PLC课程设计-步进电机+抢答器+交通灯.doc
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1、PLC课程设计系部名称: 专业班级: 学 号: 学生姓名: 指导教师: 2011年05月29日目 录前言 2第一章 智能竞赛抢答器1.1设计目的 3 1.2设计内容 31.3设计程序 5第二章 交通灯2.1 设计目的 72.2设计设备,组态王简介及要求 72.3设计程序及组态图 13第三章 步进电机3.1步进电机简介及接法 183.2接线图 243.3设计程序 24附录 设计总结 26基于软PLC的交通信号灯控制设计任务书27步进电机的PLC控制设计任务书28参考文献 29前言PLC课程设计,主要适用于自动化、电气工程及其自动化、测控与仪器等专业,根据具体教学大纲的要求,任课教师有选择地安排学
2、生对实验指导书之中的相关内容进行实验设计。通过PLC课程设计,能够使学生们熟练掌握S7-200PLC的接线方式、程序编写和整体系统调试,从而全面地提高学生们对PLC的软件、硬件等方面的理解,进而增强学生们在实践环节的动手操作能力。譬如,学生们可以根据课程设计的要求,完成交通信号灯的硬件设计、PLC型号选择、软件操作、以及整体控制系统调试,并写出此完善的实验报告。在进行实验之前,要求学生们具备数字电路、模拟电路、电路基础、自动控制、电力电子、电机学、电气控制和PLC等相关课程的知识,并具备一些基本的实践操作水平。 第一章 智能竞赛抢答器1.1 设计目的1).学会用PLC来解决实际问题的思路。2)
3、.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,CTSC-200系列可编程控制器的外部接线方法。1.2设计内容设计一个智能竞赛抢答显示系统,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SBO后,指示灯LO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
4、铃响,提示抢答时间已过,此题作废。图1-1 抢答示意图1.2.1 设计要求:l.设计程序根据系统的控制要求及PLC的1/0分配表,并设计合适的程序。2.设计接线图根据1/0分配表,连接系统接线图。3.系统调试(1) 输入程序。按前面介绍的程序输入方法,用手持式编程器(或计算机)正确输入程序。(2)系统调试。按设计的系统接线图正确连接好输出设备,进行系统的调试,观察是否能按照控制要求抢答,否则,检查电路并修改、调试程序,直至能按控制要求显示。所需的设备1CTSC-200 PLC 1台2编程电缆 1根3连接导线 若干训练内容抢答系统I/O分配表:类别元件元件号备注输入SB0I0.0抢答开始SB1I
5、0.1返回原状SB11I0.2儿童抢答SB12I0.3儿童抢答SB21I0.4学生抢答SB31I0.5成人抢答SB32I0.6成人抢答输出L0Q0.0表示抢答已经开始灯L1Q0.1儿童抢答成功灯L2Q0.2学生抢答成功灯L3Q0.3成人抢答成功灯铃Q0.4抢答时间已过铃I/O接线: 智力竞赛抢答器接线图1.3 设计程序第二章 交通灯2.1 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。2.2 设计需求设备,组态王简介及要求2.2.1 实验设备(1)编程器1台(PC机)。(2)实验装置1台(含S7-200 2
6、4点CPU)。(3)导线若干。 图1 交通灯模拟控制板 2.2.2 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。PLC I/O端口分配: SB1 I0.0 起动按钮 SB2 I0.1 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) Q0.1 南北黄灯 HL6(HL12)
7、 Q0.6 南北绿灯PLC参考电路:图2 红绿灯控制PLC电气原理图2.2.3 组态王简介 定义: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: 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
8、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。实践: 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 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
9、,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。 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组态王与西门子S7-200的几种通信方式:1.
10、组态王的通讯机制 组态王把每一台与之通讯的设备看作是外部设备,为实现和外部设备的通讯,组态王内置有大量的设备驱动作为外部设备的通讯接口。在开发过程中,只需根据工程浏览器提供的“设备配置向导”,一步步完成连接过程,即可实现组态王和相应外部设备驱动的连接。在运行期间,组态王可以通过驱动接口和外部设备交换数据,包括采集数据和发送数据或指令。组态王的驱动程序采用ActiveX技术,每一驱动都是一个COM对象,这种方式使驱动和组态王构成一个完整的系统,从而保证运行系统的高效率,如图1所示。因此,组态王可以与一些常用I/O设备直接进行通讯,如可编程控制器(PLC)、智能模块、板卡、智能仪表等。组态王与I/
11、O设备之间的数据交换采用五种方式:串行通讯方式、DDE方式、板卡方式、网络节点方式、人机接口卡方式。图1 组态王与外部设备通讯示意图2 .组态王与S7-200的PPI通信方式: PPI(Point-to-Point)是西门子专为S7-200系列开发的一个通讯协议,为主/从协议,PC机为主站,S7-200为从站。该方式下有两种硬件连接方法,一种是使用PPI电缆将PC机串口和S7-200的通讯口相连,采用串行通讯方式。另一种是PC机通过CP5611通讯卡与S7-200相连。在第一种方式下,使用PLC编程软件STEP 7-Micro/WIN32安装通讯硬件,在“SET PG/PC Interface
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