PLC系统设计专题.doc

系统设计专题姓 名 * 学 院 自动化与电气工程学院 专 业 控制科学与工程 班 级 自动化硕201501班 学 号 * 指导老师 * 二一六年五月三十 第一部分 PLC及组态设计基础 实验一 实验系统简介及STEP7 编程软件编程练习一、实验装置：硬件：西门子S7-300PLC为主控设备的实验台，计算机软件：SETP 7编程软件二、实验过程：（一）创建新项目方法一： 1.双击STEP 7图标开启SIMATIC Manager 2.在SIMATIC Manager中。选择菜单【File】|【New】 建立新的项目 3.在New图层上，输入项目的名称，点击【OK】按钮确认方法二：1.在SIMATIC Manager中，选择菜单命令【File】|【New Project Wizard】 2.在STEP 7 Wizard屏幕上，点击【Preview】按钮（预览窗口将提示项目开发过程中的下一个步骤），再单击【Next】 3.在提示屏幕提示“Which CPU are you using in your project?”时，选择可选的CPU。在此选择CPU315-2DP。点击【Next】按钮继续 4.在提示屏幕提示“Which blocks do you want to add?”时，选择OB。选择STL（语句表）作为所有块的编程语言，其中OB1（组织块）是主程序块，STL(语句表)将是默认的编程语言。然后单击【Next】按钮继续 5.在“What do you want to call your project？”屏幕上输入项目名称，单击【Finish】按钮，这样就创建了新的项目。（二）插入硬件站，并进行硬件组态 1.在SIMATIC Manager中，选择项目文件Demo_Labor。然后选择菜单命令【Insert】|【Station】，选择站点类型，在此，选择SIMATIC 300站点。 2.输入PLC站点的名称。此例名为Labor PLC 3.选择站点LaborPLC。双击【Hardware】图标，打开站点和硬件组态窗口。 4.在工具栏中选择【Catalog】工具图标。在SIMATIC 300目录下打开RACK-300文件夹将一个Rail拖放到空白的配置区. 5.打开子文件夹CPU-300到CPU 315文件夹。根据实验设备选择产品序列号为6ES7 315-2AG10-0AB0的CPU 315,然后将其拖放到机架的2号槽。说明：主机架按以下规范配置：1号槽只能放置电源模块，2号槽只能放置CPU模块，3号槽只能放置接口模块，411号槽中的模块必须连续排列，可最多放置8个，这些模块包括通信模块、信号模块和功能模块等。其中2号槽不能为空，CPU模块必须配置。其他各槽可以根据实际情况需要进行配置。 6.打开SM-300子文件夹，可以看到可选的数字和模拟模块。在此，打开子文件夹DI/DO-300(数字量I/O模块)。选择模块SM323 DI8/DO8xDC24V/0.5A(产品序列号：6ES7 323-1BL00-0AA0),然后将其拖放到机架上4号槽 7.分配或修改I/O地址。在组态一个PLC或PC站时，输入输出模块需要一个寻址方案来把真实设备和编程地址关联起来。 8.单击【Save and compile】工具图标编译并保存硬件站点，也可以在选择菜单命令【Station】|【Save and compile】来完成。 9.单击工具栏中的Download工具进行下载，下载硬件组态结果。（三）编程 1.打开项目，选择程序下的Blocks文件夹，双击【OB1】选项。第一次打开此块时，可以在弹出层中的Created in Languange下选择编程语言。在此选择LAD。 2.单击工具栏图标或选择菜单命令【Insert】|【Program Elements】打开【Program Elements】指令目录。在【Ladder Program Editor】中，可以使用工具栏中的编程图标来插入常用的程序单元（如触点、线圈等）。 3.编写完成后，单击工具栏上的【Save】工具将使程序指令保存到计算机上。也可以选择菜单命令【File】|【Save】来保存 4.仿真下载程序及运行（需关闭PLC电源） 5.下载到实验装置中，运行。实验体会：1. 熟悉STEP 7编程软件的使用环境。2. 学会S7-300PLC的初始配置，理解初始配置的重要性。3. 掌握了程序的装载，调试。实验二 定时器功能实验一、 实验目的掌握定时器的正确编程方法，并用编程软件对可编程序控制器运行状态进行监控。二、实验结果（1）5种定时器程序的动态时序图1.SP脉冲定时器2. SE定时器3.SD定时器4.SS定时器5.SF定时器（2）5种定时器程序的梯形图指令1.SP脉冲定时器2.SE定时器3.SD定时器4.SS定时器5.SF定时器实验三 计数器功能实验（1） CUD通过LAD编程语句没有实现（2） 计数器梯形图方块指令1.CD减计数器2.CU加计数器3.CUD计数器方法一：方法二：（3）S7-300加计数器与众不同，计数值为0时其输出位Q为0，计数值非零时其输出位为1。为了实现计数值到达预置值时产生一个动作，需在计数器之后使用一个比较指令第二部分 组态软件设计基础 2.1 组态软件的编辑与编程一、 实验目的（1）通过本实验了解组态软件。（2）练习使用“三维力控”组态软件，并学会编辑变量、画面、变量连接、脚本程序等。二、实验要求 用力控组态软件制作如图1所示的水箱液位变化系统。当点击“开关0”时，进水管呈现进水状态且水箱液位上升，右边的“输出液位”将对液位进行实时显示，当液位达到100时“开关0”自动关闭，液位停止上升，当点击“开关1”时液位将降低，此时出水管将呈现出水状态，当液位降到0时“开关1”自动关闭。当在“输入液位”中输入液位数字时水箱中的液位显示输入量。三、实验过程一、建立画面：点进入组态环境单击“文件”“新建”建立一个新画面二、定义变量：点击“工程项目”下的“变量”，选择“中间变量”在两个阀门的上方添加标注文本“进水阀”和“出水阀”。双击“进水阀”开关与变量“开关0”连接，双击“出水阀”开关与变量“开关1”连接三、点击“工程项目”下的“变量”，选择“中间变量”“工程项目”下“动作”中的“应用程序动作”。选择“窗口运行时周期执行”在此对话框中输入给定的脚本程序。输入完成后点击“脚本保存”按扭，脚本程序编写完毕四、点击工具箱中的“运行”图标出现“运行系统”界面，点击“文件”“打开”，选择DRAW1双击，进入运行状态。运行中点击“进水阀”和“出水阀”及在“液位显示”中输入液位数字观察动化变化是否符合要求。四、实验结果实验测试成功，但实验过程中中间变量的连接需仔细。2.2、组态软件与PLC的通讯一、 实验目的1.熟悉组态软件。2.掌握组态软件与PLC的通讯，变量连接，动态监控。二、实验要求当PLC的外部输入点I0.0、I1.0有输入时灯I0.0、I1.0变为绿色，当点击图中的开关Q0.0、Q1.0时，PLC对应的Q0.0、Q1.0输出点置位灯Q0.0、Q1.0变为绿色。3、 实验过程1.建立画面：点进入组态环境击“文件”“新建”建立一个新画面，点击工具箱中的“文本”（）在画面中编辑一个“I0.0” 、一个 “I1.0” 、两个 “Q0.0” 、 两个“Q1.0” 文本框。从报警灯图库和开关图库中找出与画面中相同的报警灯和开关，然后按照例图所示摆放好。2.硬件连接：点击左侧选项中的I/O设备组态PLCSIEMENSS7-300/400（MPI）出现“设备配置第一步”对话框，在设备名中填充“S7300”点击“下一步”出现“设备配置第三步”，其中在“MPI地址”填写“2”，在“MPI设置槽号“填写“2”，点击“完成”后将在右框中出现所建立的西门子S7 -300PLC的I/O硬件连接。3.变量定义与连接：双击左侧选项中的实时数据库数据库组态出现下图。4.外部接线：把（SM323数字量输入）框内的（1、20、2、12）分别与（基本指令练习）框内的（V+、COM、I0.0、I1.0）接线孔一一对应连接起来，把（SM323数字量输出）框内的（22、32）分别与（基本指令练习）框内的（Q0.0、Q1.0）接线孔一一对应连接起来5.保存并运行：打开PLC电源，保存工程，进入运行状态，通过外部连线将PLC上的开关I0.0、I1.0输入点置1观察组态画面中I0.0、I1.0的变化，通过点击组态画面中的开关Q0.0、Q1.0观察PLC上的Q0.0、Q1.0输出点的变化。 4、 实验结果测试成功，结果如右图。第三部分 系统综合设计 3.1 带时间显示的交通灯控制设计1、 实验目标熟练使用各基本指令，根据控制要求，掌握PLC的编程方法和程序调试方法，使学生了解用PLC解决一个实际问题的全过程。2、 实验要求 信号灯受一个启动开关控制，当启动开关接通时，信号灯系统开始工作，且先南北红灯亮，东西绿灯亮。当启动开关断开时，所有信号灯都熄灭。 南北红灯亮维持25秒，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持20秒。到20秒时，东西绿灯闪亮，闪亮3秒后熄灭。在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持2秒。到2秒时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮，同时，南北红灯熄灭，绿灯亮。东西红灯亮维持25S秒。南北绿灯亮维持20秒，然后闪亮3秒后熄灭。同时南北黄灯亮，维持2秒后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮。周而复始3、 实验过程1.分析实验要求，设计梯形图，程序如下： 2.根据实验平台，进行接线十字路口交通灯控制的实验面板图：接线：把（SM323数字量输入、或数字量输入）框内的（2）插线孔与（十字路口交通灯）框内的（SD）插线孔连接起来。把（SM323数字量输出或数字量输出）框内的（22、23、24、25、26、27）插线孔分别与（十字路口交通灯）框内的（南北G、南北Y、南北R、东西G、东西Y、东西R）插线孔一一连接起来。把数码管的信号线依次与(3239)连接。 注意：（十字路口交通灯）框内的（V+）接（SM323数字量输入）框内的（1L+），（COM）接（1M）。4、 实验结果可以实现交通灯的切换控制，实现25S的计时，但未能实现切换到绿灯时的倒计时，即现代化的智能交通倒计时。3.2 PLC在液体混合装置中的应用1、 实验目标熟练使用各条基本指令，通过对工程实例的模拟，熟练地掌握PLC的编程和程序调试。2、 实验要求 初始状态:装置投入运行时，液体所有阀门关闭. 启动操作:按下启动按钮SB1，装置就开始按下列约定的规律操作： 液体A阀门打开，液体A流入容器。当液面到达SL2时，SL2接通，关闭液体A阀门，打开液体B阀门。液面到达SL1时，关闭液体B阀门，搅匀电机开始搅匀。搅匀电机工作6秒后停止搅动，混合液体阀门打开，开始放出混合液体。当液面下降到SL3时，SL3由接通变为断开，再过2秒后，容器放空，混合液阀门关闭，开始下一周期。停止操作:按下停止按钮SB1后，所有操作停止，需手动复位所有液位传感器，再启动。3、 实验过程1接线把（SM323数字量输入）框内的（2、4、5、6）插线孔分别与（液体混合装置）框内的（SB1、SL1、SL2、SL3）插线孔一一连接起来。把（SM323数字量输出）框内的（22、23、24、25）插线孔分别与（液体混合装置）框内的（YV1、YV2、YV3、YKM）插线孔一一连接起来。注意：（液体混合装置）框内的（V+）接（SM323数字量输入）框内的（1L+），（COM）接（1M）。2编程按动（液体混合装置）框内的按钮SB1启动。YV1灯亮，表示液体A正在加料。一段时间后手动拨动SL3(液位传感器)，表示物料已到SL3液面。再过一段时间后手动拨动SL2液位传感器，表示物料已到SL2液面，同时液体A阀门关闭，液体B阀门打开，YV1灯灭，YV2灯亮表示液体B正在加料。再过一段时间后手动拨动SL1液