(完整版)《PLC应用》毕业课程设计指导书

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1、PLC 应用课程设计指导书中原工学院信息商务学院前 言本课程设计指导书，主要适用于自动化、电气工程及其自动化、测控与仪器、机械制造及其自动化等专业。通过本课程设计指导书，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，学生们可以根据实验指导书的要求，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，并写出完善的课程设计报告。在进行课程设计之前，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

2、程的知识，并具备一些基本的实践操作水平。制订：孙继卫审订：赵强松批准：李伟锋一、 实验注意事项（1）本指导书中，所有PLC 模块均采用西门子公司生产的 S7-200PLC，该模块 CPU 的型号是 CPU 224 ，软件支持是STEP 7 MicroWIN SP3 。（2）软硬件连接时，首先用PCPPI 编程电缆连通计算机和 PLC。（3）将 PLC 外接 220V 的交流电源， 但实验台上的电源开关开始应置于断开状态。（4）为了使PLC 模块的输入输出接线柱和螺钉不会因实验的频繁拆装而导致损坏，本课设的实验装置已经将这些节点用固定连接线接到试验台的固定接线柱上。（5）在计算机上编辑、编译程序

3、（也可提前进行）。（6）在试验台上的电源开关置于断开状态的情况下，按实课程设计内容的要求接好线，检查接线无误后，合上试验台上的电源开关。（7）下载已编译的软件。下载软件时，应将 PLC 上“RUN”、“ STOP”开关置于 “ STOP”状态。（8）将 PLC 上“RUN”、“STOP” 开关置于 “RUN”状态，则实验开始。（9）严格要求接线步骤，务必保证正确地接线，否则，将会给人身安全和实验设备带来严重后果。二、 STEP 7-MicroWIN 软件的使用STEP 7-MicroWIN 软件是针对西门子S7-200PLC 而开发的编程软件。本节首先熟悉 STEP 7-MicroWIN 软件

4、的基本操作方法，然后进行PLC 的练习实验。本节给出了PLC 控制系统实验要求的例程序，参考电路等PLC 练习实验所需要的所有资料，可以通过程序输入、调试、运行，逐步掌握PLC 实验的基本方法。1. 课程设计目的（1）练习 STEP 7-MicroWIN 编程软件的安装与卸载；（2）掌握用户程序的输入和编辑方法；（3）熟悉基本指令的应用；（4）熟悉语句表指令的应用及其与梯形图等程序的转换；（5）重点掌握 S7-200PLC 的接线方式。2. 内容（1）STEP 7-MicroWIN编程软件有多重版本，本实训采用的是STEP 7 MicroWINSP6（V4.0）版本，该软件大小约316M ，安

5、装和卸载过程比较简单，在此不再赘述。（2）输入图 2.1 所示的梯形图，并转换成对应的语句表指令（也可结合教材第 5 章习题练习）。（3）为梯形图 2.1 中网络 1 和网络 2 注释，并用符号表为I0.0、I0.1、 Q0.0 添加符号名（符号名可任意设定） 。图 2.1 梯形图练习（4）练习程序的编辑、修改、复制、粘贴的方法。（5）将图 2.1 中程序改成图 2.2，并转换成语句表程序，分析 OLD 、ALD 语句用法。图 2.2 梯形图练习（6）参考教材章，练习栈操作指令的使用方法。（7）参考教材章，练习定时器指令及参数的输入方法。（8）S7-200PLC 的接线方式如下图 2.3 和图

6、 2.4 所示（重点）。图 2.3 S7-200 CPU224 外观图图 2.4 S7-200 CPU224 连接器端子接线图3. 实验步骤（1）开机（打开计算机电源，但不接PLC 电源）。（2）进入 S7-200PLC 编程软件。（3）选择编程语言类型（ LAD 、STL 和 FBD）。（4）由主菜单或快捷按钮输入、编辑程序。(5) 给 PLC 上电，进行计算机和 PLC 之间的连接，如下图 2.5 所示。图 2.5 计算机和 PLC 之间的连接（ 6）进行程序的编译，并观测编译结果，修改程序，直至编译成功。4. 实验报告内容（1）以图 2.1 为例，总结梯形图输入及修改的操作过程。（2）写

7、出梯形图添加注释及符号名的操作过程。（3）将图 2.1 的梯形图转换成语句表和功能块图。（4）总结 OLD 、ALD 指令和栈操作指令的使用方法。（5）总结计算机和 PLC 之间进行连接过程中需要注意的事项。三智能抢答器设计1. 课程设计目的（ 1）学会用 PLC 来解决实际问题的思路。（ 2）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， S7-200 系列可编程控制器的外部接线方法。2. 课程设计所需设备（ 1）编程器 1 台（ PC 机）。（ 2）实验装置 1 台（含 S7-200 24 点 CPU）。（ 3）交通灯实验模板一块

8、。（ 4）导线若干。图 3.1抢答示意图3. 控制要求及参考设计一个智力竞赛抢答显示系统，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SB0 后，指示灯 L0 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，此时铃响，提示抢答时间已过，此题作废。抢答系统 IO 分配表：类别元件元件号备注输入SB0I

9、0.0抢答开始SB1I0.1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4. 课程设计内容及要求（ 1）按参考电路图完成 PLC 电路接线（配合通用器件板开关元器件） 。（ 2）输入参考程序并编辑。（ 3）编译、下载、调试应用程序。（ 4）通过实验模板，显示出正确运行结果。注意：程序上、下载时，必须给 PLC 上电，并将 CPU 置于 STOP 状态。5.设计报告课程设计报告要

10、做到层次清晰， 论述清楚，图表正确，书写工整；详见附录“课程设计报告写作要求”。6. 参考程序四交通灯自动控制1. 课程设计目的（ 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。（4）熟悉用组态软件建立监控界面的过程。2. 课程设计所需设备（1）编程器 1 台（ PC 机）。（2）实验装置 1 台（含 S7-200 24点 CPU）。（3）交通灯实验模板一块。（4）导线若干。图 4.1 交通灯模拟控制板3. 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

11、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 IO 端口分配：SB1I0.0起动按钮SB2I0.1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）Q0.5南北黄灯HL6 （HL12 ）Q0.6南北绿灯PLC 参考电路：图 4.2红绿灯控制PLC 电气原理图组态王运行系统中的交通灯监控参考画面：图 4.3 组态王运行系统中的交通灯监控画面4. 课程设计内容及要求（

12、 1）按参考电路图完成 PLC 电路接线（配合通用器件板开关元器件）。（ 2）输入参考程序并编辑。（ 3）编译、下载、调试应用程序。（ 4）通过实验模板和组态监考画面，显示出正确运行结果。注意：程序上、下载时，必须给PLC 上电，并将CPU 置于 STOP 状态。5. 思考练习（1）要实现一个简单的过程控制，程序编制的思路及步骤有哪些？（2）定时器、计数器预置值如何设定输入？如何修改？（3）简述上机操作步骤。（4）增设某个方向直通的功能。6.设计报告课程设计报告要做到层次清晰， 论述清楚，图表正确，书写工整；详见附录“课程设计报告写作要求”。7. 参考程序五电机正反转启停控制1. 课程设计目的

13、（ 1）练习定时器、计数器的基本使用方法。（2）掌握高速脉冲输出指令的用法。（3）掌握 PLC 的编程和调试方法。（4） 掌握步进电机运行的控制原理。2. 课程设计所需设备（1）编程器 1 台（ PC 机）。（2）实验装置 1 台（含 S7-200 24点 CPU）。（3）步进电机 1 台和步进电机驱动器1 台。（4）导线若干。（5）24V 直流电源一个。图 5.1 步进电机与步进电机驱动器的接线图参考COMSB1PLSI0.0Q0.0SB2PLCDIRI0.1Q0.1SB3I0.2SB4I0.3步进电动机驱M动器图 5.2PLC 接线图（带驱动器） (参考 )COMCOMSB1AI0.0SB

14、2Q0.0I0.1PLCBSB3I0.2Q0.1SB4I0.3CQ0.2M图 5.3 PLC 接线图（不带驱动器，输出电源电压应与步进电动机额定电压匹配） （参考）SB1 为启动按钮， SB2 为停止按钮， SB3 为加速按钮， SB4 为减速按钮。3. 控制要求及参考（1）两相步进电动机有2 个绕组 : A、B正转顺序 : AB反转顺序 : BA（2）用五个开关控制其工作：1 号开关启动按钮。2 号开关停止按钮3 号开关加速按钮。4 号开关减速按钮。PLC IO 端口分配：类别元件元件号备注输入SB1I0.0启动控制SB2I0.1停止控制SB3I0.2加速控制SB4I0.3减速控制输出L0Q

15、0.0连接步进电机驱动器脉冲输入正L1Q0.2连接步进电机驱动器的方向输入正4. 课程设计内容及要求（ 1）按参考电路图完成 PLC 与步进电机电路接线 （配合通用器件板开关元器件） 。（2）输入参考程序并编辑。（3）编译、下载、调试应用程序。（4）通过实验模板，显示出正确运行结果。注意：程序上、下载时，必须给 PLC 上电，并将CPU 置于 STOP 状态。5.设计报告课程设计报告要做到层次清晰， 论述清楚，图表正确，书写工整；详见附录“课程设计报告写作要求”。6. 参考程序附录：课程设计报告写作要求参考目录1 引言（主要写课题设计的目的、设计内容及要实现的目标）2 系统总体方案设计 页码2.1系统硬件配置及组成原理（要有系统组成图）2.2系统变量定义及分配表2.3系统接线图设计2.4系统可靠性设计3 控制系统设计3.1控制程序流程图设计3.2控制程序时序图设计3.3控制程序设计思路3.4创新设计内容4 上位监控系统设计4.1 PLC与上位监控软件通讯4.2上位监控系统组态设计4.3实现的效果5 系统调试及结果分析5.1系统调试及解决的问题5.2结果分析结束语（主要写取得的效果、创新点及设计意义）参考文献附录：带功能注释的源程序