PLC综合实习报告

.学号： P L C 综 合 实 习实 习 名 称 ： PLC综合实习 学 生 姓 名： 组 员 ： 学 院 ： 专 业 班 级： 电气 121 指 导 教 师 ： 设 计 时 间 ： 2015 年 9 月 20日 2015 年 10 月 23 日 目录项目一、四层电梯PLC控制系统设计1一、系统控制要求11.1 基本控制要求说明11.2 要求11.3 电梯PLC控制解决思路11.4 模拟电梯运行原则2二、控制电路系统设计32.1 主控制电路设计32.2 PLC硬件设计3三、软件设计73.1 流程图73.2 软件部分（梯形图）8四、总结17项目二、机械手PLC控制系统设计18一 、系统控制要求181.1 基本控制要求说明181.2 要求18二、硬件设计192.1硬件结构192.2 工作方式19三、软件部分213.1 主程序213.2 公用程序213.3 手动程序233.4 回原点程序243.5 自动程序27四、总结30项目三、基于S7-300的天塔之光模拟控制31一、系统控制要求311.1基本控制要求说明31二、硬件设计31三、软件部分331.流程图332 .I/O点分配表333.软件部分344.软件调试40四、Wincc flexible仿真40五、总结40项目四、基于S7-300的液体混合控制系统41一、系统分析411.1任务411.2要求411.3说明41 二、硬件设计42 三、软件设计423.1 I/O表423.2 LAD程序433.3 软件调试47 四、仿真Wincc flexible仿真48五、总结49六、参考文献50.项目一、四层电梯PLC控制系统设计一、系统控制要求1.1 基本控制要求说明：电梯由安装在各楼层门口的上升和下降呼叫按钮进行呼叫操纵，其操纵内容为电梯运行方向。电梯轿箱内设有楼层内选按钮S1S4，用以选择需停靠的楼层。L1为一层指示、L2为二层指示、L3为三层指示、L4为四层指示，SQ1SQ4为到位行程开关。电梯上升途中只响应上升呼叫，下降途中只响应下降呼叫，任何反方向的呼叫均无效。例如，电梯停在由一层运行至四层的过程中，在三层轿箱外呼叫时，若按三层上升呼叫按钮，电梯响应呼叫（运行至三层时三层上升呼叫指示灯灭）；若按三层下降呼叫按钮，电梯运行至三层时将不响应呼叫运行至四层，然后再下行，响应三层下降呼叫按钮（运行至三层时三层下降呼叫指示灯灭），依此类推。1.2 要求：1、控制系统采用西门子S7-200 PLC实现2、硬件接线图包括主电路的接线，控制电路的接线，应考虑相关联锁和安全措施。3、程序要有可读性和灵活性，对所用I/O点和内部变量应定义符号表，对程序应作必要的注释。1.3 电梯PLC控制解决思路 电梯系统电气部分的主要组成就是电机拖动，信号元件以及轿内和外部的控制按扭。如何合理的设置和使用这些资源，对于解决这类问题至关重要。设计中首先要了解控制对象的特点，从而确定有关的PLC输入、输出点的选择。对于一个四层电梯的控制，要解决的主要问题包括以下几个方面：（1）轿内按扭以及各层门厅按扭的设置；（2）电梯运行位置的监测；（3）电梯各层停车以及电梯开关门状态的监测；（4）确定控制的逻辑。通过上述问题的分析，可以完成对所需PLC的I/O口的选择。同样作为一个逻辑控制为主的系统，需要将被控电机作为唯一的控制目标，所有的逻辑实现都是针对这一目标进行的，根据相应的要求控制电机的正反转。1.4 模拟电梯运行原则（1）接收并登记电梯在楼层以外的所有指令信号、呼梯信号，给予登记并输出登记信号。（2）根据最早登记的信号，自动判断电梯是上行还是下行，这种逻辑判断称为电梯的定向。电梯的定向根据首先登记信号的性质可分为两种。一种是指令定向，指令定向是把指令指出的目的地与当前电梯位置比较得出“上行”或“下行”结论。例如，电梯在二楼，指令为一楼则向下行；指令为四楼则向上行。第二种是呼梯定向，呼梯定向是根据呼梯信号的来源位置与当前电梯位置比较，得出“上行”或“下行”结论。例如，电梯在二楼，三楼乘客要向下，则乘客在三楼按下行按钮，此时电梯的运行应该是向上到三楼接乘客，所以电梯应向上。（3）电梯接收到多个信号时，采用首个信号定向，同向信号先执行，一个方向任务全部执行完后再换向。例如，电梯在三楼，依次输入二楼指令信号、四楼指令信号、一楼指令信号。如用信号排队方式，则电梯下行至二楼上行至四楼下行至一楼。而用同向先执行方式，则为电梯下行至二楼下行至一楼上行至四楼。显然，第二种方式往返路程短，因而效率高。（4）具有同向截车功能。例如，电梯在一楼，指令为四楼则上行，上行中三楼有呼梯信号，如果该呼梯信号为呼梯向上，则当电梯到达三楼时停站顺路载客；如果呼梯信号为呼梯向下，则不能停站，而是先到四楼后再返回到三楼停站。（5）一个方向的任务执行完要换向时，依据最远站换向原则。例如，电梯在一楼根据二楼指令向上，此时三楼、四楼分别有呼梯向下信号。电梯到达二楼停站，下客后继续向上。如果到三楼停站换向，则四楼的要求不能兼顾，如果到四楼停站换向，则到三楼可顺向截车。二、控制电路系统设计2.1 主控制电路设计该项目的主电路图如下图所示：图2.1 系统主电路图2.2 PLC硬件设计2.2.1 电梯输入信号及其意义：（1）位置信号位置信号由安装于电梯停靠位置的4个传感器SQ1SQ4产生。平时为OFF，当电梯运行到该位置时ON。（2）指令信号指令信号有4个，分别由“一至四”（S1S4）4个指令按钮产生。按某按钮，表示电梯内乘客欲往相应楼层。（3）呼梯信号呼梯信号有6个，分别由U1、U2、D2、U3、D3、D4呼梯按钮产生。按呼梯按钮，表示电梯外乘客欲乘电梯。例如，按U2则表示二楼乘客欲往上，按D3则表示三楼乘客欲往下。（4）电梯开关门信号电梯开关门信号由手动开门按钮OP、手动关门按钮CL产生。（5）门位置信号门位置信号由开门限位开关、关门限位开关产生。2.2.2 电梯输出信号及其意义（1）运行方向信号运行方向信号有两个，由两个电梯运转指示灯（电梯上行指示UP、电梯下行指示DOWN）组成，显示电梯运行方向。（2）指令登记信号指令登记信号有4个，分别由SL1SL4个指示灯组成，表示相应的指令信号已被接受（登记）。指令执行完后，信号消失（消号）。例如，电梯在二楼，按电梯内呼按钮S3表示电梯内乘客欲往三楼，则SL3亮表示该要求已被接受。电梯向上运行到三楼停靠，此时SL3灭。（3）呼梯登记信号呼梯登记信号有6个，分别由UP1、UP2、DN2、UP3、DN3、DN4电梯外呼指示灯组成，其意义与上述指令登记信号相类似。（4）电梯门状态指示电梯门状态指示有2种，即电梯关门指示和电梯开门指示。2.2.3 可编程控制器机型的选择 为了完成设定的控制任务,主要根据电梯控制方式与输入/输出点数和占用内存的多少来确定PLC的机型。本系统为四层楼的电梯,采用集选控制方式。所需输入/输出点数与内存容量估算如下:1、输入/输出点的估算：采用PLC构成四层简易电梯电气控制系统。电梯的上、下行由一台电动机拖动，电动机正转为电梯上升，反转为下降。一层有上升呼叫按钮U1和指示灯UP1，二层有上升呼叫按钮U2和指示灯UP2以及下降呼叫按钮D2和指示灯DN4，三层有上升呼叫按钮U3和指示灯UP3以及下降呼叫按钮D3和指示灯DN5，四层有下降呼叫按钮D4和指示灯DN6。一至四层有到位行程开关SQ1SQ4。电梯内有一至四层呼叫按钮S1S4和指示灯SL1SL4；电梯开门和关门按钮OP和CL，电梯开门和关门分别通过电磁铁KM3和KM4控制，关门到位由行程开关SM1检测，开门到位由行程开关SM2检测,并有开门指示灯LO和关门指示灯LC。轿厢上行和下行由接触器KM1和KM2控制，并有上行和下行两路指示灯。输入点共有18个，输出点共有14个,总共32个。2、内存容量的估算：用户控制程序所需内存容量与内存利用率、输入/输出点数、用户的程序编写水平等因素有关。因此,在用户程序编写前只能根据输入/输出点数、控制系统的复杂程度进行估算。本系统有开关量I/O总点数有32个，模拟量I/O数为0个。利用估算PLC内存总容量的计算公式: 所需总内存字数=开关量I/O总点数(1015)+模拟量I/O总点数(150250)再按30%左右预留余量。估算本系统需要约1K字节的内存容量。综合I/O点数以及内存容量，S7200的CPU226输入、输出点数为2416，足以满足要求。 该四层电梯项目所用到的IO口如下表所示：表2.1 IO口分配表输 入输 出I0.0一层位置开关SQ1Q0.2电梯上升UPI0.1二层位置开关SQ2Q0.3电梯下降DOWNI0.2三层位置开关SQ3Q0.4内呼一层指示SL1I0.3四层位置开关SQ4Q0.5内呼二层指示SL2I0.4一层内呼指令开关S1Q0.6内呼三层指示SL3I0.5二层内呼指令开关S2Q0.7内呼四层指示SL4I0.6三层内呼指令开关S3Q1.0一层外呼上行指示UP1I0.7四层内呼指令开关S4Q1.1二层外呼上行指示UP2I1.0一层外呼上行按钮U1Q1.2三层外呼上行指示UP3I1.1二层外呼上行按钮U2Q1.3二层外呼下行指示DN2I1.2三层外呼上行按钮U3Q1.4三层外呼下行指示DN3I1.3二层外呼下行按钮D2Q1.5四层外呼下行指示DN4I1.4三层外呼下行按钮D3Q1.6电梯开门LOI1.5四层外呼下行按钮D4Q1.7电梯关门LCI2.0手动开门开关OPI2.1手动关门开关CLI2.2开门限位开关 SM1I2.3关门限位开关 SM2 本系统设计的PLC外部接线图如图2.2所示。CPU226CN的传感器电源24V(DC)可以输出600mA电流，通过核算在本设计中PLC容量完全满足要求，CPU226CN的输出继电器触点容量为2A，电压范围为530V（DC）或5250V（AC）。图2.2 PLC外部接线图三、软件设计3.1 流程图1、 电梯开关门流程图利用行程开关是否有信号确定电梯所处的楼层，当电梯到达外部呼叫的楼层以及电梯内部的指定到达的楼层时，电梯就进行相应的开关门动作。电梯开关门流程图如图3.1所示：图3.1 电梯开关门流程图2、 电梯运行流程图除电梯所在楼层外有外呼信号，则电梯将进行相应的上、下运动。如果电梯所在楼层的上层楼层和下层楼层均有呼叫信号，且电梯上行，则保留下层楼层的呼叫信号，执行上层楼层的呼叫信号处理操作。电梯运行流程图如图3.2所示：图3.2 电梯运行流程图3.2 软件部分（梯形图）3.2.1 外召唤信号登记及消除.3.2.2 内指令信号登记及消除点动内呼按钮，信号登记显示。到层信号取消。本系统以一楼为基站，两分钟内无任何操作，电梯自动返回一楼。3.2.3电梯的平层信号处理3.2.4选层定向及反向截梯1、轿厢上行2、轿厢下行3.2.5内指令外召唤信号的保持轿厢的内呼指令与外召唤指令保持信号，用于在有乘坐需要的楼层停车，并自动或手动执行开关门操作。开关门执行一次之后，信号取消。使电梯能够继续响应其他乘坐信号。3.2.6各楼层停车信号3.2.7自动开关门如梯形图所示，电梯到层停车后，延时2s开门，5s后自动关门。并设有手动开门按扭和关门按钮。可实现即时开关门。四、总结本设计针对我国电梯业的现状，将可编程序PLC应用于四层电梯进行逻辑控制，通过合理的选择和设计，不但提高了电梯可靠性、可维护性以及灵活性，同时延长了使用寿命，并提高了电梯的控制水平，改善了电梯运行的舒适感，使电梯达到了较为理想的控制效果。本文所设计的电梯与传统的电梯相比，在运行上具有良好的舒适感，在生活中可以节约电能，取得了良好的经济效益，达到了理想的目的。该电梯控制系统具有指层、厅召唤、选层选向、手动和自动等功能，具有集选控制的特点。通过这次设计，我认识到要从本质上看问题，不要流于表面，重新学习使用了S7-200软件。 项目二、机械手PLC控制系统设计一 、系统控制要求1.1 基本控制要求说明：1、机械手功能为一个将工件由A处传送到B处，原点状态为左上方，抓手松开。2、手动操作时，要满足相关联锁，如左右行之间，上下行之间，以及左右行时，抓手必须在上方等。3、手动切换到自动状态，必须先回到原点状态。4、自动状态可分为连续，即按下启动按钮就不断重复工作，直到按下停止按钮为止。单周期，按下启动按钮，工作一个循环，回到原点停止，下个循环需重新按启动按钮。单步，每按一下启动按钮，动作进展一步。图1.1 机械手工作图1.2 要求：1、 控制系统采用西门子S7-200 PLC实现2、 硬件接线图包括主电路的接线，控制电路的接线，应考虑相关联锁和安全措施。3、 程序要有可读性和灵活性，对所用I/O点和内部变量应定义符号表，对程序应作必要的注释。4、 机械手能实现：手动、自动、单步、回原点等。二、硬件设计PLC的特点：1. 抗干扰能力强、可靠性高。2. 控制系统结构简单，通用性强。3. 编程方便，易于使用。4. 功能强大，成本低。5. 设计、施工、调试的周期短。6. 维护方便。2.1硬件结构图1.1中的机械手用来将工件从A点搬到到B点，表2.1是该项目所用的PLC的I/O分配表，图2.1是PLC的外部接线图。夹紧装置用单线圈电磁阀控制，输出Q0.1为ON时工件被夹紧，为OFF时被松开。5种工作方式选择开关分别对应于5种工作方式。为了保证在紧急情况下（包括PLC发生故障时）能可靠地切断PLC的负载电源，设置了交流接触器LM（如图2.1）。运行时按下“负载电源”按钮，使KM线圈得电并自锁，KM的主接触点接通，给外部负载提供交流电源，出现紧急情况时用“紧急停车”按钮断开负载电源。2.2 工作方式（1） 在手动工作方式，用I0.6I1.3对应的6个按钮分别独立控制机械手的升、降、左行、右行、松开和夹紧。（2） 在单周期工作方式的初始状态按下起动按钮I0.0从初始步M0.0开始，机械手按工作顺序完成一个周期后，返回并停留在初始步。（3） 在连续工作方式的初始状态按下起动按钮，机械手从初始步开始，工作一个周期后又开始搬运下一个工件，反复连续地工作。按下停止按钮，并不马上停止工作，完成最后一个周期的工作后，系统才返回并停留在初始步。（4） 在单步工作方式，从初始步开始，按下起动按钮，系统转换到下一步，完成该步的任务后，自动停止工作并停留在该步，再按下起动按钮，才开始执行下一步的操作。单步工作方式用于系统的调试。（5） 机械手在最上面和最左边且夹紧装置松开时，称为系统处于原点状态（或称初始状态）。在进入单周期、连续和单步工作方式之前，系统处于原点状态。如果不满足这一条件，可以选择回原点工作方式，然后按起动按钮I0.0，使系统自动返回原点状态。表2.1 IO口分配表输 入输 出I0.0启动Q0.0上升电磁阀I0.1停止Q0.1夹紧电磁阀I0.2左限位开关Q0.2下降电磁阀I0.3右限位开关Q0.3右行电磁阀I0.4下限位开关Q0.4左行电磁阀I0.5上限位开关Q0.5原位指示灯I0.6上升按钮I0.7下降按钮I1.0左行按钮I1.1右行按钮I1.2夹紧按钮I1.3松开按钮I1.4手动开关I1.5回原点开关I1.6连续开关I1.7单周开关I2.0单步开关图2.1 PLC外部接线图三、软件部分该项目程序分为主程序、公用程序、手动程序、回原点程序和自动程序这5个部分。3.1 主程序在主程序中，用调用子程序的方法来实现各种工作方式的切换。公用程序是无条件调用的，供各种工作方式公用。5种工作方式同时只能选择一种工作方式。工作方式为手动工作方式时调用手动程序，工作方式为回原点工作方式时调用原点程序，工作方式为连续、单周期和单步工作方式时调用自动程序。 3.2 公用程序公用程序用于处理各种工作方式都要执行的任务，以及不同的工作方式之间相互切换的处理。在开始执行用户程序、系统处于手动状态或自动会原点状态时，如果机械手处于原点状态，初始步对应的M0.0将被置位，为进入单步、单周期和连续工作方式做好准备。如果此时M0.5为OFF，M0.0将被复位，初始步为不活动步，按下起动按钮也不能进入时步M2.0，系统不能在单步、单周期和连续工作方式工作。从一种工作状态切换到另一种工作状态时，应将有存储功能的位元件复位。工作方式多时，应仔细考虑各种可能的情况，分别进行处理。在切换工作方式时应执行下列操作：1） 当系统从自动工作方式切换到手动或自动回原点工作方式时，I1.4和I1.5为ON，将除初始步以外的各步对应的存储位M2.0M2.7复位，否则以后返回自动工作方式时，可能会出现同时有两个活动步的异常情况，引起错误的动作。2） 在退出自动回到原点工作方式时，回原点开关I1.5的常闭触点闭合。此时将自动回原点中各步对应的存储器位M1.0M1.5复位，以防止下次进入自动回原点方式时，可能会出现同时有两个活动步的异常情况。3） 非连续工作方式时，连续开关I1.6的常闭触点闭合，将连续标志位M0.7复位。 3.3 手动程序手动操作时用6个按钮控制机械手的升、降、左行、右行、夹紧和松开。为了保证系统的安全运行，在手动程序中设置了一些必要的联锁：1） 用限位开关I0.2I0.5的常闭触点限制机械手移动的范围。2） 设置上升与下降之间、左行与右行之间的互锁，用来防止功能相反的两个输出同时为ON。3） 上限位开关I0.5的常开触点与控制左、右行的Q0.4和Q0.3的线圈串联，机械手上升到最高位置才能左、右移动，以防止机械手在最低位置运行与别的物体碰撞。4） 机械手在最左边或最右边（左、右限位开关I0.2或I0.3为ON）时，才允许进行松开工件（复位夹紧阀Q0.1）、上升和下降的操作。3.4 回原点程序在回原点方式按下起动按钮I0.0，机械手可能处于任意状态，根据机械手当时所处的位置和夹紧装置的状态，可以分为3种情况，采用不同的处理方法。（1） 夹紧装置松开如果Q0.1为OFF,表示夹紧装置松开，没有夹持工作，机械手应上升和左行，直接返回原点位置。按下起动按钮I0.0，应进入图3.1中的“B点升”步M1.4，转换条件为。如果机械手已经在最上面，上限位开关I0.5为ON,进入“B点升”步后，因为转换条件满足，将马上转换到“左行”步。自动返回原点的操作结束后，原点条件满足。公用程序中的原点条件标志M0.5变为ON，顺序功能图中的初始步M0.0在公用程序中被置位，为进入单周期、连续或单步工作方式做好了准备。（2） 夹紧装置处于夹紧状态，机械手在最右边此时夹紧电磁阀Q0.1和右限位开关I0.3均为ON，应将工件放到B点后再返回原点位置。按下起动按钮I0.0，机械手应进入“B点降”步M1.2，转换条件为,首先执行下降和松开操作，释放工件后，机械手再上升、左行，返回原点位置。如果机械手已经在最下面，下限位开关I0.4为ON。进入“B点降”步后，因为转换条件已经满足，将马上转换到“松开”步。图3.1自动返回原点的顺序图（3） 夹紧装置处于夹紧状态，机械手不在最右边,此时夹紧电磁阀Q0.1为ON，左限位开关I0.2为OFF。按下起动按钮I0.0，应进入“A点升”步M1.0，转换条件为,机械手首先应上升，然后右行、下降和松开工件，将工件放到B点后再上升、左行，返回原点位置。如果机械手已经在最上面，上限位开关I0.5为ON，进入“A点升”步后，因为转换条件已经满足，将马上转换到“右行步”。 3.5 自动程序图3.2是处理单周期、连续和单步工作方式的自动程序的顺序功能图，最上面的转换条件与公用程序相关。单周期、连续和单步这3种工作方式主要是用“连续标志”M0.7和“转换允许”标志M0.6来区分的。图3.2 自动程序顺序图 四、总结 机械手采用PLC控制，体积小，重量轻，控制方式灵活，可靠性高，操作简单，维修容易。使用该机械手代替人工搬运工件，既安全，又准确，提高了劳动生产率，保证了工件的质量，降低了工人的劳动强度，具有较好的经济效益和社会效益。通过这次试验，一方面让我认识到自己的不足，发现了学习中的错误之处；另一方面又积累丰富的知识，吸取别人好的方法和经验，增强了对复杂问题的解决能力，为自己以后的工作和学习打下坚实的基础。 项目三、基于S7-300的天塔之光模拟控制一、系统控制要求1.1基本控制要求说明：1. 控制系统采用西门子S7-300 PLC实现2. 动作过程参考：启动后，L12L11L10L8L1L1、L2、L9L1、L5、L8L1、L4、L7L1、L3、L6L1L2、L3、L4、L5L6、L7、L8、L9L1、L2、L6L1、L3、L7L1、L4、L8L1、L5、L9L1L2、L3、L4、L5L6、L7、L8、L9L12L11L10 依次循环下去。（动作图案可根据各人喜好作适当调整）3. 程序要有可读性和灵活性，对所用I/O点和内部变量应定义符号表，对程序应作必要的注释。图1.1 灯塔二、硬件设计 外部接线图三、软件部分1.流程图2 .I/O点分配表符号地址启动I0.0停止I0.1L1Q0.0L2Q0.1L3Q0.2L4Q0.3L5Q0.4L6Q0.5L7Q0.6L8Q0.7L9Q1.0L10Q1.1L11Q1.2L12Q1.33.软件部分程序如下： 4.软件调试1）点击打开仿真器，然后点击下载程序。2) 在仿真器中选择RUN-P使S7-300进行仿真工作。四、Wincc flexible仿真五、总结通过这次实验，我们学习并掌握了S7-300以及其中定时器和内部标志位存储器的使用方法和位移位存储器的工作原理。通过定时器和内部标志位存储器可以进行很多种不同的组合以满足我们实现多种状态控制的需求。另外使用多个定时器及其本身的