PLC课程设计word格式.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除PLC应用设计系部名称： 信息工程系 专业班级： 自动092 学 号： 200907074208 学生姓名： 王岩冰 指导老师： 孙继卫 2012年05月25日此文档仅供学习与交流目录 前言 2 PLC介绍2 1 实验注意事项3 2 STEP7-MICRO/WIN软件的使用 4 3 组态王的使用 7 3.1认识组态王程序组成员73.2 组态王的各个版本 83.3 制作一个工程的一般过程 9 4 设计过程 94.1 智能抢答器 11 4.1.1 实验目的 11 4.1.2 实验要求 12 4.1.3 抢答器的控制要求 12 4.1.4 实验设备 13 4.1.5实验内容及要求 144. 2交通灯的自动控制174.2.1 实验目的 174.2.2 实验设备 184.2.3控制要求及参考 194.2.4 实验内容及要求 204.3 电机正反转控制 22 4.3.1 控制要求 23 4.3.2 实验原理 24 6 课程设计总结 28 7 参考文献 29前 言 本课程设计，主要适用于自动化、电气工程及其自动化、测控与仪器等专业。通过本课程设计，能够使学生们熟练掌握S7-200PLC的接线方式、程序编写和整体系统调试，从而全面地提高学生们对PLC的软件、硬件等方面的理解，进而增强学生们在实践环节的动手操作能力。譬如，学生们可以根据实验指导书的要求，完成交通信号灯的硬件设计、PLC型号选择、软件操作、以及整体控制系统调试，并写出完善的实验报告。在进行实验之前，要求学生们具备数字电路、模拟电路、电路基础、自动控制、电力电子、电机学、电气控制和PLC等相关课程的知识，并具备一些基本的实践操作水平。PLC介绍PLC一直在飞速发展中，因此到现在为止，还未能对其下一个十分确切的定义。国际电工委员会（IEC）曾于1982年11月颁发了可编程控制器标准草案第一稿，1985年1月发表了第二稿。终稿中对可编程控制器的定义是：“可编程序控制器是一种数字运算操作电子系统,专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器,用来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,并通过数字的,模拟的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关的外围设备,都应按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩充其功能的原则设计。”在该定义中重点说明了三个概念：即PLC是什么，它具备什么功能（能干什么），以及PLC及其控制系统的设计原则。定义强调了PLC应直接应用于工业环境，它必须具有很强的抗干扰能力，广泛的适应能力和应用范围。这也是区别于一般微机控制系统的一个重要特征。定义强调了PLC是“数字运算操作的电子系统”，也是一种计算机；它是“专为在工业环境下应用而设计的”工业计算机。这种工业计算机采用“面向用户的指令”，因此编程方便。它能完成逻辑运算定时计数和算术运算等操作，它还具有“数字量和模拟量输入和输出”的功能，并且非常容易与“工业控制系统连成一体”，易于“扩充”。应该强调的是，PLC与以往所讲的机械式的顺序控制器在“可编程”方面有质的区别。由于PLC引入了微处理器及半导体存储器等新一代电子器件，并用规定的指令进行编程，所以能灵活应用的修改程序，即它是用软件方式来实现“可编程”的目的。PLC = Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。是工业控制的核心部分。 S7-200系列PLC属小型PLC，I/O总点数在256点以下，用户程序存储容量在4KB左右。在实际应用时根据需要对S7-200PLC主机和模块型号及输入、输出方式进行选择。西门子S7-200PLC在安装其电气线路时需注意区分电源类型（直流20.4-28.8V、交流85-264V）和数字量输出类型（继电器输出、晶体管输出）。 电源：CPU22X具有两种不同的电源供电电压 直流24V、交流85-264V。输出：输出电路分为继电器输出和晶体管输出两大类，晶体管：输出电压24V直流，输出电流0.75A，继电器：输出电压24V直流、24-230V交流，输出电流2A，输入为直流24V。1 实验注意事项（1）本试验中指导书中，所有PLC模块均采用西门子公司生产的S7-200PLC，该模块CPU的型号是CPU 224 ，软件支持是STEP 7 MicroWIN SP3。（2）实验时，首先用PC/PPI编程电缆连通计算机和PLC。（3）将实验装置（实际是PLC）外接220V的交流电源，但实验台上的电源开关开始应置于断开状态。（4）为了使PLC模块的输入/输出接线柱和螺钉不会因实验的频繁拆装而导致损坏，本课设的实验装置已经将这些节点用固定连接线接到试验台的固定接线柱上。（5）在计算机上编辑、编译程序（也可提前进行）。（6）在试验台上的电源开关置于断开状态的情况下，按实验内容的要求接好线，检查接线无误后，合上试验台上的电源开关。（7）下载已编译的软件。下载软件时，应将PLC上“RUN”、“STOP”开关置于“STOP”状态。（8）将PLC上“RUN”、“STOP” 开关置于“RUN”状态，则实验开始。（9）严格要求接线步骤，务必保证正确地接线，否则，将会给人身安全和实验设备带来严重后果。2 STEP 7-Micro/WIN软件的使用 STEP 7-Micro/WIN软件是针对西门子S7-200PLC而开发的编程软件。本节首先熟悉STEP 7-Micro/WIN软件的基本操作方法，然后进行PLC的练习实验。本节给出了PLC控制系统实验要求的例程序，参考电路等PLC练习实验所需要的所有资料，可以通过程序输入、调试、运行，逐步掌握PLC实验的基本方法。2.1 实验目的（1）练习STEP 7-Micro/WIN编程软件的安装与卸载；（2）掌握用户程序的输入和编辑方法；（3）熟悉基本指令的应用；（4）熟悉语句表指令的应用及其与梯形图等程序的转换；（5）重点掌握S7-200PLC的接线方式。2.2 实验内容（1）STEP 7-Micro/WIN编程软件有多重版本，本实训采用的是STEP 7 MicroWIN SP6（V4.0）版本，该软件大小约316M，安装和卸载过程比较简单，在此不再赘述。（2）输入图2.1所示的梯形图，并转换成对应的语句表指令（也可结合教材第5章习题练习）。（3）为梯形图2.1中网络1和网络2注释，并用符号表为I0.0、I0.1、Q0.0添加符号名（符号名可任意设定）。图2.1 梯形图练习图2.1 梯形图练习（4）练习程序的编辑、修改、复制、粘贴的方法。（5）将图2.1中程序改成图2.2，并转换成语句表程序，分析OLD、ALD语句用法。图2.2 梯形图练习（6）参考教材5.1.8章，练习栈操作指令的使用方法。（7）参考教材5.1.10章，练习定时器指令及参数的输入方法。（8）S7-200PLC的接线方式如下图2.3和图2.4所示（重点）。图2.3 S7-200 CPU224外观图图2.4 S7-200 CPU224连接器端子接线图2.3 实验步骤（1）开机（打开计算机电源，但不接PLC电源）。 （2）进入S7-200PLC编程软件 。 （3）选择编程语言类型（LAD、STL和FBD）。（4）由主菜单或快捷按钮输入、编辑程序。(5) 给PLC上电，进行计算机和PLC之间的连接，如下图2.5所示。图2.5 计算机和PLC之间的连接 （6）进行程序的编译，并观测编译结果，修改程序，直至编译成功。2.4 实验报告内容 （1）以图2.1为例，总结梯形图输入及修改的操作过程。 （2）写出梯形图添加注释及符号名的操作过程。 （3）将图2.1的梯形图转换成语句表和功能块图。 （4）总结OLD、ALD指令和栈操作指令的使用方法。 （5）总结计算机和PLC之间进行连接过程中需要注意的事项。3 组态王使用入门3.1 认识组态王程序组成员安装完“组态王”之后，在系统“开始”菜单“程序”中生成名称为“组态王6.5”的程序组。该程序组中包括三个文件夹和四个文件的快捷方式，内容如下：组态王6.5：组态王工程管理器程序（ProjManager）的快捷方式，用于新建工程、工程管理等；工程浏览器：组态王单个工程管理程序的快捷方式，内嵌组态王画面开发系统（TouchExplorer），即组态王开发系统；运行系统:组态王运行系统程序（TouchVew）的快捷方式。工程浏览器（TouchExplorer）和运行系统（TouchVew）是各自独立的Windows应用程序，均可单独使用；两者又相互依存，在工程浏览器的画面开发系统中设计开发的画面应用程序必须在画面运行系统（TouchVew）运行环境中才能运行；信息窗口：组态王信息窗口程序（KingMess）的快捷方式；帮助：组态王帮助文档的快捷方式；电子手册：组态王用户手册电子文档的快捷方式；安装工具安装新驱动：安装新驱动工具文件的快捷方式；组态王文档组态王帮助：组态王帮助文件快捷方式；组态王文档组态王IO驱动帮助：组态王IO驱动程序帮助文件快捷方式；组态王文档使用手册电子版：组态王使用手册电子版文件快捷方式；组态王文档 函数手册电子版：组态王函数手册电子版文件快捷方式；组态王在线在线会员注册：亚控网站在线会员注册页面；组态王在线技术BBS：亚控网站技术BBS页面；组态王在线IO驱动在线：亚控网站IO驱动下载页面。 除了从程序组中可以打开组态王程序，安装完组态王中后，在系统桌面上也会生成组态王工程管理器的快捷方式，名称为“组态王6.5”。3.2 组态王的各个版本组态王软件加密锁分为开发版、运行版、NetView、Internet版和演示版。所有版本都可以运行在Windows 98（第二版）、Windows NT（补丁6）、Windows 2000和Windows XP系统下。开发版有64点、128点、256点、512点、1024点、不限点共六种规格内置编程语言支持网络功能支持运行环境在线运行8小时运行版有64点、128点、256点、512点、1024点、不限点共六种规格支持网络功能可选用通讯驱动程序NetView版有 512点、不限点共两种规格。支持网络功能不可选用通讯驱动程序For Internet版有5用户、10用户、20用户、50用户、无限用户五种规格在组态王普通版本上增加Internet远程浏览功能演示版支持64点内置编程语言开发系统在线运行2小时支持运行环境在线运行8小时可选用通讯驱动程序 3.3 制作一个工程的一般过程建立新组态王工程的一般过程是：（1）设计图形界面（定义画面）（2）定义设备（3）构造数据库（定义变量）（4）建立动画连接（5）运行和调试需要说明的是，这五个步骤并不是完全独立的，事实上，这四个部分常常是交错进行的。在用组态王画面开发系统编制工程时，要依照此过程考虑三个方面：图形 用户希望怎样的图形画面？也就是怎样用抽象的图形画面来模拟实际的工业现场和相应的工控设备。数据 怎样用数据来描述工控对象的各种属性？也就是创建一个具体的数据库，此数据库中的变量反映了工控对象的各种属性，比如温度，压力等。连接 数据和图形画面中的图素的连接关系是什么？也就是画面上的图素以怎样的动画来模拟现场设备的运行，以及怎样让操作者输入控制设备的指令4 设计过程4.1 智力竞赛抢答器4.1.1 实验目的（1）掌握PLC外部输入、输出电路的设计和连接方法；（2）掌握应用软件的编程方法；（3）掌握应用符号地址编程的方法。4.1.2 智力竞赛抢答器的要求利用PLC控制系统设计1个3组的智力竞赛抢答器。 4.1.3抢答器的控制要求（1）参赛者要抢答主持人所提问题时，需抢先按下桌上的按钮；指示灯亮后需待主持人按下“复位”键R后才熄灯；（2）对初中班学生照顾，只要按下SB11和SB12中任一个按钮灯HL1都亮；（3）对高三班学生限制，只有SB31和SB32都按下时灯HL3才亮；（4）若在主持人按下“开始”按钮S后10s内有抢答按钮压下，则电磁铁YC得电，使彩球摇动，以示竞赛者得到一次幸运的机会；如果定时到仍未有抢答，则禁止继续抢答。 图4.8 智力竞赛抢答器示意图图4.9 智力竞赛抢答器实验板图4.10 智力竞赛抢答器接线图4.1.4 实验设备（1）计算机（编程器）1台；（2）实验装置；（3）实验板1块； 4.1.5. 实验内容及要求设计一个智能竞赛抢答显示系统，使用参加竞赛人分为儿童组、学生组、成人组,其中儿童两人，学生为一人，成人二人，主持人一人。控制要求：当主持人按下SBO后,指示灯LO亮,表示抢答开始,参赛者方可开始按下按钮抢答；为了公平，要求儿童组只需一人按下按钮，其对应的指示灯亮，而成人组需要二人同时按下二个按钮对应的指示灯才亮；当一个问题回答完毕，主持人按下SB1，一切状态复位；成年人一人违例抢答灯L3闪烁；当抢答开始后时间超过30秒，无人抢答，此时铃响，提示抢答时间已过，此题作废。（1）设计PLC外部电路；（2）使用通用器件板开关元器件和实验板连接PLC外部电路，采用符号地址、应用七段码指令编写用户程序；（3）输入、编辑、编译、下载、调试用户程序；（4）运行用户程序，观察程序运行结果。4.1.6流程图4.1.7 梯形图波形图4.2交通灯的自动控制4.2.1实验目的（1） 练习定时器、计数器的基本使用方法。（2）掌握PLC的编程和调试方法。(3） 对应用PLC解决实际问题的全过程有个初步了解。4.2.2. 实验设备 (1) 编程器1台（PC机）。(2) 实验装置1台（含S7-200 24点CPU）。(3) 交通灯实验模板一块。(4) 导线若干。 图4.1交通灯模拟控制板4.2.3. 控制要求及参考 交通路口红、黄、绿灯的基本控制要求如下： 路口某方向绿灯显示（另一方向亮红灯）10秒后，黄灯以占空比为50的2秒周期（1秒脉冲宽度）闪烁3次（另一方向亮红灯），然后变为红灯（另一方向绿灯亮、黄灯闪烁），如此循环工作。 图4.2交通灯模拟控制板PLC I/O端口分配：SB1 I0.0 起动按钮SB2 I0.1 停止按钮HL1（HL7） Q0.0 东西红灯HL2（HL8） Q0.1 东西黄灯 HL3（HL9） Q0.2 东西绿灯HL4（HL10） Q0.4 南北红灯HL5（HL11） Q0.5 南北黄灯HL6（HL12） Q0.6 南北绿灯PLC参考电路：图4.3 红绿灯控制PLC电气原理图4.2.4 实验内容及要求（1）按参考电路图完成PLC电路接线（配合试验台的开关元器件）。（2）输入参考程序并编辑。（3）编译、下载、调试应用程序。（4）通过实验模板，显示出正确运行结果。注意：程序上、下载时，必须给PLC上电，并将CPU置于STOP状态。4.2.5 流程图4.2.5 梯形图波形图4.3、电机正反转控制4.3.1控制要求：1两相步进电动机有2个绕组: A、B正转顺序: AB反转顺序: BA2用五个开关控制其工作：1 号开关控制其运行 ( 启 / 停 )。2 号开关控制其低速运行 (转过一个步距角需 0.5 秒)。3 号开关控制其中速运行 (转过一个步距角需 0.1 秒)。4 号开关控制其低速运行 (转过一个步距角需 0.03 秒)。5 号开关控制其转向 ( ON 为正转，OFF 为反转 )。4.3.2实验原理串联接法串联接法比较简单，也容易理解。分别把4相绕组相邻的两相串接起来即可，共有两种接法。绕组的接法如图4.5和图4.6所示 图4.4图4.5 2相8线电机绕组的串联接法1（错误接法）图4.6 2相8线电机绕组的串联接法2（正确接法）根据接法1和接法2分别接好电路后，发现按照接法1连接后，转子不动；只有按照接法2连接，电机才能正常转动。图4.7 2相8线步进电机串联接法对应的连接器4.3.3 流程图4.34. 梯形图波形图6 课程设计总结 PLC是一个对我们自动化的学生非常重要的课程，通过这次课程设计让我对PLC的编程有了更深的理解通过这次设计实践。由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好地理解和运用各个元件的功能，所以在这个课程设计中，我了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多地认识。有一点是在设计的过程中，经常会遇到这样的情况，就是心里想这可行的接法，但实际上电路，总是实现不了，而又一下找不出问题所在，只有在查了书本上有关方面的解释后才能所进展。通过本次课程设计，让我很好的锻炼了理论联系实际，与具体项目，课题相结合，设计产品的能力。既让我们懂得了怎么把理论应用于实际，又让我们懂得了在实践中遇到的问题怎么样用理论去解决。在做交通灯控制的时候，刚开始我参考的三菱公司的软件，里面的母线有两条不过在与定时器连接时很简单，直接导致其电路设计的梯形图简单明了。但是咱们学校提供的是西门子的程序，只好把以前的作罢，但是对于给我提供了思路，经过好、两程序的对比很好地结合了起来！在做抢答器时候，