杨焱-PLC综合实习报告

学号： P L C 综 合 实 习实 习 名 称 ： P L C 综 合 实 习 学 生 姓 名： 杨 焱 组 员 ： 杨 大 洲 、 贝 佳 鑫 、 王 朋 、 赵 松 学 院 ： 专 业 班 级： 电气 111 指 导 教 师 ： 荆 胜 南 、 强 浩 设 计 时 间 ： 2014 年 10 月 10 日 2014 年 11 月 15 日目录目录2项目一、四层电梯PLC控制系统设计4摘要4要求4基本控制要求说明4第一章 四层电梯系统的总体设计5第一节 电梯控制系统的简介5第二章 PLC硬件设计7第一节 可编程控制器机型的选择7第二节 输入/输出点分配7第三节 PLC外部接线图8第三章 PLC软件设计9第一节 STEP 7编程软件的编程语言9第二节 四层电梯控制的梯形图10第三节 四层电梯程序的调试19结论19项目二、机械手PLC控制系统设计20摘要20要求20基本控制要求说明20第一章 机械手系统的总体设计21第一节 机械手系统的简介21第二节 机械手工作方式21第三节 PLC控制系统设计方案22第二章 PLC硬件设计23第一节 主电路设计23第二节 输入/输出点分配24第三节 PLC外部接线图25第三章 PLC软件设计26第一节 机械手程序的梯形图26第二节 机械手程序的调试33结论33项目三、基于S7-300的天塔之光模拟控制34摘要34要求34说明34第一章 天塔之光系统的总体设计35第一节 系统简介35第二节 初步设计35第二章 PLC硬件设计36第一节 硬件模拟36第三章 PLC软件设计37第一节 天塔之光程序的梯形图37第二节 天塔之光程序的调试42结论43项目四、基于S7-300的温度控制系统44摘要44要求44说明44第一章 PLC硬件设计44第一节 硬件模拟44第三章 PLC软件设计45第一节 温度控制的梯形图45第二节 程序的调试46实习总结48谢辞48参考文献48项目一、四层电梯PLC控制系统设计摘要本文介绍一种电梯PLC控制系统。电梯是垂直方向的运输设备，是高层建筑中不可缺少的交通运输设备。它靠电力，拖动一个可以载人或物的轿厢，在建筑的井道内导轨上做垂直升降运动，在人们生活中起着举足轻重的作用。而控制电梯运行的PLC系统也要求越来越高，要求达到电梯运行的“稳、准、快”的运行目的。该系统主要由PLC、逻辑控制电路组成。其中包括交流异步电动机、继电器、接触器、行程开关、按钮、发光指示器组成为一体的控制系统。本机控制系统通过PLC对电梯的升降，平层，起动、制动，开关门控制。要求其达到结构简单、运行效率高、平层精度高、使其能够易于理解与掌握。最后再通过西门子PLC调试软件进行调试，满足设计所需要的要求。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。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。第一章 四层电梯系统的总体设计第一节 电梯控制系统的简介通过对电梯工作原理分析画工作流程图1-1和主电路图1-2。电梯的控制系统大致有以下几部分组成：（1）运行（2）停机、开门。为实现运行须有上升，下降信号，进而相匹配的上升下降信号的保持及消除须考虑。为实现停机开关门控制，须有平层信号，停车信号及停车后停车信号的消除。主要程序设计完后，需考虑手动自动开关门，过载保护，检修信号，开门与运行互锁等。因此本系统有开关门控制、轿内指令登记与消号、厅外召唤登记与消号、定向选层线路等模块组成。这几部分共同构成电梯的控制系统，实现电梯的登记、开关门、启动、运行、平层等各种功能。楼层位置检测判断升降启动到指定楼层并平层停机开门关门呼梯开始呼梯图1-1 工作流程图图1-2 主电路图第二章 PLC硬件设计第一节 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。第二节 输入/输出点分配该系统占用PLC的32个I/O口，17个输入点，15个输出点，具体的I/O分配如表2-1所示：表2-1 I/O分配表序号名 称输入点序号名 称输出点0一层平层I0.00电梯上行记忆Q0.01二层平层I0.11电梯下行记忆Q0.12三层平层I0.22电机正转Q0.23四层平层I0.33电机反转Q0.34内呼一楼I0.44内呼一楼指示Q0.45内呼二楼I0.55内呼二楼指示Q0.56内呼三楼I0.66内呼三楼指示Q0.67内呼四楼I0.77内呼四楼指示Q0.78一层外呼上行I1.08一层外呼上行指示Q1.09二层外呼上行I1.19二层外呼上行指示Q1.110三楼外呼上行I1.210三楼外呼上行指示Q1.211二楼外呼下行I1.311二楼外呼下行指示Q1.312三楼外呼下行I1.412三楼外呼下行指示Q1.413四楼外呼下行I1.513四楼外呼下行指示Q1.514手动开门I2.014门电机正转Q1.615手动关门I2.115门电机反转Q1.716开门限位I2.2 17关门限位I2.3第三节 PLC外部接线图本设计的PLC外部接线图如图2-1所示.CPU226的传感器电源24V(DC)可以输出600mA电流，CPU226的输出继电器触点容量为2A，通过核算在本设计中PLC容量完全满足要求。图2-1 PLC外部接线图第三章 PLC软件设计第一节 STEP 7编程软件的编程语言标准的STEP 7软件包配3种基本编程语言，即梯形图（LAD）、功能块图（FBD）、语言表（STL）和顺序功能图编程语言，它们在STEP 7中可以相互转换。本实验采用梯形图这种编程语言。梯形图结构形式类似地传统的继电器控制电路，它是由图形符号连接而成，这些符号分别代表常开触点、常闭触点、并联接线、串联接线及继电器线圈等，每个触点和线圈都有一个编码。梯形图具有如下特点：（1）梯形图按自上而下，从左到右的顺序排列，也是程序的执行顺序。通常每个继电器线圈为一逻辑行，即一层阶梯。每一逻辑起始于母线，然后是触点的各种连接，最后经过继电器线圈终止于母线，整个梯形图呈现梯形。（2）梯形图中的继电器不同于传统继电器控制线路中的物理继电器，它实质上是内部存储中的位触发器，因此称为“软继电器”或“软元件”。这些软元件输出继电器，辅助继电器，定时器，计数器及状态器等，它们均有无限常开触点和常闭触点。在PLC内部可以自由选取使用。如果某个位触发为“1”，表示对应的继电器线圈接通，相应的常开触点都闭合，而常闭触点都断开。（3）梯形图是一种形象化的编程语言，其两端的母线是没有电源连接。因此核弹头形图中不存真实的物理电流，而具有“概念”电流，是用户程序运算过程中满足输出执行条件的形象化表示方式。“概念”电流只能从左到右流动，层次的改变是从上到下。（4）输入继电器只能从外部输入信号驱动，而不能由内部其他触点驱动。因此在梯形图中只能出现输入继电器的触点而不出现线圈，输入继电器的触点状态即表示相对应的输入信号的变化。（5）输出继电器用于PLC的输出控制，它是通过外输出触点驱动外部执行器。因此，在梯形图中的某个输出继电器的线圈接能时，表示在对应的输出端子上有输出信号。（6）PLC内部其他软元件的触点不能驱动外部执行器，它们只供PLC内部使用。（7）当PLC处于运行状态时，CPU接梯形图中元件排列顺序从上而下处理。第二节 四层电梯控制的梯形图根据设计要求，可绘出梯形图控制程序。程序如下：13第三节 四层电梯程序的调试本次设计采用PLC硬件进行模拟控制。根据实验要求，动作相应开关，模拟电梯控制系统的工作过程。在实验过程中要注意观察程序运行的变化过程。以二楼内呼为例说明调试过程，初始I0.0得电即电梯停在一层（同时M4.0一楼平层得电），后I0.5得电（二楼内呼信号）Q0.5亮，M4.0得电同时M2.2(一楼上行信号)得电，产生上升信号M2.0，M0.2得电（电机正转）电梯上升，随后I0.1（二楼限位开关）得电表明电梯到达二楼M4.1得电（二楼平层信号）产生M3.5（二楼停车）信号，M0.0得电（电机停），T37开始定时2秒后开门，后I2.2得电（开门到位调试时保持得电5秒以上再断）T38定时5秒后Q0.1(关门)得电，开始关门，后I2.3（开门到位）得电，后Q0.1断开（关门动作完成），正反转互锁解除，可响应下一呼叫。经测试符合要求。结论利用梯形图可以很直观的看出电梯运行过程。利用可编程控制器控制升降电梯，具有接线简单、编程直观、扩展容易等特点。当建筑物的层楼增加时，硬件接线上只需增加楼层相应的输入信号。原来的接线不需改变，软件上只需增加相应楼层的功能，要改动的地方也较少。调试结果表明，在适应性、精确性和可靠性方面，到达到了设计的要求，表明该设计方案是可行的。本次设计达到了预定的设计目的。利用可编程控制器技术，充分利用了数字化电子控制技术，通过合理的设别选型、软件设计，提高了电梯运行的可靠性和运行效率，使电梯结构紧凑、噪音降低、维修简单、故障率低，改善了电梯运行的舒适感，并节约了电能。具有一定的经济效益和社会效益。同时发现有需要改进的地方：（1）电梯关门时若有人正在进如何不夹住人，虽然本设计中只要关门限位开关未闭合，人都可以进，但关门过程中关门电磁铁一直得电，一直工作，虽不会出故障但可能会夹住人，存在安全隐患，若增加两个关门感应器当感应到有人进时，关门电磁铁延时得电会使设计更人性化。（2）电梯在停车时电动机须有减速过程，这样停车更平稳，可以用变频器调节电动机转速。项目二、机械手PLC控制系统设计摘要机械手主要用于搬动或者装卸零件的重复动作，动力来源于液压系统。在机械手控制选用PLC，其原因安全可靠。机械手控制分为手动、回原点、单步、单周期、自动五大部分。各个功能运用转换开关进行切换，切后按照以前步骤继续执行。通过PLC输出驱动中间继电器，接通电磁阀。首先运用AUTOCAD绘制实际工程电气接线图，在实验室运用实验模拟设备，进行编程模拟。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。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。I0.2第一章 机械手系统的总体设计第一节 机械手系统的简介机械手在专用机床及自动生产线上应用十分广泛，主要用于搬动或者装卸零件的重复动作，以实现生产自动化。左上角为原点位置，工件按下降夹紧上升右行下降放松上升左行回原点为一个工作周期。上升/下降、左行/右行、夹紧/放松的动作均采用电磁阀控制液压系统实现，都工作顺序由行程开关和定时器进行控制。第二节 机械手工作方式机械手的操作方式分为手动、回原点、单步、单周期、自动五种工作方式，五种工作不仅能各自独立工作，还能按顺序实现他们之间的互相转换，转换过程中原状态保持，转换后按照新的工作方式进行。（1）手动：选择手动方式，按下手动按钮，结合限位开关，对各个动作进行单独控制。如：按下机械手下降按钮，机械手下降，松开机械手按钮，机械手停止下降，或者到位后，机械手停止下降，机械手只能在左限位和有限位才能下降中间不可以下降。（2）回原点：选择回原点方式，按下原点按钮，机械手以最快及最安全的路径回到原点位置停止。如：若机械手未夹物体时，以最快路径回到原点位置；若机械手夹了物体必须搬运到B点，在回到原点位置。（3）单步：选择单步方式，按一次启动按钮，机械手动作一个工步后自动停止。（4）单周期：选择单周期方式，按启动按钮，机械手动作一个周期后自动停止；在动作过程中，按停止按钮，机械手立即停止，在按启动按钮，机械手继续动作，机械手继续动作，一个周期后自动停止。（5）自动：选择自动方式，按启动方式，机械手周而复始的动作；在动作过程中，按停止按钮，机械手不立即停止等到当前一个周期结束才停止。第三节 PLC控制系统设计方案机械手系统设计流程图如图2-1：连续按钮开始手动按钮公用程序回原点按钮单步按钮单周期按钮手动子程序回原点程序单步子程序单周期子程序连续子程序Y公用程序YYYYNNNNN图2-1 系统流程图第二章 PLC硬件设计第一节 主电路设计根据机械手设计要求绘制的主电路图如下：图2-2 主电路图第二节 输入/输出点分配根据机械手的控制要求，确定输入的个数。在本控制中，共需要16个输入点，5个输出点。I/O点分配如下表2-1所示：表2-1 I/O点分配序号名 称输入点序号名 称输出点0启动I0.00上升阀Q0.01停止I0.11夹紧阀Q0.12左限位开关I0.22下降阀Q0.23右限位开关I0.33右行阀Q0.34下限位开关I0.44左行阀Q0.45上限位开关I0.55原点Q0.56上升按钮I0.67下降按钮I0.78左行按钮I1.09右行按钮I1.110夹紧按钮I1.211松开按钮I1.312手动开关I1.413回原点开关I1.514连续开关I1.615单周开关I1.716单步开关I2.0第三节 PLC外部接线图PLC的外部接线图如下：图2-3 PLC外部接线图第三章 PLC软件设计第一节 机械手程序的梯形图根据设计要求，可绘出梯形图控制程序。程序如下：第二节 机械手程序的调试本次设计采用PLC硬件进行模拟控制。根据实验要求，动作相应开关，模拟机械手五个模式的工作过程。在实验过程中要注意观察程序运行的变化过程。经过下载运行，系统可以满足5种模式的运行并且没有冲突，要注意的操作顺序不能有误，否则可能会影响运行结果。结论在本次设计中，我学会了运用CAD绘制电气接线图。对电气的操作规范有了深刻的认识。在程序设计中要总体设计程序思路。然后分块设计。在程序设计中我加强理解PLC基本指令的使用方法。对基本指令的具体运用有了深刻的概念。经过实习，我对PLC的认识进一步加强。在设计接线图时，理解了硬件部分。在硬件中输入运用PLC的内部24V电源。在输出中运用外接24V电源驱动。这些问题如果不实际操作很难深刻认识。程序设计中，复习了各种指令的运用。加强；了自己的动手能力。我们应该多参加这样的训练。该机械手已经在生产实际中运用。用机械手搬运物体，显得效率的提高。在本次程序的设计中还有许多地方显得不足，如卸荷阀在程序中的具体应用没有体现出来。在电机和安全方面设计的还不够。自己主要设计机械手动作的逻辑顺序。程序不够完善。项目三、基于S7-300的天塔之光模拟控制摘要要求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。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。说明动作图案可根据各人喜好作适当调整。第一章 天塔之光系统的总体设计第一节 系统简介天塔之光控制系统主要应用在闪光灯或花样灯饰中，目前我国灯具市场的发展空间十分广阔。近年来，伴随我国人民生活水平逐年提高，城镇住宅建设以及室内装饰装修热度不减，人均住房面积的扩大，在促使一室一灯为一室多灯、增加局部照明的同时，所用灯具正逐步由低档产品向中高档产品发展，民用照明需求旺盛。按照城市小康家庭的消费标准，客厅、饭厅、卧室、厨房、浴室都应安装不同类别的灯饰，如台灯、落地灯、壁灯、天花灯、吊灯、壁柜灯、油烟机照明灯、镜前灯、夜间照明灯等等。从发展趋势上看，今后灯具除了其外观及内在质量要求越来越优秀、时尚、体现个性等，对其功能细化、科技含量、节能环保等方面的要求也越来越高。作为与人们日常生活密切相关的灯饰市场需求，更是以每年15左右的幅度增长。今年我国灯饰市场的需求量已经预期达到6000万台左右，在国际上已经名列前茅。第二节 初步设计根据要求“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”绘制系统流程图如下：开始启动按钮循环亮灯停止按钮NY图3-1 流程图第二章 PLC硬件设计第一节 硬件模拟此项目通过S7-300软件模拟硬件，硬件的规格如图3-2所示。图3-2 S7-300导轨图第三章 PLC软件设计第一节 天塔之光程序的梯形图根据设计要求，可绘出梯形图控制程序。程序如下：第二节 天塔之光程序的调试本次设计采用Wincc flexible软件进行模拟控制。根据实验要求，动作相应开关，模拟天塔之光系统的工作过程。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，如图3-3所示。图3-3 Wincc flexible仿真13）利用Wincc编辑灯塔组态。4）在STEP 7软件在仿真的同时，点击进行仿真并观察其效果图。如图3-4：图3-4 Wincc flexible仿真2结论本次设计旨在利用S7-300控制天塔之光系统的设计，熟悉掌握好定时器的作用，按照选题利用定时器的特点进行编程，使各灯按一定的规律点亮和熄灭，熟悉掌握好S7-300软件调试系统，当程序编好后，利用这一系统进行调试，如果调试没有成功再校验程序有没有逻辑错误或者检查程序是否编辑错误，就这样周而复始直至程序调试成功。通过这次设计，我还认识到无论做什么，都需要耐心，踏实，勤奋，严谨的工作态度，这对我以后的工作将会产生深渊的影响。这次设计同时也让我们开始注重对实际问题细节的考虑以及程序的调试能力。项目四、基于S7-300的温度控制系统摘要要求1、控制系统采用西门子S7-300 PLC实现2、现场温度采样使用温度变送器，420mA输出，量程为0200。控制输出采用固态继电器驱动电加热器。PLC通过温度测量值与设定值的偏差进行PID运算，并由控制运行的结果来确定固态继电器的通断占空比。3、监控画面要能显示和记录测量值、给定值、输出值，以及固态继电器的通断状态。可设置PID控制器的参数等。4、对控制效果进行分析。说明PID可调用系统功能块FB58，仿真对象模型采用FB100。第一章 PLC硬件设计第一节 硬件模拟此项目通过S7-300软件模拟硬件，硬件的规格如图4-1所示。图4-1 S7-300导轨图第三章 PLC软件设计第一节 温度控制的梯形图根据设计要求，可绘出梯形图控制程序。程序如下：（1）OB1（2） （2）OB35第二节 程序的调试本项目依旧设计采用Wincc flexible软件进行模拟控制