基于组态王的PLC控制系统设计.docx
- 文档编号:16751048
- 上传时间:2023-07-17
- 格式:DOCX
- 页数:18
- 大小:533.10KB
基于组态王的PLC控制系统设计.docx
《基于组态王的PLC控制系统设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于组态王的PLC控制系统设计.docx(18页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
基于组态王的PLC控制系统设计
综合课程设计报告
项目名称:
基于组态王的PLC控制系统设计
业:
电气技术教育
项H起止日期:
2009年12月21日至2010年1月8日
天津工程师范学院
一、理论基础
PLC概述
西门子s7-200plc简介
组态王软件简介
二、设计任务及要求
三、设计内容的实现(包括组态画面的设计.硬件和软件、数据显示.
曲线、报表)
简单监控系统设计
多种液体混合控制系统的设计水箱液位控制系统设计
四、综合设计体会
五、致谢
六、参考文献
摘要
木次课程设计主要是利用西门子S7-200PLC可编程控制器实现控制,并利用组态王软件制作人机对话界面,监控PLC控制系统的运行情况。
基于本课程的设计目的和具体要求,首先是对PLC与组态王软件进行简要的介绍;其次是针对西门子S7-200PLC和组态王软件进行全而详细的说明,对系统软件的设计过程进行细致的讲解,并对编程软件和编程中所用到的一些指令、部分程序作详细的解读;最后对组态模拟软件做总结性的陈述,并配有组态画而。
PLC可编程控制器和组态王软件的结合更加方便了PLC控制器在实际生产中的设计,与简单PLC控制系统相比更形象、生动,并且具有良好的应用价值.
关键词:
PLCS7-200可编程控制器组态王
Abstract
S7-200andkingviewisdetailedlyintroducesthedesignofsoftwaresystem,detailedexplanation,andthesoftwareprogramminganduseofsomeinstructionstopart,makesadetailedinterpretationoftheprogram,FinallyonconfigurationsoftwareprovidesabriefstatementonspecificSimulationprocess,hasmadethedetailednarration,andequippedwithconfigurationscreen,PLCprogrammablecontrollerandkingviewsoftwareforthecombinationofPLCcontrolsystemdesign,testing,andsimpletousePLCcontrolsystem,morevividimage,comparedwithgoodapplicationvalue・Keywords:
PLCprogrammablecontrollerKingview
一、理论基础
PLC概述
在市场经济的推动下,人们要求产品品种齐全而且优质价廉。
为适应市场的需求,工业产品的品种就要不断更新换代,从而要求产品的生产线及附属的控制系统下不断修改甚至更换。
世界上生产PLC的厂家非常多,其中著名的厂家有美国的A・B,日本的三菱,德国的西门子公司。
PLC通常以输入输出点(I/O)总数的多少进行分类。
I/O点数在128点以下为小型机,I/O点数在129—512点为中型机;I/O点数而向在513点以上为大型机。
PLC的I/O点数越多,其存储容量也越大。
PLC的编程语言常用的有梯形图、指令表和SFC图。
由于梯形图比较直观,容易掌握,因而很受普通技术人员的欢迎。
PLC常用的编程工具有:
(1)手持式编程器,一般供现场调试及修改使用;
(2)个人电脑,利用专用的编程软件进行编程。
PLC的应用领域极为广泛,覆盖所有与自动检测,自动化控制有关的工业及民用领域,包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。
女山冲压机床,磨床,印刷机械,橡胶化工机械,中央空调,电梯控制,运动系统。
PLC编程具有以下优点:
(1)学习PLC编程容易。
(2)控制系统简单更改容易,施工周期短。
(3)系统维护容易。
PLC型号品种繁多,但实质上都是一种工业控制计算机。
学习PLC的编程无需深入细致了解其内部结构,大致上按以下五部分组成就足够了。
(1)中央处理器(CPU),CPU进行逻辑运算及数学运算,并协调整个系统的工作。
(2)存储器,用于存放系统编程及监控运行程序、用户程序、逻辑及数学运算的过程变量及其他所有信息。
(3)电源,包括系统电源、备用电源及记忆电源。
(4)输入/输出单元,用来进行输入信号的隔离滤波及电平转换;输出单元用来对PLC的输出进行放大及电平转换,驱动控制对象。
输出单元接口是PLC获取控制现场信号的输入通道。
输出接口电路由滤波电路、光电隔离电路和输入内部电路组成。
(5)通信接口。
他是PLC与外界进行通信的通道。
如与个人电脑、扩展接口及其他通信设备。
西门子S7-200PLC简介
1.特点:
S7-200是一种小型的可编程序控制器,适用于各行各业,各种场合中的检测、监测及控制的自动化。
S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中,或相连成网络皆能实现复杂控制功能。
因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。
S7-200系列出色表现在以下几个方面:
极高的可靠性极丰富的指令集易于掌握便捷的操
作
丰富的内置集成功能实时特性强劲的通讯能力丰富的扩
展模块
2.组成单元:
S7-200系列PLC可提供4个不同的基木型号的8种CPU供您使用。
1、CPU单元设计
集成的24V负载电源:
可直接连接到传感器和变送器(执行器),CPU221,222具有180mA输出,CPU224,CPU224XP,CPU226分别输出280,400mAo可用作负载电源。
2、不同的设备类型
CPU22广226各有2种类型CPU,具有不同的电源电压和控制电压。
(1)本机数字量输入/输岀点
CPU221具有6个输入点和4个输出点,CPU222具有8个输入点和6个输出点,CPU224具有14个输入点和10个输出点,CPU224XP具有14个输入点和10个输出点,CPU226具有24个输入点和16个输出点。
(2)本机模拟量输入/输出点
CPU224XP具有2个输入点,1个输出点。
(3)中断输入
允许以极快的速度对过程信号的上升沿作出响应。
(4)高速计数器
CPU221/222:
4个高速计数器(30KHz),可编程并具有复位输
入,2个独立的输入端可同时作加、减计数,可连接两个相位差为90°的A/B相增量编码器
CPU224/224XP/226:
6个高速计数器(30KHz),具有CPU221/222
相同的功能。
CPU222/224/224XP/226:
可方便地用数字量和模拟量扩展模块进行扩展。
(5)模拟电位器
CPU221/2221个CPU224/224XP/2262个
CPU221/222/224/224XP/226还具有脉冲输出2路高频率脉冲输出
(最大20KHz),用于控制步进电机或伺服电机实现定位任务。
(6)电池模块
用于长时间数据后备。
用户数据(如标志位状态,数据块,定时器,计数器)可通过内部的超级电容存贮大约5天。
选用电池模块能延长存贮时间到200天(10年寿命)。
电池模块插在存储器模块的卡槽中。
(7)编程:
CPU221/222/224/224XP/226
STEP7-Micro/WIN32编程软件可以对所有的CPU
221/222/224/224XP/226功能进行编程。
同时也可以使用STEP
7-Micro/WIN16软件包,但是它只支持对S7-21x同样具有的功能进行编程。
STEP7-Micro/D0S不能对CPU221/222/224/224XP/226编程。
如果使用PG/PC的串口编程,则需要使用PC/PPI电缆。
如果使用STEP7-Micro/WIN32编程软件,则也可以通过SIMATICCP
5511或CP5611编程。
在这种情况下,通讯速率可高达s。
可以利用PC/PPI电缆和自由口通讯功能把S7-200CPU连接到许多和RS-232
(8)标准兼容的设备。
有两种不同型号的PC/PPI电缆:
带RS-232口的隔离型PC/PPI电缆,用5个DIP开关设置波特率和其它配置项。
带RS-232口的非隔离型PC/PPI电缆,用4个DIP开关设置波特率。
当数据从RS-232传送到RS-485口时,PC/PPI电缆是发送模式。
当数据从RS-485传送到RS-232口时,PC/PPI电缆是接收模式。
当检测到RS-232的发送线有字符时,电缆立即从接收模式转换到发送模式。
当RS-232发送线处于闲置的时间超过电缆切换时间时,电缆又切换到接收模式。
这个时间与电缆上的DIP开关设定的波特率选择有关。
CPU221:
本机集成6输入/4输出共10个数字量I/O点。
无I/O扩展能力。
6K字节程序和数据存储空间。
4个独立的30kHz高速计数器,2路独立的20kHz高速脉冲输出。
1个RS485通讯/编程口,具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。
非常适合于小点数控制的微型控制器。
CPU222:
本机集成8输入/6输出共14个数字量I/O点。
可连接2个扩展模块。
6K字节程序和数据存储空间。
4个独立的30kHz高速计数器,2路独立的20kHz高速脉冲输出。
1个RS485通讯/编程口,具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。
非常适合于小点数控制的微型控制器。
CPU224:
本机集成14输入/10输出共24个数字量I/O点。
可连接7个扩展模块,最大扩展至168路数字量I/O点或35路模拟量I/O点。
13K字节程序和数据存储空间。
6个独立的30kHz高速计数器,2路独立的20kHz高速脉冲输出,具有PID控制器。
1个RS485通讯/编程口,具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。
I/O端子排可很容易地整体拆卸。
是具有较强控制能力的控制器。
CPU224XP:
本机集成14输入/10输出共24个数字量I/O点,2输入/I输出共3个模拟量I/O点,可连接7个扩展模块,最大扩展值至168路数字量I/O点或38路模拟量I/O点。
20K字节程序和数据存储空间,6个独立的高速计数器(lOOKHz),2个lOOKHz的高速脉冲输出,2个RS485通讯/编程口,具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。
木机还新增多种功能,如内置模拟量I/O,位控特性,自整定PID功能,线性斜坡脉冲指令,诊断LED,数据记录及配方功能等。
是具有模拟量I/O和强大控制能力的新型CPUo
CPU226:
本机集成24输入/16输出共40个数字量I/O点。
可连接7个扩展模块,最大扩展至248路数字量I/O点或35路模拟量I/O点。
13K字节程序和数据存储空间。
6个独立的30kHz高速计数器,2路独立的20kHz高速脉冲输出,具有PID控制器。
2个RS485通讯/编程口,具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。
I/O端子排可很容易地整体拆卸。
用于较高要求的控制系统,具有更多的输入/输出点,更强的模块扩展能力,更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能。
可完全适应于一些复杂的中小型控制系统。
的分类
一、根据PLC的结构形式,可将PLC分为整体式和模块式两类。
(1)整体式PLC整体式PLC是将电源、CPU、I/O接口等部件都集中装在一个机箱内,具有结构紧凑、体积小、价格低的特点。
小型PLC一般采用这种整体式结构。
整体式PLC由不同I/O点数的基木单元(又称主机)和扩展单元组成。
基本单元内有CPU、I/O接口、与I/O扩展单元相连的扩展口,以及与编程器或EPROM写入器相连的接口等。
扩展单元内只有I/O和电源等,没有CPU。
基本单元和扩展单元之间一般用扁平电缆连接。
整体式PLC—般还可配备特殊功能单元,如模拟量单元、位置控制单元等,使其功能得以扩展。
(2)模块式PLC模块式PLC是将PLC各组成部分,分别作成若干个单独的模块,如CPU模块、I/O模块、电源模块(有的含在CPU模块中)以及各种功能模块。
模块式PLC由框架或基板和各种模块组成。
模块装在框架或基板的插座上。
这种模块式PLC的特点是配置灵活,可根据需要选配不同规模的系统,而且装配方便,便于扩展和维修。
大、中型PLC—般采用模块式结构。
还有一些PLC将整体式和模块式的特点结合起来,构成所谓叠装式PLC。
叠装式PLC其CPU、电源、I/O接口等也是各自独立的模块,但它们之间是靠电缆进行联接,并且各模块可以一层层地叠装。
这样,不但系统可以灵活配置,还可做得体积小巧。
二、按I/O点数分类
根据PLC的I/O点数的多少,可将PLC分为微型、小型、中型、大型和巨型五类。
超小型或微型PLCI/O点数小于的64点。
小型PLCI/O点数为64点以上、256点以下的为小型PLC。
中型PLCI/O点数为256点以上、2048点以下的为中型PLC。
大型PLCI/O点数为2048以上、8192点以下的为大型PLC。
超大型PLCI/O点数超过8192点。
组态王软件简介
组态王开发监控系统软件是新型的工业自动控制系统正以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统,它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。
通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。
其中监控层对下连接控制层,对上连接管理层,它不但实现对现场的实时监测与控制,且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。
尤其考虑三方而问题:
画面、数据、动画。
通过对监控系统要求及实现功能的分析,采用组态王对监控系统进行设计。
也为试验者提供了可视化监控画而,有利于试验者实时现场监控。
而且,它能充分利用Windows的图形编辑功能,方便地构成监控画面,并以动画方式显示控制设备的状态,具有报警窗口、实时趋势曲线等,可便利的生成各种报表。
它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能。
1.使用组态王实现控制系统实验仿真的基木方法:
⑴图形界面的设计
(2)构造数据库
(3)建立动画连接
(4)运行和调试
2.使用组态王软件开发具有以下几个特点:
(1)实验全部用软件来实现,只需利用现有的计算机就可完成自动控制系统课程的实验,从而大大减少购置仪器的经费。
(2)该系统是中文界面,具有人机界面友好、结果可视化的优点。
对用户而言,操作简单易学且编程简单,参数输入与修改灵活,具有多次或重复仿真运行的控制能力,可以实时地显示参数变化前后系统的特性曲线,能很直观地显示控制系统的实时趋势曲线,这些很强的交互能力使其在自动控制系统的实验中可以发挥理想的效果。
3.在采用组态王开发系统编制应用程序过程中要考虑以下三个方面:
(1)图形,是怎样用抽象的图形画而来模拟实际的工业现场和相应的工控设备。
(2)数据,就是创建一个具体的数据库,并用此数据库中的变量描述工控对象的各种属性,比如水位、流量等。
(3)连接,就是画面上的图素以怎样的动画来模拟现场设备的运行,以及怎样让操作者输入控制设备的指令。
二、设计任务与要求
设计内容:
1.简单监控系统设计(组态画而的设计):
电动机顺序起停控制、节日彩灯、交通信号灯、智能抢答器
要求:
通过组态软件实现相关的操作和状态、数值的显示
2.多种液体混合控制系统(模拟量输入和显示)
要求:
实时曲线,历史曲线,报表,报警
3.水箱液位控制系统设计(PID控制)
要求:
工艺流程图,参数设置,曲线,报表等
基本要求:
按时完成课程设计,并提交课程设计报告(程序图纸齐全)。
三、设计内容的实现(包括组态画面的设计、硬件和软件、数据显示、
曲线、报表等)
【电动机顺序起停控制】
组态画而:
语句表:
Network1
LD
EU
S,1
Network2
LD
TONT37,50
Network3
LDT37
Network4
LD
R,1
【节日彩灯】
组态画面:
语句表
【交通信号灯】
组态画面:
00
方也二1:
二0「
00:
00:
00
prr^~
m
:
语句表:
网络1网絡标题
I网貉注释
MOO
M02
TI—
—IpI_[―<$)
M0.5
■—
冋络2
纟I
M0.2
000
―II―
—<)
T37
IN
TON
70-
PT
100ms
T38M0.4
T
M0.3
「R)
1
T41M0.7
M07
I
—2
T42
IN
TON
70-
PT
100rn$
Q0.3
【智能抢答器】
组态画面:
复原
选手2选手3
选手1
选手2选手3
网络注释
O
OO454Z•7T•7roO3003MQTMQT
DPSNN
LOLAA=
PN
LPTO
O00030000030
QMQQTQQMQQTO
sD
DpNNNNRNNNNLLAAAAA-LAAAAA
O000300
QMQQTQQ
•?
000300MQQTQQ
DP
RNNNNpNNNN
-LAAAAA-LAAAAA-
LD
Q0
0
MOVB
1,
VB100
网络4
LD
Q0
1
MOVE
2,
VB100
冋络5
LD
QO
2
MOVB
3Z
VB100
冋络6
LDQ0.3
MOVE4,VB100
冋络7
LDT37
0M0.5
MOVE0,VB100
【多种液体混合控制系统】组态画面:
122
孚件时间
报S6W
书件日期
<
语句表:
TITLE二程序注释
Network10B编程序控制器选择设计与维护。
北京:
机械工业出版社,2004
【6】崔亚军.可可编程序控制器及程序设计。
北京:
电子工业岀版社,1993o
【7】鲁远栋.PLC机电控制系统应用设计技术。
北京:
电子工业出版社,
2006o
【8】廖常初.可编程序控制器应用技术,第3版。
重庆:
重庆大学出版社,
2000o
【9】皮壮行,等。
可编程序控制器的系统设计与应用实例。
北京:
机械工业出版社,2000o
【11】廖常初.PLC编程及应用。
北京:
机械工业出版社,2002o
【12】王永华主编.现代电气控制及PLC应用技术,北京航空航天大学出
版社
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 组态 PLC 控制系统 设计