PLC综合设计实验报告.doc

西安科技大学 综合设计实验报告 20132014 学年 第 1 学期 题 目 1：舞台灯光控制设计实验 题 目 2： 轧钢机模拟实验 院 （系、部)：电气与控制工程学院 专业 及 班级： 姓 名： 学 号： 完成日期： 2013 年 12 月 27 日 目目目 录录录 绪论绪论绪论 - 3 3 3 综合设计实验内容综合设计实验内容综合设计实验内容 - 3 3 3 一设计要求一设计要求一设计要求 - -3-3-3 二二二. . . 设计任务和目的设计任务和目的设计任务和目的 -4-4-4 三三三. . . 课题要求课题要求课题要求 -4-4-4 四四四. . . 控制要求控制要求控制要求 -4-4-4 五五五. . . 总体设计方案总体设计方案总体设计方案 -6-6-6 六硬件部分设计六硬件部分设计六硬件部分设计 -6-6-6 七软件部分设计七软件部分设计七软件部分设计 -8-8-8 八调试过程和结果八调试过程和结果八调试过程和结果 -13-13-13 九心得体会九心得体会九心得体会 -14-14-14 十参考文献十参考文献十参考文献 -15-15-15 绪论绪论 摘要：摘要：随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展，计算机控制已 扩展到了几乎所有的工业领域。现代社会要求制造业对市场需求作出迅速的反 应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品，为了满足这一 要求，生产设备和自动生产线的控制系统必须具有极高的可靠性和灵活性，PLC 编程正是顺应这一要求出现的，它是以微处理器为基础的通用工业控制装置。 本课题就是用“西门子 PLC S7-200”实现对发光二极管和电机的控制。 关键词：关键词： 微处理器 PLC 综合设计实验内容综合设计实验内容 将实际生产中得到广泛应用的 PLC 与所学的电气控制理论课程相结合,得以 深入了解西门子 PLCS7-200的硬件结构、外部接线以及编程语言,可使学生将所 学过知识通过理论与实际联系起来，从动手接线,在实验过程中的调试,再到发 现解决问题等这一完整的实验过程，培养学生正确的设计思想，使学生充分发 挥主观能动性，去独立解决实际问题，以达到提升学生的综合能力、动手能力、 文献资料查阅能力的作用，从而培养和提高学生的独立工作能力及解决实际问 题的能力。 通过本课程设计不仅仅是要求学生完成所规定的题目要求，同时还要培养 学生养成良好的科学态度和严谨的设计习惯。 一、设计要求一、设计要求 1.写出 I/O 地址分配表、画出硬件接线图，并按照电气接线图将输入与输出接 好； 2.在电脑上打开 STEP 7-Micro/WIN 软件，新建项目，并与 S7-200 建立通讯连 接； 3.将编写好的程序下载到 PLC 中。运行状态下，通过观察 I/O 的 LED 显示查看 程序的正确性。 二、设计任务和目的二、设计任务和目的 1.设计任务：了解“西门子 PLC S7-200”的硬件结构，外部接线以及软件编程； 培养解决实际工程技术问题的能力；培养综合应用所学知识的能力、独立工作 能力和团结协作能力；掌握根据工艺要求设计较复杂的、现代化的电气控制系 统的方法，并学会调试与操作。 2.设计目的： (1)熟练掌握西门子可编程控制器的编程指令。 (2)掌握舞台艺术灯和广告屏控制器的设计方法。 (3)掌握舞台灯光模块与可编程控制器之间的外部接线，并能过下载所编 程 序进行调试达到设计要求。 (4)了解轧钢机的基本原理,并且熟悉轧钢机的控制。 3 3、课题要求课题要求 掌握西门子 PLC S7-200 的基本结构及主要技术参数；会画 PLC 的端子接线 图；掌握可编程控制器的编程句等；掌握多个不同模块的工作原理；会对不同 模块与 PLC 之间接线，并在出现故障时，能分析并检查接线的正确性；会设计 不同模块的工作方式，画出流程图，并利用 STEP7 软件编写梯形图程序；能实 现 PCL 对实际工业对象的控制。 4 4、控制要求控制要求 1.舞台灯光设计的控制要求：舞台灯光设计的控制要求： 下图为舞台灯光自动控制演示装置，它共有 10 道灯管，直线、拱形、圆 形及文字形状。 G F E D A B C 闪烁的时序为： 外围灯管（G 和 A）从外向里依次闪烁（D 和 E） ，然后中间文字（K、N、T） 1 依次闪烁，最后外围灯管从里向外依次闪烁，循环往复(所有的定时时间为 3S)； 从外围灯管 A 开始，依次 2 按照字母顺序闪烁 （ABCDE.）,最后 K、 N、T 三个字母同时闪烁 5 次后熄灭(所有的定时时间为 3S)； 2. 轧钢机模拟实验轧钢机模拟实验的控制要求的控制要求 在冶金企业中轧钢机是重要的组 成部分，下面我们将要用 PLC 实现 对轧钢机的模拟，右图为模拟模板。 按下启动按钮后，工作流程： 当起始位置检测到有工件时，电 机 M1、M2 开始转动，M3 反转，同 时轧钢机的档位至 A 档，将钢板扎成 A 档厚度，当钢板运行到左检测位， 电磁阀得电动作将左面滚轴升高，M2 停止转动，电机 M3 正转将钢板送回起始 侧。 此时起始侧再检测到有钢板，轧钢机跳到 B 档，把钢板扎成 B 档厚度，M3 反转，M2 转动，当左侧检测到钢板时 M2 停止转动，电磁阀得电将滚轴抬高 M3 正转，将钢板运到起始侧。 如此循环直到 ABC 三档全部轧完，钢板达到指定的厚度，轧钢完成。 5 5、总体设计方案总体设计方案 系统硬件结构图 系统的硬件配置如上图所示。整个系统分为三层：上位机层，下位机层和 现场层。将事先写好的程序下载到 PLC 之后，用户通过显示器利用组态软件与 下位机（PLC）进行交互，具有简单清晰明了的特点。用户只需在组态换面上 点击不同功能的选择按钮后，计算机通过 MPI 或 Profibus 等通讯协议控制 PLC，PLC 根据事先写好的程序通过 DO 模块输出。 六、硬件部分设计六、硬件部分设计 1 舞台灯光控制设计实验舞台灯光控制设计实验的硬件部分设计：的硬件部分设计： (1)舞台灯光的 I/0 地址分配如下表所示： 输 入 输 出 器件 说明 器件 说明 I0.0 启动 Q0.0 A 灯 I0.1 停止 Q0.1 B 灯 Q0.2 C 灯 Q0.3 D 灯 Q0.4 E 灯 Q1.2 F 灯 Q1.3 G 灯 Q0.5 K 灯 Q1.0 N 灯 Q1.1 T 灯 (2)舞台灯光的电气接线图： 1M I0.0 I0.1 S7-200 CPU222 1M L+ Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 S7-200 EM223 1M L+ Q1.0 Q1.1 Q1.2 Q1.3 = = + 电源 启动 停止 电源 A 灯 B C D E K 电源 N T F G 2.轧钢机模拟控制实验的硬件部分设计：轧钢机模拟控制实验的硬件部分设计： (1)轧钢机模拟控制的 I/0 地址分配如下表所示： 输 入 输 出 器件 说明 器件 说明 I0.0 启动 Q0.0 电动机 M1 I0.1 停止 Q0.1 电动机 M2 I0.2 检测钢板到达 Q0.2 电动机 M3 正转 I0.3 检测钢板有无 Q0.3 电动机 M3 正转 Q0.4 A 档 Q0.5 B 档 Q1.0 C 档 Q1.1 Y1 (2)轧钢机的模拟控制电气接线图： 1M I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 S7-200 CPU222 1M L+ Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 S7-200 EM223 1M L+ Q1.0 Q1.1 = = + 电源 启动 停止 钢板到达 钢板有无 电源 M1 M2 M3Z M3F A 档 B 档 电源 C 档 Y1 七、软件部分设计七、软件部分设计 1.舞台灯光控制程序：舞台灯光控制程序： 2.轧钢机模拟控制程序：轧钢机模拟控制程序： 八、调试过程和结果八、调试过程和结果 1.调试过程：调试过程： (1)编写 PLC 程序，触摸屏程序，可参照参考程序，并检查，保证正确。 (2)按照电气接口图接线。 (3)下载 PLC 程序。 (4)置 PLC 于运行状态，调试和运行程序。 (5)试验结束后，关闭电源，整理实验器材。 2.调试结果：调试结果： (1)(1)舞台灯光舞台灯光：从外围灯管 A 开始，依次按照字母顺序闪烁 （ABCDEFG.）,最后 K、N、T 三个字母同时闪烁 5 次后熄灭(所有 的定时时间为 3S)； (2)(2)轧钢机模拟控制轧钢机模拟控制：按下启动按钮后，工作流程：当起始位置检测到有工 件时，电机 M1、M2 开始转动，M3 反转，同时轧钢机的档位至 A 档，将钢板扎 成 A 档厚度，当钢板运行到左检测位，电磁阀得电动作将左面滚轴升高，M2 停 止转动，电机 M3 正转将钢板送回起始侧。此时起始侧再检测到有钢板，轧钢机 跳到 B 档，把钢板扎成 B 档厚度，M3 反转， M2 转动，当左侧检测到钢板时 M2 停止转动，电磁阀得电将滚轴抬高 M3 正转，将钢板运到起始侧。如此循环直到 ABC 三档全部轧完，钢板达到指定的厚度，轧钢完成。 九、心得体会九、心得体会 这次的实训让我学会了很多平时没在意的知识。PLC 与电气控制实训，让我 们动手进行连线，程序编程。分小组进行让我们增加了合作能力与交流能力。 实训的难点在编程上，平时没在意编程，又把只是复习了一下。在网上找的 程序模块，然后自己进行改编，再通过实验设备进行测试，反反复复很多次失 败。 失败并不可怕，我们又进行一步步的问题排查，一点点修改程