天津天狮学院
可编程逻辑控制器
应用技术课程设计报告
天津天狮学院信息与自动化学院
2015 年3 月
目 录
一、课程设计题目 .................................................... 2
二、课程设计目的 .................................................... 2
三、所用仪器和设备 .................................................. 2
四、所需设备及软件介绍 .............................................. 2
1、西门子S7-200 PLC简介 ........................................ 2
2、松下VF0型变频器简介 ......................................... 3
3、组态王6.5软件简介 ........................................... 3
五、课程设计内容 .................................................... 3
1、控制要求 ..................................................... 3
2、变频器输出曲线的要求 ......................................... 4
3、总体设计思路 ................................................. 4
4、组态王设置步骤 ............................................... 5
5、梯形图程序及注释 ............................................ 10
6、变频器参数设置 .............................................. 11
7、成果展示 .................................................... 11
六、组内分工 ....................................................... 13
七、总结体会 ....................................................... 13
八、参考文献 ....................................................... 14
九、教师评语： ...................................................... 0
1
一、课程设计题目
基于PLC及组态监控的变频器调速系统的设计
二、课程设计目的
熟悉西门子S7-200硬件结构及其实验装置的结构；
熟悉应用上位机实验程序设计及调试过程；
熟悉组态王软件的使用；
熟悉变频器的原理及使用；
编写PLC程序，控制变频器输出信号，使得电动机按照给定曲线频率转动。
三、所用仪器和设备
? 三相异步电动机 1台
? 变频器控制实验箱 1台
? 西门子S7-200PLC（CPU226） 1台
? 模拟量模块EM235 1块
? 计算机 1台
? 连接导线 若干
四、所需设备及软件介绍
1、西门子S7-200 PLC简介
SIMATICS7-200系列PLC适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性价比。
S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如：冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械。
S7-200系列出色表现在以下几个方面：极高的可靠性、极丰富的指令集、易于掌握、便捷的操作、丰富的内置集成功能、实时特性、强劲的通讯能力、丰富的扩展模块。
S7-200系列PLC可提供4个不同的基本型号的8种CPU供您使用。我们使用的是CPU226。
--集成的24V负载电源：可直接连接到传感器和变送器（执行器），CPU226输出400mA。可用作负载电源。
--CPU226具有24个输入点和16个输出点。
--允许以极快的速度对过程信号的上升沿作出响应。
2
--CPU224/226具有6个高速计数器（30KHz）
--CPU222/224/226可方便地用数字量和模拟量扩展模块进行扩展。可使用仿真器（选件）对本机输入信号进行仿真，用于调试用户程序。
--CPU226还具有脉冲输出2路高频率脉冲输出（最大20KHz），用于控制步进电机或伺服电机实现定位任务。
--实时时钟，为信息加注时间标记，记录机器运行时间或对过程进行时间控制。EEPROM存储器模块（选件）。
--电池模块用于长时间数据后备。用户数据（如标志位状态，数据块，定时器，计数器）可通过内部的超级电容存贮大约5天。选用电池模块能延长存贮时间到200。电池模块插在存储器模块的卡槽中。
2、松下VF0型变频器简介
松下VF0型变频器具有小巧、操作简单，可由PLC直接调节频率的小型产品。 1>、小巧：为了满足各类机器小型化的需要，我们实现了同类产品中最小型化；体积仅是我公司过去产品的40％~56％；
2>、操作简单：采用了新设计的调频电位器，使调频操作简单轻松；而且用操作盘就可容易地操作正转/反转；
3>、可由PLC直接调节频率：可直接接收PLC的PWM信号并可控制电动机频率；同时可与我公司PLC（FP0等）配套使用，无需模拟I/O单元；
4>、功能齐全的小型产品：8段速控制制动功能；再试功能；根据外部SW调整频率增减和记忆功能；再生制动功能的充实；400V系列型：内置制动电路；200V系列型：内置0.4-1.5kW电阻；0.2kW电路没有制动电阻；0.4kW是外部设置的同包装电阻；
3、组态王6.5软件简介
组态王6.5是运行于Microsoft Windows 98/2000/XP，中文平台的中文界面的人机界面软件，采用了多线程、COM+组件等新技术，实现了实时多任务，软件运行稳定可靠。
组态王6.5软件由工程浏览器、工程管理器和画面运行系统三部分组成。在工程浏览器中，您可以查看工程的各个组成部分，也可以完成数据库的构造、定义外部设备等工作；工程管理器内嵌画面管理系统用于新工程的创建和已有工程的管理。画面的开发和运行由工程浏览器调用画面制作系统TOUCHMAK和工程运行系统TOUCHVEW来完成的。
五、课程设计内容
1、控制要求
? 用PLC进行程序设计，并使用EM235模拟块输出模拟信号；
? 采用模拟量输入方式控制变频器，从而实现变频调速的目标；
? 要求变频器的输出频率按照课程设计的要求曲线变化(每组一图)； 3
? 变频器的工作方式需手动设置（参数），其工作过程由PLC进行控制； ? 需用组态王监控变频器的工作过程。
2、变频器输出曲线的要求
图1 变频器输出曲线
3、总体设计思路
系统主要由三个部分构成，即可编程逻辑控制器件PLC、变频器和电机。 首先，通过设置给定输入给PLC，即通过PPI将梯形图程序从电脑上下载到PLC中，再通过PLC的模拟量输出口控制变频器，（如下图中的M0、V0输入到变频器的2、3），PLC的输出端Q0.0连接到变频器的5，控制电机的运行和停止，再经由变频器来控制电机，从而实现调速。
图2 整体外部接线电路图
4
4、组态王设置步骤
(1)进入组态王界面。
图3 进入组态王新建工程
（2）组态王界面设定完毕。
图4 新建完成，设置新建工程为主工程
5
（3）双击进入工程
图5 双击进入主工程
（4）选择西门子品牌，S7-200系列的PPI接口
图6 设置配置向导，生产厂家、设备名称、通讯方式
6
（5）进行设备配置
图7 进行设置配置
（6）设置新的设备COM3
图8 设置COM3
7
（7）对新的设备COM3进行配置
图9 设置COM3的详细参数
（8）设置完成
图10 设置完成
8
（9）进入监控系统
图11 进入监控系统
9
、梯形图程序及注释 T38T37
INTON
1PT100ms时间间隔为0.1s的闪烁电路IN TON
PT100ms
I0.1M0.6IN TON
50PT100ms将数据3250传送到vw16中，且执行5sM0.6T42后断开
ENENO
3250INOUTVW16
M0.6VW16T42
<1P运用加法指令，每0.1s数据加65，判6500断值是否大于6500，当值大于时断开
VW1665IN1ENADD-IEND
INIOUT
M0.6SM0.0VW16加法器
ENENO使用传送指令将vw16中的数据输出到VW16INOUTAQW16模拟量输出映像寄存器M0.6I0.
1VW16T39
>=1IN TON
650050PT100ms延时5s后执行下一阶段曲线M0.4
M0.6T40T39T37
<1P变频器第二个输出曲线每隔0.1s上升32500260IN1ENENO一个台阶，使曲线既按应有斜率上
IN2OUT升，又逼近直线
M0.6I0.T40VW16
>=1IN TON32500M0.5后执行下一阶段曲线
50PT100ms延时5s
M0.6T40T41VW16>1NENENO变频器第三个输出曲线每隔0.1s下降
VW16IN1
520IN2OUT一个台阶，当频率降到10Hz时停止下
降
M0.6T39VW16T41
<=1
IN TON延时5s后执行下一阶段
50PT100ms
M0.6T41T37VW16
<=1N
6500SUB-I
END变频器第四个输出曲线每隔0.1s下降
VW16IN1OUT一个台阶，当降到0Hz时停止44IN2
M0.6VW16T41M0.3
图7 PLC程序图
10 5
6、变频器参数设置
7、成果展示
（1）实际接线图
图8 PLC外部接线图
11
图9 变频器接线图
图10 电机接线图
12
（2）设计结果与要求曲线对比图
图11变频器输出要求曲线
图12 实际曲线
六、组内分工
谷世达、严松煜：设计梯形程序图。
贺一伦、俎磊：编写实训报告，梯形图绘画。
七、总结体会
通过这次课程设计，让我们受益匪浅。在课程设计期间通过与同学们之间的交流和老师的指导，使我们学到了不少知识。除了学会了西门子S7-200的基本知识，并掌握了S7-200的工作原理和一些指令的功能以外，还掌握了变频器的使用方法，并且深化了对PLC的理解。
13
在这次课程设计中，最重要的就是要有自学能力，因为这次实训中部分知识是我们之前没有接触过的，所以必须学会查找相关的资料。另外就是遇到实际问题的时候，要认真思考，运用所学的知识一步一步的解决遇到的问题。比如说，刚开始编写程序的时候，没有上升的这个过程，而是直接从0到了最后设定的值，后来经过组里的讨论，在添加的上升沿后就解决了这个问题。下降的时候也是同样的问题，在加了下降沿后问题也就迎刃而解了。还有就是在运用组态王调试的时候，曲线总是和要求曲线不符，最后发现时组态王这个软件的原因，当连续进行两次的时候，出来的图像就比较相近。
虽然我们做的东西不太难，但是在设计的过程中学到了我们书本上没有的知识。只有理论，没有结合实际是很难做出东西的。所以学好专业的基础下，很好的与实际结合起来才是真正的成功。
八、参考文献
[1] 王毓银. 数字电路逻辑设计（第2版）[M]. 北京：高等教育出版社.20xx年1月.
[2] 翟亚东. 变频器监控技术分析[J]. 湖南农机出版社.20xx年9月.
[3] 吴如权. 一种低成本的变频器网络化通信方案设计[J]. 制造业自动化.2008.30（6）.
[4] 李世伟、郑萍.基于PLC的现代大综合实验系统的设计与实现. [J]中国现代教育装
备.2007（11）：75-77.
[5] 常斗男. 可编程序控制器. [M] .北京：机械工业出版社.1998.[4]
九、教师评语
14
第二篇：组态王电梯
《组态软件》实训报告
题 目：实现对模拟电梯的控制实训
学生姓名：xxx
学生班级：物工xxx班
实习老师:xxx
日期：20xx年11月3日
1. 设计题目
学习用Kingview6.50和PLC实现对模拟电梯的控制
2. 设计要求
设计四层教学仿真电梯系统，其基本控制要求：当呼叫电梯的楼层大于电梯所停的楼层时，电梯上升到呼叫层，电梯停止运行；当呼叫电梯小于电梯所停的楼层时，电梯下降到呼叫层，电梯停止运行；当同时有多层呼叫信号时，电梯先按照同方向依次暂停。
3. 实现功能
电梯在楼层间的安全运行
4. 设计思路
电梯在1-4-1楼间做回路运行有呼叫命令是优先满足运行方向上的呼叫命令，当达到呼叫楼层时电梯先停止在开门随后关门安之前方向继续回路运行
5. 设计内容
画面设计：电梯模拟图
数据词典：工程变量
命令语言：事件命令语言
5.1 相关画面以及画面设计介绍
图一：电梯模拟图:设计四层等高的电梯层及相关图其中警示灯是在画面中新建再自己画 警示灯是在工具中找的
图一
图二：电梯完成呼叫命令到达三楼是其他楼层警示灯显示红色，三楼开门三楼警示灯显示绿色！
图二
图三：电梯向下运行时示意图：电梯设计是以电梯在1-4层楼之间的回路运行，没有呼叫时电梯在1-4层往复运行，警示灯都显示红色，警示灯只有在有呼叫命令时和开门时才显示绿色
图三
图四：呼叫命令在四楼时电梯保持原来运行方向向上运行
图五：电梯在运行中是以回路运行的，且优先回路同方向上的呼叫命令！电梯向下运行优先完成一楼的命令
图五
电梯开门关门事件命令语言
/////电梯门开
if(\\本站点\电梯开门关门<=100)
{\\本站点\电梯开门关门=\\本站点\电梯开门关门-10;}
///////////////////电梯门关
if(\\本站点\电梯开门关门==10)
{
\\本站点\电梯当前停留层=\\本站点\电梯响应楼层; ////////
/////////////////////////////////////////////////判断各楼层呼叫信息，给予响应 if(\\本站点\电梯前一运行方向==1) /////////////////move up {
if(\\本站点\电梯响应楼层==1)
{\\本站点\电梯厢内楼1=0;\\本站点\电梯外楼层上1=0;\\本站点\电梯响应楼层=0;} if(\\本站点\电梯响应楼层==2)
{\\本站点\电梯厢内楼2=0;\\本站点\电梯外楼层上2=0;\\本站点\电梯响应楼层=0; } if(\\本站点\电梯响应楼层==3)
{\\本站点\电梯厢内楼3=0;\\本站点\电梯外楼层上3=0;\\本站点\电梯响应楼层=0; } if(\\本站点\电梯响应楼层==4)
{\\本站点\电梯厢内楼4=0;\\本站点\电梯外楼层下4=0;\\本站点\电梯响应楼层=0;} }
else if(\\本站点\电梯前一运行方向==2) /////////////////////move down {
if(\\本站点\电梯响应楼层==1)
{\\本站点\电梯厢内楼1=0;\\本站点\电梯外楼层上1=0;\\本站点\电梯响应楼层=0;} if(\\本站点\电梯响应楼层==2)
{\\本站点\电梯厢内楼2=0;\\本站点\电梯外楼层下2=0;\\本站点\电梯响应楼层=0; } if(\\本站点\电梯响应楼层==3)
{\\本站点\电梯厢内楼3=0;\\本站点\电梯外楼层下3=0;\\本站点\电梯响应楼层=0; } if(\\本站点\电梯响应楼层==4)
{\\本站点\电梯厢内楼4=0;\\本站点\电梯外楼层下4=0;\\本站点\电梯响应楼层=0;} }
////////////////////////////////////
\\本站点\电梯开门关门=100;
\\本站点\电梯运行方向=\\本站点\电梯前一运行方向;
////////////////////
if(\\本站点\电梯当前停留层==4)
{
\\本站点\电梯运行方向=2;
}
else if(\\本站点\电梯当前停留层==1)
{
\\本站点\电梯运行方向=1;
}
///////////////////
}
电梯向上运行
//if(\\本站点\电梯运行方向==1) ////电梯向上运行 //{
\\本站点\电梯行程=\\本站点\电梯行程+10;
//}
/////////////////////////判断楼层呼叫信号
if((\\本站点\电梯行程>=0)&&(\\本站点\电梯行程<=20)) {
if((\\本站点\电梯厢内楼1==1)||(\\本站点\电梯外楼层上1==1)) {
\\本站点\电梯响应楼层=1;
\\本站点\电梯前一运行方向=\\本站点\电梯运行方向;
\\本站点\电梯运行方向=3;
}
}
else if((\\本站点\电梯行程>=140)&&(\\本站点\电梯行程<=160)) {
if((\\本站点\电梯厢内楼2==1)||(\\本站点\电梯外楼层上2==1)) {
\\本站点\电梯响应楼层=2;
\\本站点\电梯前一运行方向=\\本站点\电梯运行方向;
\\本站点\电梯运行方向=3;
}
}
else if((\\本站点\电梯行程>=280)&&(\\本站点\电梯行程<=300)) {
if((\\本站点\电梯厢内楼3==1)||(\\本站点\电梯外楼层上3==1)) {
\\本站点\电梯响应楼层=3;
\\本站点\电梯前一运行方向=\\本站点\电梯运行方向;
\\本站点\电梯运行方向=3;
}
}
else if((\\本站点\电梯行程>=420)&&(\\本站点\电梯行程<=500)) {
if((\\本站点\电梯厢内楼4==1)||(\\本站点\电梯外楼层下4==1)) {
\\本站点\电梯响应楼层=4;
\\本站点\电梯前一运行方向=\\本站点\电梯运行方向;
\\本站点\电梯运行方向=3;
}
else {\\本站点\电梯运行方向=2;}
}
电梯向下运行
\\本站点\电梯行程=\\本站点\电梯行程-10;
/////////////////////////判断楼层呼叫信号
if((\\本站点\电梯行程>=0)&&(\\本站点\电梯行程<=10))
{
if((\\本站点\电梯厢内楼1==1)||(\\本站点\电梯外楼层上1==1))
{
\\本站点\电梯响应楼层=1;
\\本站点\电梯前一运行方向=\\本站点\电梯运行方向;
\\本站点\电梯运行方向=3;
}
else {\\本站点\电梯运行方向=1;}
}
else if((\\本站点\电梯行程>=140)&&(\\本站点\电梯行程<=150))
{
if((\\本站点\电梯厢内楼2==1)||(\\本站点\电梯外楼层下2==1))
{
\\本站点\电梯响应楼层=2;
\\本站点\电梯前一运行方向=\\本站点\电梯运行方向;
\\本站点\电梯运行方向=3;
}
}
else if((\\本站点\电梯行程>=280)&&(\\本站点\电梯行程<=290))
{
if((\\本站点\电梯厢内楼3==1)||(\\本站点\电梯外楼层下3==1))
{
\\本站点\电梯响应楼层=3;
\\本站点\电梯前一运行方向=\\本站点\电梯运行方向;
\\本站点\电梯运行方向=3;
}
}
else if((\\本站点\电梯行程>=420)&&(\\本站点\电梯行程<=430))
{
if((\\本站点\电梯厢内楼4==1)||(\\本站点\电梯外楼层下4==1))
{
\\本站点\电梯响应楼层=4;
\\本站点\电梯前一运行方向=\\本站点\电梯运行方向;
\\本站点\电梯运行方向=3;
}
}
6.小结
通过这次实训我学到了很多，之前自己不会做到现在自己可以动手做了，不过通过这次实训让我发现自己还有很多方面的不足，还需要不当的学习不断的进取，通过这次实训也加强自己的动手能力，让我在组态王的应用上更娴熟！