基于组态王的温度监测控制系统课程设计报告.pdf-资料库

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本科生实验报告实验课程工业现场组态技术学院名称专业名称学生姓名学生学号指导教师实验地点实验成绩二〇一八年十二月二〇一九年一月

目录一、实验目的........................................................................................................ 1 二、硬件介绍........................................................................................................ 1 2.1 PLC 的硬件结构 ..................................................................................... 1 2.2 存储器..................................................................................................... 1 2.3 输入输出接口.......................................................................................... 1 2.4 S7-200 主要功能模块介绍 ..................................................................... 2 2.4.1 CPU 模块 ...................................................................................... 2 2.4.2 I\O 扩展模块 ................................................................................ 2 2.4.3 功能扩展模块.............................................................................. 2 三、实验原理........................................................................................................ 3 四、实验内容........................................................................................................ 3 4.1 组态王工程创建...................................................................................... 3 4.2 创建组态画面.......................................................................................... 5 4.3 组态王定义外部设备和数据变量.......................................................... 5 4.4 创建组态画面.......................................................................................... 6 4.5 配置 PLC 模拟量 EM235 模块 .............................................................. 6 4.6 PLC 梯形图程序设计 ............................................................................. 7 4.7 构建数据库.............................................................................................. 8 五、实验结果及现象............................................................................................ 8

基于 PLC 和组态王的洗浴温度控制系统一、实验目的 1. 认识、熟悉组态王软件，能够熟练使用组态王常用工具。 2. 能够根据实际情况自主学习并完成组态工程的设计与搭建。 3. 结合 PLC 有关知识完成基于组态王的模拟量监控系统设计。二、硬件介绍 2.1 PLC 的硬件结构 1.微处理器（CPU）——控制器的核心 2.存储器(RAM、ROM） 3.输入、输出部件（I/O 部件）——连接现场设备与 CPU 之间的接口电路 4.电源部件——为 PLC 内部电路提供能源 5.整体结构的 PLC——四部分装在同一机壳内 6.模块式结构的 PLC——各部件独立封装，称为模块，通过机架和总线连接而成 7.I/O 的能力可按用户的需要进行扩展和组合（扩展机），另外，还必须有编程器——将用户程序写进规定的存储器内 8.中央控制处理单元(CPU) 可编程控制器中常用的 CPU 主要采用通用微处理器、单片机和双极型位片式微处理器三种类型。通用微处理器有 8080、8086、80286、80386 等；单片机有 8031、8096 等；位片式微处理器的 AM2900、AM2903 等。FX2 可编程控制器使用的微处理器是 16 位的 8096 单片机。 2.2 存储器 1.可编程控制器配有两种存储器：系统存储器和用户存储器。 2.系统存储器：存放系统管理程序，用只读存储器实现。 3.用户存储器：存放用户编制的控制程序，一般用 RAM 实现或固化到只读存储器中。 2.3 输入输出接口 1

作用：连接用户输入输出设备和 PLC 控制器，将各输入信号转换成 PLC 标准电平供 PLC 处理，再将处理好的输出信号转换成用户设备所要求的信号驱动外部负载。对输入输出接口的要求：良好的抗干扰能力；对各类输入输出信号（开关量、模拟量、直流量、交流量）的匹配能力。 PLC 输入输出接口的类型：模拟量输入输出接口、开关量输入输出接口（直流、交流及交直流）。用户应根据输入输出信号的类型选择合适的输入输出接口。 2.4 S7-200 主要功能模块介绍 2.4.1 CPU 模块 S7-200 的 CPU 模块包括一个中央处理单元、电源以及数字 I/O 点，这些都被集成在一个紧凑、独立的设备中。CPU 负责执行程序，输入从现场设备中采集信号，输出部分则输出控制信号，驱动外部负载，从 CPU 模块的功能来看，CPU 模块为 CPU22*.其中 CPU226 有 24 点输入/16 点输出，I/O 共计 40 点，可用于点数较多，要求较高的中、小型系统。 2.4.2 I\O 扩展模块当 CPU 的 I/O 点数不够或需要进行特殊功能的控制时，就要进行 I/O 扩展， I/O 扩展包括 I/O 的扩展和功能模块的扩展。典型的数字量 I/O 扩展模块有：输入扩展模块 EM221 有两种：8 点 DC 输入/AC 输入；输出扩展模块 EM222 有三中：8 点 DC 晶体管输出/AC 输出/继电器输出；输入/输出混合扩展模块 EM223 有六种：分别为 4 点（8 点、16 点）DC 输入/4 点（8 点、16 点）DC 输出、4 点（8 点、16 点）DC 输入/4 点(8 点、16 点)DC 输出、4 点（8 点、16 点）DC 输入/4 点（8 点、16 点）继电器输出。 2.4.3 功能扩展模块当需要完成某些特殊功能的控制任务时，CPU 主机可以扩展特殊功能模块。典型的模拟量 I/O 扩展模块有：模拟量输入扩展模块 EM231 有三种：4 路模拟量输入，2 路热电阻输入和 4 路热电偶输入。模拟量输入扩展模块 EM232 具有 2 路模拟量输出。 2

模拟量输入/输出扩展模块 EM235 有 4 路模拟量输入/1 路模拟量输出。三、实验原理实验所用软件为组态王，即组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。组态王软件能实现对现场的实时监测与控制，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。在本实验设计的模拟量监控系统中，在组态王图形界面中，设计了基于模拟量变化来监测水温的洗浴控制系统。当温度低于 40 摄氏度时，热水开关打开，水池中流入热水，当温度高于 40 摄氏度时，冷水开关打开，放入冷水，以此实现温度的自动维持。同时，设置了开关可以将水池中的水流进行变化。对于西门子 PLC 而言，灯的控制属于数字量的控制，模拟量的输入输出属于模拟量的控制，两者需要操作的寄存器是不同的。数字量的操作，例如 IO 操作，一般需要操作中间继电器，例如 M0.0；而模拟量的操作一般需要操作 AIW0， AQW0 的值，分别对应模拟量采集和模拟量输出。所以在接线中，电压输出接 A+、A-，EM235 模拟量模块的 ADC 将转换值存放在 AIW0 寄存器中。四、实验内容 4.1 组态王工程创建启动组态王软件的工程管理窗口，点击“新建”进入新建工程向导，按“下一步”依次进行操作（输出工程名称及存放路径等），完成之后进入工程的开发环境。 1．启动“组态王”工程管理器（ProjManager），打开组态王窗口。弹出如下图 4.1 所示。 3

图 4.1 组态王窗口图在组态王窗口中，选择菜单“文件\新建工程”或单击“新建”按钮，单击“下一步”继续。弹出“新建工程向导之二对话框”。在工程路径文本框中输入一个有效的工程路径，或单击“浏览…”按钮，在弹出的路径选择对话框中选择一个有效的路径。单击“下一步”继续。弹出“新建工程向导之三对话框”。在工程名称文本框中输入工程的名称（基于 PLC 和组态王的洗浴温度控制系统），该工程名称同时将被作为当前工程的路径名称。在工程描述文本框中输入对该工程的描述文字。工程名称长度应小于 32 个字节，工程描述长度应小于 40 个字节。单击“完成”完成工程的新建。系统会弹出对话框，询问用户是否将新建工程设为当前工程。单击“否”按钮，则新建工程不是工程管理器的当前工程，如果要将该工程设为新建工程，还要执行“文件\设为当前工程”命令；单击“是”按钮，则将新建的工程设为组态王的当前工程。定义的工程信息会出现在工程管理器的信息表格中。双击该信息条或单击“开发”按钮或选择菜单“工具\切换到开发系统”，进入组态王的开发系统。如下图 4.2 所示。图 4.2 组态王的开发系统 4

4.2 创建组态画面 1．进入新建的组态王工程，选择工程浏览器左侧大纲项“文件\画面”，在工程浏览器右侧用鼠标左键双击“新建”图标，弹出对话框如下图 4.7 所示。在“画面名称”处输入新的画面名称（基于 PLC 和组态王的洗浴温度控制系统），其它属性目前不用更改。点击“确定”按钮进入内嵌的组态王画面开发系统。．在组态王开发系统中从“工具箱”中分别选择“矩形”和“文本”图标，绘制一个矩形对象和一个文本对象。创建的组态王监控画面如图 4-4 所示。图 4.3 定义新画面图 4.4 轧钢机的组态图 4.3 组态王定义外部设备和数据变量组态王在采集数据时，需要通过 PPI 线缆和 PLC 建立通讯连接。在组态王中，打开配置向导，根据提示配置 PLC 通讯参数。配置参数如图 4-5 所示。图 4‐5 组态王配置图配置完成后，组态王和 PLC 即可进行数据通信，通信原理是基于寄存器的映射关系。在本次实验中，在组态王的变量定义中，定义了一个 IO 整数，IO 整 5

数每 200ms 从 VD100 寄存器中将值取出到定义的变量 a 中。同时组态王定义一个变量 d 控制 M0.0 寄存器的工作状态，为 1bit 位，控制中间继电器。变量定义如图 4-6 和图 4-7 所示. 图 4‐6 组态王变量定义图 1 图 4‐7 组态王变量定义图 2 4.4 创建组态画面组态王面板见图 4-8 所示。在通信面板中，实时记录曲线可以将采集到的模拟量值在图中绘制出来，button 控制 M0.0 寄存器的开关状态。图 4‐8 组态王面板图 4.5 配置 PLC 模拟量 EM235 模块 EM235 模块配置图如图 4-9 所示。在配置中，打开 SW2、SW6，配置成单极性模式，采集电压范围为 0~10V，精度 2.5mV，衰减倍数为 0.8，增益为 1。 AIW0 寄存器采集的值对应的输入端即是 A+、A-。以此类推，AIW1 对应的是 B+,B-。EM235 模块内部 ADC 模块位数为 16 位，后 4 位无效，输出数据值的范 6

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