综合实践指导书(共23页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上综合实践指导书(任务书)2006-12-29自动化第一部分熟悉PLC及软件编程环境一、 概述:S7-200系列是一种可编程序逻辑控制器(MicroPLCs)。它能够控制各种设备以满足自动化控制需求。S7-200的用户程序中包括了位逻辑、计数器、定时器、复杂数学运算以及与其它智能模块通讯等指令内容,从而使它能够监视输入状态,改变输出状态以达到控制目的。紧凑的结构、灵活的配置和强大的指令集使S7-200成为各种控制应用的理想解决方案。*本实践所用S7200CPU为CPU224型号(DC/DC/DC)14输入/10输出。(外观结构如下)*扩展模块为EM235(模拟量模块)4
2、输入/1输出。(接线端子如下)二、 使用入门:1、连接S7-200CPU: 连接S7-200CPU十分容易。只需要在计算机和S7-200CPU之间连上通讯电缆,然后给S7-200CPU供电即可(相关的连接教师已提前连好,相关的供电开关,操作面板上可以找到)。图1-2 连接S7-200CPU 2、熟悉STEP7-Micro/WIN软件的编程环境:本软件教师已提前安装好。你只需要在计算机桌面上打开STEP7-Micro/WI图标,就打开了一个新的项目。(编程环境中的相关内容,参考有关资料(帮助)自己熟悉) 图1-3*为STEP7-Micro/WIN 设置通讯参数注意图左侧的操作栏。您可以用操作栏中
3、的图标打开STEP7-Micro/WIN 项目中的组件。点击操作栏中的通讯图标,进入通讯对话框。您可以用这个对话框为STEP7-Micro/WIN设置通讯参数。图1-4 设置通讯参数在示例项目中使用的是STEP7-Micro 和 /WIN RS-232/PPI多主站电缆的缺省设置。检查下列设置:1、PC/PPI电缆的通讯地址设为0。2.、接口使用COM1(或COM2)。(注意检查计算机连接在COM1还是COM2口上)。3、传输波特率用9.6Kbps。如果您需要改变通讯设置,请参考相关资料。*与 S7-200建立通讯用通讯对话框与S7-200 建立通讯:1、在通讯对话框中双击刷新图标(如上图)。
4、STEP7-Micro/WIN搜寻并显示所连的S7-200站的CPU图标。2、选择S7-200站并点击OK。如果STEP7-Micro/WIN未能找到您的S7-200CPU,请核对您的通讯参数设置,(注意:检查PLC是否供电)。建立与S7-200的通讯之后,您就可以创建并下载示例程序。*创建一个例子程序创建这个例子程序将使您体会到使用STEP7-Micro/WIN编程有多简单。这个例子程序在三个程序段中用6条指令,完成了一个定时器自启动、自复位的简单功能。在本例中,您用梯形图编辑器来录入程序。下面给出了完整的梯形图和语句表程序。语句表中的注释,解释了程序的逻辑关系。时序图显示了程序的运行状态。
5、*打开程序编辑器点击程序块图标,打开程序编辑器,如下图。注意指令树和程序编辑器。您可以用拖拽的方式将梯形图指令插入到程序编辑器中。在工具栏图标中有一些命令的快捷方式。在输入和保存程序之后,您可以下载程序到S7-200中。*下载例子程序提示:每一个 STEP7-Micro/WIN CPU项目都会有一个 类型(如 CPU221 CPU222 、CPU224、CPU224XP、 CPU226等 )。如果您在项目中选择的CPU类型,与您实际连接的CPU类型不匹配,STEP7-Micro/WIN会提示您并要您作出选择。如果您在本例中遇到这种情况,可以选择“继续下载”。1、您可以点击工具条中的下载图标或者
6、在命令菜单中选择FileDownload来下载程序。参见下图2、点击OK 下载程序到S7-200 。如果您的S7-200处于运行模式,将有一个对话提示您CPU 将进入停止模式。单击Yes将S7-200置于STOP 模式。*将 S7-200转入运行模式如果想通过STEP7-Micro/WIN软件将S7-200转入运行模式,S7-200的模式开关必须设置为RUN或者 TERM。当 S7-200处于RUN模式时,执行程序:1、单击工具条中的运行图标或者在命令菜单中选择PLCRUN 。2、点击Yes 切换模式。当S7-200转入运行模式后,CPU将执行程序使Q0.0的LED指示灯时亮时灭。如下图到这里
7、一个简单的 S7-200程序已经完成。您可以通过选择DebugProgram Status来监控程序。 STEP7-Micro/WIN显示执行结果。要想终止程序,可以单击STOP图标或选择菜单命令PLCSTOP 将S7-200置于STOP模式。三、熟悉常用的编成指令。(参考相关资料)四、编程规则1、外部输入/输出继电器、内部继电器、定时器、计数器等器件的接点可多次重复使用,无需用复杂的程序结构来减少接点的使用次数。2、梯形图每一行都是从左母线开始,线圈接在右边。接点不能放在线圈的右边,在继电器控制的原理图中,热继电器的接点可以加在线圈的右边,而PLC的梯形图是不允许的。3、线圈不能直接与左母线
8、相连。如果需要,可以通过一个没有使用的内部继电器的常闭接点或者特殊内部继电器的常开接点来连接。4、同一编号的线圈在一个程序中使用两次称为双线圈输出。双线圈输出容易引起误操作,应尽量避免线圈重复使用。5、梯形图程序必须符合顺序执行的原则,即从左到右,从上到下地执行,如不符合顺序执行的电路就不能直接编程。6、在梯形图中串联接点使用的次数是没有限制,可无限次地使用。7、两个或两个以上的线圈可以并联输出。第二部分熟悉智能仪表开发综合实验台一、概 述“智能仪表开发综合实验台”是依据目前我国“可编程控制器技术”、“DSP信号处理技术”、“虚拟仪器”等相关教学配套使用而设计的,它由控制屏、实验桌组成,集可编
9、程逻辑控制器、编程软件、MCGS工控组态软件、模拟控制实验板、实物、信号采集、信号转换等于一体。在本系统上,可直观地进行PLC的基本指令练习、多个PLC实际应用的模拟实验及实物实验、信号控制采集等相关实验。主机配备采用西门子S7-200系列可编程序控制器。设有电流型漏电保护器,控制屏若有漏电现象,漏电超过一定值,即切断电源,对人身安全起到一定的保护作用。本系统共由多个实验挂箱、电网电压指示、电源总开关、漏电保护器、启动及停止、双组直流电压/电流表、多组直流稳压电源组成。二、包含部件:1、实验挂箱面板图(1)S21-1可编程控制器主机挂箱 (2)S21-2逻辑控制实验挂箱(3)S21-3模拟控制
10、实验挂箱 (4)S21-4温度检测与控制实验挂箱(5) S21-5信号转换实验挂箱2、 控制屏(1)交流电源功能板交流电源220V 供电,由指针式电压表监控电网电压,控制屏的供电由钥匙开关和启停开关控制。(2)直流电压/电流表直流电压测量,测量范围0200V;直流电流测量,测量范围02A。(3)直流电源、定时器兼报警记录仪提供+5V/3A、+24V/1A、12V/1A和15V/1A直流稳压电源各一路。提供定时器兼报警记录仪,平时做时钟使用,具有设定时间,定时报警、切断电源等功能;还可以自动记录由于接线或操作错误所造成的漏电告警次数。三、操作、使用说明1.控制屏的启动与关闭(1) 先将控制屏上所
11、有开关均置关状态,将系统左后侧的单相三芯电源插头插入220V单相交流电源插座。(2) 将控制屏左侧“漏电保护器”开关置“ON”处,控制屏两侧单相双联暗插座输出220V交流电压。打开“电源总开关”,“停止”按钮红灯亮。同时电网电压显示220V。(3) 按下“启动”按钮,“停止”按钮红灯灭,“启动”按钮绿灯亮,可听到屏内交流接触器瞬时吸合声。至此,控制屏启动完毕。(4) 关闭控制屏电源时,必须先按下“停止”按钮(红灯亮、绿灯灭),关闭“电源总开关”,最后将“漏电保护器”开关置于“OFF”位置。(5) 控制屏内装有电压型漏电保护装置,当交流电源线碰壳,或者有漏电现象发生时,即发出告警信号,告警指示灯
12、亮,并使接触器释放,切断各单元的电源,以确保实验的安全;在故障排除之后,只有按一下“复位”键后,才可重新启动。2.各单元的功能、结构特点与使用说明(1) 直流电压/电流表(直键琴键开关选择)1) 电压表测量范围0200V,量程琴键切换,三位半数显。实验使用时,把电压表并联在所测电路的电压两端。选用大量程初步测量电压大小,再次选用相应量程精确测量。2) 电流表测量范围02A,量程琴键切换,三位半数显。实验使用时,把电流表串联在所测电流的电路中。选用大量程初步测量电流大小,再次选用相应量程精确测量。 (2) 直流稳压电源开启本单元的电源开关,+5V/3A、+24V/1A、12V/1A、和15V/1
13、A输出指示灯亮,表示+5V、+24V、12V、和15V的插孔处有电压输出。用户可用控制屏上的数字直流电压表来测试稳压电源的输出。(3) 报警记录仪定时器兼报警记录仪操作方法:1)开机并按复位键后,六位数码显示器将从零时零分零秒开始计时。2)设置密码:a.功能键至功能6(在显示器的末位显示6)。b.数位键,待六位数码管的小数点出现闪动时,然后点动此键,选定需要置数的位。c.来回操作数位键和数字键,将拟定的三位密码数字输入显示器的末三位,且密码的末位数必须是9。3)读取密码:a.功能键至功能1(即显示器的末位显示1)。b.来回操作数位键和数字键,将设定的密码输入到显示器的末三位,然后按确认键,第一
14、位数码管将显示1,表示密码输入正确。4)设置时钟及定时报警时间:a.功能键至功能2(即显示器的末位显示2)。b.来回操作数位键和数字键,将当前的时间(时、分、秒)输入显示器的前五位,并在末位输入1,按确认键,显示器的末位将显示C(CLOCK),表明时钟设置完毕;再来回操作数位键和数字键,将拟定的定时时间输入显示器的前五位,并在末位上输入9,按确认键,显示器的末位将显示A(ALARM)表示定时报警设置成功。5)告警次数清零。a.按功能键至功能3(即显示器的末位显示3),然后按确认键,显示器末三位将显示“000”,表明记录的告警次数已被清零。6)定时时间查询:a.按功能键至功能4(即显示器的末位显
15、示4),然后按确认键,显示器将显示当前所设定的定时报警时间。7)告警次数记录查询:a.按功能键至功能5(即显示器的末位显示5)。然后按确认键。在显示器的末三位上将显示出已出现故障告警的次数。8)时钟显示:a.按复位将显示当前的时间(时、分、秒)。9)运行提示:a.钟走到定时报警时间,蜂鸣器将发出断续的鸣叫声,持续一分钟后自动停止,再延时4分钟,即发出信号,并切断电源。若按复位键并重新启动电源,蜂鸣器将依次再鸣叫一分钟,在延时4分钟后即自动切断电源,同时定时时间将逐次增加5分钟。b.需要修改时钟值、定时值或清除记录的故障次数时,则必须在功能1下重新输入原定的密码后方可进行。c.在功能6下可进行密
16、码的修改。d.使用过程中,如果按住复位键不松开,仪器将停止工作。10)注:a.定时器兼报警记录仪平时应工作在时钟状态。b.切断总电源后,仪器将恢复到初始状态。c.16功能都有相应的指示灯指示当前的工作状态。d.开机未设置,按动复位键将回到初始状态。e.使用过程中连续按动复位键,仪器将暂停工作。(4) 挂箱实验连接及使用说明1) 为了使主机的输入输出接线柱和螺钉不因实验时频繁的装拆而导致损坏,本系统设计时已将这些接点用固定连接线连到实验面板的固定插孔处。实验板上容易接错导致系统损坏的部分线路,已经连好,其它线路学生可用连接线自己进行连线。2) 实验时,断开电源开关,按实验要求接好外部连线。检查无
17、误后,接通电源开关,即可按要求进行实验。3) 在进行“PLC典型控制模拟及应用实验”时,由于实验模块单元的信号接口均为低电平模式,因此要将主机的L+电源与各实验模块的L+输入连接;主机输出M端与实验模块中的M端相连;主机输出端1L、2L、3L与主机的M相连;主机输入端的1M、2M与主机电源L+相连即可。4) 信号转换实验挂箱使用时,将实验模块+24V电源与挂箱开关量输入L+相连,I0.0到I1.7连接到实验模块的启动、停止、手操器等信号端,GND的电平根据数据采集卡可接收的逻辑电平进行选择;将采集卡的地与开关量输出GND相连,Q0.0到Q1.7连接到实验模块的执行器、信号灯等负载的信号端,M与
18、实验模块的M端相连,通过采集卡输出电平对执行器、信号灯等负载的信号进行控制。(5) 挂箱挂置的具体方法控制屏正面大凹槽内,设有两根方型不锈钢管,可挂置实验部件,凹槽底部设有三芯等插座,挂件的供电由这些插座提供。控制屏两侧设有单相三极220V电源插座。四、使用注意事项1.接线前务必熟悉实验系统上各仪器仪表及元器件的功能、参数及其接线位置。 2.实验接线前必须先断开总电源与各分电源开关,严禁带电接线。3.接线完毕,检查无误后,方可上电。4.实验过程,实验台上要保持整洁,不可随意放置杂物,特别是导电的工具和多余的导线等,以免发生短路等故障。5.本实验系统上的各档直流电源设计时仅供实验使用,一般不外接
19、其它负载。如作它用,则要注意使用的负载不能超出本电源的使用范围。6.实验完毕,应及时关闭各电源开关(置关端),并及时清理实验板面,整理好连接导线并放置规定的位置。(如果不按要求操作,所引起的一切后果,学生自负。对仪器仪表的损坏,按学校的相关规则处理。)第三部分:综合实践的具体任务和要求一、概述综合实践活动是学生自主进行的综合性学习活动,是基于学生的经验,密切联系学生自身生活和社会实际,体现对知识的综合应用的实践性课程。本实践环节主要是以可编程序逻辑控制器PLC为核心,以STEP7-Micro/WIN软件为开发平台,以实验台上的各种设备(挂件)为对象使用梯形图语言进行PLC控制程序的开发用来控制
20、实验台上的各种设备。给学生提供这样一个平台,学生可以按照我们设定好的任务,完成本综合实践,也可以根据自己的兴趣为各种控制自行设计理想解决方案。二、具体任务:*本实践的具体任务是组建水塔水位监控系统。水塔系统如下图所示:水塔系统(一)水塔水位监控系统的功能水塔水位监控系统应具备如下功能:1、进水阀与抽水泵的自动控制。根据水池与水塔的液位自动控制阀泵的开关,从而使水塔水位在一定范围内变化,以确保正常供水。2、进水阀与抽水泵开关的手动控制。3、自动控制与手动控制的切换。4、水位报警。当水池或水塔水位超出限值后,系统可自动报警。5、系统当前状态的显示。能够显示系统的控制状态、水池与水塔的当前液位以及阀
21、泵的开关状态。6、历史数据的查询。能够查询在过去一段时间内系统的运行状态。(二)水塔水位监控系统的实现在实验中通过开发PLC程序与组态程序实现水塔水位监控系统,其中PLC程序用于实现控制逻辑、产生报警信号以及简单显示系统状态;组态程序主要用于生动、全面的显示系统状态、记录数据、显示更为全面的报警信息,同时方便用户修改控制参数。(三)相关操作单元在实验中使用S21-3挂箱中的水塔水位控制单元、S21-2挂箱中的基本指令编程练习单元及S21-4挂箱中的电压输出单元模拟实际的水塔供水系统以及控制、显示系统。上述单元将通过导线与PLC相连接,以提供输入信号并接收输出信号。上述各单元的面板图可参见附录A
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