教學(xué)目的1

二、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求------------------------------------------1

三、自動化裝置設(shè)計(jì)任務(wù)及控制要求----------------------------1

四、PLC選型及工作原理--------------------------------------2

五、軟件設(shè)計(jì)要求--------------------------------------------5

六、態(tài)王軟件監(jiān)控界面設(shè)計(jì)-----------------------------------12

七、實(shí)驗(yàn)操作步驟-------------------------------------------14

八、設(shè)計(jì)收獲、體會和建議-----------------------------------16

九、參考文獻(xiàn)-----------------------------------------------16

一、教學(xué)目的

1、深入學(xué)習(xí)壓力變送器測量方法和電動調(diào)節(jié)閥操作。

2、了解所謂耦合系統(tǒng)多變量系統(tǒng)的概念。

3、提出解決耦合控制系統(tǒng)的方案

二、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求

1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

該綜合設(shè)計(jì)是針對自動化專業(yè)方向的學(xué)生進(jìn)行的設(shè)計(jì)，是利用所學(xué)過的《自動控制原理》、

《檢測技術(shù)及儀表》、《電機(jī)及拖動基礎(chǔ)》、《電氣控制及PLC》、《工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)》等課程基本知

識進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過自動化綜合實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)實(shí)際工程觀念、綜合運(yùn)用專業(yè)知識，掌握自動化控制

系統(tǒng)的原理、構(gòu)成、程序設(shè)計(jì)、系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行等方法，全面了解自動化控制的工作程序、工作

內(nèi)容，自動化設(shè)計(jì)的整體了解，通過自動化綜合實(shí)驗(yàn)使學(xué)生能將各課程所學(xué)知識進(jìn)行有機(jī)結(jié)合

并綜合應(yīng)用，掌握自動化綜合實(shí)驗(yàn)基本程序和方法。通過組態(tài)王界面實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)單回路水壓的控

制。

2、實(shí)驗(yàn)方案

被調(diào)量為調(diào)節(jié)閥開度，控制目標(biāo)是管道壓力，通過測量管道壓力，控制器與給定值進(jìn)行比

較，然后輸出控制值到調(diào)節(jié)閥。

首先進(jìn)行比例控制，看控制效果，進(jìn)行比較。

然后進(jìn)行積分控制，看控制效果，進(jìn)行比較。

最后在比例控制中加入積分控制，看控制效果，進(jìn)行比較。

3、實(shí)驗(yàn)設(shè)備

A3000實(shí)驗(yàn)裝置一臺，計(jì)算機(jī)一臺

三、自動化裝置設(shè)計(jì)任務(wù)及控制要求

1.控制要求

1）熟悉操作調(diào)節(jié)閥，對壓力進(jìn)行測量。

2）學(xué)會操作變頻器

3）測量數(shù)據(jù)，并記錄分析數(shù)據(jù)。

4）分析關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)。

2、自動化裝置設(shè)計(jì)

1）液位壓力傳感器

液位壓力傳感器是兩線制接法，輸出信號為4?20mA電流信號。如圖2-2-2所示:

圖2-2-2壓力傳感器接線原理圖

------------o24VDC端口ab之間接負(fù)載（250?500Q）。檢驗(yàn)

傳感器變送電路壓力傳感器信號時(shí)，在ab之間串一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電

-=----------oa

阻，然后測其上的壓降，可以算出ab間的電流。

1b無水時(shí)應(yīng)顯示3.85?4.00mA,吹入空氣，電流

值增大。

液位傳感器實(shí)際是一個(gè)壓力傳感器。當(dāng)水箱中沒有水時(shí)，ab間的電流應(yīng)當(dāng)為4.00mA（標(biāo)

準(zhǔn)狀態(tài)），但由于安裝位置原因，ab間的電流約為3.8?4.0mA（百特儀表量程范圍設(shè)為4~

20mA）。如果誤差比較大，則可以在控制系統(tǒng)中進(jìn)行校正。例如如果測量值低于4毫安，則直

接顯示Oo然后測量值上加上一定高度，從而獲得比較準(zhǔn)確的液位高度。一般過程控制不要求

這個(gè)絕對高度。

注意：加電幾分鐘后才能獲得準(zhǔn)確數(shù)值。

液位的控制范圍在0%-85%之間，而電流范圍在4-17.51T1A之間。壓力的控制范圍在

35%-70%之間，而電流范圍10-15.5mA之間。

測量或控制量測量或控制量標(biāo)號使用PLC端口使用ADAM端口

電磁流量計(jì)LT103AI0AI0

變頻器控制TR101AOOAOO

調(diào)節(jié)閥控制FV101AO1AO1

捽制系統(tǒng)接線表

四、PLC選型及工作原理

1、硬件介紹

PLC采用循環(huán)執(zhí)行用戶程序的方式,OB1是用于循環(huán)處理的組織塊（主程序），它可以調(diào)

用別的邏輯塊，或被中斷程序（組織塊）中斷。在起動完成后，不斷地循環(huán)調(diào)用OB1,在OB1

中可以調(diào)用其它邏輯塊（FB,SFB,FC或SFC）。循環(huán)程序處理過程可以被某些事件中斷。在循環(huán)

程序處理過程中,CPU并不直接訪問I/O模塊中的輸入地址區(qū)和輸出地址區(qū)，而是訪問CPU內(nèi)

部的輸入/輸出過程映像區(qū)。批量輸入、批量輸出。

1）S7系列：傳統(tǒng)意義的PLC產(chǎn)品，S7-200是針對低性能要求的小型PLCoS7-300是

模塊式中小型PLC,最多可以擴(kuò)展32個(gè)模塊。S7-400是大型PLC,可以擴(kuò)展300多個(gè)模塊。

S7-300/400可以組成MPI、PROFIBUS和工業(yè)以太網(wǎng)等。

2）M7-300/400：采用與S7-300/400相同的結(jié)構(gòu)，它可以作為CPU或功能模塊使用。具有

AT兼容計(jì)算機(jī)的功能，可以用C,C++或CFC等語言來編程。

3）C7由S7-300PLC,HMI（人機(jī)接口）操作面板、I/O、通信和過程監(jiān)控系統(tǒng)組成。

4）WinAC基于Windows和標(biāo)準(zhǔn)的接口（ActiveX,OPC）,提供軟件PLC或插槽PLC。

S7-300系列PLC簡介

S7-300的CPU模塊（簡稱為CPLB都有一個(gè)編程用的RS-485接口，有的有PROFIBUS-DP

接口或PtP串行通信接口，可以建立一個(gè)MPI（多點(diǎn)接口）網(wǎng)絡(luò)或DP網(wǎng)絡(luò)。

只需要擴(kuò)展一個(gè)機(jī)架，可以使用價(jià)格便宜的IM365接口模塊對。數(shù)字量模塊從0號機(jī)架

的4號槽開始，每個(gè)槽位分配4個(gè)字節(jié)的地址，32個(gè)I/O點(diǎn)。模擬量模塊一個(gè)通道占一個(gè)字

地址。從IB256開始，給每一個(gè)模擬量模塊分配8個(gè)字。

2、模塊診斷功能

可以診斷出以下故障：失壓，熔斷器熔斷，看門狗故障，EPROM、RAM故障。模擬量模

塊共模故障、組態(tài)/參數(shù)錯誤、斷線、上下溢出。

3、過程中斷

數(shù)字量輸入信號上升沿、下降沿中斷，模擬量輸入超限，CPU暫停當(dāng)前程序，處理OB40。

1）狀態(tài)與故障顯示LED

SF（系統(tǒng)出錯/故障顯示，紅色）：CPU硬件故障或軟件錯誤時(shí)亮。

BATF（電池故障，紅色）：電池電壓低或沒有電池時(shí)亮。

DC5V（+5V電源指示，綠色）：5V電源正常時(shí)亮。

FRCE（強(qiáng)制，黃色）：至少有-一個(gè)I/O被強(qiáng)制時(shí)亮。

RUN（運(yùn)行方式，綠色）：CPU處于RUN狀態(tài)時(shí)亮；重新啟動時(shí)以2Hz的頻率閃亮；

HOLD（單步、斷點(diǎn)）狀態(tài)時(shí)以0.5Hz的頻率閃亮。

STOP（停止方式，黃色）：CPU處于STOP,HOLD狀態(tài)或重新啟動時(shí)常亮。BUSF（總

線錯誤，紅色）。

(l)RUN-P(運(yùn)行-編程)位置：運(yùn)行時(shí)還可以讀出和修改用戶程序，改變運(yùn)行方式。

(2)RUN(運(yùn)行)位置：CPU執(zhí)行、讀出用戶程序，但是不能修改用戶程序。

(3)STOP(停止)位置：不執(zhí)行用戶程序，可以讀出和修改用戶程序。

(4)MRES(清除存儲器)：不能保持。將鑰匙開關(guān)從STOP狀態(tài)搬到MRES位置，可復(fù)

位存儲器，使CPU回到初始狀態(tài)。復(fù)位存儲器操作：通電后從STOP位置扳到MRES位置，

“STOPPED熄滅Is,亮Is,再熄滅Is后保持亮。放開開關(guān)，使它回到STOP位置，然后又

回到MRES,“STOP”LED以2Hz的頻率至少閃動3s,表示正在執(zhí)行復(fù)位，最后“STOP”

LED一直亮。

某些CPU模塊上有集成I/O。PLC使用的物理存儲器：RAM,ROM,快閃存儲器(Flash

EPROM)和EEPROM。

2)S7-300的輸入/輸出模塊

背

板

總

線

接

口

圖2-7數(shù)字里輸入模塊圖2-8數(shù)字量輸入模塊

兩線式接近開關(guān)的漏電流小于輸入模塊允許的靜態(tài)電流，匯點(diǎn)輸入的電流流進(jìn)輸入模塊,

反之為源輸入電路。

強(qiáng)

總

線

接0

口

負(fù)或

圖2-9數(shù)字量輸出模塊圖2T0數(shù)字地輸出模塊

背

板

總

線

接

口DC24V

圖2-11數(shù)字最輸出模塊

SM323是S7-300的數(shù)字量輸入輸出模塊，8DI/8DO,16DI/16DO。

圖2-12模擬量輸入模塊

五、軟件設(shè)計(jì)要求

1、模擬量通道參數(shù)配置

如圖所示:

左鍵雙擊此模擬量模塊，進(jìn)入通道參數(shù)設(shè)置，界而如圖所示:

設(shè)置模擬量輸入輸出通道起始地址為128；

點(diǎn)擊“ParameterAssignment”設(shè)置模擬量各輸入輸出通道信號模式為：電流

4~20mA(S7-Format),如圖所示：

Properties-DPslave2<J

Address/IDParom?t?rAssicni??nt

ParamotefsJValue

日^-51Stationparameters

Device-specificparameters

i旬diagnosisalarm

司channel0:wirebreak

-回channel1.wirebreak

!回channel2behavkxatPLCSTOPswitchsubstitutevalue

,mchannel3:behavioratPLCSTOPswitchsubstitutevalue

*S1Kanai0:Funktioncurrent4.20mA(S7-Fo<maJ)

!j￡)Kanai1:Funktioncurrent4.20mA(S7-Fo?mat)

channel2:functioncu“en14..20mA(S7.Fotmat]

3:functioncurrent4.20mA(S7-Forma?)

-回channel0:meas.cyclevoltage*/-1OV(S7-FocmatJ

回channel1meas.cyclevoUage1,5V(S7-Focmat)

—fs1channel2:substitutevaluecurrent-*-/-20mA(S7-F(xmat)

l一回channel3:substitutevalue

voltage0..10V(S7-Format)

,「IHexparameterassignmentcurrent020mA(S7-Fo<mat)

channelnotactive

2、程序下載

如圖所示，激活A(yù)3000實(shí)驗(yàn)程序下的“Blocks”點(diǎn)擊下載按鈕，實(shí)現(xiàn)整個(gè)程序塊(包括0B1、

0B121,FB41、DB1、DB2、DB3)的下載。

ADAM8000硬件配置說明

首先進(jìn)行硬件連線。采用透明網(wǎng)關(guān)或串口線連接完畢后，對PLC通電。然后運(yùn)行SIMATIC

Manager,進(jìn)入Huatec\SIMATIC3000\Hardware硬件配置窗口。如圖6-4-1所示：

SIMATICManager-[Huatec-C:\DocumentsandSettings'...\ADAM8000實(shí)婺程序]

主窗口點(diǎn)擊(0)UR,然后察看目錄View\Catalog,在SIMATIC300/CPU-300/CPU315-2DP

下添加6ES7315-2AF01-0AB0電源模塊和DP電纜。如圖6-4-2所示：

雙擊(O)UR中的DP,進(jìn)入屬性設(shè)置窗口，如圖所示:

點(diǎn)擊Properties...設(shè)置DP電纜。在Parameters里，點(diǎn)擊New添加DP電纜。在彈出的窗

口中選擇NetworkSettings標(biāo)簽，進(jìn)行如下圖所示設(shè)置：

出HWConfig-[SIMATHZ300(Configuration)--Huatec]

!1StationEditInsertPLCViewQstionsWindowHelp-|g|x|

:口|詡髀悒照|宣||曲曲|任南歿|k?|

oProperties-DP-(R0/S2.1)兇

General|AddressesIOperatingModeIConfij3irationI

2

■QIProperties-PROFIBUSinterface兇

3_

GeneralP&rafneters

q

5

Address：

-6-Fd

8

-9-

10Subnet：

----notnetworked-

Z2

確定

PressFltogetHelp.

確定后，便添加了PROFIBUS(l):DPmastersystem(1)0在上面下掛DP模塊，如圖下所示。

在右側(cè)Catalog窗口中按圖中路徑選擇添加ADAM_CPU321xo然后點(diǎn)擊主窗口的ADAM821x

模塊，加入電源模塊和擴(kuò)展模塊。

如果Catalog里沒有該模塊，則首先關(guān)閉當(dāng)前配置窗口，然后即可添加該模塊的.gsd文件。

以下設(shè)置類似。

雙擊主窗口的ADAM821X模塊，設(shè)置模塊站地址。如圖所示:

調(diào)試：右鍵點(diǎn)擊ADAM821X模塊下的擴(kuò)展模塊，選擇Monitor/Modify,進(jìn)入模塊監(jiān)控窗口。

可對寄存器輸入輸出值進(jìn)行監(jiān)控和修改。如下圖所示：

3、西門子變頻器MicroMaster420

1）變頻器BOP面板手動調(diào)節(jié)，設(shè)置如下：

P0003=3

P0010=0

P0700=6（DP信號控制）

Pl000=6（DP信號控制）

P0918=DP站地址（面板后撥碼開關(guān)設(shè)置優(yōu)先）

2)Step7-V5.1編程軟件

打開ADAM8000實(shí)驗(yàn)程序，進(jìn)入Huatec\SIMATIC3000\Hardware進(jìn)行硬件配置

察看View\Catalog,在HardwareCatalog窗口中選擇PROFIBUSDP\AdditionalField

Devices\Drives\SIMOVERT\MICROMASTER4。如果該路徑存在，則表示已經(jīng)添加MM420

的.gsd文件。如果沒有該路徑，則首先關(guān)閉當(dāng)前配置窗口，然后即可添加.gsd文件。

如圖所示。DP電纜下掛MM420。在HardwareCatalog窗口中添加PROFIBUSDP\Additional

FieldDevices\Drives\SIMOVERT\MICROMASTER4\4PKW,2PZD(PPO1)到MM420。設(shè)

置模塊站地址和上述面板所設(shè)站地址相同。

D|國8、悝圓劍」印金閻nJ8暨］堂］

I-FROFUUSDP

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SQ]Drivts

R口SliOVIRT

Univ?rs*laodul*

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4FKW.2FZDffTO1)

opiw.2PZDaro3)

4TKH,4FZD?hol?coi

?TKtl.4FZDwordcon

0FKW,4FZD?hol?coi

0PKW.4PZDwordcon：

—HM43O/44Oonly:PZD

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4PKW.6PZDwordC4i

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畫，IClos?d-LoopController

田__JCoafi<ur?dStations

田口DPVOsl?v?s

@,JDP/AS-i

gC、?..u

下載硬件配置程序給ADAM8000PLCo

調(diào)試。右鍵點(diǎn)擊MM420下的2AxModule,選擇Monitor/Modify,進(jìn)入變頻器監(jiān)控窗口。

其中：

PIW272為變頻器當(dāng)前狀態(tài)值

PIW274為變頻器實(shí)際頻率值

PIW264為控制字輸入地址，可以通過寫入控制數(shù)據(jù)對變頻器進(jìn)行控制：

W#16#047E變頻器準(zhǔn)備Ready

W#16#047F變頻器啟動Start

W#16#04EF變頻器清錯

3、變頻器控制程序的編寫

如圖所示是控制變頻器的命令：“準(zhǔn)備”，“啟動”“清錯”。分別發(fā)送#47E,#47F,#4FE

變頻?§命令控制

簡單一些.變頻器依次準(zhǔn)磊.啟動,如果有錯.則清錯

準(zhǔn)勢，只能在變頻器用到時(shí)才能使用

緊急停車，如圖所示。

非急停，是否串級，如果是，則輸出PID1到中間變量

非急停，是否串級，如果不是，則輸出PIDO到中間變量

最終輸出，如果MV_SEL=O,則從A0輸出，如果MV_SEL=1,則從變頻器輸出。27648

轉(zhuǎn)換成16385輸出到變頻器。27648為輸出的外設(shè)數(shù)據(jù)，16385對應(yīng)50Hz。如果用戶設(shè)置頻率

讀取頻率，都只能是100%-100%.沒有％符號,也就是-100.0?100.0。

由于這里都是DWORD格式，為了送到監(jiān)控軟件，所以進(jìn)行了轉(zhuǎn)換。

高低限值判斷。送至UDOO,Ok

將限備警的輸出

Network23:Title:

低陽超警的輸出

在變頻器可以訪問的情況下。給出一些信息。

Netnork25:Title:

注意，如果變頻器和ET200s不可用。