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西安科技大學(xué) 綜合設(shè)計實驗報告 20132014 學(xué)年 第 1 學(xué)期 題 目 1：舞臺燈光控制設(shè)計實驗 題 目 2： 軋鋼機模擬實驗 院 （系、部)：電氣與控制工程學(xué)院 專業(yè) 及 班級： 姓 名： 學(xué) 號： 完成日期： 2013 年 12 月 27 日 目目目 錄錄錄 緒論緒論緒論 - 3 3 3 綜合設(shè)計實驗內(nèi)容綜合設(shè)計實驗內(nèi)容綜合設(shè)計實驗內(nèi)容 - 3 3 3 一設(shè)計要求一設(shè)計要求一設(shè)計要求 - -3-3-3 二二二. . . 設(shè)計任務(wù)和目的設(shè)計任務(wù)和目的設(shè)計任務(wù)和目的 -4-4-4 三三三. . . 課題要求課題要求課題要求 -4-4-4 四四四. . . 控制要求控制要求控制要求 -4-4-4 五五五. . . 總體設(shè)計方案總體設(shè)計方案總體設(shè)計方案 -6-6-6 六硬件部分設(shè)計六硬件部分設(shè)計六硬件部分設(shè)計 -6-6-6 七軟件部分設(shè)計七軟件部分設(shè)計七軟件部分設(shè)計 -8-8-8 八調(diào)試過程和結(jié)果八調(diào)試過程和結(jié)果八調(diào)試過程和結(jié)果 -13-13-13 九心得體會九心得體會九心得體會 -14-14-14 十參考文獻十參考文獻十參考文獻 -15-15-15 緒論緒論 摘要：摘要：隨著微處理器、計算機和數(shù)字通信技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機控制已 擴展到了幾乎所有的工業(yè)領(lǐng)域?，F(xiàn)代社會要求制造業(yè)對市場需求作出迅速的反 應(yīng)，生產(chǎn)出小批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品，為了滿足這一 要求，生產(chǎn)設(shè)備和自動生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)必須具有極高的可靠性和靈活性，PLC 編程正是順應(yīng)這一要求出現(xiàn)的，它是以微處理器為基礎(chǔ)的通用工業(yè)控制裝置。 本課題就是用“西門子 PLC S7-200”實現(xiàn)對發(fā)光二極管和電機的控制。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞： 微處理器 PLC 綜合設(shè)計實驗內(nèi)容綜合設(shè)計實驗內(nèi)容 將實際生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用的 PLC 與所學(xué)的電氣控制理論課程相結(jié)合,得以 深入了解西門子 PLCS7-200的硬件結(jié)構(gòu)、外部接線以及編程語言,可使學(xué)生將所 學(xué)過知識通過理論與實際聯(lián)系起來，從動手接線,在實驗過程中的調(diào)試,再到發(fā) 現(xiàn)解決問題等這一完整的實驗過程，培養(yǎng)學(xué)生正確的設(shè)計思想，使學(xué)生充分發(fā) 揮主觀能動性，去獨立解決實際問題，以達(dá)到提升學(xué)生的綜合能力、動手能力、 文獻資料查閱能力的作用，從而培養(yǎng)和提高學(xué)生的獨立工作能力及解決實際問 題的能力。 通過本課程設(shè)計不僅僅是要求學(xué)生完成所規(guī)定的題目要求，同時還要培養(yǎng) 學(xué)生養(yǎng)成良好的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計習(xí)慣。 一、設(shè)計要求一、設(shè)計要求 1.寫出 I/O 地址分配表、畫出硬件接線圖，并按照電氣接線圖將輸入與輸出接 好； 2.在電腦上打開 STEP 7-Micro/WIN 軟件，新建項目，并與 S7-200 建立通訊連 接； 3.將編寫好的程序下載到 PLC 中。運行狀態(tài)下，通過觀察 I/O 的 LED 顯示查看 程序的正確性。 二、設(shè)計任務(wù)和目的二、設(shè)計任務(wù)和目的 1.設(shè)計任務(wù)：了解“西門子 PLC S7-200”的硬件結(jié)構(gòu)，外部接線以及軟件編程； 培養(yǎng)解決實際工程技術(shù)問題的能力；培養(yǎng)綜合應(yīng)用所學(xué)知識的能力、獨立工作 能力和團結(jié)協(xié)作能力；掌握根據(jù)工藝要求設(shè)計較復(fù)雜的、現(xiàn)代化的電氣控制系 統(tǒng)的方法，并學(xué)會調(diào)試與操作。 2.設(shè)計目的： (1)熟練掌握西門子可編程控制器的編程指令。 (2)掌握舞臺藝術(shù)燈和廣告屏控制器的設(shè)計方法。 (3)掌握舞臺燈光模塊與可編程控制器之間的外部接線，并能過下載所編 程 序進行調(diào)試達(dá)到設(shè)計要求。 (4)了解軋鋼機的基本原理,并且熟悉軋鋼機的控制。 3 3、課題要求課題要求 掌握西門子 PLC S7-200 的基本結(jié)構(gòu)及主要技術(shù)參數(shù)；會畫 PLC 的端子接線 圖；掌握可編程控制器的編程句等；掌握多個不同模塊的工作原理；會對不同 模塊與 PLC 之間接線，并在出現(xiàn)故障時，能分析并檢查接線的正確性；會設(shè)計 不同模塊的工作方式，畫出流程圖，并利用 STEP7 軟件編寫梯形圖程序；能實 現(xiàn) PCL 對實際工業(yè)對象的控制。 4 4、控制要求控制要求 1.舞臺燈光設(shè)計的控制要求：舞臺燈光設(shè)計的控制要求： 下圖為舞臺燈光自動控制演示裝置，它共有 10 道燈管，直線、拱形、圓 形及文字形狀。 G F E D A B C 閃爍的時序為： 外圍燈管（G 和 A）從外向里依次閃爍（D 和 E） ，然后中間文字（K、N、T） 1 依次閃爍，最后外圍燈管從里向外依次閃爍，循環(huán)往復(fù)(所有的定時時間為 3S)； 從外圍燈管 A 開始，依次 2 按照字母順序閃爍 （ABCDE.）,最后 K、 N、T 三個字母同時閃爍 5 次后熄滅(所有的定時時間為 3S)； 2. 軋鋼機模擬實驗軋鋼機模擬實驗的控制要求的控制要求 在冶金企業(yè)中軋鋼機是重要的組 成部分，下面我們將要用 PLC 實現(xiàn) 對軋鋼機的模擬，右圖為模擬模板。 按下啟動按鈕后，工作流程： 當(dāng)起始位置檢測到有工件時，電 機 M1、M2 開始轉(zhuǎn)動，M3 反轉(zhuǎn)，同 時軋鋼機的檔位至 A 檔，將鋼板扎成 A 檔厚度，當(dāng)鋼板運行到左檢測位， 電磁閥得電動作將左面滾軸升高，M2 停止轉(zhuǎn)動，電機 M3 正轉(zhuǎn)將鋼板送回起始 側(cè)。 此時起始側(cè)再檢測到有鋼板，軋鋼機跳到 B 檔，把鋼板扎成 B 檔厚度，M3 反轉(zhuǎn)，M2 轉(zhuǎn)動，當(dāng)左側(cè)檢測到鋼板時 M2 停止轉(zhuǎn)動，電磁閥得電將滾軸抬高 M3 正轉(zhuǎn)，將鋼板運到起始側(cè)。 如此循環(huán)直到 ABC 三檔全部軋完，鋼板達(dá)到指定的厚度，軋鋼完成。 5 5、總體設(shè)計方案總體設(shè)計方案 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖 系統(tǒng)的硬件配置如上圖所示。整個系統(tǒng)分為三層：上位機層，下位機層和 現(xiàn)場層。將事先寫好的程序下載到 PLC 之后，用戶通過顯示器利用組態(tài)軟件與 下位機（PLC）進行交互，具有簡單清晰明了的特點。用戶只需在組態(tài)換面上 點擊不同功能的選擇按鈕后，計算機通過 MPI 或 Profibus 等通訊協(xié)議控制 PLC，PLC 根據(jù)事先寫好的程序通過 DO 模塊輸出。 六、硬件部分設(shè)計六、硬件部分設(shè)計 1 舞臺燈光控制設(shè)計實驗舞臺燈光控制設(shè)計實驗的硬件部分設(shè)計：的硬件部分設(shè)計： (1)舞臺燈光的 I/0 地址分配如下表所示： 輸 入 輸 出 器件 說明 器件 說明 I0.0 啟動 Q0.0 A 燈 I0.1 停止 Q0.1 B 燈 Q0.2 C 燈 Q0.3 D 燈 Q0.4 E 燈 Q1.2 F 燈 Q1.3 G 燈 Q0.5 K 燈 Q1.0 N 燈 Q1.1 T 燈 (2)舞臺燈光的電氣接線圖： 1M I0.0 I0.1 S7-200 CPU222 1M L+ Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 S7-200 EM223 1M L+ Q1.0 Q1.1 Q1.2 Q1.3 = = + 電源 啟動 停止 電源 A 燈 B C D E K 電源 N T F G 2.軋鋼機模擬控制實驗的硬件部分設(shè)計：軋鋼機模擬控制實驗的硬件部分設(shè)計： (1)軋鋼機模擬控制的 I/0 地址分配如下表所示： 輸 入 輸 出 器件 說明 器件 說明 I0.0 啟動 Q0.0 電動機 M1 I0.1 停止 Q0.1 電動機 M2 I0.2 檢測鋼板到達(dá) Q0.2 電動機 M3 正轉(zhuǎn) I0.3 檢測鋼板有無 Q0.3 電動機 M3 正轉(zhuǎn) Q0.4 A 檔 Q0.5 B 檔 Q1.0 C 檔 Q1.1 Y1 (2)軋鋼機的模擬控制電氣接線圖： 1M I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 S7-200 CPU222 1M L+ Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 S7-200 EM223 1M L+ Q1.0 Q1.1 = = + 電源 啟動 停止 鋼板到達(dá) 鋼板有無 電源 M1 M2 M3Z M3F A 檔 B 檔 電源 C 檔 Y1 七、軟件部分設(shè)計七、軟件部分設(shè)計 1.舞臺燈光控制程序：舞臺燈光控制程序： 2.軋鋼機模擬控制程序：軋鋼機模擬控制程序： 八、調(diào)試過程和結(jié)果八、調(diào)試過程和結(jié)果 1.調(diào)試過程：調(diào)試過程： (1)編寫 PLC 程序，觸摸屏程序，可參照參考程序，并檢查，保證正確。 (2)按照電氣接口圖接線。 (3)下載 PLC 程序。 (4)置 PLC 于運行狀態(tài)，調(diào)試和運行程序。 (5)試驗結(jié)束后，關(guān)閉電源，整理實驗器材。 2.調(diào)試結(jié)果：調(diào)試結(jié)果： (1)(1)舞臺燈光舞臺燈光：從外圍燈管 A 開始，依次按照字母順序閃爍 （ABCDEFG.）,最后 K、N、T 三個字母同時閃爍 5 次后熄滅(所有 的定時時間為 3S)； (2)(2)軋鋼機模擬控制軋鋼機模擬控制：按下啟動按鈕后，工作流程：當(dāng)起始位置檢測到有工 件時，電機 M1、M2 開始轉(zhuǎn)動，M3 反轉(zhuǎn)，同時軋鋼機的檔位至 A 檔，將鋼板扎 成 A 檔厚度，當(dāng)鋼板運行到左檢測位，電磁閥得電動作將左面滾軸升高，M2 停 止轉(zhuǎn)動，電機 M3 正轉(zhuǎn)將鋼板送回起始側(cè)。此時起始側(cè)再檢測到有鋼板，軋鋼機 跳到 B 檔，把鋼板扎成 B 檔厚度，M3 反轉(zhuǎn)， M2 轉(zhuǎn)動，當(dāng)左側(cè)檢測到鋼板時 M2 停止轉(zhuǎn)動，電磁閥得電將滾軸抬高 M3 正轉(zhuǎn)，將鋼板運到起始側(cè)。如此循環(huán)直到 ABC 三檔全部軋完，鋼板達(dá)到指定的厚度，軋鋼完成。 九、心得體會九、心得體會 這次的實訓(xùn)讓我學(xué)會了很多平時沒在意的知識。PLC 與電氣控制實訓(xùn)，讓我 們動手進行連線，程序編程。分小組進行讓我們增加了合作能力與交流能力。 實訓(xùn)的難點在編程上，平時沒在意編程，又把只是復(fù)習(xí)了一下。在網(wǎng)上找的 程序模塊，然后自己進行改編，再通過實驗設(shè)備進行測試，反反復(fù)復(fù)很多次失 敗。 失敗并不可怕，我們又進行一步步的問題排查，一點點修改程