plc課程設(shè)計(jì)報(bào)告,智能競賽搶答器,交通燈,步進(jìn)電機(jī).doc

PLC課程設(shè)計(jì)系部名稱： 專業(yè)班級： 學(xué) 號： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 201 年 月 日 學(xué)院課程設(shè)計(jì)目 錄第一章 智能競賽搶答器1.1設(shè)計(jì)目的 3 1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容 31.3設(shè)計(jì)程序 5第二章 交通燈2.1 設(shè)計(jì)目的 72.2設(shè)計(jì)設(shè)備，組態(tài)王簡介及要求 72.3設(shè)計(jì)程序及組態(tài)圖 13第三章 步進(jìn)電機(jī)3.1步進(jìn)電機(jī)簡介及接法 183.2接線圖 243.3設(shè)計(jì)程序 24附錄 設(shè)計(jì)總結(jié) 26基于軟PLC的交通信號燈控制設(shè)計(jì)任務(wù)書27步進(jìn)電機(jī)的PLC控制設(shè)計(jì)任務(wù)書28參考文獻(xiàn) 29第一章 智能競賽搶答器1.1 設(shè)計(jì)目的1）.學(xué)會用PLC來解決實(shí)際問題的思路。2）.掌握定時(shí)器的格式及編程方法。3）.學(xué)會用互鎖和自鎖電路為基礎(chǔ)構(gòu)成各輸出電路。4）.熟悉PLC裝置，CTSC-200系列可編程控制器的外部接線方法。1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)一個(gè)智能競賽搶答顯示系統(tǒng)，使用參加競賽人分為兒童組、學(xué)生組、成人組,其中兒童兩人，學(xué)生為一人，成人二人，主持人一人?？刂埔螅寒?dāng)主持人按下SBO后,指示燈LO亮,表示搶答開始,參賽者方可開始按下按鈕搶答；為了公平，要求兒童組只需一人按下按鈕，其對應(yīng)的指示燈亮，而成人組需要二人同時(shí)按下二個(gè)按鈕對應(yīng)的指示燈才亮；當(dāng)一個(gè)問題回答完畢，主持人按下SB1，一切狀態(tài)復(fù)位；成年人一人違例搶答燈L3閃爍；當(dāng)搶答開始后時(shí)間超過30秒，無人搶答，此時(shí)鈴響，提示搶答時(shí)間已過，此題作廢。圖1-1 搶答示意圖1.2.1 設(shè)計(jì)要求:l.設(shè)計(jì)程序根據(jù)系統(tǒng)的控制要求及PLC的1/0分配表，并設(shè)計(jì)合適的程序。2.設(shè)計(jì)接線圖根據(jù)1/0分配表,連接系統(tǒng)接線圖。3.系統(tǒng)調(diào)試（1） 輸入程序。按前面介紹的程序輸入方法,用手持式編程器(或計(jì)算機(jī))正確輸入程序。（2）系統(tǒng)調(diào)試。按設(shè)計(jì)的系統(tǒng)接線圖正確連接好輸出設(shè)備,進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)試,觀察是否能按照控制要求搶答，否則，檢查電路并修改、調(diào)試程序,直至能按控制要求顯示。所需的設(shè)備1CTSC-200 PLC 1臺2編程電纜 1根3連接導(dǎo)線 若干訓(xùn)練內(nèi)容搶答系統(tǒng)I/O分配表：類別元件元件號備注輸入SB0I0.0搶答開始SB1I0.1返回原狀SB11I0.2兒童搶答SB12I0.3兒童搶答SB21I0.4學(xué)生搶答SB31I0.5成人搶答SB32I0.6成人搶答輸出L0Q0.0表示搶答已經(jīng)開始燈L1Q0.1兒童搶答成功燈L2Q0.2學(xué)生搶答成功燈L3Q0.3成人搶答成功燈鈴Q0.4搶答時(shí)間已過鈴I/O接線: 智力競賽搶答器接線圖1.3 設(shè)計(jì)程序第二章 交通燈2.1 設(shè)計(jì)目的（1）練習(xí)定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的基本使用方法。（2）掌握PLC的編程和調(diào)試方法。（3）對應(yīng)用PLC解決實(shí)際問題的全過程有個(gè)初步了解。2.2 設(shè)計(jì)需求設(shè)備，組態(tài)王簡介及要求2.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備（1）編程器1臺（PC機(jī)）。（2）實(shí)驗(yàn)裝置1臺（含S7-200 24點(diǎn)CPU）。（3）導(dǎo)線若干。 圖1 交通燈模擬控制板 2.2.2 控制要求及參考 交通路口紅、黃、綠燈的基本控制要求如下： 路口某方向綠燈顯示（另一方向亮紅燈）10秒后，黃燈以占空比為50的一秒周期（0.5秒脈沖寬度）閃爍3次（另一方向亮紅燈），然后變?yōu)榧t燈（另一 方向綠燈亮、黃燈閃爍），如此循環(huán)工作。PLC I/O端口分配： SB1 I0.0 起動按鈕 SB2 I0.1 停止按鈕 HL1（HL7） Q0.0 東西紅燈 HL2（HL8） Q0.1 東西黃燈 HL3（HL9） Q0.2 東西綠燈 HL4（HL10） Q0.4 南北紅燈 HL5（HL11） Q0.1 南北黃燈 HL6（HL12） Q0.6 南北綠燈PLC參考電路：圖2 紅綠燈控制PLC電氣原理圖2.2.3 組態(tài)王簡介 定義:組態(tài)王開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件，是新型的工業(yè)自動控制系統(tǒng)，它以標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)計(jì)算機(jī)軟、硬件平臺構(gòu)成的集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)。 特點(diǎn)： 它具有適應(yīng)性強(qiáng)、開放性好、易于擴(kuò)展、經(jīng)濟(jì)、開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)。通?？梢园堰@樣的系統(tǒng)劃分為控制層、監(jiān)控層、管理層三個(gè)層次結(jié)構(gòu)。其中監(jiān)控層對下連接控制層，對上連接管理層，它不但實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場的實(shí)時(shí)監(jiān)測與控制，且在自動控制系統(tǒng)中完成上傳下達(dá)、組態(tài)開發(fā)的重要作用。尤其考慮三方面問題：畫面、數(shù)據(jù)、動畫。通過對監(jiān)控系統(tǒng)要求及實(shí)現(xiàn)功能的分析，采用組態(tài)王對監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。組態(tài)軟件也為試驗(yàn)者提供了可視化監(jiān)控畫面，有利于試驗(yàn)者實(shí)時(shí)現(xiàn)場監(jiān)控。而且，它能充分利用Windows的圖形編輯功能，方便地構(gòu)成監(jiān)控畫面，并以動畫方式顯示控制設(shè)備的狀態(tài)，具有報(bào)警窗口、實(shí)時(shí)趨勢曲線等，可便利的生成各種報(bào)表。它還具有豐富的設(shè)備驅(qū)動程序和靈活的組態(tài)方式、數(shù)據(jù)鏈接功能。實(shí)踐： 使用組態(tài)王實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)仿真的基本方法：(1)圖形界面的設(shè)計(jì)(2)構(gòu)造數(shù)據(jù)庫 (3)建立動畫連接 (4)運(yùn)行和調(diào)試 使用組態(tài)王軟件開發(fā)具有以下幾個(gè)特點(diǎn): (1)實(shí)驗(yàn)全部用軟件來實(shí)現(xiàn),只需利用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)就可完成自動控制系統(tǒng)課程的實(shí)驗(yàn),從而大大減少購置儀器的經(jīng)費(fèi)。 (2)該系統(tǒng)是中文界面,具有人機(jī)界面友好、結(jié)果可視化的優(yōu)點(diǎn)。對用戶而言,操作簡單易學(xué)且編程簡單,參數(shù)輸入與修改靈活,具有多次或重復(fù)仿真運(yùn)行的控制能力,可以實(shí)時(shí)地顯示參數(shù)變化前后系統(tǒng)的特性曲線,能很直觀地顯示控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)趨勢曲線,這些很強(qiáng)的交互能力使其在自動控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)中可以發(fā)揮理想的效果。 在采用組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)編制應(yīng)用程序過程中要考慮以下三個(gè)方面: (1)圖形,是用抽象的圖形畫面來模擬實(shí)際的工業(yè)現(xiàn)場和相應(yīng)的工控設(shè)備。 (2)數(shù)據(jù),就是創(chuàng)建一個(gè)具體的數(shù)據(jù)庫,并用此數(shù)據(jù)庫中的變量描述工控對象的各種屬性,比如水位、流量等。 (3)連接,就是畫面上的圖素以怎樣的動畫來模擬現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行,以及怎樣讓操作者輸入控制設(shè)備的指令組態(tài)王與西門子S7-200的幾種通信方式：1.組態(tài)王的通訊機(jī)制 組態(tài)王把每一臺與之通訊的設(shè)備看作是外部設(shè)備，為實(shí)現(xiàn)和外部設(shè)備的通訊，組態(tài)王內(nèi)置有大量的設(shè)備驅(qū)動作為外部設(shè)備的通訊接口。在開發(fā)過程中，只需根據(jù)工程瀏覽器提供的“設(shè)備配置向?qū)А?，一步步完成連接過程，即可實(shí)現(xiàn)組態(tài)王和相應(yīng)外部設(shè)備驅(qū)動的連接。在運(yùn)行期間，組態(tài)王可以通過驅(qū)動接口和外部設(shè)備交換數(shù)據(jù)，包括采集數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)或指令。組態(tài)王的驅(qū)動程序采用ActiveX技術(shù)，每一驅(qū)動都是一個(gè)COM對象，這種方式使驅(qū)動和組態(tài)王構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)，從而保證運(yùn)行系統(tǒng)的高效率，如圖1所示。因此，組態(tài)王可以與一些常用I/O設(shè)備直接進(jìn)行通訊，如可編程控制器(PLC)、智能模塊、板卡、智能儀表等。組態(tài)王與I/O設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換采用五種方式:串行通訊方式、DDE方式、板卡方式、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)方式、人機(jī)接口卡方式。圖1 組態(tài)王與外部設(shè)備通訊示意圖2 .組態(tài)王與S7-200的PPI通信方式： PPI(Point-to-Point)是西門子專為S7-200系列開發(fā)的一個(gè)通訊協(xié)議，為主/從協(xié)議，PC機(jī)為主站，S7-200為從站。該方式下有兩種硬件連接方法，一種是使用PPI電纜將PC機(jī)串口和S7-200的通訊口相連，采用串行通訊方式。另一種是PC機(jī)通過CP5611通訊卡與S7-200相連。在第一種方式下，使用PLC編程軟件STEP 7-Micro/WIN32安裝通訊硬件，在“SET PG/PC Interface”對話框中配置PC/PPI cable,選擇Interface Parameter Assignment為PPI，并設(shè)置PPI參數(shù)默認(rèn)值,雙擊通訊框中得刷新圖標(biāo)后建立與S7-200的通信連接。在第二種方式下，將CP5611卡安裝在PC機(jī)的插槽中，用連接帶纜將CP5611卡與S7-200的PORT口相連，安裝STEP 7-Micro/WIN32和STEP 7 V5.0 +ServicePack5(或STEP 7 V5.1+ServicePack 2)，運(yùn)行PG/PC-interface parameterisation，將用戶界面配置為CP5611 (PPI)方式。這兩種方式的上位機(jī)組態(tài)王的設(shè)置基本相同，首先使用“設(shè)備配置向?qū)А?定義外部設(shè)備，分別選擇西門子S7-200系列PPI通信和西門子S7-200系列通訊卡通信，并設(shè)定如下通信參數(shù):波特率9600bps,數(shù)據(jù)位8位，停止位1位，偶校驗(yàn)。在設(shè)定PLC地址時(shí)，兩種方式有所不同，前者將PLC地址設(shè)為默認(rèn)地址2。后者采用“PLC地址.2”地址格式，小數(shù)點(diǎn)前的數(shù)字為有效地址PLC的地址(即站號)，小數(shù)點(diǎn)后為數(shù)字2，所設(shè)定的地址范圍為2.2126.2，其中PLC的地址可通過編程軟件STEP 7-Micro/WIN設(shè)置來實(shí)現(xiàn)。 在組態(tài)王的“數(shù)據(jù)字典”中定義相關(guān)變量，選擇變量類型為I/O型，并選擇連接設(shè)備，指定所訪問的寄存器名及寄存器類型。注意，組態(tài)王只支持V寄存器，如果要監(jiān)控Q、M寄存器，可以先在PLC程序中將Q、M寄存器傳至V寄存器，組態(tài)王通過對V寄存器的操作來實(shí)現(xiàn)對Q、M寄存器的監(jiān)控。另外，組態(tài)王不支持直接以I/O離散變量的定義，需以字節(jié)(BYTE)形式存取，每一BYTE類型(8個(gè)BIT位)對應(yīng)8個(gè)開關(guān)量的輸入或輸出狀態(tài)，即BYTE的07位分別對應(yīng)輸入或輸出的07開關(guān)量通道，如果要顯示或控制某一開關(guān)量通道的狀態(tài)，可以使用組態(tài)王提供的BIT()或BITSET()函數(shù)進(jìn)行取位或置位。在制作好的監(jiān)控畫面中，將畫面的圖素與定義的變量建立“動畫連接”，在TouchVew中運(yùn)行，即可建立實(shí)時(shí)通信，得到一個(gè)反映工業(yè)現(xiàn)場的監(jiān)控畫面。2.3 設(shè)計(jì)程序及組態(tài)圖2.3.1 設(shè)計(jì)梯形圖：2.3.2 組態(tài)王畫面：普通界面：演示畫面： 東西綠燈界面：東西黃閃爍：南北綠：南北黃閃爍：第三章 步進(jìn)電機(jī)3.1 步進(jìn)電機(jī)簡介及接法3.1.1 步進(jìn)電機(jī)的簡介步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進(jìn)電機(jī)件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個(gè)脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個(gè)固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。3.1.2 兩相八線步進(jìn)電機(jī)繞組的串聯(lián)接法和并聯(lián)接法1.串聯(lián)接法串聯(lián)接法比較簡單，也容易理解。分別把4相繞組相鄰的兩相串接起來即可，共有兩種接法。繞組的接法如圖1和圖2所示。兩相八線步進(jìn)電機(jī)繞組及外接線:圖1相8線電機(jī)繞組的串聯(lián)接法1（錯(cuò)誤接法）圖2相8線電機(jī)繞組的串聯(lián)接法2（正確接法）根據(jù)接法1和接法2分別接好電路后，發(fā)現(xiàn)按照接法1連接后，轉(zhuǎn)子不動；只有按照接法2連接，電機(jī)才能正常轉(zhuǎn)動。2.并連接法并聯(lián)接法稍復(fù)雜些，需將四相繞組相鄰的兩相分別并接在一起，共有兩種接法。繞組的接法如圖4和圖5所示。圖4相8線電機(jī)繞組的并聯(lián)接法1（錯(cuò)誤接法）圖5相8線電機(jī)繞組的并聯(lián)接法2（正確接法）根據(jù)接法1和接法2分別接好電路后，發(fā)現(xiàn)按照接法1連接后，轉(zhuǎn)子不動；只有按照接法2連接，電機(jī)才能正常轉(zhuǎn)動。分析總結(jié):圖7所示為SMD2001步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器2相8線步進(jìn)電機(jī)的接線圖。從圖中可以看出，驅(qū)動器給步進(jìn)電機(jī)發(fā)送脈沖的順序?yàn)镻hase 1 - Return 1 - Return 2 - Phase 2 - Phase 3 - Return 3 - Return 4 - Phase4，因而，只有圖2和圖5所對應(yīng)的接法正確。圖7. SMD2001驅(qū)動器與2相8線電機(jī)連接的接線圖串聯(lián)連接的電機(jī)，由于每一相繞組電阻增大，電流較小，一般將驅(qū)動器的電流設(shè)定為電機(jī)相電流的0.7倍，這種接法的電機(jī)發(fā)熱量小，低頻力矩較大；并聯(lián)連接的電機(jī)，電感較小，一般將驅(qū)動器的電流設(shè)定為電機(jī)相電流的1.4倍，所以啟動、停止速度較快，高頻力矩有所增大，但電機(jī)發(fā)熱量大。但是步進(jìn)電機(jī)有點(diǎn)溫度是正常的，只要低于電機(jī)的消磁溫度就行，一般步進(jìn)電機(jī)的消磁溫度在105度左右。設(shè)計(jì)所需設(shè)備:步進(jìn)電機(jī)（57HS09） 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器（DM432C） 西門子s7-200 x系列plc一個(gè) 24伏直流電源 電阻等步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器（DM432C）的功能說明： 驅(qū)動器功能操作說明微步細(xì)分?jǐn)?shù)設(shè)定由SW5SW8四個(gè)撥碼開關(guān)來設(shè)定驅(qū)動器微步細(xì)分?jǐn)?shù)，其共有15檔微步細(xì)分。用戶設(shè)定微步細(xì)分時(shí)，應(yīng)先停止驅(qū)動器運(yùn)行。具體微步細(xì)分?jǐn)?shù)的設(shè)定，請驅(qū)動器面版圖說明。輸出電流設(shè)定由 SW1SW3 三個(gè)撥碼開關(guān)來設(shè)定驅(qū)動器輸出電流，其輸出電流共有8檔。具體輸出電流的設(shè)定，請驅(qū)動器面版圖說明。自動半流功能用戶可通過SW4來設(shè)定驅(qū)動器的自動半流功能。off表示靜態(tài)電流設(shè)為動態(tài)電流的一半，on表示靜態(tài)電流與動態(tài)電流相同。一般用途中應(yīng)將 SW4 設(shè)成 off，使得電機(jī)和驅(qū)動器的發(fā)熱減少，可靠性提高。脈沖串停止后約0.4秒左右電流自動減至一半左右（實(shí)際值的60），發(fā)熱量理論上減至36。信號接口PUL和 PUL為控制脈沖信號正端和負(fù)端；DIR和DIR為方向信號正端和負(fù)端；ENA和 ENA為使能信號的正端和負(fù)端。電機(jī)接口A和 A接步進(jìn)電機(jī)A相繞組的正負(fù)端；B和B接步進(jìn)電機(jī)B相繞組的正負(fù)端。當(dāng)A、B兩相繞組調(diào)換時(shí)，可使電機(jī)方向反向。電源接口采用直流電源供電，工作電壓范圍建議為1840VDC，電源功率大于100W。指示燈驅(qū)動器有紅綠兩個(gè)指示燈。其中綠燈為電源指示燈，當(dāng)驅(qū)動器上電后綠燈常亮；紅燈為故障指示燈，當(dāng)出現(xiàn)過壓、過流故障時(shí)，故障燈常亮。故障清除后，紅燈滅。當(dāng)驅(qū)動器出現(xiàn)故障時(shí)，只有重新上電和重新使能才能清除故障。安裝說明驅(qū)動器的外形尺寸為：11669.226.5mm，安裝孔距為109mm。既可以臥式和立式安裝，建議采用立式安裝。安裝時(shí)，應(yīng)使其緊貼在金屬機(jī)柜上以利于散熱。參數(shù)設(shè)定 DM432C驅(qū)動器采用八位撥碼開關(guān)設(shè)定細(xì)分精度、動態(tài)電流和半流/全流參數(shù)設(shè)定 DM432C驅(qū)動器采用八位撥碼開關(guān)設(shè)定細(xì)分精度、動態(tài)電流和半流/全流詳細(xì)描述如下：3.2 接線圖X0 X1 X2 為西門子s7-200的I0 I1 I2 ， Y0 Y1 Y2為西門子s7-200的Q0 Q1 Q23.3 設(shè)計(jì)程序啟動:：正反轉(zhuǎn)控制:停止:設(shè)計(jì)總結(jié)通過三周的課程設(shè)計(jì)，我們不僅加深了對監(jiān)控組態(tài)軟件的應(yīng)用和PLC的編程設(shè)計(jì)的了解和使用，還學(xué)到了許多課本上沒有的知識，練習(xí)了SQL連接的方法和原理。經(jīng)過一段時(shí)間的課程設(shè)計(jì)，在老師的帶領(lǐng)下，我們學(xué)到了很多知識。讓我對之前在課本上很多不明的知識在實(shí)踐設(shè)計(jì)中有了新的領(lǐng)悟和認(rèn)識，才體會到“紙上得