自动控制系统综合实践课程设计.docx
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自动控制系统综合实践课程设计
自动控制系统综合实践课程设计
实验名称自动控制系统综合实践
学院机械与电气工程学院
专业
班级
学号姓名
学号姓名
实验地点指导老师
2020－2021学年1学期
工业自动化综合实践
——仓储自动运行监控系统
1.实验目的
1）按要求分析和设计运料小车的监控系统；
2）进一步熟悉Winccflexible和STEP7软件的操作；
3）充分利用所学知识进行系统设计，提升综合应用能力、实际操作能力、分析问题和解决问题的能力。
2.实验要求
1）能够独立分析控制对象，明确控制要求；
2）结合所学的相关知识，为系统设计切实可行的控制方案；
3）学会选择合适的方法实现该控制方案；
4）与同学联合对系统进行分析、调试，最终完成控制系统。
3.实验设备
1）小车控制试验台
2）PC
3）下载电缆（PCAdapter（MPI）和PROFIBUS线缆）
4）CPU313C-2DP（6ES7313-6CF03-0AB0V2.0）
5）AI4/A02x8/8Bit（6ES7334-0CE01-0AA0）
6）电源模块PS3072A（6ES7307-1BA00-0AA0）
7）Ethernet模块CP343-1（6GK7343-1EX11-0XE0V2.0）
8）TP170A触摸屏
9）Winccflexible
10）STEP7
4.分阶段设计及调试
11.4
任务：
根据小车工作原理列出系统I/O表，画出小车运行的顺序功能图和编写小车PLC控制程序，并用软件仿真调试按钮和指示灯能否按正常情况运行
1）小车运行过程分析
运料小车试验台
下面对一个连续过程分析：
1系统启动：
按下系统启动（A1），系统启动，小车运行指示灯（L3）一直亮直到系统停止（A2）按下,小车在仓库1指示灯亮（L1）。
②小车从仓库1到仓库2：
按下仓库1到仓库2（A3），小车在仓库1指示灯亮（L1）灭。
③小车进入仓库2：
按下2仓库停止（A6），方向指示灯4（L8）灭，小车在仓库2指示灯（L2）亮。
④小车从仓库2到仓库1：
按下仓库2到仓库1（A5），小车在仓库2指示灯亮（L2）灭。
⑤小车进入仓库1：
按下1仓库停止（A4），方向指示灯1（L5）灭，小车在仓库1指示灯（L1）亮。
⑥系统停止：
按下系统停止（A2），小车停止指示灯（L4）亮，其余的灯都熄灭。
2）根据要求列出I/O分配表
3）画出顺序功能图
4）小车PLC控制程序编写（S7GRAPH编程语言）
1主程序编写：
.系统启动指示（小车运行指示）
b.系统停止指示（小车停止指示）
c.顺序控制子程序连接
2顺序控制子程序编写
5）仿真调试
利用S7-PLCSIM仿真软件结合Step7进行仿真调试
1STEP7软件SIMITIC管理器OPTION中选择SimulatingModules为ON状态，表示选择仿真调试。
2在S7-PLCSIM软件中新建PLC文档。
选择菜单命令PLC>Poweron开仿真PLC的电源:
选择仿真PLC的工作方式为STOP状态;选择菜单命EXECUTE>Scanmode>Scancontinous表示连续扫描方式。
3在仿真软件调出输入I和输出Q
4用STEP7软件SIMITIC管理器菜单命令PLC>Download,把程序下载到仿真运行软件。
5打开STEP7菜单栏的监视开关（带眼镜标识）
6将仿真软件打到RUN－UP，对I口各位进行软件置1置0，观察STEP7上程序运行状况并根据是否满足实验要求对程序做出更改。
仿真现象：
a）模拟系统启动：
系统启动I0.0软件置1，小车运行指示灯Q0.2接通，顺序控制子程序接通，小车在仓库1指示灯Q0.0接通。
b）模拟小车从仓库1到仓库2：
仓库1到仓库2I0.2软件置1，小车在仓库1指示灯亮Q0.0断开
c）模拟小车进入仓库2：
仓库1到仓库2I0.2软件置0，2仓库停止I0.5软件置1，方向指示灯4Q0.7断开，小车在仓库2指示灯Q0.1接通。
d）模拟小车从仓库2到仓库1：
2仓库停止I0.5软件置0，仓库2到仓库1I0.4软件置1，小车在仓库2指示灯Q0.1断开，
e）模拟小车进入仓库1：
仓库2到仓库1I0.4软件置0，1仓库停止I0.3软件置1，方向指示灯1Q0.4断开，小车在仓库1指示灯Q0.0接通。
f）模拟系统停止：
系统停止I0.1软件置1，I口其余位全部置0，小车停止指示灯Q0.3接通，Q口其余位全部断开。
综上所述：
仿真结果正常,完全符合实验要求。
11.27
任务：
新建300站点项目，将上次写好的程序导入，下载程序到PLC进行硬件调试
①新建项目，插入SIMATIC300站点根据实验台硬件设备的订货号并配置硬件，硬件配置如下图所示
②将上次编写的S7程序的块中的内容（如下图）复制到SIMATIC300站点的CPUS7程序下的块中。
2设置PG/PC接口（回到主页面，点击菜单栏的选项即可看到）
3下载硬件配置和程序到PLC
4在小车实验平台硬件调试程序
a.按下系统开始按钮，小车运行指示灯点亮、小车在库1指示灯点亮
b.按下库1到库2按钮，方向指示灯按L5→L6→L7→L8的顺序每隔3s轮流点亮，L8方向指示灯亮后一直点亮等待2仓库停止按钮按下才进去2库；
c.按下2仓库停止按钮，小车进入库2，小车在库2指示灯点亮；
d.按下库2到库1按钮，方向指示灯按顺序L8→L7→L6→L5每隔3s轮流点亮，L5方向指示灯点亮后一直亮等待进入1库；
e.按下2仓库停止按钮，小车在仓库1指示灯点亮
f.按下系统停止按钮，小车停止指示灯点亮
12.1
任务：
使用Wincc组态触摸屏程序，调试触摸屏程序，在PLC程序加入触摸屏控制，下载PLC程序和触摸屏程序并进行调试
1）Wincc触摸屏组态（设备类型为TP170A）
1建立连接（注意红色方框内参数的设置）
2建立变量
触摸屏变量使用M100.0到M100.5
3组态画面
仓库和小车及地线用画图软件绘制并粘贴到画面_1
按钮从工具栏的简单对象里的按钮拖出，配置按钮显示文本和相应事件
指示灯从从工具栏的库拖出：
1.
2.
3.
系统启动、系统停止、仓库1停止、仓库1到仓库2、仓库2到仓库1、仓库2停止按钮与小车实验台的按钮具有相同功能，指示灯也同实验台指示灯对应，并且都与变量关联。
定义的每个按钮的事件有释放和按下：
对于释放事件选用Resetbit（）函数，而按下事件选用Setbit（）函数，两个函数关联的都是同一个变量（选择的是与按钮功能对应的触摸屏变量）。
指示灯有两种状态：
断开时接通时
将指示灯同相应的触摸屏变量关联。
指示灯配置举例，其余的都一样只是需要更换变量
按钮配置举例，其余的都一样只是需要更换变量：
2）Wincc程序仿真调试
1
编译
编译完成，提示无错误，无警告。
②仿真
仿真操作
仿真调试界面
仿真结果分析：
按下各个按钮，按钮当前值会变为-1，而按钮释放对应的当前值又会变为0。
通过Winccflexible运行模拟器窗口设置各个按钮的数值为-1时，相应指示灯会变为
而按钮数值被设置为0是，相应指示灯变为
3）PLC程序修改
为了使触摸屏控制能控制小车，需要修改PLC程序（将小车按钮对应的I变量和相应触摸屏按钮的M变量并联）。
这里只列出被修改的程序段，修改部分为红色框部分。
主程序：
.系统启动指示（小车运行指示）
b.系统停止指示（小车运行指示）
子程序：
4）PLC程序下载
设置DP的Profibus通信速率
设置PC/PG接口
下载硬件配置参数和PLC程序操作同前面一致
5）Wincc程序传送
①使用三头的下载线缆，中间的头开关打到off，两头打到on
中间连到PLC的CPU，两头分别连到电脑主机和触摸屏。
②设置连接网络的DP的站地址为1，此外PLC站地址为2，主机地址为0
4设置通信接口
打开控制面板，单击下图所示的图标
设置接口
5传送触摸屏程序
ａ．打开触摸屏电源开关，选择设置触摸屏地址和通信速率
ｂ．点击触摸屏Transfer，等待计算机传送程序；
ｃ．点击传送按钮传输程序
ｄ．等待传送完毕，组态好的画面会显示在触摸屏上。
6）触摸屏和小车实验台联调
触碰触摸屏的各个按钮，触摸屏指示灯和小车试验台指示灯情况一致，且符合实验要求；按下小车实验台上的控制按钮，触摸屏的指示灯也能跟随实验台，并且符合实验要求。
下面给出触摸屏信号指示灯的变化图：
系统启动按钮未按下：
系统启动按钮按下：
仓库1到仓库2按钮按下：
方向指示灯从左运动到右直每隔3ｓ轮流点亮直至下面这幅图
仓库2停止按钮按下：
仓库2到仓库1按钮按下：
方向指示灯从右运动到左直每隔3ｓ轮流点亮直至下面这幅图
仓库1停止按钮按下：
系统停止按钮按下：
5.实践总结
1实验过程碰到的问题及解决方法
问题：
在11.27日的PLC程序结合硬件调试过程中，发现当系统开始运行时，无论什么时候按下系统停止按钮，系统会维持原来的状态，小车运行指示灯不会灭，小车停止指示灯也不亮。
分析：
分析程序时发现当系统停止按钮，小车停止指示灯Q0.3被接通，尽管Q0.3接通也不能通过OFF_SQ关闭顺序控制器，因为当Q0.3被接通时，Q0.2已经被复位，FB调用模块失效，导致顺序控制程序的步会维持原状，就导致了错误的出现。
错误如下图所示。
解决方法：
为了解决停止按钮按钮按下时，FB引用模块不能接通的问题，我在连接在EN端的Q0.2常开触头上并联一个Q0.3。
这样当停止按钮按下，我就能通过OFF_SQ关闭顺序控制器，使所有步变为不活动步，现象也符合实验要求了。
2实践心得：
此次实践，大大加深变量控制的思考，学会怎么将实际问题转换为程序控制问题并通过自己所学去实现。
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