西门子PLC课程设计.docx

西门子PLC课程设计题目： 姓名： 班级： 学号： 报告格式（20分）设计说明（20分）设计图纸（20分）科技文献分析（20分）其它（10分）平时10分总评（100分） 目录第一章 设计要求3第二章 设计任务和目的4第三章 控制要求5第四章 总体设计方案61.选择机型62.系统流程图73.系统原理接线图74.硬件部分设计8第五章 软件设计10第六章 调试过程及结果13设计总结14参考文献15附录16绪论 可编程控制器（PLC）是在计算机技术、通信技术和继电器控制技术的发展基础上开发出来的，现已广泛应用于工业控制的各个领域。它以微处理器为核心，用编写的程序进行逻辑控制、定时、计数和算术运算等，并通过数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备或生产过程。 如今，PLC在我国各个工业领域中的应用越来越广泛。在就业竞争日益激烈的今天，掌握PLC设计和应用是从事工业控制研发技术人员必须掌握的一门专业技术。 任何生产机械电气控制系统的设计，都包括两个基本方面：一个是满足生产机械和工艺的各种控制要求，另一个是满足电气控制系统本身的制造、使用以及维修的需要。因此，电气控制系统设计包括原理设计和工艺设计两个方面。前者决定一台设备使用效能和自动化程度，即决定着生产机械设备的先进性、合理性，而后者决定着电气控制设备生产可行性、经济性、外观和维修等方面的性能。在现代控制设备中，机-电、液-电、气-电配合得越来越密切，虽然生产机械的种类繁多，其电气控制设备也各不相同，但电气控制系统的设计原则和设计方法基本相同。 在最大限度满足生产设备和生产工艺对电气控制系统要求的前提下，力求运行安全、可靠，动作准确，结果简单、经济，电动机及电气元件选用合理，操作、安装、调试和维修方便。要完成好电气控制系统的设计系统，除要求我们掌握必要的电气设计基础知识外，还要求我们必须经过反复实践，深入生产现场，将我们所学的理论知识和积累的经验技术应用到设计中来。本次课程设计正是本着这一目的而着手实施的实践性环节，它是一项初步的模拟工程训练。通过这次课程设计，我感到更深地了解一般电气控制系统的设计要求、设计内容和设计方法。第一章 设计要求1.确定控制方案，选择PLC和模拟量控制模块。2.画出PLC端子接线图及控制梯形图。3.设计程序4.完成PLC控制系统梯形图软件的编制任务。5.在实验室条件下，通过试验调试初步验证其程序的正确性。第二章 设计任务和目的1.了解PLC控制变频调速系统。2.了解S7-200系列CPU加EM231模拟量I/0。3.了解电气控制系统设计的基本原则、内容与一般步骤。第三章 控制要求1.要求运用PLC模拟量通道2输出十个锯齿波电压，波形如图所示：图3-1第四章 总体设计方案本次设计是实现生成锯齿波，选用PLC和扩展模块的组合可完成数字量的输入，实现模拟量和数字量的输出控制。1.选择机型 本次设计PLC锯齿波发生器系统中选用S7-20系列CPU加EM231模拟量扩展模块.S7-200系列PLC是西门子公司20世纪90年代推出的整体式小型可编程控制器。早些时候称为CPU21X，其后的改进型称为CPU22X。其结构紧凑、功能强，具有很高的性能价格比，在中小规模控制系统中应用广泛。S7-22X系列PLC可提供5种不同的基本单元和多种规格的扩展单元。其系统构成除基本单元、扩展单元外，还有编程器、存储卡、写入器、文本显示器等。表4-1给出了22X系列CPU的基本配置。从表中可以看出，22X系列CPU具有很强的功能，如自带高速计数器、通讯口、具有脉冲输出功能、实时时钟、能进行浮点运算等。此外，S7-200系列PLC允许在程序中立即读写输入、输出口，允许在程序中使用中断，允许设定通讯任务的处理时间，允许设置停止模式数字量输出状态，可以由用户自己定义存储器的掉电保护区，可以允许数字量时间，允许设置停止模式数字量输出状态，可以由用户自己定义存储器的掉电保护区，可以允许数字量及模拟量输入加滤波器，还具有窄脉冲捕捉功能，为复杂的工业控制提供了方便。特性CPU221CPU222CPU224CPU226CPU226XM外型尺寸/mmmmmm908062908062120.5806219080621908062程序存储区2048字2048字4096字4096字8192字数据存储区1024字1024字2560字2560字5120字掉电保持时间/h5050190190190本机I/O6入/4出8入/6出14入/10出24入/16出24入/16出扩展模块数量02777高速计数器单相双相4路30KHZ2路20KHZ4路30KHZ2路20KHZ6路30KHZ4路20KHZ6路30KHZ4路20KHZ6路30KHZ4路20KHZ脉冲输出（DC）2路20KHZ2路20KHZ2路20KHZ2路20KHZ2路20KHZ模拟电位器11222实时时钟配置时钟卡配置时钟卡内置内置内置通讯口1RS-4851RS-4851RS-4852RS-4852RS-485表4-1本锯齿波发生器中，配置基本单元就可以满足要求，即选用CPU222的西门子S7-200系列PLC作为控制器构成锯齿波发生器。2.系统流程图 如图4-1所示图4-13.系统原理接线图图4-24.硬件部分设计EM231模拟量扩展I/0模块如图4-3所示 图4-3EM231选择模拟量输入范围开关表图4-4 模拟量输出方框图图4-5 输入数据字格式图4-6第五章 软件设计 系统的软件设计是根据系统给定的时间函数运行的，所以软件的设计主要是以时间原则来设计。1. 程序的主体主要由以下三部分组成 （1） 控制字的设置 （2） 时间段设计 （3） 数据的增减2. I/0分配表如5-1所示 启动按钮I0.0停止按钮I0.1模拟量电压输出AQW2 表5-13. 梯形图图5-1第六章 调试过程及结果1.调试过程： （1）先将PLC程序传入S7-200 PLC中，只连接启动与停止开关。 （2）按下启动按钮，然后用万用表测CS1W-MAD44模拟量I/0模块的A1、A2两点间的电压，看是否按照规定曲线运行，如果运行正确则证明PLC部分调试成功。 （3）打开启动按钮，并且按照给定的时间函数循环运行。显示的最大频率是10，最小为5。2.调试结果： 系统按照给定的时间函数连续循环运行，如图6-1所示，由此说明系统设计合理可靠，此设计完全符合设计要求。 图6-1设计总结 通过本次课程设计，对西门子系列PLC的特点有了更深的理解。利用了西门子系列PLC的特点，对按钮、开关等输入/输出进行控制，实现了变频器在控制作用下的自动化。在本次课程设计的实践环节中，我更深刻地理解和掌握了电器控制及可编程控制器(PLC)的理论知识和动手技能。参阅了大量的电器控制及可编程控制器(PLC)系统设计的书籍资料，查询了大量的图表、程序和数据，使得课程设计的方案和数据更为翔实和准确，力求科学严谨，使本次以变频器为主题的课程设计精益求精。通过这次设计实践。我学会了PLC的基本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序与到PLC中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。能过解决一个个在调试中出现的问题，我们对PLC 的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。 经历二周的方案设计、比较、论证、探讨等步骤，经过不懈的努力和反复的验证，积聚了同组同学的一致讨论并通过，再加上指导老师的细心点拨和教诲，终于成功地完成了本次课程设计。但是，由于学识浅薄和资历肤浅，对待解决问题还不成熟，望老师不吝纠正，深感谢意！参考文献1.可编程控制器入门与应用实例 主编：廖常初 2.电路设计与设计 主编：张伟 3.PLC编程及应用 主编：廖常初 4.单片微机原理及应用 主编：丁元杰5.PLC