plc控制技术综合实验系统设计
摘 要 可编程控制器是自动化专业的一门重要专业课程，当前学生在学习PLC时会遇到动手能力不够或者没有一本合适的实验指导书指导其学习的问题。PLC控制技术综合实验系统设计为了解决这个问题，以西门子S7-200PLC为例，从简单到复杂、循序渐进的实验内容，教会读者如何利用可编程控制器去开发工程，满足学生的学习需求，真正学会PLC这门课程。本文根据实验内容安排编写了三个层次的实验，包括PLC基本指令实验、PLC提高实验、PLC综合实验。PLC基本指令实验内容包括位逻辑指令、定时器指令、计数器指令、传送指令、移位和循环指令、数字运算指令、程序控制指令，中断指令的实验内容。旨在通过基本指令实验的学习，学生能够快速掌握西门子200PLC的指令系统。PLC提高实验部分包括：步进电机的控制、组态王与PLC的TCP/IP协议通信、以及PID控制三项异步电机的调速实验。通过提高实验的学习，学生能够快速掌握PLC的系统开发技巧。PLC综合实验通过一个工程应用(基于工业以太网的PLC可预装式变电站监控系统)为读者详细介绍了如何使用PLC去开发满足工程实际需求的自动化系统。
目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
目 录 III
第1章 绪论 1
1.1 问题的提出及研究意义 1
1.2本文的章节安排及主要工作 1
第2章 PLC基本指令实验 2
实验一 位逻辑指令实验 2
实验二 定时器指令实验 4
实验三 计数器指令实验 5
实验四 传送指令实验 6
实验五 移位和循环指令实验 6
实验六 数字运算指令实验 7
实验七 程序控制指令实验 7
实验八 中断指令实验 8
第3章 PLC提高实验 9
实验一 组态王与PLC TCP/IP协议通信实验 9
实验二 步进电机的正反转控制实验 11
实验三 步进电机的定位控制实验 14
实验四 PID闭环控制三项异步电机调速实验 17
一、 PLC程序流程图 18
二、 梯形图程序编写 19
三、MCGS界面设计
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
22
四、设备组态 23
第4章 PLC综合实验—变电站监控系统 25
4.1 系统设计目标与原则 25
4.2 系统设计的主要参数和功能 26
4.3系统总体方案设计 26
4.4系统硬件设计 27
4.4.1硬件设计目标 27
4.4.2硬件方案设计 27
4.4.3网络结构设计 28
4.4.4设备状态监测设计 29
4.4.5环境状态监测设计 30
4.5系统软件设计 30
4.5.1高压开关柜，变压器，低压柜监控界面设计 30
4.5.2 SF6监控系统系统设计 31
4.5.3故障诊断与恢复系统 32
4.5.4 PLC梯形图编写 32
4.5.5 报表系统设计 35
4.5.6用户参数设置设计 35
4.5.7 环境状态监测界面设计 36
4.5.8 报警系统界面设计 36
4.6系统调试 37
4.7 结论 37
第5章 总结与展望 38
致 谢 39
参考文献 40
附录 43
第1章 绪论
1.1 问题的提出及研究意义
可编程逻辑控制器，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC以其功能行强，抗干扰能力强，系统稳定，编程方法简单，使用灵活，便于实现通信联网，实现分散控制，集中管理及计算机组态监控，因而在各种自动化控制领域有着广泛的应用。但是在当前的教学体系中，许多学者在编写可编程控制器教程时，总是偏重在理论体系上，而更多忽略了学生的动手能力。因此编写一本适合当前可编程控制器的实验指导书是非常符合学生学习的要求，对可编程控制器的学习具有相当重要的意义 。
1.2本文的章节安排及主要工作
全文共分为五个章节，论文的内容安排如下：
第一章 绪论，介绍了课题意义；
第二章 可编程控制器基本指令实验，根据西门子200PLC的指令系统编写基本指令实验；
第三章 PLC提高实验，根据实验内容编写适合学生进一步学习的要求；
第四章 PLC综合实验，内容介绍了基于以太网的可预装式变电站监控系统的设计详细内容，为同学真正应用PLC开发工程实例提供了参考。
第五章 总结与展望
PLC基本指令实验
可编程控制器基本指令实验主要介绍S7200基本指令系统的学习，包括位逻辑，定时器，计数器，传送指令，移位和循环指令，数字运算指令，程序控制指令，中断指令实验。实验设计主要为了配合老师课后教学的补充学习，为学生课后学习提高指导内容。基本指令实验软件主要包括STEP Micro/Win 西门子编程软件和IASIMU107B仿真接口软件，不涉及到硬件支持，学生在课后时间能独立完成该部分的实验内容。
实验一 位逻辑指令实验
一、实验目的
1.掌握位逻辑指令的使用。
2.掌握位逻辑指令参数的设置。
二、实验内容
本实验内容主要包括对触点和线圈指令的编程练习。
实验梯形图:
图21 位逻辑指令梯形图
图中I0.0，I0.1是触点，Q0.0，Q0.1是线圈，当I0.0和I0.1同时得电以后，Q0.0才导通，否则Q0.1导通。
实验步骤：
点击STEP Micro/Win SP9菜单栏的文件按钮，新建工程；
根据实验梯形图在编程界面编写梯形图；拖动位逻辑触点，点击“???”,命名为I0.0，其他的位逻辑触点一样；
编写完成以后保存工程，并点击文件下拉菜单栏的导出按钮，导出为.awl格式文件，如图22所示；
图22 导出程序块
（4）直接运行IASIMU107B，如图23所示；
图23 IASIMU107B主界面
（5）点击IASIMU107B的菜单栏【文件】【载入用户程序】，导入.awl文件，如图24所示；
图24 载入用户程序
三、实验仿真结果
常开触点I0.0和I0.1断开，Q0.1接通 ，如图25所示；
图25 仿真结果1
常开触点I0.0和I0.1接通（闭合），Q0.0接通，如图26所示；
图26 仿真结果2
实验二 定时器指令实验
目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
目 录 III
第1章 绪论 1
1.1 问题的提出及研究意义 1
1.2本文的章节安排及主要工作 1
第2章 PLC基本指令实验 2
实验一 位逻辑指令实验 2
实验二 定时器指令实验 4
实验三 计数器指令实验 5
实验四 传送指令实验 6
实验五 移位和循环指令实验 6
实验六 数字运算指令实验 7
实验七 程序控制指令实验 7
实验八 中断指令实验 8
第3章 PLC提高实验 9
实验一 组态王与PLC TCP/IP协议通信实验 9
实验二 步进电机的正反转控制实验 11
实验三 步进电机的定位控制实验 14
实验四 PID闭环控制三项异步电机调速实验 17
一、 PLC程序流程图 18
二、 梯形图程序编写 19
三、MCGS界面设计
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
22
四、设备组态 23
第4章 PLC综合实验—变电站监控系统 25
4.1 系统设计目标与原则 25
4.2 系统设计的主要参数和功能 26
4.3系统总体方案设计 26
4.4系统硬件设计 27
4.4.1硬件设计目标 27
4.4.2硬件方案设计 27
4.4.3网络结构设计 28
4.4.4设备状态监测设计 29
4.4.5环境状态监测设计 30
4.5系统软件设计 30
4.5.1高压开关柜，变压器，低压柜监控界面设计 30
4.5.2 SF6监控系统系统设计 31
4.5.3故障诊断与恢复系统 32
4.5.4 PLC梯形图编写 32
4.5.5 报表系统设计 35
4.5.6用户参数设置设计 35
4.5.7 环境状态监测界面设计 36
4.5.8 报警系统界面设计 36
4.6系统调试 37
4.7 结论 37
第5章 总结与展望 38
致 谢 39
参考文献 40
附录 43
第1章 绪论
1.1 问题的提出及研究意义
可编程逻辑控制器，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC以其功能行强，抗干扰能力强，系统稳定，编程方法简单，使用灵活，便于实现通信联网，实现分散控制，集中管理及计算机组态监控，因而在各种自动化控制领域有着广泛的应用。但是在当前的教学体系中，许多学者在编写可编程控制器教程时，总是偏重在理论体系上，而更多忽略了学生的动手能力。因此编写一本适合当前可编程控制器的实验指导书是非常符合学生学习的要求，对可编程控制器的学习具有相当重要的意义 。
1.2本文的章节安排及主要工作
全文共分为五个章节，论文的内容安排如下：
第一章 绪论，介绍了课题意义；
第二章 可编程控制器基本指令实验，根据西门子200PLC的指令系统编写基本指令实验；
第三章 PLC提高实验，根据实验内容编写适合学生进一步学习的要求；
第四章 PLC综合实验，内容介绍了基于以太网的可预装式变电站监控系统的设计详细内容，为同学真正应用PLC开发工程实例提供了参考。
第五章 总结与展望
PLC基本指令实验
可编程控制器基本指令实验主要介绍S7200基本指令系统的学习，包括位逻辑，定时器，计数器，传送指令，移位和循环指令，数字运算指令，程序控制指令，中断指令实验。实验设计主要为了配合老师课后教学的补充学习，为学生课后学习提高指导内容。基本指令实验软件主要包括STEP Micro/Win 西门子编程软件和IASIMU107B仿真接口软件，不涉及到硬件支持，学生在课后时间能独立完成该部分的实验内容。
实验一 位逻辑指令实验
一、实验目的
1.掌握位逻辑指令的使用。
2.掌握位逻辑指令参数的设置。
二、实验内容
本实验内容主要包括对触点和线圈指令的编程练习。
实验梯形图:
图21 位逻辑指令梯形图
图中I0.0，I0.1是触点，Q0.0，Q0.1是线圈，当I0.0和I0.1同时得电以后，Q0.0才导通，否则Q0.1导通。
实验步骤：
点击STEP Micro/Win SP9菜单栏的文件按钮，新建工程；
根据实验梯形图在编程界面编写梯形图；拖动位逻辑触点，点击“???”,命名为I0.0，其他的位逻辑触点一样；
编写完成以后保存工程，并点击文件下拉菜单栏的导出按钮，导出为.awl格式文件，如图22所示；
图22 导出程序块
（4）直接运行IASIMU107B，如图23所示；
图23 IASIMU107B主界面
（5）点击IASIMU107B的菜单栏【文件】【载入用户程序】，导入.awl文件，如图24所示；
图24 载入用户程序
三、实验仿真结果
常开触点I0.0和I0.1断开，Q0.1接通 ，如图25所示；
图25 仿真结果1
常开触点I0.0和I0.1接通（闭合），Q0.0接通，如图26所示；
图26 仿真结果2
实验二 定时器指令实验
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