天塔之光控制系统的PLC设计.doc

工程技术学院
《PLC编程技术》课程设计
题目：天塔之光控制系统的PLC设计

专业班级：2012级机制机电
学生姓名：柳吉祥
学号：201217102040
指导老师：王巍
成绩：

任务下达日期2015年5月19日
设计完成日期2015年5月26日

目录
摘要 1
第一章概述 1
1.1S7-200PLC简介 1
1.2天塔之光控制系统概述 2
1.2.1天塔之光控制系统主要应用 2
1.2.2天塔之光控制系统设计内容 2
第二章系统硬件选型及设计 3
2.1 硬件选型 3
2.1.1PLC选型 3
2.1.2确定主机型号及扩展模块，根据需要选用小型机。 4
2.1.3存储容量预算 4
2.2 外围接线设计 4
2.2.1 PLC的I/O分配表 4
2.2.2 PLC的外部接线图 5
第三章系统程序及调试 6
3.1系统程序 6
3.2调试 7
3.2．1硬件调试 7
3.2．2软件调试及联机调试 7
结论 7
参考文献 8

摘要
本设计是应用S7-200 PLC天塔之光设计的硬件电路，并利用OB1的梯形图控制程序设计。通过控制S7-20PLC的定时继电器的功能来实现各彩灯按一定的规律点亮和熄灭。接通延迟定时器SD的特点（如果RLO有正跳沿，则接通延迟定时器启动指令，以设定的时间值启动指令的定时器）。这种控制电路结构简单，可靠性高，应用性强；软件程序适应范围广，对各彩灯按一定的规律点亮和熄灭的控制，只需要改变相应的定时器的时间接通即可。
[关键词] PLC；彩灯； 梯形图
第一章概述
1.1S7-200PLC简介
S7-200系列PLC是SIEMENS公司新推出的一种小型PLC。它以紧凑的结构、良好的扩展性、强大的指令功能、低廉的价格，已经成为当代各种小型控制工程的理想控制器。S7-200 PLC包含了一个单独的S7-200 CPU和各种可选择的扩展模块，可以十分方便地组成不同规模的控制器。其控制规模可以从几点上到几百点。S7-200 PLC可以方便地组成PLC-PLC网络和微机-PLC网络，从而完成规模更大的工程。S7-200的编程软件STEP7-Micro/WIN32可以方便地在Windows环境下对PLC编程、调试、监控，使得PLC的编程更加方便、快捷。可以说，S7-200可以完美地满足各种小规模控制系统的要求。
S7-200有四种CPU，其性能差异很大。这些性能直接影响到PLC的控制规模和PLC系统的配置。目前S7-200系列PLC主要有CPU221、CPU222、CPU224和CPU226四种。档次最低的是CPU221，其数字量输入点数有６点，数字量输出点数有４点，是控制规模最小的PLC。档次最高的应属CPU226，CPU226集成了24点输入／16点输出，共有40个数字量I/O。可连接７个扩展模块，最大扩展至248点数字量I/O点或35路模拟量I/O。S7-200系列PLC四种CPU的外部结构大体相同。顶部端子盖下边为输出端子和PLC供电电源端子。输出端子的运行状态可以由顶部端子盖下方一排指示灯显示，ON状态对应的指示灯亮。底部端子盖下边为输入端子和传感器电源端子。输入端子的运行状态可以由底部端子盖上方一排指示灯显示，ON状态对应的指示灯亮。前盖下面有运行、停止开关和接口摸块插座。将开关拨向停止位置时，可编程序控制器处于停止状态，此时可以对其编写程序。将开关拨向运行位置时，可编程序控制器处于运行状态，此时不能对其编写程序。将开关拨向监控状态，可以运行程序，同时还可以监视程序运行的状态。接口插座用于连接扩展模块实现I/O扩展。
1.2天塔之光控制系统概述
1.2.1天塔之光控制系统主要应用
天塔之光控制系统主要应用在闪光灯或花样灯饰中，目前我国灯具市场的发展空间十分广阔。近年来，伴随我国人民生活水平逐年提高，城镇住宅建设以及室内装饰装修热度不减，人均住房面积的扩大，在促使一室一灯为一室多灯、增加局部照明的同时，所用灯具正逐步由低档产品向中高档产品发展，民用照明需求旺盛。按照城市小康家庭的消费标准，客厅、饭厅、卧室、厨房、浴室都应安装不同类别的灯饰，如台灯、落地灯、壁灯、天花灯、吊灯、壁柜灯、油烟机照明灯、镜前灯、夜间照明灯等等。从发展趋势上看，今后灯具 除了其外观及内在质量要求越来越优秀、时尚、体现个性等，对其功能细化、科技含量、节能环保等方面的要求也越来越高。
1.2.2天塔之光控制系统设计内容
如图1所示，天塔之光控制面板图。如图2所示，为一个天塔之光系统模拟图。当按下启动按钮时，电源指示灯亮起，天塔之光系统就进入初始等待状。

图1

图2
1．系统上电，按下“启动”开关，电源指示灯亮，表示系统准备就绪，可以工作；
2．L1、L2、L6一起点亮；1秒后，L1、L2、L6熄灭，L5、L9点亮；1秒后，L5、L9熄灭，L1、L4、L8点亮；1秒后，L1、L4、L8熄灭，L3、L7点亮；1秒后，L1、L2、L6一起点亮······往复循环。
第二章系统硬件选型及设计
2.1 硬件选型
2.1.1PLC选型
1.根据DI/DO的点数，我们可选用西门子S7-200系列的PLC。 S7-200CPU将一个微处理器、一个集成电源和数字量I/O点集成在一个紧凑的封装中，从而形成了一个功能强大的微型PLC。S7-200CPU模块包括一个中央处理器（CPU）、电源以及I/O点，这些都被集成一个紧凑、独立的设备中。CPU负责执行程序和存储数据，以便对工业自动控制任务或过程进行控制 输入和输出时系统的控制点：输入部分从现场设备中（例如传感器或开关）采集信号，输出部分则控制泵、电机、指示灯以及工业过程中的其他设备。电源向CPU及所连接的任何模块提供电力支持。通信端口用于连接CPU与上位机或其他工业设备。状态信号灯显示了CPU工作模式，本机I/O的当前状态，以及检查出的系统错误。 
2.1.2确定主机型号及扩展模块，根据需要选用小型机。 
（1）CPU222 可扩展两块模块，自带8点输入，6点输出，输入/输出点不够。供选用的扩展模块有：EM223 DI4/DO4×直流24V继电器         
(2)CPU224 自带14点输入，10点输出，输入/输出点够。根据I/O点数，经济性和实用性我们选用CPU224.
2.1.3存储容量预算 
CPU224有6KB的存储容量，而完成显示过程所需要的存储容量小于6KB，因此可以使用CPU224。
2.2 外围接线设计
2.2.1 PLC的I/O分配表
序号
PLC地址
电气符号
功能说明
1
I0.0
SD
启动(SD)
2
Q0.0
L1
指示灯L1
3
Q0.1
L2
指示灯L2
4
Q0.2
L3
指示灯L3
5
Q0.3
L4
指示灯L4
6
Q0.4
L5
指示灯L5
7
Q0.5
L6
指示灯L6
8
Q0.6
L7
指示灯L7
9
Q0.7
L8
指示灯L8
10
Q1.0
L9
指示灯L9
11
主机M、面板V+接电源+24V
V+电源+24V
电源正端
12
主机1L、2L、3L、面板COM
面板COM
电源地端
I/O分配表

2.2.2 PLC的外部接线图

外部接线图

第三章系统程序及调试
3.1系统程序

天塔之光系统程序图

3.2调试
3.2．1 硬件调试
硬件组装前首先要仔细核对硬件系统设计原理的正确性，包括参数选用的正确性和原理的正确性，这取决于学识和经验积累。对没有把握的电路可以通过实验板上直接焊接实际电路来进行调试和验证。在系统通过理论分析后，便可进行印刷电路设计和加工。
第一步：断电调试
为安全起见，首先必须进行断电调试。断电调试的内容至少包含短路检测和原理的正确性确认。
第二步：通电调试
（1）复位是否正常
（2）关键点电压参数是否正常
3.2．2软件调试及联机调试
将所编的软件程序输入到PLC仿真软件中通过相应的编译来调试程序。
首先进入机房看所选择的机型型号是否与自己本次课程设计所选择的机型匹配，待完全匹配后，检查计算机与硬件调试系统的网络电缆是否接好，待检查完毕后，将自己所做的实物的输入端和输出端与硬件调试系统端子一一对应插好，连接好正负极接线，使实物与硬件调试系统串联，然后打开计算机启动S7-200软件调试系统，点击“浏览”找到自己所做的程序点击打开，然后启动硬件调试系统，紧接着点击软件调试系统的“下载”指令，待硬件调试系统的绿灯闪烁完毕后，闭合开关(I0.0)，然后观察实物是否按照自己设计好的规律点亮和熄灭，如果实物按照自己的设计一一点亮和熄灭的则本次设计软硬件系统均成功，如果没有按照自己的设计一一点亮和熄灭的则失败，再重新调试程序直至成功。
结论
本次设计旨在利用S7-200控制天塔之光系统的设计，熟悉掌握好定时器的作用，按照选题利用定时器的特点进行编程，使各灯按一定的规律点亮和熄灭，熟悉掌握好S7-200软件调试系统，当程序编好后，利用这一系统进行调试，如果调试没有成功再校验程序有没有输入错误或者检查程序是否编辑错误，就这样周而复始直至程序调试成功。了解硬件调试系统那部分是输入端子哪部分是输出端子，按照编程将实物与硬件调试系统一一对应端子接好，直至实物调试成功。在此次设计的关键是程序的编写，在设计过程中出现了很多错误，经过认真仔细的研究，反复的验证，调试，最终圆满的完成。也熟练的对S7-200软件的使用。

参考文献
1.《S7-300PLC硬件和安装手册》，西门子公司
2.《电气控制与PLC应用》，王永华，北京航空航天大学出版社
3.宋德玉.《可编程序控制器原理及应用系统设计技术》.宋德玉.北京.冶金工业出版社.2002
4.陈在平，赵相宾.《可编程序控制器原理及应用系统设计技术》.陈在平，赵相宾.北京.机械工业出版社.2003
5.刘锴，周海 .《深入浅出西门子S7-300PLC》.刘锴.周海 .北京.北京航空航天大学出版社.2004
6.郑晟，巩建平，张学.《现代可编程序控制器原理与应用》.郑晟，巩建平，张学.北京.科学出版社.2003