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1、11 引言引言 1.1 课题设计的目的课题设计的目的 可编程控制器技术课程设计是应用电子专业的重要实践性教学环节。本课程的目的是使学生掌握西门子 S7-200 系列 PLC 的结构、工作原理、指令系统；并能利用指令进行程序设计，初步掌握利用 PLC 进行控制系统设计、开发的方法。通过上机实验操作，进一步巩固和加深对所学理论知识的理解，不仅可以培养学生设计、制作 PLC 控制系统的能力和独立分析问题、解决问题的能力，还可以培养学生调查研究、查阅技术文献、资料、手册以及编写技术文献的能力，理论知识应用于实践的能力。为今后工作打下坚实的基础。1.2 课题设计的内容课题设计的内容应用 S7-200 控
2、制四节传送带系统的硬件电路，并利用 OB1 的梯形图控制程序设计。通过控制 S7-200PLC 的定时继电器的功能来实现四条皮带的运行。1.3 课题设计实现的目标课题设计实现的目标（1）通过对工程实例的模拟，熟练地掌握 PLC 的编程和程序调试犯非法；（2）进一步熟悉 PLC 的 I/O 的连接；（3）熟悉传送带等类似逻辑的工程实际的编程方法。22 系统总体方案设计系统总体方案设计2.1 系统硬件配置及组成原理系统硬件配置及组成原理 2.1.1S7-2002.1.1S7-200S7-200 系列 PLC 可提供 4 种不同的基本单元和 6 种型号的扩展单元。其系统构成包括基本单元、扩展单元、编
3、程器、存储卡、写入器、文本显示器等。图 2-1-1 S7-200 系统组成2.1.22.1.2 台达触摸屏编程软件（台达触摸屏编程软件（DOP-BDOP-B 系列人机界面软件）系列人机界面软件）硬件部分包括处理器、显示单元、输入单元、通讯接口、数据存贮单元等，其中处理器的性能决定了 HMI 产品的性能高低，是 HMI 的核心单元。根据 HMI的产品等级不同，处理器可分别选用 8 位、16 位、32 位的处理器。HMI 软件一般分为两部分，即运行于 HMI 硬件中的系统软件和运行于 PC 机 Windows 操作系3统下的画面组态软件（如 JBHMI 画面组态软件） 。使用者都必须先使用 HMI
4、 的画面组态软件制作“工程文件” ，再通过 PC 机和 HMI 产品的串行通讯口，把编制好的“工程文件”下载到 HMI 的处理器中运行。图 2-1-2DOP-B 系统组成2.2 系统变量定义及分配表系统变量定义及分配表图 2-2 系统变量定义及分配表42.3 系统接线图设计系统接线图设计1LQ0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.41MI0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6M2M3M4M1SB1ABCDSB2E图 2-3 系统接线图输入SB1SB2SB3SB4SB5SB6SB7I0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6表 2-3-1 输入端口表输出YA1YA2YA
5、3YA4Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4表 2-3-2 输出端口表53 控制系统程序设计控制系统程序设计3.1 控制程序流程图设计控制程序流程图设计6图 3-1 控制程序流程图开始开始键是否第四段皮带运行1秒后第三段皮带 运行1秒后第二段皮带 运行1秒后第一段皮带 运行第一段有重物第二段有重物第三段有重物第四段有重物1秒后第一段皮带 停止1秒后第二段皮带 停止1秒后第三段皮带 停止1秒后第四段皮带 停止重物是否运走第一段皮带停止1秒后第二段皮带 停止1秒后第三段皮带 停止1秒后第四段皮带 停止重物是否运走第一、二段皮带停 止1秒后第三段皮带 停止1秒后第四段皮带 停止重物是否运走第一、二、三段
6、 皮带停止1秒后第四段皮带 停止重物是否运走结束YYNNYNYYNYNYNY73.2 控制系统的设计思路、程序设计等控制系统的设计思路、程序设计等3.2.13.2.1 设计思路设计思路打开启动开关 I0.0，PLC 系统启动，程序投入运行。最末一条皮带机 M4 先启动，经过 1 秒延时，皮带机 M3、M2、M1 再依次启动。打开停止开关 I0.5，关闭启动开关 I0.0（启动开关采用自保持） ，皮带机M1 先停止，经过 1 秒延时，皮带机 M2、M3、M4 再依次停止。当某条皮带机发生故障时，该皮带机及其前面的皮带机立即停止，而该皮带机以后的皮带机待运完后才停止。例如 M2 发生故障，按下 I
7、0.2，M1、M2立即停止，经过 1 秒延时后，M3 停，再过 1 秒，M4 停。当某条皮带机有重物时，该皮带机前面的网皮带机停止，该皮带机运行 1秒后停，而该皮带机以后的皮带机待料运完后才停止。例如，M3 上有重物，按下 10.3 和 I0.6（I0.6 是为了把故障和有重物两种情况分开，以免造成程序的紊乱） ，M1、M2 立即停，过 1 秒，M3 停，再过 1 秒，M4 停。3.2.23.2.2 程序设计梯形图程序设计梯形图8910111213143.3 创新设计内容创新设计内容通过接通延时继电器，避免了因皮带有故障而造成货物的沉积，达到理想的疏通效果。程序中运用自保持的指令，使传统的点断
8、开关也能很好完成各种步骤。还有使用指示灯代替皮带的运行情况，能让人清晰明了看到全过程，同时能对错误的程序做出及时而准确的修改。4 控制系统的上位机设计控制系统的上位机设计 4.1 人机界面选择人机界面选择台达触摸屏又称为“台达人机界面” ，是由中达电通股份有限公司研发、生产、销售的知名触摸屏品牌之一。是一种可接收触头等输入信号的感应式液晶显示装置，当接触了屏幕上的图形按钮时，屏幕上的触觉反馈系统可根据预先编程的程式驱动各种连结装置，可用以取代机械式的按钮面板，并借由液晶显示画面制造出生动的影音效果。目前，台达触摸屏凭借易于使用、坚固耐用、反应速度快、节省空间等优点，已广泛应用于机械、纺织、电气
9、、包装、化工等行业。4.2 人机界面设计人机界面设计4.2.14.2.1 通讯连接通讯连接15图 4-2-1 通讯连接4.2.24.2.2 变量设置变量设置启动（I0.0）M7.0停止(I0.5)M8.0M1 故障/重物(I0.1)M9.0M2 故障/重物(I0.2)M10.0M2 故障/重物(I0.3)M11.0M4 故障/重物(I0.4)M12.0故障、重物的切换(I0.6)M13.0表 4-2 变量设置164.2.34.2.3 画面组态画面组态图 4-2-2 和图 4-2-3 是故障和重物的两个界面，两个界面我都设置启动和停止开关，这样想要启动和关闭的时候，就不用返回主界面。左边成阶梯状
10、的指示灯，表示四条传送带。当传送带运行时，指示灯就从红色变成绿色。图 4-2-2图 4-2-317当按下启动开关，指示灯从 M4 往上亮，中间间隔 1 秒（如图 4-2-4） 。图 4-2-4当按下停止开关时，指示灯从 M1 往下灭掉，中间间隔也是 1 秒（如图 4-2-5） 。18图 4-2-55 系统调试及结果分析系统调试及结果分析5.1 PLC 程序调试及解决的问题程序调试及解决的问题5.1.15.1.1 调试步骤调试步骤（1）先在实验前将所写程序在仿真软件 s7-200v2.0 调试，待调试基本成功后，再带到实验室进行调试。（2）实验时，先将 PLC 的 I/O 接线按图连接，其中注意
11、 1M、2M、V+端与L+端相连，1L、2L 端与 M 端相连。（3）在程序拷入相应的电脑中，打开程序，进行编辑、通信、并下载入PLC 中，点击运行。（4）控制实验面板上各个开关按钮，观察指示灯的亮暗，判断是否符合控制要求，若出现问题，则停止运行，在电脑中进行相应的修改，再编辑载入PLC 中测试。5.1.25.1.2 解决问题解决问题（1）在实验室调试设备中由于输出开均为是脉冲。（2）在调试的时候，用指示灯的亮暗，表示传送带是否运行。（3）其余程序指令按软件转换来的指令，防止梯形图编写程序指令出现错误。（4）在输入指令的时候要仔细，防止不必要的输入失误。19图 5-1-2-1 仿真程序图图 5
12、-1-2-2 仿真程序图20图 5-1-2-3 仿真程序图5.2 PLC 与上位机联调与上位机联调首先在实验室将线路接通后，后在 S7-200 中打开程序，进行程序的通信，并下载程序，随后进行监控，当点击比较通过后，关闭程序文档，打开台达软件，选择在线，模拟，将所有的通讯口都选择 COM1，然后进行人机界面的操作。通过启动按钮接通程序，并手动操作虚拟个 7M 的通讯口，来控制传送带启动、停止、故障发生点，有重物的皮带需要停止等情况。5.3 结果分析结果分析将程序下载到 PLC 后，按下启动开关后，最后一条皮带指示灯亮，一直到第一条皮带的指示灯亮，中间都是间隔 1 秒；按下停止开关，第一条皮带的
13、指21示灯灭，一直到最后一条的指示灯灭，中间也是间隔 1 秒；按下有故障那条皮带的开关，那条皮带和前面的指示灯马上灭掉，下面的皮带经过 1 秒的延时，相继灭掉；按下有重物那条皮带的开关，前面的皮带的指示灯马上灭掉，那条皮带和后面的指示灯经过 1 秒的延时，相继灭掉。6 结束语结束语 本次课程设计经过老师和同学们的帮助，终于圆满完成，在老师和同学们的帮助下，克服了不少困难，在做课程设计的过程中，我又学到了不少东西。这些在以后的学习和工作过程中会有不少的帮助。本次课程设计是应用 S7-200PLC 控制四节传送带系统的硬件电路，并利用OB1 的梯形图控制程序设计。通过控制 S7-200PLC 的定
14、时继电器的功能来实现四条皮带的运行，熟悉掌握好定时器和 PLC 中基本的软组件使用方法和作用，按照选题利用定时器和继电器特点进行编程，使按下某按钮后实现不同的功能。当程序编好后，利用 S7-200 软件调试系统进行调试，根据功能要求使其一步步实现。其中每个程序都进行反复调试，直至实现相应的功能。如果调试没有成功再校验程序有没有输入错误或者检查程序是否编辑错误，就这样周而复始直至调试成功。通过这一阶段的努力，我在学习上和思想上都受益匪浅，这除了自身的努力外，与老师和同学们的帮助、支持和鼓励是分不开的。7 参考文献参考文献【1】【1】廖常初主编. 可编程序控制器应用技术. 重庆市：重庆大学出版社, 2002.【2】【2】黄永红主编. 电气控制与 PLC 应用技术. 北京市：机械工业出版社, 2011.09.【3】【3】章文浩编. 可编程控制器原理及实验. 北京市：国防工业出版社, 2003.
