《plc原理与实践》第8章 S7-200应用设计1(Z)
S7-200PLC课程设计1
S7-200PLC课程设计1《可编程控制器》课程设计指导书（西门⼦S7-200）PLC课程设计选题：设计⼀停车场车位控制设计⼆病床呼叫系统设计三⾃动双层停车场控制设计设计四⾃助洗车机控制设计设计五机械⼿臂搬运加⼯流程控制设计六⾃动售货机的控制设计设计七⼗⼈投票机设计设计⼋电⼦计算器设计设计九电动机顺序启动/停⽌控制设计⼗三相电热器控制设计⼗⼀三部电动机启动停⽌控制程序设计设计⼗⼆两部抽⽔机控制程序设计设计⼗三绕线转⼦电动机正逆转控制程序设计设计⼗四三相感应电动机定时正逆转设计⼗五附直流剃车三相感应⽬电动机Y-△启动控制程序设计设计⼗六台车呼叫控制设计⼗七摇臂钻床控制器设计⼗⼋液压传动组合机床控制设计⼗九PLC在注塑机控制中的应⽤设计⼆⼗PLC在MB322型联合烫剪机上的应⽤设计⼆⼗⼀⾃动喷泉的PLC控制设计⼆⼗⼆四层电梯模型的PLC控制设计⼆⼗三⼩车多⽅式运⾏的PLC控制设计⼆⼗四装瓶流⽔线的PLC控制设计⼆⼗五⾃动旋转检测的PLC控制设计⼆⼗六步进电机的PLC控制设计⼆⼗七交流电机的PLC控制设计⼆⼗⼋基于软PLC的步进电机控制设计⼆⼗九基于软PLC的交通信号灯控制设计三⼗基于软PLC的多种液体混合控制⼀、PLC控制系统设计概要学习PLC的最终⽬的是能把它应⽤到实际控制系统中去。
对于初学者来说，不知如何⼊⼿设计⼀个控制系统。
若遇到实际的⼯业控制项⽬，需采⽤PLC控制，往往不知所措。
本指导书将课程设计的选题提供给⼤家，就是通过⾃⼰所学的电⽓控制及PLC 的基础知识以及PLC的基本实验的体会，来进⾏分析综合、全⾯地考虑问题，联系实际，设计⼀个经济、实⽤及可靠的控制系统。
（⼀）、PLC控制系统设计的基本原则在PLC控制系统设计时，应遵循以下基本原则：1、⼤限度地满⾜被控对象的控制要求。
设计前，应深⼊现场进⾏调查研究，搜索资料，并与机械部分的设计⼈员和实际操作⼈员密切配合，共同拟定电⽓控制⽅案，协同解决设计中出现的各种问题。
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s7-200 plc课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握S7-200 PLC的基本结构、工作原理及其编程方法。
2. 使学生了解PLC在工业自动化控制中的应用，掌握常见的输入输出设备及其接线方式。
3. 帮助学生理解PLC程序的组织结构，学会编写和调试简单的PLC控制程序。
技能目标：1. 培养学生运用PLC进行自动化控制系统的设计、安装、调试与维护的能力。
2. 培养学生运用编程软件进行PLC程序编写、修改和调试的能力。
3. 提高学生分析问题、解决问题的能力，使其能够将PLC技术应用于实际工程中。
情感态度价值观目标：1. 激发学生学习PLC技术的兴趣，培养其探究精神和创新意识。
2. 培养学生团队合作意识，使其在学习和实践中互相帮助、共同进步。
3. 强化学生对工业自动化技术的认识，提高其职业素养和责任感。
课程性质：本课程为实践性较强的学科，注重理论知识与实际操作相结合。
学生特点：学生具备一定的电工电子基础知识，对PLC技术有一定了解，但实践经验不足。
教学要求：结合学生特点和课程性质，注重启发式教学，引导学生主动参与实践，提高其综合运用PLC技术的能力。
将课程目标分解为具体的学习成果，便于后续教学设计和评估。
二、教学内容1. S7-200 PLC的硬件结构：介绍PLC的基本组成，包括CPU模块、输入输出模块、编程设备等，并关联教材第二章内容。
2. PLC工作原理：讲解PLC的工作过程，包括输入采样、程序执行、输出刷新等，对应教材第三章。
3. PLC编程语言：学习梯形图（LD）、指令表（IL）、功能块图（FB）等编程语言，以教材第四章为基础。
4. 常见输入输出设备及其接线：学习各种传感器的接线方式及输出设备的控制方法，参考教材第五章。
5. PLC程序编写与调试：结合实例，教授程序的组织结构，编写、修改和调试方法，依据教材第六章。
6. PLC应用案例分析：分析实际工业控制中的PLC应用案例，提高学生解决实际问题的能力，以教材第七章为例。
S7-200西门子PLC基础教程 王淑英 第8章 PLC在逻辑控制系统中的应用实例
址分配表如表8-6所示。
根据洗衣机的控制要求设计的顺序功 能图如图8-19所示。
3．设计顺序功能图
图8-19 全自动洗衣机顺序控制功能图
根据顺序功能图设计的梯形图程序如 图8-20所示。
4．设计梯形图程序
图8-20 全自动洗衣机控制梯形图
图8-5所示为某原材料皮带运输机的 示意图。原材料从料斗经过PD1、PD2两 台皮带运输机送出，由电磁阀M0控制从 料斗向PD1供料，PD1、PD2分别由电动 机M1和M2控制。
图8-5
原料皮带运输机的示意图
① 初始状态，料斗、PD1和PD2全部 处于关闭状态。
1．控制要求
② 启动操作，启动时为了避免在前段运 输皮带上造成物料堆积，要求逆料方向按一 定的时间间隔顺序启动。其操作步骤如下： PD2→延时6 s→PD1→延时6 s→料斗M0
PLC运行后，灯光自动开始显示，有 时每次只亮一盏灯，顺序从上向下，或 是从下向上；有时从下向上全部点亮， 然后又从上向下熄灭。运行方式多样， 读者可自行设计。
1．铁塔之光的控制要求
本例为灯光与对应的七段译码管一一对 应自动显示，每次只亮一盏灯，顺序从上向 下依次点亮，自动循环，当按下停止按钮时， 所有指示灯熄灭。
② 门开展后，定时器T37开始延时，若 在3 s内感应器检测到无人，即转为关门动 作。
③ 关门控制，先高速关门，当门关到一 定位置碰到减速开关I0.3时，改为低速关门， 碰到关门极限开关I0.4时停止。
在关门期间若感应器检测到有人（I0.0 为ON），停止关门，T38延时1 s后自动转 换为高速开门。
② 启动装置后，操作杆下行，一直到 SQ闭合。此时，若碰到的是大球，则 SQ2仍为断开状态，若碰到的是小球则 SQ2为闭合状态。 ③ 接通控制吸盘的电磁阀线圈Q0.1。
S7-1200 PLC应用基础课件第8章 PLC应用系统设计实例
8.1.2 PLC选型和资源配置
2. 电气原理图
根据所选变频器、CPU及扩展单 元型号，参照用户手册，绘制主 电路和辅助电路电气原理图，分 为电源、主电路、系统配置、 CPU 和 模 拟 量 输 入 / 输 出 等 ， 如 图 8-3~ 图 8-7 所 示 ， 需 要 注 意 的 是，每张图纸都应该有标题栏。 电源部分考虑控制柜散热风扇及 照明、插座等，PLC电源和24V 直流电源前面加滤波器。主电路 电气原理图中应把变频器需要设 置的主要参数标注在图纸上，本 例选择SINAMICS V20变频器
主速度设定可以采用拨码开关输入给PLC的数字量输入模块或采用电位器输入给模拟量输入模 块或采用人机界面，本例采用人机界面。变频器本身的模拟量输出可用于显示或监测频率、电 流、转矩等参数，本例变频器的模拟量输出直接输入到PLC的模拟量输入模块来检测转矩值， 两转矩值经PLC运算后通过PLC模拟量输出模块调节变频器的频率。
1. SIMATIC S7-1200 PLC S7-1200 PLC可以通过多种方式来控制伺服驱动器，最常用的是PROFIdrive方式、 PTO方式以及模拟量方式。如果采用PTO方式，则需要配有板载高速输入输出的 DC/DC/DC型CPU；若选择继电器输出型CPU，则需要专门增配具有高速数字输出的 信号板。 本例采用PROFIdrive方式，它是一种基于PROFIBUS（或PROFINET）总线的驱动技 术标准，收录于国际标准IEC61800-7中。PROFIdrive定义了一个运动控制模型，包含 多种设备，设备之间通过报文进行数据交换，这些报文就是PROFIdrive的消息帧。 每一个消息帧都要符合统一规定的标准结构。PROFIdrive消息帧功能强大，它可以 将控制字、状态字、设定值和实际值传输到相应的设备。
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s7-200 plc课程设计一、教学目标本课程旨在通过学习S7-200 PLC的基本原理和应用，使学生掌握PLC编程和控制系统设计的基本知识和技能。
通过课程的学习，学生将能够理解PLC的工作原理，熟练使用编程软件进行程序设计，掌握PLC在自动化控制系统中的应用。
具体的教学目标如下：1.知识目标：•理解PLC的基本概念、工作原理和分类。
•熟悉S7-200 PLC的硬件组成、接线方式和编程软件的使用。
•掌握PLC的编程语言、指令系统以及程序设计方法。
•了解PLC在自动化控制系统中的应用和案例。
2.技能目标：•能够使用编程软件进行PLC程序的设计和调试。
•能够根据控制要求设计和修改PLC程序，实现对电气设备的控制。
•能够进行PLC系统的安装、调试和维护。
3.情感态度价值观目标：•培养学生对PLC技术的兴趣和热情，认识其在现代工业中的重要地位。
•培养学生勇于探索、积极思考的科学精神，提高解决实际问题的能力。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括PLC的基本原理、S7-200 PLC的硬件和软件、编程语言和指令系统、程序设计方法以及PLC在自动化控制系统中的应用。
具体的教学内容如下：1.PLC的基本原理和分类。
2.S7-200 PLC的硬件组成、接线方式和编程软件的使用。
3.PLC的编程语言、指令系统以及程序设计方法。
4.PLC在自动化控制系统中的应用案例。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法，如讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
1.讲授法：通过讲解PLC的基本原理、编程方法和应用案例，使学生掌握PLC的基本知识。
2.讨论法：学生进行分组讨论，分享学习心得和解决问题的方法，提高学生的沟通能力和团队协作精神。
3.案例分析法：分析实际应用案例，使学生更好地理解PLC在自动化控制系统中的应用。
4.实验法：安排实验室实践环节，让学生亲自动手进行PLC程序的设计和调试，提高学生的实际操作能力。
S7 1500PLC项目设计与实践 第8章
第8章 工艺功能
? 8.1 PID控制 ? 8.2 运动控制
8.1 PID控制
? 闭环控制技术是基于反馈的概念以减少误差，通常是通过测量反馈信 号获得被控变量的实际值，并与设定值进行比较，得到偏差，并用这 个偏差来纠正系统的响应，执行调解控制。
? 在工程实际中，应用最为广泛的调解器控制规律为比例、积分、微分 控制，简称PID控制，又称PID调解。
PID_COMPACT指令
参数 Setpoint Input
Input_PER Disturbance
数据类 型
默认值
REAL 0.0
REAL 0.0
INT 0 REAL 0.0
ManualEnable BOOL FALSE
ManualValue REAL 0.0
ErrorAck
BOOL FALSE
8.2.1 运动控制简介
? 运动控制功能作为每一个S7-1500 CPU的组件，支持轴的控制定位 和移动。
? 可以使用 PROFIBUS DP 和 PROFINET IO 连接驱动装置和编码器。 带 模拟设定值接口的驱动装置可以使用模拟量输出 (AQ) 进行连接。 此外，通过工艺模块（TM），也可以读出编码器中的信息。
? PID_Compact的精确调节功能要求事先满足以下要求：
? （1）已在循环中断 OB 中调用 PID_Compact 指令。 ? （2）参数ManualEnable = FALSE，Reset = FALSE。 ? （3）设定值和过程值均在组态的限值范围内。 ? （4）在操作点处，控制回路已稳定。 过程值与设定值一
BOOL BOOL BOOL
INT
BOOL DWORD
默认值 0.0 0.0 0 FALSE FALSE
电气可编程控制原理与应用S7200PLC课程设计
电气可编程控制原理与应用S7200PLC课程设计1. 课程设计背景随着现代工业自动化的快速发展，电气控制技术在工业中的应用变得越来越广泛。
电气可编程控制技术是一种功能强大、可靠性高的技术，得到了广泛的应用。
西门子S7200PLC是一款集成了可编程控制器和现场总线技术的工业自动化产品，以其功能强大、应用灵活、通用性强等特点赢得了广泛的市场。
本课程设计旨在通过使用S7200PLC进行电气可编程控制的应用实践，深入理解电气可编程控制技术的原理和应用，提高学生的实际操作技能和综合能力。
同时，通过实践，学生将了解电气控制系统设计的流程和方法，并能在实际工作中应用所学知识。
2. 课程设计内容本课程设计主要分为以下几个部分：2.1 S7200PLC硬件及软件环境配置在本部分中，学生将学习S7200PLC的硬件配置和软件环境配置，包括S7200PLC的接线、S7-200PLC机架的结构组成、S7200PLC的结构、功能块及其编程等。
2.2 S7200PLC的简单应用实践在本部分中，学生将学习S7200PLC的简单应用实践，包括数字量输入、数字量输出、模拟量输入、模拟量输出和计数器等控制器的基本功能。
2.3 PLC控制算法及编程实践在本部分中，学生将学习PLC控制算法的基本原理，如控制闭环、控制方式等，并进行索引、计数器等编程实践。
2.4 实际应用案例分析和设计在本部分中，学生将结合已有的电气控制系统实例，学习实际应用案例的应用设计，实现不同种类的控制器编程，并进行实践应用。
3. 课程设计目标通过本课程设计，学生应能够掌握以下能力：1.理解S7200PLC的功能和编程方法。
2.能够设计、开发、调试PLC控制算法，并进行编程实践。
3.能够熟练使用电气可编程控制原理及应用中的相关软件开发环境。
4.能够根据实际案例进行控制器设计，并进行实践运用。
4. 课程设计评估要点在本课程设计中，学生将会接受多种评估方法，包括课堂作业、实验成果报告、中期检查、期末大作业等。
PLC_S7_200_在实训课中的应用
到原位。
（ ６） Ａ 缸 的 退 回 。 Ｓ０．５ 被 激 活 后 ， ＳＭ０．０ 置 １，
Ｑ０．０ 输 出 高 电 位 ， 电 磁 阀 线 圈 ＹＡ１ 得 电 ， Ａ 缸 退 回 ，
位 置 开 关 ＳＱ１ 接 通 ， Ｉ０．１ 高 电 位 ， 激 活 Ｓ０．１， 为 系 统
的 下 一 次 起 动 做 好 准 备 ， 同 时 自 动 将 原 工 作 状 态 Ｓ０．５
１．设 计 要 求 （ １） Ａ 缸在原位完全伸出； （ ２） Ｂ 缸完全伸出； （ ３） 外接电动机运行 １０ 秒后停止； （ ４） Ａ 缸退回至原位； （ ５） Ｂ 缸退回至原位； ２．工 步 图 如图 ２。
图 １ 多功能控制盘各元器件布置
路的保护及电源开关， 也是控制电动机电路 （外接） 的总 开关；单相断路器是控制回路的保护及电源开关， 并设有 漏电保护功能， 操作时更有效地保证操作者的人身安全。 直 流 电 源 为 双 路 ＣＤ２４Ｖ 开 关 电 源 ， 供 ＰＬＣ 及 直 流 继 电 器组的电源， 直流继电器组 （ Ｋ１－ Ｋ１０） 受控于 ＰＬＣ 开关 量 输 出 ， 直 流 继 电 器 组 分 别 控 制 接 触 器 ＫＭ１－ ＫＭ４ 和 两 个电磁阀动作。电磁阀 Ａ 是三位四通电磁阀而电磁阀 Ｂ 则是二位四通电磁阀， 电磁阀 Ａ 控制气缸 Ａ 的运动， 电 磁阀 Ｂ 控制气缸 Ｂ 的运动， 气动源是由外设气泵所提供
受 步 的 清 零 命 令 控 制 ） 并 输 出 高 电 位 ， 电 磁 阀 线 圈 ＹＢ１
得 电 Ｂ 缸 伸 出 ， Ｂ 缸 到 位 后 ， 位 置 开 关 ＳＱ４ 接 通 ， Ｉ０．４
高 电 位 ， 激 活 Ｓ０．３， 同 时 自 动 将 原 工 作 状 态 Ｓ０．２ 清 零 ，
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Date: 2013-9-9 File No.: SSP1_03C.5
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方案一是整个系统由上位计算机或高档PLC对系统进行统一管理。控 制信息由现场数据总线构成的通信网络进行传递。这是一个由微机和 PLC构成的集散控制系统。集散控制系统的控制规模比较大，系统的 硬件成本要高。集散控制系统在设计、调试、扩展和维护等方面都有 极大的优越性。整个系统全面停产的几率很少，其运行费用成本也比 较低。 方案二是控制系统是把计算机、PLC、数控机床、机器人等融合 在一个庞大的通信网络中，把整个系统分成管理层、控制层、执行层 等多个层次，最上面一层使用高速数据通信网络。这是一个大型的网 络控制系统。这种控制系统成本比较高，工作速度比较快。这种系统 可以用于快速控制大系统的控制，特别适用于工厂自动化、大量数据 处理和企业综合管理的系统。 2 根据控制对象选择机型 对控制对象要求进行估计，对确定机型十分重要。 根据控制对象要求的输入/输出点数的多少，可以估计出PLC的规 模。根据控制对象的特殊要求，可以估计出PLC的性能。根据控制对 象的操作规则可以估计出控制程序所占内存的容量。有了这些初步估 计，会使得机型选择的可行性更大了。 为了对控制对象进行粗估，首先要了解下列问题。
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2.S7-200的编程方法 l）图解法编程 常见的主要有梯形图法、逻辑流程图法、时序流程图法和步进顺控法 。 梯形图法 逻辑流程图法 S7-200功能块图也可以算作一种逻辑流程图法。 时序流程图法 时序流程图法很适合于以时间为基准的控制系统的编程方法。 步进顺控法 步进顺控法是根据受控对象的动作顺序来设计PLC程序的种方法。 经验法编程 经验法是运用自己的或别人的经验进行设计。 计算机辅助设计编程 计算机辅助设计是通过PLC编程软件在计算机上进行程序设计、离线 或在线编程、离线仿真和在线调试等等。
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Date: 2013-9-9 File No.: SSP1_03C.2
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8.1.1系统设计的原则 1 满足要求 最大限度地满足被控对象的控制要求，是设计控制系统的首要 前提。这就要求设计人员在设计前就要深入现场进行调查研究。收 集控制现场的资料，收集控制过程中有效的控制经验，进行系统设 计。同时要注意要和现场的管理人员、技术人员、工程操作人员紧 密配合，共同解决设计中的重点问题和疑难问题。= 2 安全可靠 控制系统长期运行中能否达到安全、可靠、稳定，是设计控制 系统的重要原则。为了能达到这一点，要求在系统设计上，器件选 择上，软件编程上要全面考虑。比如说，在硬件和软件的设计上应 该保证PLC程序不仅在正常条件下能正确运行，而且在一些非正常 情况下（如突然掉电再上电，按钮按错等），也能正常工作。程序 只能接受合法操作，对非法操作程序能予以拒绝等等。
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4 分配输入输出点 为了能够便于程序设计，便于日常维护，合理地分配输入/输出点、恰当地 对输入/输出点进行命名是必要的。 机型选好之后，系统设计人员需慎重考虑输入/输出定义问题。所谓输入 /输出定义是指整体输入/输出点的分布和每个输入/输出点的名称定义，它们 会给程序编制、系统调试和文本打印等带来很多方便。
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对输入/输出点数的估计 为了正确地估计输入/输出点数，需要了解下面问题。 对开关量输入，按参数等级分类统计。对开关量输出，按输出功 率要求及其它参数分类统计。对模拟量输出/输入，按点数进行粗估 对PLC性能要求的估计 为了正确地估计PLC性能要求，需要了解下面问题。 是否有特殊控制功能要求，如高速计数器等。机房离现场的最远距 离。现场对控制器响应速度要求。 在此基础上选择控制器时尚需注意两个问题。其一是PLC可带I/O 点数。有的手册或产品目录单上给出的最大输入点数或最大输出点数 ，常意味着只插输入模块或只插输出模块的容量，即实际给出的是输 入输出容量之和，有时也称为扫描容量，需格外注意。其二是PLC通 讯距离和速度。手册上给出的覆盖距离，有时叫最大距离，包括远程 I/O板在内达到的距离。但远程I/O板的I/O反应速度大大下降，一般 为19.2k波特率。 对所需内存容量的估计 3 PLC接口设备选择 SIMATIC S7
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3 经济实用 一个新的控制工程固然能提高产品的质量，提高产品的数量,从 而为工程带来巨大的经济效益和社会效益。但是，新工程的投入、技 术的培训、设备的维护也会导致工程的投入和运行资金的增加。在满 足控制要求的前提下，一方面要注意不断地扩大工程的效益，另一方 面也要注意不断地降低工程的y运行成本。这就要求，不仅应该使控 制系统简单、经济，而且要使控制系统的使用和维护即方便又低成本
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线性程序设计 线性程序设计就是把工程中需要控制的全部任务按照工艺要求书写 在主程序（0B1）中。线性程序的结构简单，分析起来一目了然。这 种结构适用于编写一些控制规模较小，运行过程比较简单的控制程序 。对于一些控制规模较大，运行过程比较复杂的控制程序，特别是分 支较多的控制程序则不宜选用这种结构。 分块程序设计 分块结构的程序是根据工 程的特点，把一个复杂的控制 工程分成多个比较简单的、规 模较小的控制任务。可以把这 些控制任务分配给一个个子程 序块。在子程序中编制具体任 务的控制程序，最后由主程序 利用调用的方式把整个控制程序统管起来。
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模块号 输入变量 输出变量 内存变量 名称 CPU224 I0.0 启动按钮1 I0.1 停止按钮1 ··· Q0.0 主控电机 ··· ··· C0 计数器1 T1 计时器1 ···
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8.1.2 PLC系统硬件设计 1 根据系统类型选择机型 小系统的机型选择 这种系统一般使用一台PLC就能完成控制要求，控制对象常常是一 台设备或多台设备中的一个功能，系统对PLC间的通信问题要求不高 。但有时功能要求全面，容量要求变化大。对这类系统的机型选择要 注意三种情况。 第一种是设备集中，设备的功率较小，如机床。这时需选用局部式 结构，低电压高密度输入输出模板。 第二种是设备分散，设备的功率较大，如料场设备。这时需选用离 散式结构，高电压低密度输入输出模板。 第三种是有专门要求的设备，如飞剪。这时输入输出容量不是关 键参数，更重要的是控制速度功能，选用高速计数功能模板。 大系统的机型选择 不管是慢过程大系统还是快速控制大系统，其控制系统都是由多 台PLC构成。这类系统可以由一个上位计算机（可以是工业控制计算 机或高档PLC）和多台下位PLC构成。其中每一台下位PLC控制大系统 中的一个子系统。这种系统可以采用如下方案。
4 适应发展 社会在不断地前进，科学在不断地发展，控制系统的要求也一 定会不断地在提高、不断地在完善。因此，在控制系统的设计时要考 虑到今后的发展、完善。这就要求在选择PLC机型和输入/输出模块 要能适应发展的需要，要适当留有余量。
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有效状态 说明 上升沿有效 按钮 上升沿有效 按钮 1有效 接触器 ··· ··· 1有效 时间到 计数器 计时器
EM223-1 I2.0 ··· ···
···
启动按钮2 上升沿有效 按钮 ··· ··· ··· ···
8.1.3 S7-200程序设计方法 1 S7-200的程序结构 S7-200的程序结构常用的有两种，即线性结构和分块结构
单台PLC系统的输入输出点的分配
把输入/输出点按控制对象分组排列，会给编写程序与调试程序带来方便 。在这种情况下，按控制设备把输入、输出点分组，同一个设备的输入/输出 点相对的集中。