plc应用课程设计.docx
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plc应用课程设计
专业课程设计报告
题目：
plc应用
目录
引言1
1.设计目的：
1
2.设计内容：
1
3．要实现的目标1
4.课设意义2
软件须知2
第一章3
（一）、智能抢答器设计3
1.课程设计目的3
2.课程设计所需设备3
3.控制要求及参考3
4.软件介绍4
5.控制程序时序图和流程图4
6.控制程序梯形图6
7.控制程序仿真结果8
8.控制程序结果分析9
第二章10
（二）．交通灯自动控制10
1．课程设计目的10
2.课程设计所需设备10
3.控制要求及参考10
4.课程设计内容及要求11
5．软件介绍11
6.控制流程图和时序图13
7.控制程序梯形图15
8.控制程序仿真结果17
9.控制程序结果分析19
第三章20
（三）.电机正反转20
1.课程设计目的20
2.课程设计所需设备20
3.控制要求及参考21
4.课程设计内容及要求22
5.控制时序图和流程图22
6.控制程序梯形图25
7.控制程序结果分析27
实验心得27
引言
1.设计目的：
熟练使用各基本指令，根据控制要求，掌握PLC的编程方法和程序
调试方法，了解使用PLC解决一个实际问题的全过程。
2.设计内容：
2.1基本内容：
学习采用Setp7软件的编程方法，掌握PLC控制系统设计基
本流程；完成I/O配置、梯形图、PLC接线图设计；
相关内容的基本要求：
学会查阅相关手册和资料，以便进一步熟悉S7-200PLC指令系
统及S7-200PLC相关硬件模块。
培养如何使用所学知识解决实
际问题的能力；认真撰写总结报告，培养工程技术人员需具备
的严谨的工作作风。
2.2设计内容
（1）智能抢答器设计
（2）交通灯控制设计
（3）完成电机正反转
3．要实现的目标
第一：
使三组抢答人员在要求下完成抢答，符合课题要求。
第二：
完成交通灯的走向控制，并且利用组态王监控软件对路况进行监控。
第三：
完成电机的正反转，使其有加速、减速阶段。
4.课设意义
通过对课程设计的学习，达到：
加深学生对PLC课程的理解；使学生掌握可编程控制器逻辑控制系统编程方法；使学生具备应用可编程控制器的初步能力，为将来所从事的工作打下坚实的基础，并为后可编程控制器实训课打下坚实基础
软件须知
（1）本实验中，所有PLC模块均采用西门子公司生产的S7-200PLC，该模块CPU的型号是CPU224，软件支持是STEP7MicroWINSP3。
（2）软硬件连接时，首先用PC/PPI编程电缆连通计算机和PLC。
（3）将PLC外接220V的交流电源，但实验台上的电源开关开始应置于断开状态。
（4）为了使PLC模块的输入/输出接线柱和螺钉不会因实验的频繁拆装而导致损坏，本课设的实验装置已经将这些节点用固定连接线接到试验台的固定接线柱上。
（5）在计算机上编辑、编译程序（也可提前进行）。
（6）在试验台上的电源开关置于断开状态的情况下，按实课程设计内容的要求接好线，检查接线无误后，合上试验台上的电源开关。
（7）下载已编译的软件。
下载软件时，应将PLC上“RUN”、“STOP”开关置于“STOP”状态。
（8）将PLC上“RUN”、“STOP”开关置于“RUN”状态，则实验开始。
（9）严格要求接线步骤，务必保证正确地接线，否则，将会给人身安全和实验设备带来严重后果。
第一章
（一）、智能抢答器设计
1.课程设计目的
（1）学会用PLC来解决实际问题的思路。
（2）掌握定时器的格式及编程方法。
（3）学会用互锁和自锁电路为基础构成各输出电路。
（4）熟悉PLC装置，S7-200系列可编程控制器的外部接线方法。
2.课程设计所需设备
（1）编程器1台（PC机）。
（2）实验装置1台（含S7-20024点CPU）。
（3）智能抢答器实验模板一块。
（4）导线若干。
3.控制要求及参考
设计一个智力竞赛抢答显示系统，使用参加竞赛人分为儿童组、学生组、成人组,其中儿童两人，学生为一人，成人二人，主持人一人。
控制要求：
当主持人按下SB0后，指示灯L0亮，表示抢答开始，参赛者方可开始按下按钮抢答；为了公平，要求儿童组只需一人按下按钮，其对应的指示灯亮，而成人组需要二人同时按下二个按钮对应的指示灯才亮；当一个问题回答完毕，主持人按下SB1，一切状态复位；成年人一人违例抢答灯L3闪烁；当抢答开始后时间超过30秒，无人抢答，此时铃响，提示抢答时间已过，此题作废。
4.软件介绍
S7——200
概述
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。
适用范围
S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。
使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。
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。
如：
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。
5.控制程序时序图和流程图
图1-1时序图
图1-2流程图
6.控制程序梯形图
图1-3梯形图
7.控制程序仿真结果
图1-4仿真结果
8.控制程序结果分析
首先从总体考虑抢答的思路，运用已学的plc知识进行一个思想上的概括，分为四个步骤，第一:
儿童抢答，第二：
学生抢答，第三：
成人抢答，第四：
成人违例。
再一个就是思考抢答对其他两对的影响，其中抢答要用到定时器，这样我们也学习了定时器的应用，
最后就是运用软件进行编译、调试，直到没有错误。
第二章
（二）．交通灯自动控制
1．课程设计目的
（1）练习定时器、计数器的基本使用方法。
（2）掌握PLC的编程和调试方法。
（3）对应用PLC解决实际问题的全过程有个初步了解。
（4）熟悉用组态软件建立监控界面的过程。
2.课程设计所需设备
（1）编程器1台（PC机）。
（2）实验装置1台（含S7-20024点CPU）。
（3）交通灯实验模板一块。
（4）导线若干。
3.控制要求及参考
交通路口红、黄、绿灯的基本控制要求如下：
路口某方向绿灯显示（另一方向亮红灯）10秒后，黄灯以占空比为50％的一秒周期（0.5秒脉冲宽度）闪烁3次（另一方向亮红灯），然后变为红灯（另一方向绿灯亮、黄灯闪烁），如此循环工作。
PLCI/O端口分配：
SB1I0.0起动按钮
SB2I0.1停止按钮
HL1（HL7）Q0.0东西红灯
HL2（HL8）Q0.1东西黄灯
HL3（HL9）Q0.2东西绿灯
HL4（HL10）Q0.4南北红灯
HL5（HL11）Q0.5南北黄灯
HL6（HL12）Q0.6南北绿灯
4.课程设计内容及要求
（1）按参考电路图完成PLC电路接线（配合通用器件板开关元器件）。
（2）输入参考程序并编辑。
（3）编译、下载、调试应用程序。
（4）通过实验模板和组态监考画面，显示出正确运行结果。
5．软件介绍
组态王：
组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它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。
特点
图2-1组态王
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。
尤其考虑三方面问题：
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。
组态软件也为试验者提供了可视化监控画面，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。
图2-2组态王
1.使用组态王实现控制系统实验仿真的基本方法：
（1）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,是用抽象的图形画面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。
6.控制流程图和时序图
图2-3流程图
图2-4时序图
7.控制程序梯形图
图2-5梯形图
8.控制程序仿真结果
图2-6仿真结果
9.控制程序结果分析
首先分析一下它的循环周期，就是说红灯亮的时候，另一路上是绿灯和黄灯间接亮，而且所用时间和红灯亮的时候时间相等，从这一点进行切入，是一个比较好的思路。
下一步就是分析闪烁过程，首先理解一个问题，闪烁是在绿灯亮结束的时候，将要变为绿灯的时候的一个间接转变，他同时有一个闪烁过程，这就用到了计数器与定时器，首先我们必须知道他们是如何用的，以及他们的作用，这样我们就可以用他们完成这个闪烁电路的需要。
最后呢我们需要用组态王软件进行对这个结果的一个画面监控，在这之前我们也应该熟悉组态王软件的一个应用过程，进而才能对交通灯的一个控制。
第三章
（三）.电机正反转
1.课程设计目的
（1）练习定时器、计数器的基本使用方法。
（2）掌握高速脉冲输出指令的用法。
（3）掌握PLC的编程和调试方法。
（4）掌握步进电机运行的控制原理。
2.课程设计所需设备
（1）编程器1台（PC机）。
（2）实验装置1台（含S7-20024点CPU）。
（3）步进电机1台和步进电机驱动器1台。
（4）导线若干。
（5）24V直流电源一个。
图3-1步进电机与步进电机驱动器的接线图参考
图3-2LC接线图（带驱动器）
图3-3PLC接线图
（不带驱动器，输出电源电压应与步进电动机额定电压匹配）
SB1为启动按钮，SB2为停止按钮，SB3为加速按钮，SB4为减速按钮。
3.控制要求及参考
（1）两相步进电动机有2个绕组:
A、B
正转顺序:
AB
反转顺序:
BA
（2）用五个开关控制其工作：
1号开关启动按钮。
2号开关停止按钮
3号开关加速按钮。
4号开关减速按钮。
PLCI/O端口分配：
类别
元件
元件号
备注
输入
SB1
I0.0
启动控制
SB2
I0.1
停止控制
SB3
I0.2
加速控制
SB4
I0.3
减速控制
输出
L0
Q0.0
连接步进电机驱动器脉冲输入正
L1
Q0.2
连接步进电机驱动器的方向输入正
4.课程设计内容及要求
（1）按参考电路图完成PLC与步进电机电路接线（配合通用器件板开关元器件）。
（2）输入参考程序并编辑。
（3）编译、下载、调试应用程序。
（4）通过实验模板，显示出正确运行结果。
5.控制时序图和流程图
时序图
图3-4时序图
控制流程图
图3-5控制流程
6.控制程序梯形图
图3-6梯形图
图3-6梯形图
7.控制程序结果分析
电机正反转利用了plc的置为功能，给电机以开、断的指令，进而达到电机正反转的作用。
通过对电机的开始正转指令，电机进行正转，当给电机一个反转指令的时候，首先呢点击开始减速过程，然后在进行反转。
加速减速阶段也是通过两个接口控制，当电机正转开始时，再给电机一个加速指令则其开始加速。
最后一个就是复位指令，就是对电机进行清零的过程，使它达到一个初始静止状态。
实验心得
本次课设学到了很多。
第一个课设我们做的是抢答计时器，运用了以前学过的但没用过的东西，感觉很有意思，我们组一起把它攻破了。
第二个课设是交通灯设计，我们也学习了组态王的运用，在室内监控外面情形的画面，有了很高的见识，也很有意思。
第三个课设是实现电动机正反转，这个开始不知道怎么弄得，经过同学讲解后，有了一定的了解，也让我在这个方面有了一个提高。
总之，课设对我们加强实践能力有很大的作用，我们要珍惜这个机会。
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