过程控制系统实习报告.doc

机控学院 过程控制系统实习 过程控制系统实习报告学院：班级：学号：姓名：小组成员： 指导老师： 实习日期： 1、前言这学期我们主要学习了可编程控制器S7-200，熟悉了plc的编程。在学期最后的四周时间里，我们进行的是过程控制系统实习。首先第一周我们用S7-200的实训装置进行实验，本次实习我们主要学习的西门子S7-200系统有小皮带线单元、机械手单元、小车定位单元、小锅炉单元，主要包括PLC与传感器综合实训、PLC与步进电机定位实训。这些小实验的目的主要是实训前对设备的熟悉，以及编程实现相关功能，以让我们对过程温度控制系统的编程有所了解。接下来就是用S7-300实现对过程温度控制系统的控制了。所以我们开始自学S7-300的内容，和同伴一起慢慢摸索，解决问题。就这样，从零开始用S7-300编程去实现简单功能。2、S7-200实训介绍西门子S7-200系列PLC是一种小型整体结构形式的PLC,主要应用于小型系统中，它的编程软件是STEP 7 MICRO WIN第一章 小皮带线单元本系统各单元采用西门子CPU226作为控制部件，各单元之间可以互相通讯。在系统中采用了大量的气动原件、传感器、步进电机和异步电机等。CPU226简介:CPU226 集成24输入/16输出共40个数字量I/O点。可连接7个扩展模块，最大扩展至248路数字量I/O点或35路模拟量I/O点。26K字节程序和数据存储空间。6个独立的30KHz高速计数器，2路独立的20KHz高速脉冲输出，具有PID控制器。2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力，I/O端子排可很容易地整体拆卸。用于较高的控制系统，具有更多的输入/输出点，更强的模块扩展能力，更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能。可完全适用于一些复杂的中小型控制系统。第二章 机械手单元本系统各单元采用西门子CPU226作为控制部件。在系统中采用了气动元件、电磁阀、传感器、直流电机、继电器等。第三章 小车定位单元整套系统中采用的都是二相混合式步进电机和步进驱动器。传感器做接近开关进行定位。第四章 小锅炉单元实训设备PT100热电阻、S7-200 CPU226 CN、S7-200 EM231、带STEP 7 Micro WIN 4.0我们用了一周时间去熟悉设备和编程。了解了S7-200控制设备运行的工作原理。这一周只是做了简单认识,为之后的S7-300的实训奠定下了基础。3、S7-300实训介绍3.1.1 S7-300简介1 SIMATIC S7-300是模块化小型PLC系统，大范围的各种功能模块可以非常好地满足和适应自动控制任务，各种单独的模块之间也可进行广泛组合以用于扩展。由于S7-300简单实用的分散式结构和多界面网络能力，使得应用十分灵活。有如下特点： S7-300可编程序控制器是模块化结构设计; 各种单独的模块之间可进行广泛组合以用于扩展; 系统组成：中央处理单元(CPU)各种CPU有各种不同的性能; 信号模块(SM)用于数字量和模拟量输入/输出; 通讯处理器(CP)用于连接网络和点对点连接; 功能模块(FM)用于高速计数，定位操作(开环或闭环控制)和闭环控制; 3.1.2 设备简介我们实训的设备是一套过程温度控制系统，分为上下水箱。下水箱有温度、压力传感器，加热器。还有一台水泵，用于向上水箱抽水。上水箱有液位传感器，用于检测上水箱的液位。上水箱还装了用于自动控制放水的电磁阀和一个手动放水的手动阀。S7-300的硬件模块有cpu 315-2DP，数字输入SM321、输出模块SM322，模拟量输入SM331、输出模块SM332，分布式I/O ET200M。实训开始，我们必须首先找出每一个模块的详细对应型号信息，以便于对硬件进行组态。在熟悉了300的硬件和CPU的I/O后，下面我们进行编程。3.2.1 使用STEP7软件步骤1创建一个项目结构，项目就象一个文件夹，所有数据都以分层的结构存在于其中，任何时候你都可以使用。在创建一个项目之后，所有其他任务都在这个项目下执行。 2 组态一个站，组态一个站就是指定你要使用的可编程控制器，例如S7300、S7400等。3 组态硬件，组态硬件就是在组态表中指定你的控制方案所要使用的模板以及在用户程序中以什么样的地址来访问这些模板，地址一般不用修改由程序自动生成。模板的特性也可以用参数进行赋值。4 创建程序，用梯形图编程语言创建一个与模板相连结或与模板无关的程序并存储。创建程序是我们控制工程的重要工作之一，一般可以采用线形编程（基于一个块内，OB1）、分布编程（编写功能块FB,OB1组织调用）、结构化编程（编写通用块）。我们最常采用的是结构化编程和分布编程配合使用，很少采用线形编程。5 下载程序到可编程控制器，完成所有的组态、参数赋值和编程任务之后，可以下载整个用户程序到可编程控制器。在下载程序时可编程控制器必须在允许下载的工作模式下（STOP或RUN-P）, RUN-P模式表示，这个程序将一次下载一个块，如果重写一个旧的CPU程序就可能出现冲突，所以一般在下载前将CPU切换到STOP模式。3.2.2 硬件组态的创建系统的I/O地址分配表如下名称地址名称地址启动I0.0运行指示灯Q4.0停止I0.1停止Q4.1切除/停止I0.2报警灯Q4.2温度检测PIW258蜂鸣器Q4.3压力检测PIW256水泵Q4.4加热器PQW256电磁阀Q4.5对硬件进行组态的步骤：（1） 双击计算机桌面的SIMATIC Manager图标。打开STEP7主画面，点击FILENEW，按图例输入名称（）和文件夹地址，然后点击，系统将自动生成项目。（2） 点亮项目名称，点击右键，选中Insert New object，点击SIMATIC300 station，将生成的项目。（3） 将项目名称前面的号点开或双击项目名称，选中SIMATIC（），然后选中Hardware并双击或右键点open object，硬件组态画面即可打开！（4） 双击SIMATIC300RACK-300，然后将Rail拖到左边空白处，生成空机架。（5） 然后是将相应的模块安下图所示在软件界面右侧栏中找到，放到相应的地方。 硬件组态如下图(二)所示：10图（二）（6）检查组态，点击STATION/Consistency check，如果弹出NO error 窗口，就是没有错误。（7）硬件组态就完成了，点击下载之后，系统会弹出一些对话框，选择OK就可以了。下载完毕后，CP343-1上的红灯（SF）停止闪烁，RUN（绿灯）正常亮。说明下载成功了。3.3.1 任务分析及程序的设计与编写（1）系统工作过程 在下水箱在水量足够的情况下，对水进行加热到一定温度。如果下水箱的液位没达到要求的点，则程序控制电磁阀向向下水箱放水，当下水箱液位条件满足时，可以进行加热动作。水温到达预设值，然后开始利用水泵向上水箱供水，当上水箱的水位到达预定于设置时，停止抽水。接着，我们可以手动或者自动有上水箱向下水箱放水，当下水箱液位到达一定值时，判断此时水的温度是否达到所要求的条件，如已经达到就可以向上水箱继续抽水。如此时水温低于要求，则需要进行加热。如此循环以上过程，实现自动控制。（2）过程控制系统程序设计：1、当按下启动按钮I0.0时运行指示灯亮，并自锁。I0.1为停止按钮。由于我们的设备上的I0.2（切除运行）按钮不起作用，所以就没有设计相关程序进行切除运行操作。当按下I0.1停止按钮时，运行指示灯灭。停止指示灯，亮一下。（这是我们程序设计的不足之处，但按下I0.1时，停止指示灯应一直亮这，直到启动。）2、当系统启动时，Q4.0闭合，则进行下水箱的压力模拟量采集，以对下水箱的水位进行判断。PIW256采集下水箱压力信号，将信息存储于MD40。这里我们调用FC105模块，设为单极性。然后将MD40的值与100比较，当值大于100时，M0.6线圈吸合，电磁阀Q4.5复位。下一步进行加热操作3、当MD40的值低于100时，电磁阀（Q4.5置位）开，向下水箱放水。水位达到时进行网络4的步骤。当M0.6吸合即对水进行解热。（27648代表输出最大驱动信号）4、运行状态时，Q4.0闭合。PQW258是对下水箱的温度采集信号，用FC105模块转换信号，存入MD30中。上限值为100，代表100 ，下限为0。5、温度采集进行比较，当MD30的值大于等于40时，报警灯（Q4.2置位）亮，蜂鸣器（Q4.3置位）响。同时向上水箱抽水（Q4.4置位）。对M0.6复位，并且PQW256清零从而停止解热。6、上水箱进水到达I0.5所在的液位时，停止抽水（Q4.4复位），报警器（Q4.2）、蜂鸣器（Q4.3）复位。到此整个系统过程完成，当手动放水时，可重复进行上述过程，再进行循环操作。3.3.2 程序执行效果：经过实践验证，我们所编的程序能实现所要求的功能。启动后液位满足，解热，温度到达预设值，蜂鸣报警，抽水，上水箱液位到达后停止抽水，蜂鸣报警停止，其他复位。实训总结：经过这个学期的实训，我们收获良多。在大三学年的下学期，我们专业开设的可编程逻辑器件这门课程，由杨老师带我们一起学习西门子S7-200，从此我们开始熟悉plc。在实训时，开始的第一周，我们刚开始接触S7-200设备，不熟悉这些实验设备的工作原理，所以着手起来比较困难。由于搞不清模拟量，所以我们玩不转小锅炉。机械手主要是传感器和步进电机的配合工作。也因为我们刚接触，也并不会编程，只能按指导书上的程序编，当这些程序控制设备动起来的时候，稍微感到欣慰。因为我们能让它动起来了。小车定位，小皮带线单元我们都能比较轻松的让设备运行起来，我想是因为这些的知识比较容易理解，跟书本上知识比较接近。以此我们开始熟悉plc控制，但也让我们深刻意识到，书本知识虽然都懂，但不代表能用起来，书本知识只让我们了解概念。真正的掌握，是在实践的基础上。我们这个专业就必须紧紧围绕实践展开教与学。我缺乏的是真正的去积极地思考与实践，让我们懂得真正的学习的重要性。 对于S7-300的实训就是要我们亲自编好程序，并让设备动起来。对于这个我们没有参考程序，对于S7-300的编程我们也只能从零开始自学起来，慢慢去摸索编程方法。上网搜索教程与资料，并与同学交流讨论。这样，我们对S7-300编程有了了解，慢慢掌握编程。能设计了简单程序。由于学习S7-200，没讲到模拟量的知识，用到300 时我们无从下手，因为我