PLC舞台灯控制

毕业设计毕业设计 课题名称 课题名称 舞台灯的 PLC 控制 设计时间 设计时间 2010 02 01 2010 05 21 系系 部 部 电子信息工程系 班班 级 级 姓姓 名 名 指导教师 指导教师 扬州工业技术学院毕业设计 第 1 页 总总 目目 录录 第一部分第一部分 任务书任务书 第二部分第二部分 开题报告开题报告 第三部分第三部分 毕业设计报告毕业设计报告 第第 一一 部部 分分 扬州工业技术学院毕业设计 第 2 页 任任 务务 书书 扬州工业职业技术学院扬州工业职业技术学院 毕业设计任务书毕业设计任务书 系系 部部 电子信息工 程系 指导老师指导老师职称职称助教 学生姓名学生姓名班级班级0701 机电技术学号学号 扬州工业技术学院毕业设计 第 3 页 设计题目设计题目舞台灯的 PLC 控制 设计设计 内容内容 目标目标 和和 要求要求 一 毕业设计内容和目标 一 毕业设计内容和目标 1 应用 S7 300 PLC 控制舞台灯系统的硬件电路 并利用 OB1 的梯形图控制程序设计 通过控制 S7 300 PLC 的定时继电 器的功能来实现舞台灯的运行 2 本次毕业设计目标 1 通过对工程实例的模拟 熟练地掌握 PLC 的编程和程序 调试方法 2 进一步熟悉 PLC 的 I O 连接 3 熟悉舞台灯等类似逻辑的工程实际的编程方法 二 毕业设计论文要求 二 毕业设计论文要求 1 提出选题的初步设想和研究目的 2 完成输入和输出分析 3 完成本毕业设计硬件组态和 I 0 分配表 4 完成本毕业设计梯形图控制程序设计 5 完成程序调试 6 完成 WinCC 画面调试 7 根据本毕业设计的设计 编程 工作过程 形成符合学校 规定的毕业设计书面文档 教研室教研室 审核审核 系部系部 审核审核 扬州工业技术学院毕业设计 第 4 页 第第 二二 部部 分分 开开 题题 报报 告告 扬州工业技术学院毕业设计 第 5 页 扬州工业职业技术学院扬州工业职业技术学院 电子信息工程系电子信息工程系 1010 届届 毕业设计 论文 开题报告书毕业设计 论文 开题报告书毕业设计 论文 开题报告书毕业设计 论文 开题报告书 表 表 表 表 1 1 1 1 学生姓名专业班级学号 题 目舞台灯的 PLC 控制 指导教师职称助教学 位硕士 题目类别 工程设计 基础研究 应用研究 其它 课题的内容与要求 本次毕业设计内容是应用 S7 300 PLC 控制舞台灯系统的硬件电路 并利用 OB1 的梯形图控 制程序设计 通过控制 S7 300 PLC 的定时继电器的功能来实现舞台灯的熄灭 要求为打开日 光灯开关 日光灯亮 关闭日光灯开关 日光灯灭打开轻柔 激烈音响开关 轻柔 激烈音乐响 关闭轻柔 激烈音响开关 音响关闭 按下彩灯停止按钮 彩灯停止运作 按下眩目彩灯启动按钮 2 15 号灯全闪 2 次 秒 如果启动彩灯时日光灯处于明亮状态 则日光灯在 1 秒后熄灭 前言 随着科技的飞速发展 无论在日常生活中 还是在工农业发展中 PLC 具有广泛的应用 PLC 的一般特点 抗干扰能力强 可靠性极高 编程简单方便 使用方便 维护方便 设计 施 工 调试周期短 易于实现机电一体化 PLC 总的发展趋势是 高功能 高速度 高集成度 大 容量 小体积 低成本 通信组网能力强 方案的比较与评价 可编程序控制器 PLC 是一种数学运算操作的电子控制装置 专为在工业环境下应用而设计 它采用可编程序的存储器 在其内部存储执行逻辑运算 顺序控制 定时 计数和算术运算等 操作的指令 并通过数字式或模拟式的输入 输出接口来控制各种类型的机械和生产过程 软件方面采用梯形图和 SIMATIC Manager 仿真软件进行程序的编写和调试 梯形图指令简 单 使用方便 初学者容易理解和掌握 用它来对 PLC 进行编辑是最合适的选择 扬州工业技术学院毕业设计 第 6 页 预期的效果及指标 本毕业设计完成输入和输出分析 硬件组态和 I 0 分配表 梯形图控制程序设计 控制程序调试 实现舞台灯的各种闪烁形式 本次设计的指标有编程简单 可在现场修改程序 可靠性高于继电器控制柜 体积小于继 电器控制柜 可将数据直接送入管理计算机 在扩展时 原系统只需很小变更 进度安排 2010 年 02 月 01 日 2010 年 01 月 28 日 选题 调研 收集资料 2010 年 03 月 02 日 2010 年 03 月 22 日 论证 开题 2010 年 03 月 25 日 2010 年 04 月 21 日 设计 写作初稿 2010 年 04 月 24 日 2010 年 05 月 21 日 修改 定稿 打印 参考文献 1 胡学林 可编程控制器原理及应用 北京 电子工业出版社 2007 1 2 胡学林 可编程控制器教程 提高篇 北京 电子工业出版社 2005 8 3 汪志峰 可编程控制器原理及应用 西安 电子科技大学出版社 2004 4 廖常初 S7 300 400PLC 应用技术 北京 机械工业出版社 2005 5 吴中俊 黄永红 可编程序控制器原理及应用 北京 机械工业出版社 2004 6 吕景泉 可编程控制器技术教程 北京 高等教育出版社 2001 7 宋德玉 可编程序控制器原理及应用系统设计技术 北京 冶金工业出版社 2002 8 郑晟 巩建平 张学 现代可编程序控制器原理与应用 北京 科学出版社 2003 指导教师意见 有针对性地说明选题意义及工作安排是否恰当等 同意提交开题论证 修改后提交 不同意提交 请说明理由 指导教师签章 年 月 日 系部意见 同意指导教师意见 不同意指导教师意见 请说明理由 其它 请说明 系 部 主任签章 年 月 日 扬州工业技术学院毕业设计 第 7 页 舞台灯的舞台灯的 PLCPLC 控制控制 刘坤 0701 机电技术 摘 要 随着科技的发展 无论在日常生活中 还是在工农业发展中 PLC 具有广泛的应 用 PLC 的一般特点 抗干扰能力强 可靠性极高 编程简单方便 使用方便 维护方便 设计 施工 调试周期短 易于实现机电一体化 PLC 总的发展趋势是 高功能 高速度 高集成度 大容量 小体积 低成本 通信组网能力强 本舞台灯电路采用 PLC 为控制核 心 具备开启和全部停止功能 这是一种 PLC 控制的自动灯光音响控制系统 应用此控制 系统能显著提高劳动效率 减少劳动强度 关键词 高集成度 通信组网 舞台灯 PLC PLCPLC controlcontrol ofof stagestage lightslights Liu Kun 0701 Mechanical and electrical technology Abstract With the development of technology whether in daily life or in the industrial and agricultural development PLC has a wide range of applications PLC general features anti interference ability high reliability programming simple and easy to use easy to maintain design construction commissioning period is short easy to implement mechatronics PLC general trend is high performance high speed high integration high capacity small size low cost communications networking capability The stage lighting circuit PLC as the control center with open and all stop function which is a PLC controlled lighting audio control systems Application of this control system can significantly increase labor productivity reduce labor intensity Key words High level of integration Communication network Stage lights PLC 扬州工业技术学院毕业设计 第 8 页 目目 录录 前前 言言 10 第一章第一章 绪论绪论 11 1 1 可编程控制器的概述 11 1 1 1 PLC 的起源 11 1 1 2 PLC 的发展 11 1 2 PLC 的定义及特点 11 1 3 舞台灯的发展 12 1 4 毕业设计内容安排 13 第二章第二章 S7 300S7 300 系列系列 PLCPLC 的配置及组态的配置及组态 14 2 1 S7 300 的系统组成简介 14 2 1 1 S7 300 的结构特点 14 2 1 2 S7 300 的硬件组态 14 2 2 S7 300 的 I O 地址组态 15 2 2 1 S7 300 的插槽地址 15 2 2 2 S7 300 的机架组态 15 2 3 PLC 控制舞台灯系统的任务要求 15 2 4 PLC 控制舞台灯系统输入 输出分析 16 2 5 PLC 控制舞台灯系统的硬件组态 16 2 6 PLC 控制舞台灯系统的 I 0 分配表 17 第三章第三章 S7 300S7 300 的指令系统及编程的指令系统及编程 18 3 1 STEP 7 的指令结构 18 3 2 PLC 控制舞台灯系统的程序 19 第四章第四章 模拟软件模拟软件 S7 PLCSIMS7 PLCSIM 调试程序调试程序 29 4 1 S7 PLC 模拟软件 S7 PLCSIM 简介 29 4 1 1 S7 PLCSIM 的特性简介 29 4 1 2 S7 PLCSIM 的使用方法 30 4 2 PLC 控制舞台灯系统的调试 32 第五章第五章 WinCCWinCC 视窗控制中心视窗控制中心 37 扬州工业技术学院毕业设计 第 9 页 5 1 WinCC 的综述 37 5 1 1 WinCC 的性能特点 37 5 1 2 WinCC 功能一览 38 5 1 3 SCADA 系统的基础功能 38 5 1 4 WinCC 的组态 38 5 2 WinCC 组态 39 5 2 1 创建 WinCC 项目 39 5 3 PLC 控制舞台灯系统的 WinCC 激活画面 41 结束语结束语 47 致致 谢谢 48 参考文献参考文献 49 扬州工业技术学院毕业设计 第 10 页 前前前前 言言言言 在 PLC 诞生之前 工业控制设备的主流品种是以继电器 接触器为主体的 控制装置 继电器 接触器是一些电磁开关 后来随着工业自动化程度的不断 提高 使用继电器电路构成工业控制系统的缺陷不断地暴露出来 在 20 世纪 60 70 年代 社会的进步要求制造出小批量 多品种 多规格 低成本 高质 量的产品以满足市场需要 不断的提出改善生产机械功能的要求 加上当时电 子技术已经有了一定的发展 于是人们开始寻求一种以存储逻辑代替接线逻辑 的新型工业控制设备 这就是我们现在所说的 PLC PLC 由于采用现代大规模集 成电路技术 采用严格的生产工艺制造 内部电路采用了严格的抗干扰技术 具有很高的可靠性 从 PLC 的机外电路来说 使用 PLC 构成控制系统 和同等 规模的继电接触器系统相比 电气接线及开关接点以减少到数百甚至数千分之 一 故障也就大大降低 此外 PLC 带有故障电路的自我检测功能 出现故障 时可及时发出报警信息 PLC 控制的自动灯光音响控制系统 应用此控制系统 能显著提高劳动效率 减少劳动强度 扬州工业技术学院毕业设计 第 11 页 第一章第一章第一章第一章 绪论绪论绪论绪论 1 1 可编程控制器的概述 1 1 1 PLC 的起源 虽然 PLC 问世时间不长 但是随着微处理器的出现 大规模 超大规模集 成电路技术的迅速发展和数据通信技术的不断进步 PLC 也迅速发展 其发展 过程大致分为三大阶段 早期的 PLC 20 世纪 60 年代末到 70 年代中期 早期的 PLC 一般称为可编 程逻辑控制器 这时的 PLC 多少有点继电器控制装置的替代物的含义 其主要 功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制 定时控制等 1 1 2 PLC 的发展 中期的 PLC 发展 20 世纪 70 年代中期到 80 年代中 后期 在 70 年代 微处理器的出现使 PLC 发生了巨大的变化 美国 日本 德国等一些厂家先后 开始采用微处理器作为 PLC 的中央处理单元 CPU 近期的 PLC 20 世纪 80 年代中 后期至今 进入 80 年代中 后期 由于 超大规模集成电路技术的迅速发展 微处理器的市场价格大幅度下跌 使得各 种类型的 PLC 所采用的微处理器的档次普遍提高 而且 为了进一步提高 PLC 的处理速度 各制造厂商还纷纷研制开发了专用逻辑处理芯片 这样使得 PLC 软 硬件功能发生了巨大变化 1 2 PLC 的定义及特点 1 2 1 可编程控制器 可编程控制器 简称 PLC Programmable logic Controller 是指以计算机 技术为基础的新型工业控制装置 PLC 是一种专门为在工业环境下应用而设 计的数字运算操作的电子装置 它采用可以编制程序的存储器 用来在其内部 存储执行逻辑运算 顺序运算 计时 计数和算术运算等操作的指令 并能通 过数字式或模拟式的输入和输出 控制各种类型的机械或生产过程 扬州工业技术学院毕业设计 第 12 页 1 2 2 PLC 的特点 1 可靠性高 PLC 的 MTBF 一般在 40000 50000h 以上 有的在 10 20 万 h 且均有完善的自诊断功能 2 结构形式多样 模块化组合灵活 有固定式适于小型系统或机床 组合 式适于集控制系统 最少的 PLC 只有 6 点 而 AB 的 ControlLogix 系统的容量 达 128000 点 3 功能强大 PLC 发展到今天 已经形成了大 中 小各种规模的系列化 产品 可以用于各种规模的工业控制场合 除了逻辑处理功能以外 现代 PLC 大多具有完善的数据运算能力 可用于各种数字控制领域 近年来 PLC 的功能 单元大量涌现 使 PLC 渗透到了位置控制 温度控制 CNC 等各种工业控制中 加上 PLC 通信能力的增强及人机界面技术的发展 使用 PLC 组成各种控制系统 变得非常容易 4 编程方便 控制具有极大灵活性 PLC 作为通用工业控制计算机 是面 向工矿企业的工控设备 它接口容易 编程语言易于为工程技术人员接受 梯 形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近 只用 PLC 的少量开 关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能 为不熟悉电子电路 不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门 5 适应工业环境 适应高温 振动 冲击和粉尘等恶劣环境以及电磁干扰 环境 6 安装 维修简单 与 DCS 相比 价格低 PLC 用存储逻辑代替接线逻辑 大大减少了控制设备外部的接线 使控制系统设计及建造的周期大为缩短 同 时维护也变得容易起来 更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成 为可能 这很适合多品种 小批量的生产场合 7 当前 PLC 产品紧跟现场总线的发展潮流 1 3 舞台灯的发展 随着科学技术的发展以及人民生活水平的提高 在现代生活中 彩灯作为 一种装饰 既可以增强人们的感观 起到广告宣传的作用 又可以增添节日气 氛 为人们的生活增添亮丽 用在舞台上增强晚会灯光效果 随着电子技术的 扬州工业技术学院毕业设计 第 13 页 发展 应用系统向着小型化 快速化 大容量 重量轻的方向发展 PLC 技术的 应用引起电子产品及系统开发的革命性变革 语言作为可编程逻辑器件的标准 语言描述能力强 覆盖面广 抽象能力强 在实际应用中越来越广泛 在这个 阶段 人们开始追求贯彻整个系统设计的自动化 可以从繁重的设计工作中彻 底解脱出来 把精力集中在创造性的方案与概念构思上 从而可以提高设计效 率 缩短产品的研制周期 整个过程通过 EDA 工具自动完成 大大减轻了设计 人员的工作强度 提高了设计质量 减少了出错的机会 本论文设计了一个舞 台灯系统 它多用于酒吧 舞台的闪烁灯 系统采用可编程控制器 PLC 做控 制 采用工业通用组态软件 组态王 设计控制界面 并最终完成直观方便 的控制效果 1 4 毕业设计内容安排 1 完成输入和输出分析 2 完成本毕业设计硬件组态和 I 0 分配表 3 完成本毕业设计梯形图控制程序设计 4 完成控制程序调试 5 完成 WinCC 画面调试 扬州工业技术学院毕业设计 第 14 页 第二章第二章第二章第二章 S7 300S7 300S7 300S7 300系列系列系列系列PLCPLCPLCPLC的配置及组态的配置及组态的配置及组态的配置及组态 2 1 S7 300 的系统组成简介 S7 300 系列的 PLC 是中型模板式 PLC 各种模板 CPU 模板 信号模板 SM 功能模板 FM 通信模板 CP 电源模板 PS 等 及人机界面 HMI 可 以根据控制要求进行广泛的组合和扩展 CPU314 一个机架上最多只能再安装八个信号模块或功能模块 最多可以 扩展为四个机架 中央处理单元总是在 0 机架的 2 号槽位上 1 号槽安装电源 模块 3 号槽总是安装接口模块 槽号 4 至 11 可自由分配信号模块 功能块 2 1 1 S7 300 的结构特点 1 采用集成的背板总线 Back Plane Bus 2 采用 DIN 标准导轨 安装和更换模板方便 3 硬件组态灵活 4 机架扩展方便 2 1 2 S7 300 的硬件组态 S7 300 的编程元件 1 输入继电器 I 2 输出继电器 Q 3 辅助继电器 M 或称为位存储器 4 外部输入寄存器 PI 5 外部输出寄存器 PQ 6 定时器 T 共 5 种 7 计数器 C 共 3 种 8 8 数据块寄存器 DB 扬州工业技术学院毕业设计 第 15 页 9 本地数据寄存器 L 2 2 S7 300 的 I O 地址组态 2 2 1 S7 300 的插槽地址 S7 300 的各个模板安装在机架的插槽上 不同的模板在插槽的安装位置是 固定的 如果选择了电源模板 PS307 必须安装在 1 号槽位上 CPU 模板的安装位置紧挨着电源模板 安装在 2 号槽位上 用于连接扩展机架的接口模板 IM 安装在 3 号槽位上 各种信号模板 SM 安装在 4 号 11 号槽位上 从 4 号槽位开始 CPU 为信号模板分配 I 0 地址 且根据信号模板的类型递增 I 0 地址 2 2 2 S7 300 的机架组态 电源模板 PS307 必须安装在 1 号槽位上 CPU 模板的安装位置紧挨着电源模板 安装在 2 号槽位上 用于连接扩展机架的接口模板 IM 安装在 3 号槽位上 各种信号模板 SM 安装在 4 号 11 号槽位 2 3 PLC 控制舞台灯系统的任务要求 打开开关 1 音乐响 1 号灯亮 2 1 秒后 2 6 7 15 号灯亮 3 1 秒后 3 5 8 14 号灯亮 扬州工业技术学院毕业设计 第 16 页 4 1 秒后 4 9 13 号灯亮 5 1 秒后 10 11 12 号灯亮 6 2 秒后除 1 号灯外全灭 7 1 秒后 2 3 4 5 6 号灯亮 8 1 秒后 7 8 9 10 11 12 13 14 15 号灯亮 9 2 秒后除 1 号灯外全灭 10 1 秒后除 1 号灯外全闪烁 5 秒 1 次 秒 11 2 秒后循环第二步到第十步 2 4 PLC 控制舞台灯系统输入 输出分析 1 输入 启动按钮 停止按钮 2 输出 1 号灯 2 号灯 3 号灯 4 号灯 5 号灯 6 号灯 7 号灯 8 号灯 9 号灯 10 号灯 11 号灯 12 号灯 13 号灯 14 号灯 15 号灯 音响 2 5 PLC 控制舞台灯系统的硬件组态 本系统的硬件组态如图 2 5 所示 扬州工业技术学院毕业设计 第 17 页 图 2 5 硬件组态图 2 6 PLC 控制舞台灯系统的 I 0 分配表 表 2 6 PLC 控制舞台灯系统的 I 0 分配表 输入输入 输出输出电器元件电器元件I 0I 0 地址地址作用作用 启动按钮 I1 0 启动系统 输 入 停止按钮 I0 0 停止系统 音 响 Q4 0 控制音响 1 号灯 Q4 1 控制 1 号灯 2 号灯 Q4 2 控制 2 号灯 3 号灯 Q4 3 控制 3 号灯 输 出 4 号灯 Q4 4 控制 4 号灯 扬州工业技术学院毕业设计 第 18 页 5 号灯 Q4 5 控制 5 号灯 6 号灯 Q4 6 控制 6 号灯 7 号灯 Q4 7 控制 7 号灯 8 号灯 Q5 6 控制 8 号灯 9 号灯 Q5 7 控制 9 号灯 10 号灯 Q5 0 控制 10 号灯 11 号灯 Q5 1 控制 11 号灯 12 号灯 Q5 2 控制 12 号灯 13 号灯 Q5 3 控制 13 号灯 14 号灯 Q5 4 控制 14 号灯 15 号灯 Q5 5 控制 15 号灯 第三章第三章第三章第三章 S7 300S7 300S7 300S7 300的指令系统及编程的指令系统及编程的指令系统及编程的指令系统及编程 3 1 STEP 7 的指令结构 1 指令组成 在 STEP 7 中 根据采用的程序编辑器 LAD STL FBD 不同 有梯形 逻辑指令 LAD 语句指令 STL 和功能块图指令 FBD 2 位逻辑指令 位逻辑指令包含位逻辑运算指令 定时器指令 计数器指令和位测试指令 等 可以使用位逻辑指令扫描布尔 BOOL 操作数的状态 通过 与 AND 或 OR 异或 XOR 及其组合操作实现逻辑操作 逻辑操作结果 RLO 用于赋值 置位 复位布尔操作数 也控制定时器和计数器的运行 3 位逻辑运算指令 位逻辑运算指令是对 0 或 1 的操作数进行扫描 经过相应的位逻辑 扬州工业技术学院毕业设计 第 19 页 运算 将逻辑运算结果 0 或 1 送到状态字的 RLO 位 标准触点指令 标准触点指令是指 与 及 与非 指令 或 及 或非 指令 异或 及 异或非 指令 标准触点 动合 常开 常闭 动断 输出指令 逻辑串输出指令 输出线圈 中间输出指令 跳变沿检测指令 RLO 跳变沿检测指令 RLO 正跳沿检测 RLO 负跳沿检测 4 计数器指令 在 S7 300 的 CPU 的存储器中留有一块区域用于存储计数器的计数值 每 个计数器需要 2 byte 不同的 CPU 模板 用于计数器的存储区域也不同 最多 允许使用 64 512 个计数器 在 S7 300 中有 3 种计数器可供选择 如图 3 1 所示 图 3 1 计数器结构图 5 比较指令 比较指令用于对累加器 2 与累加器 1 中的数据进行比较 数据类型可以是 整数 长整数或实数 但是要确保进行比较的两个数据的类型相同 应用比较指令的比较类型有 等于 不等于 大于 小于 扬州工业技术学院毕业设计 第 20 页 大于等于 小于等于 如果比较的结果为真 则 RLO 为 1 否则为 0 3 2 PLC 控制舞台灯系统的程序 1 按下启动按钮 I0 1 系统启动 2 辅助继电器 M0 1 控制音响启动 T1 运行 2 秒 3 辅助继电器 M0 1 控制 1 号灯亮 扬州工业技术学院毕业设计 第 21 页 4 T2 得电 2 号灯的控制 5 T3 得电 三号灯的控制 6 T4 得电 4 号灯亮 扬州工业技术学院毕业设计 第 22 页 7 T3 得电 5 号灯亮 8 T2 得电 6 号灯亮 9 T2 得电 7 号灯亮 扬州工业技术学院毕业设计 第 23 页 10 T3 得电 8 号灯亮 11 T4 得电 9 号灯亮 12 T5 得电 10 号灯亮 扬州工业技术学院毕业设计 第 24 页 13 T5 得电 11 号灯亮 14 T5 得电 12 号灯亮 15 T4 得电 13 号灯亮 扬州工业技术学院毕业设计 第 25 页 16 T3 得电 14 号灯亮 17 T2 得电 15 号灯亮 扬州工业技术学院毕业设计 第 26 页 扬州工业技术学院毕业设计 第 27 页 扬州工业技术学院毕业设计 第 28 页 扬州工业技术学院毕业设计 第 29 页 第四章第四章第四章第四章 模拟软件模拟软件模拟软件模拟软件S7 PLCSIMS7 PLCSIMS7 PLCSIMS7 PLCSIM调试程序调试程序调试程序调试程序 4 1 S7 PLC 模拟软件 S7 PLCSIM 简介 S7 PLCSIM 模拟软件是在 STEP 7 环境下 不用连接任何 S7 系列的 PLC CPU 或 I 0 模板 而是通过仿真的方法运行和测试用户的应用程序 S7 PLCSIM 提供了简单的界面 可以用编程的方法 如改变输入的通 断 状态 输入值的变化 来监控和修改不同的参数 也可以使用变量表 VAT 进行监控和修改变量 4 1 1 S7 PLCSIM 的特性简介 1 S7 PLCSIM 的功能是很强的 可以使用 STEP 7 的所有工具监控和调 整模拟 PLC 的性能 通过 S7 PLCSIM STEP 7 的工作过程与真实的 PLC 相比 差别很小 2 在 SIMATIC Manager 中的按钮可以自动接通或断开模拟过程 单 击模拟按钮 可打开 S7 PLCSIM 软件及模拟的 CPU 当 S7 PLCSIM 软件 运行时 可自动地连接到模拟的 CPU 上 3 在模拟的 CPU 上运行程序 可代替 S7 300 或 S7 400 的 CPU 模板 4 通过创建变量表 可以存取模拟 PLC 的输入 输出存储器 累加器 和寄存器中的数据 也可以通过符号地址存取存储器数据 5 可以选择定时器自动运行 或者手动置位 复位 可以对各个定时器 进行单独复位或一起复位 6 同真实的 CPU 模板一样 在 S7 PLCSIM 中可以改变 CPU 的操作方 式 STOP RUN RUN P 另外在 S7 PLCSIM 中还提供了一个暂停 Pause 功能 允许用户暂停 CPU 工作 而不影响程序的状态 扬州工业技术学院毕业设计 第 30 页 7 可以利用模拟 PLC 的中断组织块 OBs 的功能测试程序特性 8 通过对输入 输出存储器 位存储器 定时器和计数器的操作 可以 记录一系列的事件 并且可以回放使之自动进行程序测试 4 1 2 S7 PLCSIM 的使用方法 1 打开 SIMATIC Manager 2 选择菜单命令 Options Simulate Modules 以启动 S7 PLCSIM 默认的 MPI 地址为 2 S7 PLCSIM 的窗口画面如图 4 1 所示 图 4 1 S7 PLCSIM 的窗口画面图 3 打开要模拟的项目和程序 4 选择菜单命令 PLC Download 将要模拟的程序块下载到模 拟的 PLC 中 5 根据提示 Do you want to load the system data 是否下载系统数 据 如果不想下载硬件配置到模拟的 PLC 中 选择 No 如果想下载硬 件配置到模拟的 PLC 中 选择 Yes 6 在 S7 PLCSIM 的窗口画面中 工具栏由三部分组成 标准工具栏 插入观察对象工具栏 各个图标的意义如下 插入输入变量 插入输出变量 扬州工业技术学院毕业设计 第 31 页 插入位存储器 插入定时器 插入计数器 插入通用变量 插入嵌套堆栈 插入累加器和状态字 插入数据块地址寄存器 垂直插入通用的位变量 CPU 模式工具栏 各个图标的意义如下 单次扫描 连续扫描 暂停 下一次扫描 复位程序中所有的定时器 7 CPU 操作开关观察对象 这个操作开关与真实的 CPU 的操作开关的作用是相同的 可以进行运行 RUN 和停止 STOP 等操作 并且有对应的指示灯表示其工作状态 如 图 4 2 所示 图 4 2 CPU 操作开关图 扬州工业技术学院毕业设计 第 32 页 4 2 PLC 控制舞台灯系统的调试 第一步 点击 RUN P 开始 将 I1 0 打勾再去除即启动舞台灯系统 相对应 的 Q4 0 Q4 1 打勾 如图 4 3 所示 图 4 3 舞台灯启动图 第二步 定时器 T2 动作 对应的 Q4 2 Q4 6 Q4 7 Q5 5 打勾 如图 4 4 所示 图 4 4 定时器 T2 动作图 第三步 定时器 T3 动作 对应的 Q4 3 Q4 5 Q5 4 Q5 6 打勾 如图 4 5 所示 扬州工业技术学院毕业设计 第 33 页 图 4 5 定时器 T3 动作图 第四步 定时器 T4 动作 对应的 Q4 4 Q5 3 Q5 7 打勾 如图 4 6 所示 图 4 6 定时器 T4 动作图 第五步 定时器 T5 动作 对应的 Q5 0 Q5 1 Q5 2 打勾 如图 4 7 所示 扬州工业技术学院毕业设计 第 34 页 图 4 7 定时器 T5 动作图 第六步 定时器 T6 动作 对应的 Q4 2 Q4 7 Q5 0 Q5 7 全部去勾 如 图 4 8 所示 图 4 8 定时器 T6 动作 第七步 定时器 T7 动作 对应的 Q4 2 Q4 6 打勾 如图 4 9 所示 扬州工业技术学院毕业设计 第 35 页 图 4 9 定时器 T7 动作图 第八步 定时器 T8 动作 对应的 Q4 7 Q5 0 Q5 7 打勾 如图 4 10 所示 图 4 10 定时器 T8 动作图 第九步 定时器 T9 动作 对应的 Q4 2 Q4 7 Q5 0 Q5 7 全部去勾 如 图 4 11 所示 扬州工业技术学院毕业设计 第 36 页 图 4 11 定时器 T9 动作图 第十步 定时器 T10 T11 动作 Q4 2 Q4 7 Q5 0 Q5 7 闪烁 5 秒 1 次 秒 无法截取仿真图 第十一步 定时器 T12 动作 循环第二步到第十步 无法截取仿真图 扬州工业技术学院毕业设计 第 37 页 第五章第五章第五章第五章 WinCCWinCCWinCCWinCC视窗控制中心视窗控制中心视窗控制中心视窗控制中心 WinCC 是在 PC 基础上的操作员监控系统软件 WinCCV5 0 SP2 具有控制 自动化过程的强大功能和极高性能价格比的 SCADA 监视控制与数据采集 级的操作监视系统 WinCC 的显著特性就是全面开放 它很容易将标准的用户程序结合起来 建立人机界面 精确地满足生产实际要求 通过系统集成 可将 WinCC 作为 其系统扩展的基础 通过开放接口开发自己的应用软件 5 1 WinCC 的综述 WinCC 作为一个功能强大的操作监控组态软件 起主要性能特点如下 5 1 1 WinCC 的性能特点 1 可应用最新的软件技术 2 包括所有 SCADA 功能在内的客户 服务器系统 3 可灵活裁剪 由简单任务扩展到复杂任务 4 可由专用工业和专用工艺的选件和附件进行扩展 5 集成 ODBC SQL 数据库 6 具有强大的标准接口 7 统一脚本语言 8 开放 API 编程接口可以访问 WinCC 的模块 9 通过向导进行简易的在线组态 10 选择组态软件的语言 11 提供所有主要 PLC 系统的通信通道 12 具有与基于 PC 的控制器的 SIMATIC WinCC 的紧密接口 13 是全集成自动化 T I A 的部件 14 作为 SIMATIC PCS7 过程控制系统中的操作员站 15 可集成到 MES 和 ERP 中 扬州工业技术学院毕业设计 第 38 页 5 1 2 WinCC 功能一览 1 WinCC 浏览器 快速访问所有工程数据和全局设定的中心项目管理 器 2 图形编辑器 通过使用全部图形对象 能自由进行可视化组态和操作 能方便地使用所有属性的动态结构 3 报表编辑 自由选择布局格式的报告系统 可按时间或时间记录信息 进行动作 归档 把当前数据的文件作为拥护报告或项目文件 4 用户管理器 用户及其访问权限的管理工具 5 通信通道 连接范围广泛的不同控制器 6 标准接口 与其他 Windows 应用程序的开放集成 7 编程接口 具有单独访问 WinCC C API 数据和功能的接口 可集成 到特定的用户程序中 5 1 3 SCADA 系统的基础功能 WinCC 可以通过专用选件构成不同的 SCADA 系统 1 单用户系统 是基于单机系统的控制系统 自动化层采用点对点连接 通过过程总线和 LAN 联接 能通过基于 Windows 的网络连接办公系统 2 多用户系统 允许多个用户控制相同的控制系统 每个用户都可以看 到其他用户的动作 他采用客户 服务器结构 最多允许 16 个客户机连接到 一个服务器 5 1 4 WinCC 的组态 1 WinCC 资源管理器 WinCC Explorer 是 WinCC 的中央协调站 用于项目管理所有的 WinCC 组件 WinCC Explorer 支持的组态工具包括图画的生成 组态消息 过程植 存档 报表系统 脚本建立 用户管理等 2 图形编辑器 WinCC 图形编辑器是一个向量的绘图程序 其功能包括准定位 排列 旋 扬州工业技术学院毕业设计 第 39 页 转和镜象 发送图形对象属性等 还能对对象进行编组 建立对象库 以及应用 BMP WMF EMF 格式或通过 OLE 等引人或镶嵌在外部编辑图形和文本中 图形编辑器支持 16 层画面的组态 对于编组对象 可以不拆开编组对象就 能直接修改组中的个别对象的属性 用户可以动态控制所有图形对象的外观 几何外行 颜色 样式等属性都 可以通过变量或从脚本直接寻址来更改 已经生成的对象储存在对象库中 从对象库可以随时调用对象 WinCC 将 对象库分为全局对象库和专用对象库 还提供一个功能库用语组态动作 全局 对象库还包括各种各样的按主题分类的预制对象 而专门项目库是针对每个专 门对象库建立的 当通过 WinCC 浏览器切换图形中的用户界面时 系统同时 切换对象名称 对象组及用户定义的接口参数 对象库中的对象可以文件名的方式或以图标的方式列出 用户可以应用 Windows 的拖放操作 将用户组态到过程画面中 5 2 WinCC 组态 5 2 1 创建 WinCC 项目 1 启动 WinCC WinCC 可以运行在 Windows 2000 或 Windows NT 下单击 Windows 桌面的 开始 按扭 通过 SIMATIC WinCC Windows Contral Center 启动 WinCC 2 创建一个 WinCC 新项目 第一次打开 WinCC 新项目时候 将出项对话框 有 3 个选项 如图 默认为选择但用户项目 单击 确定 按扭 在弹出的对话框中定义新项目的名称和储存路径后 进入 WinCC 资源管 理器 3 添加 PLC 应用程序 为了使 WinCC 能够于 PLC 通信 需要选择 PLC 驱动程序 在此选择 扬州工业技术学院毕业设计 第 40 页 SIMATIC S7 PLC 右击 WinCC 资源管理器的左边子穿口中的 变量管理器 在弹出的菜单中 单击 添加新的驱动程序 选项 在 添加新的驱动程序 对话框中 选择 SIMATIC S7 协议集 选 择的驱动程序将出现在变量管理器的下面 创建一个新的连接 单击显示程序前方的图标 将显示所有的可以同的 通道单元 右击通道单元 MPI 在弹出的菜单中 单击 新建驱动程序连接 选象 在输入新建的名称 如 SPS 单击 确定按钮 完成性建的 PLC 应用程序的连接 4 变量 在 WinCC 中 用变量来表示真实值 如灌水的水位 或者表示在 WinCC 中 用来计算或模拟的内部值 过程变量位于 PLC 或类似于驱动器的存储器中 内部变量位于 WinCC 内 提供于 PLC 相同的功能存储单元 可以在计算 中修改内部变量 新建变量 为建立和连接变量 首先通过双击 变量管理器 的方式打开 MPI 到 SPS 右击 内部变量 选项 在弹出的菜单中 单击 新建变量 选项 设置变量属性 在 变量的对话框中 变量名取为 Tanklevel 在数据类型的列表中 选择 无符号 16 位数 单击 确定 按扭 结束变量的设置过程 指定在 PLC 中的地址 在