王的监控画面，图3为I/O变量设置情况。 图2 组态王监控画面 图3 I/O变量设置1.3 PLC与组态王的通讯 为达到组态监控界面与PLC程序运行同步，必须将组态王与PLC进行通讯，已达到监控运行情况的目的。 配置设备选取PLC西门子S7200PPI进行配置，如图4。 图4 通讯设备选取2. PLC程序设计2.1 控制程序设计思路本论文采用梯形图编程，增强程序的可读性。设计时，只需要8个输出点，其中有七盏舞台灯和一盏报警灯，利用定时器和移位寄存器轻松实现8盏灯的循环。当按下开始按钮I0.0时，则使继电器M0.0通电，程序启动运行。当按下停止按钮I0.1时，则使继电器M0.0断电并将移位寄存器MOV_B置零，系统停止运行。特别的，在梯形图中采用5个辅助继电器M0M4，能够达到每一个阶段工作时即不受其他阶段的影响，也不干扰其他的阶段，从而避免互相干扰，达到自动控制的目的。当系统一个循环结束后，可继续循环。2.2 控制程序时序图 如图5所示，为舞台灯时序图。 图5 舞台灯时序图2.3 舞台灯设计流程图 舞台灯流程图如图6所示。 开始 5S后灯1周期10S闪烁 5S后灯2、灯5亮 10S后 灯3、灯6亮10S后灯4、灯7亮 20秒后灯5、6、7灭 10秒后全部熄灭是否按下停止按钮 N Y结束 图6 舞台灯设计流程图 2.4 控制程序梯形图（1）网络1：系统工作受开关控制，起动开关I0.0 则系统工作；起动开关I0.1则系统停止工作。（如图7） 图7 电源启停控制(2) 网络2、3和11：通过定时器T37定时5S控制继电器M0.1，使M0.1保持5S自锁及保持5S断电，形成周期为10S的闪烁。（如图8） 如图8 灯1控制(3) 网络4、5、6：通过定时器T38对移位寄存器MOV_B进行每10S一次的字节左移。（如图9） 图9 移位寄存器字节左移(4) 网络7、8、9：通过字节比较指令控制M0.2、M0.3、M0.4的按时通断。（如图10） 如图10 字节比较控制继电器通断（5）网络10、12、13、14：通过T39对灯Q0.5、Q0.6、Q0.7在50秒时断电，使三盏灯同时熄灭。（如图11） 图11 灯5、6、7断电（6）网络16、17：通过T40在60秒时进行断电，使所有灯熄灭并循环。（如图12） 图12 程序循环2.5 PLC实物图如图13所示为PLC的实际运行情况及连接情况。 图13 PLC实物图3 监控系统设计根据任务书要求监控界面实时监控等的运行情况，当遇到故障，进行报警，要求明确故障位置。采用组态王软件进行监控系统的设计，通过组态王与PLC关联可以对PLC进行控制及监控运行情况3.1 组态王监控系统界面（1）图14是系统在5秒时的监控界面，此界面和PLC完全同步。 图14 系统监控画面 （2）图15是系统在45S时的监控画面 图15 系统监控画面3.2 组态王串口通信通过设置I/O变量使灯与PLC输出Q进行通讯使监控界面同步。如图16为灯1与输出Q0.1通讯界面 图16 串口通讯界面如图17所示，令界面中的灯与灯1关联 图17 关联界面4.系统调试及结果分析硬件调试：接通电源，检查西门子S7200可编程控制器是否可以正常工作，接头是否接触良好，然后把其与电脑的通信口连接。 软件调试：按要求输入梯形图，转换成指令表，并进行语法的检查，正确后设置正确的通信口，将指令读入到指定的可编程控制器ROM中，进行下一步的调试。 运行调试：在硬件调试和软件调试正确的基础上，打开S7200可编程控制器的“RUN”按钮。进行调试；按下启动按钮，观察运行的情况，看是否是随时按下停止按钮可以停止系统运行。系统停止运行后，按下启动按钮，看是否可以重新运行。 根据以上的调试情况，本彩灯循环点亮的PLC控制系统设计符合要求。5. 课设小结及进一步设想通过本次课程设计，把书本上的知识运用到现实实际中，让我深刻体会到PLC技术的广泛应用。它不仅使我对所学过的PLC知识进行了巩固，而且使我更进一步了解了舞台灯的原理。本设计涉及到可编程控制技器应用技术、组态王等学科知识，让我对自动化专业知识有了更进一步的理解。本次设计让我学会了很多知识。在老师的指导下和同学的帮助下，我懂得了理论需要与实际挂钩，特别注意了方案的选择与元件的选型。总之本次课程设计使我受益匪浅，对我以后人生定有大的帮助和意义。参考文献1 孙剑 西门子S7200系列PLC编程指令与梯形