基于S7-200PLC和组态王的小车往返控制报告

20082477陈成自动1班基于S7-200PLC和组态王的小车往返控制报告一、实验目的1.了解与掌握PLC-200的组成与硬件结构。2.熟悉基于PLC的小车的控制方法；3.掌握PLC-200基本编程原理；4.了解CPU的工作模式。5.掌握PLC的编译语言（梯形图）与编译方法。6.认识S7-200系列PLC，了解面板上的标志。7.掌握输入/输出端子的形状、标号、分组及公共端。8.掌握STEP7Micro/Win32编程软件的使用。9.学会用组态王新建工程、制作画面、连接设备等操作。二、控制要求(1)按下启动按钮，小车电机正转，小车前进，碰到限位开关后小车电机反转。小车后退。如此往返运动。（2）按下停止按钮，小车电机停止转动。小车停在当前位置。三、主要仪器设备PLC-200、物料运送小车模块、计算机四、实验内容和原理（一）行程开关原理行程开关是位置开关（又称限位开关）的一种，是常用的小电流主令电器。利用生产机械运动部件的碰撞使其触头动作来实现接通或分断控制电路，达到一定的控制目的。通常，这类开关被用来限制机械运动的位置或行程，使运动机械按一定位置或行程自动停止、反向运动、变速运动或自动往返运动等。在电气控制系统中，位置开关的作用是实现顺序控制、定位控制和位置状态的检测。用于控制机械设备的行程及限位保护。构造：由操作头、触点系统和外壳组成。在实际生产中，将行程开关安装在预先安排的位置，当装于生产机械运动部件上的模块撞击行程开关时，行程开关的触点动作，实现电路的切换。因此，行程开关是一种根据运动部件的行程位置而切换电路的电器，它的作用原理与按钮类似。其符号定义如图1图1行程开关符号其按结构可分为直动式、滚轮式、微动式和组合式。这里不再一一列举。（二）PLC-200基本硬件接口S7-200CPU将一个微处理器、一个集成的电源和若干数字量I/O点集成在一个紧凑的封装中，组成一个功能强大的PLC.。西门子提供多种类型的CPU以适应各种应用要求。不同类型的CPU具有不同的数字量I/O点数、内存容量等规格参数。目前提供的S7-200CPU有：CPU221,CPU222,CP'U224,CPU226和CPU226XM。本实验采用的是CPU226。S7-200CPU外形如图5所示图5S7-200CPU外形其CPU规格如图6。图6S7-200CPU规格（三）基于PLC-200的物料运送小车控制系统原理图7系统结构图系统结构图如图7所示。计算机负责与PLC-200通信，下载程序和在线程序监控，以及用组态软件远程控制小车的运行，启停控制按钮与PLC的I/O口相连，用于控制小车的启/停，物料运送小车模块自带驱动电源，在PLC的正反转控制信号作用下驱动小车在预定轨道上运行，行程开关用于监测小车是否运行到了轨道的左/右端，并将检测信号反映在与PLCI/O口相连的数据线上，送回S7-200PLC。PLC再根据检测信号作出相应的动作。本实验的硬件连接设置如下：计算机S7-200PLC物料运送小车模块启/停控制按钮行程开关启动SB1接I0.1+24V----24V停止SB2接I0.00V----0V蓝色插孔(行程开关右侧)左边接I0.3右边接I0.4,另一端接0V向右运动的+接Q0.0向左运动的+接Q0.1--接24V本实验的梯形图设计如附录1（四）组态王软件简介及其使用组态王是用于监控工控现场的一个组态软件。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。用组态王建立一个工程的一般步骤：第一步：创建新工程第二步：定义硬件设备并添加工程变量添加工程中需要的硬件设备和工程中使用的变量，包括内存变量和I/O变量。在组态王工程浏览器树型目录中，选择设备，在右边的工作区中出现了“新建”图标,双击，弹出“设备配置向导”对话框再根据导向一步步完成。变量定义：第三步：制作图形画面并定义动画连接按照实际工程的要求绘制监控画面并使静态画面随着过程控制对象产生动态效果。建立新画面画面链接：第四步：编写命令语言通过脚本程序的编写以完成较复杂的操作上位控制。第五步：进行运行系统的配置对运行系统、报警、历史数据记录、网络、用户等进行设置，是系统完成用于现场前的必备工作。第六步：保存工程并运行完成以上步骤后，一个可以拿到现场运行的工程就制作完成了。小车监控画面如附录2所示五、实验步骤1.连接好计算机与PLC-200的通信电缆，并将PLC-200设置为STOP模式；2.将已调试好的控制程序下载到PLC中；3.关闭PLC模块电源，按程序的定义连接系统各模块；4.打开所有电源，将PLC-200设置为RUN模式，运行程序监控；5.运行组态王软件，打开此试验对应的工程，切换到VIEW模式；6.按下本地启动按钮，观察物料运送小车运行情况，并记录；7.按下本地停止按钮，观察物料运送小车运行情况，并记录；8.按下组态软件上的启动按钮，观察物料运送小车运行情况，并记录；9.按下组态软件上的停止按钮，观察物料运送小车运行情况，并记录；六、实验数据记录和处理物料运送小车实验观测数据如下表：表1本地启动按钮按下远程启动按钮按下本地停止按钮按下远程停止按钮按下左行程开关闭合改变运行方向，向右边运行改变运行方向，向右边运行停止停止断开不改变运行方向不改变运行方向右行程开关闭合改变运行方向，向左边运行改变运行方向，向左边运行断开不改变运行方向不改变运行方向六、实验结果与分析在实验中程序监控显示程序运行正常，以及分析实验结果得到，此PLC控制程序正确，实现了实验要求的功能。同时在试验中发现小车在左右转向时有一定时间的延迟，经过进一步观测PLC的I/O口指示灯发现，PLC处理工程没有延时迹象，该延时为物料运送小车模块硬件延时，原因是驱动电机的正反转改变不能瞬间完成。附录1小车正反转梯形图程序：附录2：组态王监控画面：如下图、点击启动按钮，小车继续往返运动。点击停止，小车则停止不动