PLC控制技术实训总结报告

原创 2020-05-14 19:29  阅读

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  承德石油高等专科学校计算机与信息工程系 2010-2011 学年第一学期 控制技术》 《PLC 控制技术》实训总结报告 姓 班 名: 级: 指导教师: 指导教师: 实训时间: 实训时间:2010-10-18 至 2011-11-26 目录 前言 ............................................................................................................................... 3 实训背景 ................................................................................................................ 3 实训目的 ................................................................................................................ 3 实训器材 ................................................................................................................ 3 设计选题 ................................................................................................................ 3 1. PLC 控制系统应用现状及发展趋势 .................................................................. 4 . 1.1 应用现状 .......................................................................................................... 4 1.2 主流产品介绍 .................................................................................................. 5 1.3 发展趋势 .......................................................................................................... 8 2.主要实训项目及解决方案(书写三个解决方案,每组选择一个题目) ......... 9 .主要实训项目及解决方案(书写三个解决方案,每组选择一个题目) 2.1 项目 1 及解决方案 .......................................................................................... 9 2.1.1 项目介绍................................................................................................. 9 2.1.2 硬件配置及 I/O ...................................................................................... 9 2.1.3 梯形图设计........................................................................................... 10 2.2 项目 2 及解决方案 ........................................................................................ 10 2.2.1 项目介绍............................................................................................... 10 2.2.2 硬件配置及 I/O .................................................................................... 10 2.2.3 梯形图设计........................................................................................... 11 2.3 项目 3 及解决方案 ........................................................................................ 13 2.3.1 项目介绍............................................................................................... 13 2.3.2 硬件配置及 I/O .................................................................................... 14 2.3.3 梯形图设计........................................................................................... 15 3.实训过程总结 ....................................................................................................... 18 . 3.1 实训收获 ........................................................................................................ 18 3.2 存在的问题及解决思路 ................................................................................ 19 4.结束语 ................................................................................................................... 19 . 2 前言 实训背景 PLC 控制功能是通过存放在存储器内的程序来实现的, 主要对控制功能作必 要地修改,只需改变软件指令即可,使硬件软件化。可编程序控制器采用易学易 懂的梯形图语言,它是以计算机软件技术构成人们惯用的继电器模型,形成一套 独具风格的以继电器梯形图为基础的形象编程语言, 梯形图使用的符号和定义与 常规的继电器展开图完全一致,电气操作人员使用起来得心应手,不存在计算机 技术与传统电气控制技术之间的专业“鸿沟” 。在了解 PLC 简要工作原理和它的 编程技术之后,就可结合实际需要进行应用设计,进而将 PLC 用于实际控制系 统中。该课程实训的任务是培养学生利用 PLC 应用技术,设计和开发自动化控 制装置的综合运用能力。 实训目的 通过本次课程设计让同学们了解 PLC 的内部结构以及工作原理, 掌握 S7-200 可编程控制器的指令系统,熟悉各个指令及其应用,培养学生利用 PLC 技术设 计和开发控制装置的综合运用能力。重点是将 PLC 应用于实际,根据控制要求 对 PLC 进行编程和使用。 实训器材-90HC 可编程序控制器训练装置 2.模拟实验单元板 3.导线.计算机(带编程软件) 设计选题 任务 1:传送带控制(3 个电机) 任务 2:抢答器控制系统 任务 3:小车入库控制 任务 4: 工作台往复手动/自动控 制 任务 5:液体混合控制装置控制 1组 1组 1组 1组 1组 3 任务 6:循环灯光控制 任务 7:水塔自动上水 任务 8:自动售货机控制 任务 9:电梯控制(三层) 任务 10:电梯控制(四层) 任务 11:数码显示控制 任务 12:邮件分拣机控制 任务 13:十字路通灯控制 任务 14:装配流水线. PLC 控制系统应用现状及发展趋势 . 1.1 应用现状 我国的工业发展及自动化应用水平与工业发达国家相比有几十年的滞后,按 目前的经济形势分析,我国将迎来一个 PLC 市场高速增长的时期。机遇中国经 济稳定迅速增长的现状,今后若干年内中国 PLC 市场将保持持续高速增长。相 关数据显示, 初步估计目前在我国本土销售的 PLC 总量为 30~40 亿元人民币 (不 含随进口主设备配套的 PLC) 年增长率为 15~20%。 , 巨大的市场需求为发展 PLC 业务提供了男的的历史机遇, 国内有实力的自动化公司应充分利用在市场、 技术、 行业影响和品牌等方面的积累,大力拓展 PLC 业务,是国产 PLC 早日成为中国 PLC 市场的主演参与者之一。 目前, 世界上有 200 多厂家生产 300 多品种 PLC 产品, 主要应用在汽车 (20%) 、 、 (14.6%) 金属/矿上 、 (11.5%) 纸浆/造纸 、 (11.3%) 粮食加工 (16.4%) 化工/制药 等行业。 在我国应用的 PLC,几乎涵盖了世界所有的品牌,呈现八国联军的态势,但 从行业上分析,有各自的势力范围。中大型集控系统采用欧美 PLC 居多,小型 控制系统、机床、设备单体自动化及)OEM 产品采用日本的 PLC 居多。欧美 PLC 在网络和软件方面具有优势,而日本 PLC 在灵活和价位方面占优势。我国 的 PLC 供应渠道,主要有制造商、分销商(代理商) 、系统集成商、 )OEM 用户、 最终用户。其中,大部分 PLC 是通过分销商和系统集成商达到最终用户的。 4 在中国市场上西门子,三菱和欧姆龙都是在中国市场上传统的供应商,在很 多领域占得了先机,相对应的是施耐德和 LG 这些后来者虽然市场快速增长,但 是距离先行者仍有一定的差距。某些品牌会侧重于一些行业,如施耐德更加注重 电力行业,罗克韦尔在冶金行业表现出众。此外,国产 PLC 品牌发展得也很快, 并夺取了一定的市场份额。 1.2 主流产品介绍 世界上 PLC 产品可按地域分成三大流派:一个流派是美国产品,一个流派是 欧洲产品,一个流派是日本产品。美国和欧洲的 PLC 技术是在相互隔离情况下 独立研究开发的,因此美国和欧洲的 PLC 产品有明显的差异性。而日本的 PLC 技术是由美国引进的,对美国的 PLC 产品有一定的继承性,但日本的主推产品 定位在小型 PLC 上。美国和欧洲以大中型 PLC 而闻名,而日本则以小型 PLC 著 称。 美国 PLC 产品 美国是 PLC 生产大国,有 100 多家 PLC 厂商,著名的有 A-B 公司、通用电气 (GE)公司、莫迪康(MODICON)公司、德州仪器(TI)公司、西屋公司等。 其中 A-B 公司是美国最大的 PLC 制造商,其产品约占美国 PLC 市场的一半。 A-B 公司产品规格齐全、种类丰富,其主推的大、中型 PLC 产品是 PLC-5 系 列。 该系列为模块式结构, CPU 模块为 PLC-5/10、 PLC-5/12、 PLC-5/15、 PLC-5/25 时,属于中型 PLC,I/O 点配置范围为 256~1024 点;当 CPU 模块为 PLC-5/11、 PLC-5/20、PLC-5/30、PLC-5/40、PLC-5/60、PLC-5/40L、PLC-5/60L 时,属于 大型 PLC,I/O 点最多可配置到 3072 点。该系列中 PLC-5/250 功能最强,最多 可配置到 4096 个 I/O 点,具有强大的控制和信息管理功能。大型机 PLC-3 最多 可配置到 8096 个 I/O 点。A-B 公司的小型 PLC 产品有 SLC500 系列等。 GE 公司的代表产品是:小型机 GE-1、GE-1/J、GE-1/P 等,除 GE-1/J 外,均 采用模块结构。 GE-l 用于开关量控制系统, 最多可配置到 112 个 I/O 点。 GE-1/J 是更小型化的产品,其 I/O 点最多可配置到 96 点。GE-1/P 是 GE-1 的增强型产 品,增加了部分功能指令(数据操作指令) 、功能模块(A/D、D/A 等) 、远程 I/O 功能等,其 I/O 点最多可配置到 168 点。中型机 GE-Ⅲ,它比 GE-1/P 增加了中 断、故障诊断等功能,最多可配置到 400 个 I/O 点,Tote Bags。大型机 GE-Ⅴ,它 5 比 GE-Ⅲ增加了部分数据处理、表格处理、子程序控制等功能,并具有较强的通 信功能,最多可配置到 2048 个 I/O 点。GE-Ⅵ/P 最多可配置到 4000 个 I/O 点。 莫迪康(MODICON)公司有 M84 系列 PLC。其中 M84 是小型机,具有模拟 量控制、与上位机通信功能,最多 I/O 点为 112 点。M484 是中型机,其运算功 能较强,可与上位机通信,也可与多台联网,最多可扩展 I/O 点为 512 点。M584 是大型机, 其容量大、 数据处理和网络能力强, 最多可扩展 I/O 点为 8192。 M884 增强型中型机,它具有小型机的结构、大型机的控制功能,虚拟主机模块配置 2 个 RS-232C 接口,可方便地进行组网通(最近网通私服正式开通,大家可以去玩 玩)信。 德州仪器(TI)公司的小型 PLC 新产品有 510、520 和 TI100 等,中型 PLC 新产品有 TI300、5TI 等,大型 PLC 产品有 PM550、530、560、565 等系列。除 TI100 和 TI300 无联网功能外,其它 PLC 都可实现通信,构成分布式控制系统。 欧州 PLC 产品 德国的西门子(SIEMENS)公司、AEG 公司、法国的 TE 公司是欧洲著名的 PLC 制造商。 德国的西门子的电子产品以性能精良而久负盛名。 在中、 大型 omron plc 产品领域与美国的 A-B 公司齐名。 西门子 PLC 主要产品是 S5、S7 系列。在 S5 系列中,S5-90U、S-95U 属于微 型整体式 PLC; S5-100U 是小型模块式 PLC, 最多可配置到 256 个 I/O 点; S5-115U 是中型 PLC,最多可配置到 1024 个 I/O 点;S5-115UH 是中型机,它是由两台 SS-115U 组成的双机冗余系统; S5-155U 为大型机,最多可配置到 4096 个 I/O 点,模拟量可达 300 多路;SS-155H 是大型机,它是由两台 S5-155U 组成的双 机冗余系统。 S7 系列是西门子公司在 S5 系列 PLC 基础上近年推出的新产品, 而 其性能价格比高, 其中 S7-200 系列属于微型 PLC、 S7-300 系列属于于中小型 PLC、 S7-400 系列属于于中高性能的大型 PLC。 日本 PLC 产品 日本的小型 PLC 最具特色,在小型机领域中颇具盛名,某些用欧美的中型机 或大型机才能实现的控制,日本的小型机就可以解决。在开发较复杂的控制系统 方面明显优于欧美的小型机,所以格外受用户欢迎。日本有许多 PLC 制造商, 如三菱、欧姆龙、松下、富士、日立、东芝等,在世界小型 PLC 市场上,日本 6 产品约占有 70%的份额。 三菱公司的大中型机有 A 系列、QnA 系列、Q 系列,具有丰富的网络功能, I/O 点数可达 8192 点。其中 Q 系列具有超小的体积、丰富的机型、灵活的安装 方式、双 CPU 协同处理、多存储器、远程口令等特点,是三菱公司现有 PLC 中 最高性能的 PLC。 三菱 PLC 是较早进入中国市场的产品。其小型机 F1/F2 系列是 F 系列的升级 产品,早期在我国的销量也不小。F1/F2 系列加强了指令系统,增加了特殊功能 单元和通信功能,比 F 系列有了更强的控制能力。继 F1/F2 系列之后,20 世纪 80 年代末三菱公司又推出 FX 系列,在容量、速度、特殊功能、网络功能等方面 都有了全面的加强。FX2 系列是在 90 年代开发的整体式高功能小型机,它配有 各种通信适配器和特殊功能单元。FX2N 几年推出的高功能整体式小型机,它是 FX2 的换代产品, 各种功能都有了全面的提升。 近年来还不断推出满足不同要求 的微型 PLC,如 FXOS、FX1S、FX0N、FX1N 及 α 系列等产品。 欧姆龙(OMRON)公司的 PLC 产品,大、中、小、微型规格齐全。微型机 以 SP 系列为代表,其体积极小,速度极快。小型机有 P 型、H 型、CPM1A 系 列、CPM2A 系列、CPM2C、CQM1 等。P 型机现已被性价比更高的 CPM1A 系 列所取代,CPM2A/2C、 CQM1 系列内置 RS-232C 接口和实时时钟,并具有软 PID 功能, CQM1H 是 CQM1 的升级产品。 中型机有 C200H、 C200HS、 C200HX、 C200HG、C200HE、CS1 系列。C200H 是前些年畅销的高性能中型机,配置齐 全的 I/O 模块和高功能模块,具有较强的通信和网络功能。C200HS 是 C200H 的 升级产品,指令系统更丰富、网络功能更强。C200HX/HG/HE 是 C200HS 的升 级产品,有 1148 个 I/O 点,其容量是 C200HS 的 2 倍,速度是 C200HS 的 3.75 倍,有品种齐全的通信模块,是适应信息化的 PLC 产品。CS1 系列具有中型机 的规模、大型机的功能,是一种极具推广价值的新机型。大型机有 C1000H、 C2000H、CV(CV500/CV1000/CV2000/CVM1)等。 C1000H、C2000H 可 单机或双机热备运行,安装带电插拔模块,C2000H 可在线更换 I/O 模块;CV 系列中除 CVM1 外,均可采用结构化编程,易读、易调试,并具有更强大的通 信功能。 松下公司的 PLC 产品中,FPO 为微型机,FP1 为整体式小型机,FP3 为中型 7 机,FP5/FP10、FP10S(FP10 的改进型) 、FP20 为大型机,其中 FP20 是最新产 品。松下公司近几年 PLC 产品的主要特点是:指令系统功能强;有的机型还提 供可以用 FP-BASIC 语言编程的 CPU 及多种智能模块,为复杂系统的开发提供 了软件手段;FP 系列各种 PLC 都配置通信机制,由于它们使用的应用层通信协 议具有一致性,这给构成多级 PLC 网络和开发 PLC 网络应用程序带来方便。 1.3 发展趋势 1.向高速度、大容量方向发展 为了提高 PLC 的处理能力, 要求 PLC 具有更好的响应速度和更大的存储容量。 目前有的 PLC 的扫描速度可达 0.1ms/k 步左右。PLC 的扫描速度已成为很重的 一个性能指标。 2.向超大型、超小型两个方向发展 当前中小型 PLC 较多,为了适应市场的多种需要,季候 PLC 要向多品种方向 发展,特别是向超大型和超小型两个方向发展。现已有 I/O 点数达 14336 点的超 大型 PLC,其使用 32 位微处理器,多 CPU 并行工作和大容量存储器,功能强。 小型 PLC 由整体结构向小型模块结构发展,使配置更加灵活,为了市场需要 亿开发了各种简易、经济的超小型微型 PLC,最小配置的 I/O 点数为 8~16 点, 以适应单机及小型自动控制的需要,如三菱公司α系列 PLC。 3.PLC 大力开发智能模块,加强联网通信能力 为满足各种自动化控制系统的要求,近年来不断开发出许多功能模块,如高 速计数模块、温度控制模块、远程 I/O 模块、通信和人机接口模块等。这些带 CPU 和存储器的智能 I/O 模块,及扩展了 PLC 功能,又使用灵活方便,扩大了 PLC 应用范围。 加强 PLC 联网通信的能力, PLC 技术进步的潮流。 使 PLC 的联网通信有两类: 一类是 PLC 之间联网通信,各 PLC 生产厂家都有自己的专有联网手段;另一类 是 PLC 与计算机之间的联网通信,一般 PLC 都有专用通信模块与计算机通信。 为了加强联网通信能力, PLC 生产厂家之间也在协商制定通用的通信标准, 已构 成更大的网络系统, PLC 已成为集散控制系统 (DCS) 不可缺少的重要组成部分。 4.增强外部故障的检测与处理能力 根据统计资料表明: PLC 控制系统的故障中, 在 CPU 占 5%, 接口占 15%, I/O 8 输入设备展 45%,输出设备占 30%,线%故障属于 PLC 内部故障,他可通过 PLC 本身的软、硬件实现检测、处理;而其余 80%的故障 属于 PLC 外部故障。因此,PLC 生产厂家都致力于研制、发展用于检测外部故 障的专用智能模块,进一步提高系统的可靠性。 5.编程语言多样化 在 PLC 系统结构不断发展的同时,PLC 的编程语言也越来越丰富,功能也不 断提高。除了大多数 PLC 使用的梯形图语言外,为了适应各种控制要求,出现 了面向顺序控制的步进编程语言、面向过程控制的流程图语言、与计算机兼容的 高级语言(BASIC、C 语言等)等。多种编程语言的并存、互补与发展是 PLC 进步的一种趋势。 2.主要实训项目及解决方案(书写三个解决方案,每组选择一个题目) .主要实训项目及解决方案(书写三个解决方案,每组选择一个题目) 2.1 项目 1 及解决方案 2.1.1 项目介绍 题目:小车入库控制 控制要求:当小车到达车库前被检测开关检测到后,车库门处于打开状 态,直至检测到车库门的上限位开关后停止,由光电开关的通断检测小车是否驶 入车库,当小车入库后,车库门开始处于关闭状态,直至检测到车库门的下限位 开关后停止。 2.1.2 硬件配置及 I/O 硬件配置: 序号 名 实训装置 实训挂箱 导线 通讯编程电缆 实训指导书 计算机 (带编程软件) 称 型号与规格 THPFSM-1/2 小车入库控制模板 3号 PC/PPI THPFSM-1/2 数量 1 1 若干 1 1 1 自备 西门子 备注 1 2 3 4 5 6 I/O 端口分配功能表: I0.0 红外线传感器开关(开门启动按钮) 9 I0.1 I0.2 I0.3 Q0.0 Q0.1 上限位开关(开门停止按钮) 光电开关(其下降沿为关门启动按钮) 下限位开关(关门停止按钮) 开门(电机正转) 关门(电机反转) 2.1.3 梯形图设计 2.2 项目 2 及解决方案 2.2.1 项目介绍 题目: 循环灯显示控制 控制要求: 模板中心的黄灯 L1 亮 1.5s——红灯 L2、L3、L4、L5 间隔 0.5s 依次点亮 1.5s——绿灯 L6、L7、L8、L9 间隔 0.5s 依次点亮,1.5s 后, 黄灯 L1 熄灭,1.5s 后——L2、L3、L4、L5 同时熄灭,1.5s 后 L5、L7、L8、 L9 同时熄灭,1.5s 后返回初始步,循环显示。 2.2.2 硬件配置及 I/O 硬件配置 序号 名 实训装置 实训挂箱 导线 称 型号与规格 THPFSM-1/2 循环灯显示控制模板 3号 数量 1 1 若干 备注 7 8 9 10 10 11 12 通讯编程电缆 实训指导书 计算机 (带编程软件) PC/PPI THPFSM-1/2 1 1 1 西门子 自备 I/O 端口分配功能表 I0.0 I0.1 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.0 启动 关闭 中心黄灯 L1 中间红灯 L2 中间红灯 L3 中间红灯 L4 中间红灯 L5 外层绿灯 L6 外层绿灯 L7 外层绿灯 L8 外层绿灯 L9 2.2.3 梯形图设计 11 12 2.3 项目 3 及解决方案 2.3.1 项目介绍 题目:邮件分拣控制 控制要求: 1.启动后绿灯 L1 亮表示可以进邮件,S1 为 ON 表示模拟检测邮件的光信号检 测到了邮件,拨码器模拟邮件的邮码, 2.从拨码器读到的邮码的正常值为 1、2、3、4、5,若是此 5 个数中的任一个, 则红灯 L2 亮,电机 M0 运行,将邮件分拣至邮箱内,完后 L2 灭,L1 亮,表示 13 可以继续分拣邮件。 3.若读到的邮码不是该 5 个数,则红灯 L2 闪烁,表示出错,电机 M0 停止,重 新启动后,能重新运行。 2.3.2 硬件配置及 I/O 硬件配置 序号 名 实训装置 实训挂箱 导线 通讯编程电缆 实训指导书 计算机 (带编程软件) 称 型号与规格 THPFSM-1/2 邮件分拣控制模板 3号 PC/PPI THPFSM-1/2 数量 1 1 若干 1 1 1 自备 西门子 备注 13 14 15 16 17 18 端口分配及功能表 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 PLC 地址 端子) (PLC 端子) I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 电气符号 (面板端子) 面板端子) SD S1 A B C D L1 L2 M0 M1 M2 M3 M4 5 启动开关 检测邮码 BCD 码 A BCD 码 B BCD 码 C BCD 码 D 进邮件 检邮件 传送电机 邮箱 1 邮箱 2 邮箱 3 邮箱 4 邮箱 5 电源正端 电源地端 功能说明 主机 1M、面板 V+接电源+24V 主机 1L、2L、3L、面板 COM 接电源 GND 14 2.3.3 梯形图设计 15 16 17 . 3.实训过程总结 3.1 实训收获 为期五周的 PLC 控制实训已经结束,跟以前的课程有很大的区别,PLC 的 灵活性很强,充分发挥自己的潜力;其实学习的过程当中并不一定要学到多少东 西,个人觉得开散思维怎样去学习,这才是最重要的,而这门课程恰好体现了这 一点。 通过这次的实训,让我受益匪浅。第一,认识了团队合作的力量,要完成一 个项目不是一个人的事情,当中我们有过分歧但最终达成共识,不管结果怎样, 至少我们曾经在一起努力过,体验其中的过程才是线 第二,通过这次的实践操作,我认识到了自己的不足,更感觉到了自己与别 人的差距。 为了明年的毕业而做准备, 从各方面充实自己, 使自己适应这个社会。 总之,这次的实训给予了我不同的学习方法和体验,让我深切的认识到实践 的重要性。在以后的学习过程中,我会更加注重自己的操作能力和应变能力,多 与这个社会进行接触,让自己更早适应这个陌生的环境,相信在不久的将来,可 以打造一片属于自己的天地。 3.2 存在的问题及解决思路 刚开始的时候,面对如此灵活的 PLC 控制设计,有点无从下手,首次接触 到这么灵活的东西有点不适应,随着课程的推进,慢慢的解决了这一问题。我认 识到,面对每一个问题我们不能心慌意乱,要沉得住气静下心来,一点一点的分 析其工作过程,如抽丝剥茧一般。只要就问题分析透彻,控制过程了然于胸,在 动手写程序。 当然, 短短几周的学习只是对 PLC 有一个初步的认识。 要想真正的掌握 PLC 技术还需要我们不断地学习充实自己,充分利用图书与网络资源,对这个领域有 一个更深层的探索。 4.结束语 . “纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行。 ”在短暂的实训过程中,我深深的感觉 到自己所学知识的肤浅和在实际运用中的专业知识的匮乏,刚开始的一段时间 里,对一些工作感到无从下手,茫然不知所措。实训过程中,我有几天校外实习 的经验,在学校总以为自己学的不错,一旦接触到实际,才发现自己知道的是多 么少,这时才真正领悟到“学无止境”的含义。 最后,我要感谢我的指导老师牟老师、衡老师和李老师,他们对我的毕业设 计进行了多次的指导和修改,是我在实训过程中不尽学到了 PLC 控制技术,还 学到很多有主于今后工作的常识。 同样我也要衷心的感谢教育过和指导过我的各 位老师,感谢给予我帮助的朋友们,谨献上我最线

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