基于组态王的温度监测控制系统课程设计报告

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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。
基于PLC和组态王的洗浴温度控制系统 、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。 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冇关知识完成基于组态王的模拟量监控系统设计。 、硬件介绍 2.1PLG的硬件结构 1.微处理器(CPU〕—一控制器的核心 2存储器(RAM、ROM) 3.输入、输出部件(ⅠO部件)——连接现场设备与CPU之问的接口电路 4电源部件——为PLC内部电路提供能源 5整体结构的PLC一一四部分装在同一机壳内 6.模块式结构的PLC—一各部件独立封装,称为模块,通过机架和总线连接 而成 7IO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 程器一一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.可编程控制器型有两种存储器: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 作用:连接用户输入输出设备和PIC控制器,将各输入信号转换成PC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。 对输入输岀接凵的要求:良好的抗下扰能力;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输入输岀接口的类型: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)用户应根据输入输岀信号的类型选择合适的输入输出接口。 2.4S7-200主要功能模块介绍 24.1CPU模块 S7-200的CPU模块包括一个中央处理单元、电源以及数字IO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,IO共计40点,可用于点 数较多,要求较高的中、小型系统。 24.2IO扩展模块 当CPU的Ⅰ○点薮不够或需要进行特殊功能的控制时,就要进行IO扩展, ⅠO扩展包括IO的扩展和功能模块的扩展。典型的数字量LO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14点(8点、16点)DC输出、4点(8点、16点)DC输入14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。 24.3功能扩展模块 当需要完成某些特殊功能的控制仼务时,CPU主机可以扩展特殊功能模块 典型的模拟量IO扩展模块有: 模拟量输入扩展模块EM23l有一种:4寳模拟量输入,2路热电阻输入和4 路热电偶输入 模拟量输入扩展模块EM32具有2路模拟量输出 模拟量输入/输岀扩展模块玊M35有4路模拟量输入路模拟量输岀 、实验原理 实验所用钦件为组态王,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吋监测与控制,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∫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PC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MO.0;而模拟量的操作一般需要操作AIWO 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AIWO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(输岀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41所示。 8王售 蟹睫B胜贸的 中如k中5玉 rpnr篱器线五示 图41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。在工程描述文本框屮输入对该工程的 描述文字。工程名称长度应小于32个字节,工程措述长度应小于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, 则将新建的工程没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“廾发”按钮或选择菜单“工具\切换到廾发系 统”,进入组态王的开发系统。如下图42所示 「盟昱启熙 图42组态王的开发系统 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和组态土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干画面廾发系统。.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。 403洗浴控制系统 厂〓m 蜜的(1:03.41 图43定义新画面图 44轧钢机的组态图 43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PIC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 设备配五向导——生产厂家。设备名称。厢方过 设吾配向导将您完成设哥的实 -55系丸 -572C系列 步 i设备 产厂家:西门之 设备名称 系列 通信揣述:FP工 取消 图45组态王配置图 配冒完成后,组态土和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,在组态干的变量定义中,定义了一个IO整数,IO整 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 个变量d控制M00寄存器的工作状态,为1bit位,控制中问继电器。变量定义 如图46和图4-7所示 本用性鉴定记录和天 生标屏桂报警定义话录和安全区 支星 奕量名:日 要封类 变星型,⑥ 求员半 或热 白值 次化灵度p 值(+·天「校 最大值39 厂保薮 厂只存参类 最原后自 最大倌JH 厂专效直 厂仔游 ]采集率F0y 关果率 字存器ML 恬头: 性开方高 上t 写属世c读弓只澳(只写m这村 写性C读写C只读C只写「允许DE访阿 匚确定」消 图4-6组态王变量定义图1 图47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。 403洗浴控制系统 ①…… 窗期水颂):03.411 图4-8组态王面板图 4.5配置門G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,AIWI对应的是 B-,B-。EM235模块内部ADC模块位数为16位,后4位无效,输出数据值的沱 6 围为0~32000。 分客 SY1 SW2 SY 满量栏毓λ CFF 25 0至500mV NNN 2.5mv SW6 SW6 满量程输入 分辨率 20Q0 0000 00q +250mV 125V OFF oNCF OFFOFF ONCFFCFFCFF 10 EM235开关 单双极性增益 SWi SW2 SW3 Swe4Isws「SW6|选择选择选择 ON=OFF 0 OFFONOFF 0.4 OFF ON 图49EM235配置图 4.6PLG梯形图程序设计 在Step200中使用MOW模块,将AIWO寄存器内的值传递到ⅴW100中 并且组态工通过控制M0.1来控制Q0.0输出。梯形图见图4-10所示。 网络1网络题 网缩主释 SMOO I DI EN ENO QUTFACO ENO ACO-IN ITFVD220 EN D220N1 QUTFVD224 4002 0) 4.0 7 网络2 100 Q02 网络3 Q03 图4-10STEP200梯形图 在组态王控制PLC的输出端的时候,考虑到操作的便捷性,使用了中间继 电器M0.0,组态王写入中间继电器M0.0的状态控制Q0.1的输出。采集到的电 压值是一个0-32000的十进制数据,需要在组态王中完成转换 4.7构建数据库 回到匚 xplorer界面,选择“数据\数据词典”,弹出工程浏览器窗口。在工 程浏览器右侧用鼠标左键双击“新建”图标,弹出“定义内存变量属性”对话框 例如,在“变量名”处输入变量名,如a;在“变量类型”处选择变量类型如 内存整型,其它属性目前不用更改,单击“桷定”即可。 上面的对话框在“变量类型”处选择变量类型如IO整数;在“连接设备” 中选择先前定义好的IO汝备新建IO设备;在“寄存器”中定义为Q0.6;在“数 据类型”中定义为bit类型。其它属性日前不用更改,单击“确定”即可 根据以上数据库的构建过程,把组态图中的各个图形进行定义,如a、 a2、gd等等。构建的数据库组态王数据词典如图4-11所示。 字行率 存实 10 转动 机状态 存武出 新设會 新O设量 图4-11组态王数据词典 五、实验结果及现象

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