PLC綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告.doc

西安科技大學(xué) 綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告 20132014 學(xué)年 第 1 學(xué)期 題 目 1：舞臺(tái)燈光控制設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 題 目 2： 軋鋼機(jī)模擬實(shí)驗(yàn) 院 （系、部)：電氣與控制工程學(xué)院 專業(yè) 及 班級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 完成日期： 2013 年 12 月 27 日 目目目 錄錄錄 緒論緒論緒論 - 3 3 3 綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 - 3 3 3 一設(shè)計(jì)要求一設(shè)計(jì)要求一設(shè)計(jì)要求 - -3-3-3 二二二. . . 設(shè)計(jì)任務(wù)和目的設(shè)計(jì)任務(wù)和目的設(shè)計(jì)任務(wù)和目的 -4-4-4 三三三. . . 課題要求課題要求課題要求 -4-4-4 四四四. . . 控制要求控制要求控制要求 -4-4-4 五五五. . . 總體設(shè)計(jì)方案總體設(shè)計(jì)方案總體設(shè)計(jì)方案 -6-6-6 六硬件部分設(shè)計(jì)六硬件部分設(shè)計(jì)六硬件部分設(shè)計(jì) -6-6-6 七軟件部分設(shè)計(jì)七軟件部分設(shè)計(jì)七軟件部分設(shè)計(jì) -8-8-8 八調(diào)試過程和結(jié)果八調(diào)試過程和結(jié)果八調(diào)試過程和結(jié)果 -13-13-13 九心得體會(huì)九心得體會(huì)九心得體會(huì) -14-14-14 十參考文獻(xiàn)十參考文獻(xiàn)十參考文獻(xiàn) -15-15-15 緒論緒論 摘要：摘要：隨著微處理器、計(jì)算機(jī)和數(shù)字通信技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制已 擴(kuò)展到了幾乎所有的工業(yè)領(lǐng)域?，F(xiàn)代社會(huì)要求制造業(yè)對(duì)市場(chǎng)需求作出迅速的反 應(yīng)，生產(chǎn)出小批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品，為了滿足這一 要求，生產(chǎn)設(shè)備和自動(dòng)生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)必須具有極高的可靠性和靈活性，PLC 編程正是順應(yīng)這一要求出現(xiàn)的，它是以微處理器為基礎(chǔ)的通用工業(yè)控制裝置。 本課題就是用“西門子 PLC S7-200”實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)光二極管和電機(jī)的控制。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞： 微處理器 PLC 綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 將實(shí)際生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用的 PLC 與所學(xué)的電氣控制理論課程相結(jié)合,得以 深入了解西門子 PLCS7-200的硬件結(jié)構(gòu)、外部接線以及編程語言,可使學(xué)生將所 學(xué)過知識(shí)通過理論與實(shí)際聯(lián)系起來，從動(dòng)手接線,在實(shí)驗(yàn)過程中的調(diào)試,再到發(fā) 現(xiàn)解決問題等這一完整的實(shí)驗(yàn)過程，培養(yǎng)學(xué)生正確的設(shè)計(jì)思想，使學(xué)生充分發(fā) 揮主觀能動(dòng)性，去獨(dú)立解決實(shí)際問題，以達(dá)到提升學(xué)生的綜合能力、動(dòng)手能力、 文獻(xiàn)資料查閱能力的作用，從而培養(yǎng)和提高學(xué)生的獨(dú)立工作能力及解決實(shí)際問 題的能力。 通過本課程設(shè)計(jì)不僅僅是要求學(xué)生完成所規(guī)定的題目要求，同時(shí)還要培養(yǎng) 學(xué)生養(yǎng)成良好的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計(jì)習(xí)慣。 一、設(shè)計(jì)要求一、設(shè)計(jì)要求 1.寫出 I/O 地址分配表、畫出硬件接線圖，并按照電氣接線圖將輸入與輸出接 好； 2.在電腦上打開 STEP 7-Micro/WIN 軟件，新建項(xiàng)目，并與 S7-200 建立通訊連 接； 3.將編寫好的程序下載到 PLC 中。運(yùn)行狀態(tài)下，通過觀察 I/O 的 LED 顯示查看 程序的正確性。 二、設(shè)計(jì)任務(wù)和目的二、設(shè)計(jì)任務(wù)和目的 1.設(shè)計(jì)任務(wù)：了解“西門子 PLC S7-200”的硬件結(jié)構(gòu)，外部接線以及軟件編程； 培養(yǎng)解決實(shí)際工程技術(shù)問題的能力；培養(yǎng)綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的能力、獨(dú)立工作 能力和團(tuán)結(jié)協(xié)作能力；掌握根據(jù)工藝要求設(shè)計(jì)較復(fù)雜的、現(xiàn)代化的電氣控制系 統(tǒng)的方法，并學(xué)會(huì)調(diào)試與操作。 2.設(shè)計(jì)目的： (1)熟練掌握西門子可編程控制器的編程指令。 (2)掌握舞臺(tái)藝術(shù)燈和廣告屏控制器的設(shè)計(jì)方法。 (3)掌握舞臺(tái)燈光模塊與可編程控制器之間的外部接線，并能過下載所編 程 序進(jìn)行調(diào)試達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 (4)了解軋鋼機(jī)的基本原理,并且熟悉軋鋼機(jī)的控制。 3 3、課題要求課題要求 掌握西門子 PLC S7-200 的基本結(jié)構(gòu)及主要技術(shù)參數(shù)；會(huì)畫 PLC 的端子接線 圖；掌握可編程控制器的編程句等；掌握多個(gè)不同模塊的工作原理；會(huì)對(duì)不同 模塊與 PLC 之間接線，并在出現(xiàn)故障時(shí)，能分析并檢查接線的正確性；會(huì)設(shè)計(jì) 不同模塊的工作方式，畫出流程圖，并利用 STEP7 軟件編寫梯形圖程序；能實(shí) 現(xiàn) PCL 對(duì)實(shí)際工業(yè)對(duì)象的控制。 4 4、控制要求控制要求 1.舞臺(tái)燈光設(shè)計(jì)的控制要求：舞臺(tái)燈光設(shè)計(jì)的控制要求： 下圖為舞臺(tái)燈光自動(dòng)控制演示裝置，它共有 10 道燈管，直線、拱形、圓 形及文字形狀。 G F E D A B C 閃爍的時(shí)序?yàn)椋?外圍燈管（G 和 A）從外向里依次閃爍（D 和 E） ，然后中間文字（K、N、T） 1 依次閃爍，最后外圍燈管從里向外依次閃爍，循環(huán)往復(fù)(所有的定時(shí)時(shí)間為 3S)； 從外圍燈管 A 開始，依次 2 按照字母順序閃爍 （ABCDE.）,最后 K、 N、T 三個(gè)字母同時(shí)閃爍 5 次后熄滅(所有的定時(shí)時(shí)間為 3S)； 2. 軋鋼機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)軋鋼機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)的控制要求的控制要求 在冶金企業(yè)中軋鋼機(jī)是重要的組 成部分，下面我們將要用 PLC 實(shí)現(xiàn) 對(duì)軋鋼機(jī)的模擬，右圖為模擬模板。 按下啟動(dòng)按鈕后，工作流程： 當(dāng)起始位置檢測(cè)到有工件時(shí)，電 機(jī) M1、M2 開始轉(zhuǎn)動(dòng)，M3 反轉(zhuǎn)，同 時(shí)軋鋼機(jī)的檔位至 A 檔，將鋼板扎成 A 檔厚度，當(dāng)鋼板運(yùn)行到左檢測(cè)位， 電磁閥得電動(dòng)作將左面滾軸升高，M2 停止轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī) M3 正轉(zhuǎn)將鋼板送回起始 側(cè)。 此時(shí)起始側(cè)再檢測(cè)到有鋼板，軋鋼機(jī)跳到 B 檔，把鋼板扎成 B 檔厚度，M3 反轉(zhuǎn)，M2 轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)左側(cè)檢測(cè)到鋼板時(shí) M2 停止轉(zhuǎn)動(dòng)，電磁閥得電將滾軸抬高 M3 正轉(zhuǎn)，將鋼板運(yùn)到起始側(cè)。 如此循環(huán)直到 ABC 三檔全部軋完，鋼板達(dá)到指定的厚度，軋鋼完成。 5 5、總體設(shè)計(jì)方案總體設(shè)計(jì)方案 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖 系統(tǒng)的硬件配置如上圖所示。整個(gè)系統(tǒng)分為三層：上位機(jī)層，下位機(jī)層和 現(xiàn)場(chǎng)層。將事先寫好的程序下載到 PLC 之后，用戶通過顯示器利用組態(tài)軟件與 下位機(jī)（PLC）進(jìn)行交互，具有簡(jiǎn)單清晰明了的特點(diǎn)。用戶只需在組態(tài)換面上 點(diǎn)擊不同功能的選擇按鈕后，計(jì)算機(jī)通過 MPI 或 Profibus 等通訊協(xié)議控制 PLC，PLC 根據(jù)事先寫好的程序通過 DO 模塊輸出。 六、硬件部分設(shè)計(jì)六、硬件部分設(shè)計(jì) 1 舞臺(tái)燈光控制設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)舞臺(tái)燈光控制設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的硬件部分設(shè)計(jì)：的硬件部分設(shè)計(jì)： (1)舞臺(tái)燈光的 I/0 地址分配如下表所示： 輸 入 輸 出 器件 說明 器件 說明 I0.0 啟動(dòng) Q0.0 A 燈 I0.1 停止 Q0.1 B 燈 Q0.2 C 燈 Q0.3 D 燈 Q0.4 E 燈 Q1.2 F 燈 Q1.3 G 燈 Q0.5 K 燈 Q1.0 N 燈 Q1.1 T 燈 (2)舞臺(tái)燈光的電氣接線圖： 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 = = + 電源 啟動(dòng) 停止 電源 A 燈 B C D E K 電源 N T F G 2.軋鋼機(jī)模擬控制實(shí)驗(yàn)的硬件部分設(shè)計(jì)：軋鋼機(jī)模擬控制實(shí)驗(yàn)的硬件部分設(shè)計(jì)： (1)軋鋼機(jī)模擬控制的 I/0 地址分配如下表所示： 輸 入 輸 出 器件 說明 器件 說明 I0.0 啟動(dòng) Q0.0 電動(dòng)機(jī) M1 I0.1 停止 Q0.1 電動(dòng)機(jī) M2 I0.2 檢測(cè)鋼板到達(dá) Q0.2 電動(dòng)機(jī) M3 正轉(zhuǎn) I0.3 檢測(cè)鋼板有無 Q0.3 電動(dòng)機(jī) M3 正轉(zhuǎn) Q0.4 A 檔 Q0.5 B 檔 Q1.0 C 檔 Q1.1 Y1 (2)軋鋼機(jī)的模擬控制電氣接線圖： 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 = = + 電源 啟動(dòng) 停止 鋼板到達(dá) 鋼板有無 電源 M1 M2 M3Z M3F A 檔 B 檔 電源 C 檔 Y1 七、軟件部分設(shè)計(jì)七、軟件部分設(shè)計(jì) 1.舞臺(tái)燈光控制程序：舞臺(tái)燈光控制程序： 2.軋鋼機(jī)模擬控制程序：軋鋼機(jī)模擬控制程序： 八、調(diào)試過程和結(jié)果八、調(diào)試過程和結(jié)果 1.調(diào)試過程：調(diào)試過程： (1)編寫 PLC 程序，觸摸屏程序，可參照參考程序，并檢查，保證正確。 (2)按照電氣接口圖接線。 (3)下載 PLC 程序。 (4)置 PLC 于運(yùn)行狀態(tài)，調(diào)試和運(yùn)行程序。 (5)試驗(yàn)結(jié)束后，關(guān)閉電源，整理實(shí)驗(yàn)器材。 2.調(diào)試結(jié)果：調(diào)試結(jié)果： (1)(1)舞臺(tái)燈光舞臺(tái)燈光：從外圍燈管 A 開始，依次按照字母順序閃爍 （ABCDEFG.）,最后 K、N、T 三個(gè)字母同時(shí)閃爍 5 次后熄滅(所有 的定時(shí)時(shí)間為 3S)； (2)(2)軋鋼機(jī)模擬控制軋鋼機(jī)模擬控制：按下啟動(dòng)按鈕后，工作流程：當(dāng)起始位置檢測(cè)到有工 件時(shí)，電機(jī) M1、M2 開始轉(zhuǎn)動(dòng)，M3 反轉(zhuǎn)，同時(shí)軋鋼機(jī)的檔位至 A 檔，將鋼板扎 成 A 檔厚度，當(dāng)鋼板運(yùn)行到左檢測(cè)位，電磁閥得電動(dòng)作將左面滾軸升高，M2 停 止轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī) M3 正轉(zhuǎn)將鋼板送回起始側(cè)。此時(shí)起始側(cè)再檢測(cè)到有鋼板，軋鋼機(jī) 跳到 B 檔，把鋼板扎成 B 檔厚度，M3 反轉(zhuǎn)， M2 轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)左側(cè)檢測(cè)到鋼板時(shí) M2 停止轉(zhuǎn)動(dòng)，電磁閥得電將滾軸抬高 M3 正轉(zhuǎn)，將鋼板運(yùn)到起始側(cè)。如此循環(huán)直到 ABC 三檔全部軋完，鋼板達(dá)到指定的厚度，軋鋼完成。 九、心得體會(huì)九、心得體會(huì) 這次的實(shí)訓(xùn)讓我學(xué)會(huì)了很多平時(shí)沒在意的知識(shí)。PLC 與電氣控制實(shí)訓(xùn)，讓我 們動(dòng)手進(jìn)行連線，程序編程。分小組進(jìn)行讓我們?cè)黾恿撕献髂芰εc交流能力。 實(shí)訓(xùn)的難點(diǎn)在編程上，平時(shí)沒在意編程，又把只是復(fù)習(xí)了一下。在網(wǎng)上找的 程序模塊，然后自己進(jìn)行改編，再通過實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行測(cè)試，反反復(fù)復(fù)很多次失 敗。 失敗并不可怕，我們又進(jìn)行一步步的問題排查，一點(diǎn)點(diǎn)修改程