PLC控制系统综合实验报告.docx
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PLC控制系统综合实验报告
PLC控制系统综合实验报告
实习任务一：
一、实验目的
学会使用组态软件（组态王）和PLC（SIMEINSS7-200）控制系统连接，采用下位机执行，上位机监视控制的方法，构建完成水塔水位自动控制系统。
二、设计方案：
本实习的具体要求是组建水塔水位监控系统。
水塔系统如图一所示：
图一水塔系统
1、将S21-4挂箱中电压输出单元的输出电压Ug1与Ug2分别作为水池与水塔的液位信号，信号范围为1~5VDC。
并由PLC的模拟信号输入输出模块读取液位信号。
水池液位的变化范围为0~4m，即液位信号Ug1对应的测量范围为0~4m。
水塔液位的变化范围为0~2m，即液位信号Ug2对应的测量范围为0~2m。
2、阀、泵的自动控制
在自动控制状态下，当水池水位低于水位下限时，阀Y打开（由水塔水位控制单元中灯Y亮表示），当水池水位高于水位上限时，阀Y关闭（由水塔水位控制单元中灯Y灭表示）。
当水池水位高于水位下限，且水塔水位低于水位下限时，泵M1运转抽水（由水塔水位控制单元中灯M1亮表示）。
当水塔水位高于水位上限时泵M1停止（由水塔水位控制单元中灯M1灭表示）。
3、阀、泵的手动控制
在手动控制状态下，由组态软件中的开关button来控制阀的打开与关闭，当开关闭合时阀打开，当开关断开时阀关闭。
由组态软件中的开关buttonM1来控制泵的启动与停止，当开关闭合时泵启动，当开关断开时泵停止。
4、控制状态的切换与显示
由组态软件中开关button手/自动实现控制状态的切换，当开关闭合时系统处于自动控制状态，当开关断开时系统处于手动控制状态。
由基本指令编程练习单元中的灯Q0.0实现控制状态的显示，灯亮表示系统处于自动控制状态，灯灭表示系统处于手动控制状态。
5、组灯控制
由基本指令编程练习单元中的灯Q0.5、Q0.6、Q0.7、Q1.0、Q1.1构成组灯，以组灯的不同状态表示水流的不同状态。
具体说明如下：
当阀泵均处于关闭状态时，组灯灭。
当阀处于打开状态而泵处于关闭状态时，组灯中Q1.1、Q1.0、Q0.7依次循环点亮，且当其中某一灯亮时，其前一灯灭。
当阀处于关闭状态而泵处于打开状态时，组灯中Q0.7、Q0.6、Q0.5依次循环点亮，且当其中某一灯亮时，其前一灯灭。
当阀泵均处于打开状态时，组灯中Q1.1、Q1.0、Q0.7、Q0.6、Q0.5依次循环点亮，且当其中某一灯亮时，其前一灯灭。
6、组态程序与PLC程序的连接
7、组态王组态程序
（1）系统运行状态的显示
能够显示系统的控制状态（手动或自动）、水池和水塔的液位、阀泵的开关状态及水流状态。
（2）水位限值的设置
使用户能够设置水池与水塔液位的上下限值，即能够调整阀泵自动开关的条件。
（3）历史数据的记录和查询
能够记录一段时间内系统的控制状态、水池和水塔的液位、水池与水塔液位的上下限值以及阀泵的开关状态。
并能对历史数据进行查询。
（4）报警功能
能够显示如下报警信息：
当水池液位低于0.5m时，水池液位下下限报警。
当水池液位高于3.5m时，水池液位上上限报警。
当水塔液位低于0.25m时，水塔液位下下限报警。
当水塔液位高于1.75m时，水塔液位上上限报警。
（5）操作权限的区分
设置两个用户组分别为工程师组和操作工组。
创建若干分属于不同用户组的用户，两组用户均具有登录系统的权限，但仅工程师组用户具有设置水位上下限值的权限。
（6）工程文件的保护
对组态工程文件设置密码保护。
三、程序中各符号代表的含义
表一
Q0.0
自动/手动显示灯
M0.0
自动控制
Q0.1
水池低液位报警
M0.1
手动控制
Q0.2
水塔低液位报警
M0.2
手动控制阀Y开关
Q0.3
阀Y
M0.3
手动控制泵M1开关
Q0.4
泵M1
M0.4
程序总开关
Q0.5
指示阀和泵处于不同状态
M0.5
手自动控制切换
Q0.6
指示阀和泵处于不同状态
M0.6
水池液位上下限改变时控制阀的开关
Q0.7
指示阀和泵处于不同状态
M0.7
水塔液位上下限改变时控制泵的开关
Q1.0
指示阀和泵处于不同状态
Q1.1
指示阀和泵处于不同状态
四、PLC程序：
Main主程序
Sub子程序
中断子程序
五、组态过程
1、组态王与PLC的连接
2、绘制水塔液位监控画面
3、创建变量并与画面中的各部分相关联
4、创建历史数据查询画面
5、创建报警历史查询画面
6、设置用户权限
7、编写脚本语言
应用程序设计语言：
if（\\本站点\Button手自动==1）
{if（\\本站点\VD204>\\本站点\SCLEVEL）
\\本站点\KGF=1;
if（\\本站点\SCLEVEL>\\本站点\VD206）
\\本站点\KGF=0;
if（\\本站点\STLEVEL<\\本站点\VD208&&\\本站点\VD204<\\本站点\SCLEVEL）
\\本站点\KGF2=1;
if（\\本站点\STLEVEL>\\本站点\VD210）
\\本站点\KGF2=0;
}
else
{
{if（\\本站点\BUTTON==1）
\\本站点\KGF=1;
else
\\本站点\KGF=0;
}
{if（\\本站点\BUTT0NM1==1）
\\本站点\KGF2=1;
else
\\本站点\KGF2=0;
}
}
if（\\本站点\KGF==1&&\\本站点\Start==1）
\\本站点\FLOW1=10;
else
\\本站点\FLOW1=0;
if（\\本站点\KGF2==1&&\\本站点\Start==1）
\\本站点\FLOW2=10;
else
\\本站点\FLOW2=0;
数据改变命令语言：
六、运行结果：
1、打开组态王水塔水位控制程序的时候显示：
2、自动控制：
2.。
.2（1低液位的时候报警灯显示：
2.2水池液位高于最低液位，水塔液位小于最低液位，泵开始工作；阀开始工作，水池水位没有超过最高限值，则一直工作。
2.3水池液位高于最高液位，水池高限位报警，阀停止工作
3、手动控制：
4、报警窗口
5、历史数据查询
七、实验分析：
1、在PLC的接线中，PLC输出模块端口不够，只能显示水池和水塔的低液位报警，不能显示水池和水塔的高液位报警。
2、本次实验我采用上位机监控并且控制下位机的运行，实验可以改进为下位机的控制状态可以读入到上位机中，同时下位机的控制状态可以由上位机来控制，实现双向的控制。
3、变量设置中最大（小）值与最大（小）原始值的意义。
最大（小）值是变量在现实中表达的工程值（如：
温度、压力）的大小，而最大（小）原始值是采集设备中数字量的最大（小）值。
此实验通过PLC测试程序的运用，可以较准确的测得液位变量的对应值。
在水池水位的显示中，将电压值调到1V，测试V200的读入值，同理，将电压值调到5V，测试V200的读入值，可以实现最大（小）值与最大（小）原始值的对应问题。
4、变量类型：
组态王中变量类型有I/O的也有内存的，具体的区别：
I/O变量时需要组态王和其他应用程序交换数据的变量。
这种数据交换是双向的、动态的，比如从下位机采集的来的数据，发送给下位机的指令都是I/O变量。
相反，那些不需要和其他应用程序交换，只在组态王内需要的变量，例如计算过程的中间变量，就可以设置成内不能变量。
八、实验总结：
通过本次实验，我对PLC的工作原理和使用方法有了更深的认识。
对于组态王软件，我第一次独立运用此软件实现上位机对下位机的监控，在这过程中我学到了怎样绘制画面，怎样实现变量的关联，脚本程序的运用，以及报警、历史数据查询的应用，还有权限的设置。
其中给我印象最深的就是设置变量时，最大（小）值与最大（小）原始值的对应问题，起初很多解决不了的问题都是对应不对所造成的。
总体来说，在本次实验中收获还是挺多的。
实习任务二：
一、实验目的
学会使用组态软件（组态王）和PLC（SIMEINSS7-200）控制系统连接，采用下位机执行，上位机监视控制的方法，构建完成装配流水线的模拟控制。
二、设计方案
图二装配流水线模拟控制
1、功能说明
装配流水线控制传送系统，用异步电动机带动传送带，其中A，B，C三个灯模拟的是三个操作；D，E，F，G四组灯模拟的是传送带；H模拟的是仓库。
传送带共有十二个工位，工件从1号位装入，分别在A（操作1）、B（操作2）、C（操作3）三个工位完成三种装配操作，经最后一个工位后送入仓库；D，E，F，G均是三个灯一组的模拟传送带，这些工位均用于传送工件。
2、PLC功能设计
按下启动按钮整个系统开始工作，按下复位按钮下复位按钮，装配流水线停止工作，整个系统开始恢复到初始化状态，按下移位按钮系统开始，工件在传送带上开始传送，经过DEFG传送之后进行A操作，再经过DEFG传送之后进行B操作，再经过DEFG传送之后进行C操作，然后经过DEFG传送到仓库。
3、组态王设计
（1）绘制装配流水线模拟示意图，实现对PLC的监控。
（2）可以对A、B、C、D、E、F、G、H指示灯以及启动SD，复位和移位按钮的历史数据查询。
（3）设置用户权限：
只有管理员才有历史数据查询和退出组态王运行画面的权限
（4）工程文件的保护：
对组态工程文件设置密码保护。
三、I/O口分配
表二
I0.0
启动开关SD
Q0.3
D
I0.1
移位开关
Q0.4
E
I0.2
复位开关
Q0.5
F
Q0.0
A
Q0.6
G
Q0.1
B
Q0.7
H
Q0.2
C
四、PLC程序
五、组态王设置
1、绘制画面2、变量设置
3、历史数据查询按钮和退出监控画面按钮弹起时的指令
六、运行结果显示：
1、只有登录才有权限查询历史记录和退出监控程序
2、运行程序
3、历史数据查询
七、实验分析
1、本实验中D，E，F，G均是三个灯一组的模拟传送带，当D亮的时候，D的三个灯同时点亮，若实验可以改进的话，可以改进成12个灯轮流点亮来代表物件的传输位置。
2、实验中梯形图采用以起保停为中心的顺序设计方法。
将系统的一个周期分为若干个顺序相连的阶段，然后用编程元件代表各个阶段，再利用转换条件控制代表各步的编程元件，最后用代表各步的编程元件控制PLC的各输出位。
3、PLC的工作过程是不断循环，顺序扫描的。
PLC首先以扫描的方式从输入锁存器读入所有输入端子的通、断状态，并将其存入内存各对应的输入状态映像寄存器中。
然后根据程序顺序及要求，从寄存器中读出有关元件的状态，进行逻辑判断和算术运算，结果写入元件状态寄存器中。
输出状态映像寄存器的通断状态被一次集中送至输出锁存器中并通过一定输出方式输出。
八、实验总结
通过装配流水线的模拟控制，我进一步练习了在水塔实验中学到的PLC与组态王的知识，不过在这个实验中，我学习了以起保停为中心的顺序设计方法，使得PLC程序简单易懂。
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