武汉科技大学PLC课程设计

二○一一～二○一二学年第二学期

信息科学与工程学院

课程名称：PLC技术课程设计

班级：

学号：

姓名：

指导教师：

二○一二年五月

1、设计题目：

液位升降控制系统设计

2、设计目的：

巩固《PLC技术》课程学过的知识，加强理论与实践的联系。以西门子S7-300系列PLC为例，通过本课程设计，达到了解硬件设备，熟悉PLC系统设计流程，灵活运用基本指令和高级指令，熟悉SETP7软件的目的。

3、设计要求：

某进出水系统由进水阀门、储水罐及出水阀门组成，储水罐储水高度为50cm。水位升降分为手动控制和自动控制，通过选择开关进行选择。

1.手动控制

通过上升按钮、下降按钮和停止按钮控制水位高度（1）上升过程：按下上升按钮，进水阀开，水位以1cm/s开始上升，水位满时，进水阀门自动关闭；按下停止按钮，阀门关闭，水位停止在当前位置。（2）下降过程：按下下降按钮，出水阀开，水位以1cm/s开始下降，水位空时，出水阀门自动关闭；按下停止按钮，阀门关闭，水位停止在当前位置。

2.自动控制

通过启动按钮和停止按钮进行控制：（1）按下启动按钮，进水阀开，水位以1cm/s开始上升；水位满时，进水阀门关，出水阀打开，水位以1cm/s开始下降，水位空，出水阀门关；然后进水阀重新打开，重复以上过程。（2）按下停止按钮，阀门全部关闭，水位停止在当前位置。

3.报警

手动和自动过程中，当液位达到高报警设定值时，进行灯闪烁报警，闪烁频率位0.5s。高报警设定值信号由拨码开关输入，液位值用数码管输出显示。

4、设计内容

4.1硬件介绍

4.1.1 S7-300 PLC的组成

图4-1 S7-300 PLC的组成

如图4-1 S7-300硬件电路图，由导轨、接口模块（IM）、信号模块（SM）、通信处理模块（CP）、功能模块（FM）的组成。

4.1.2 扫描过程

图4-2 PLC的扫描过程

4.2硬件选型

A.电源模块（PS）：

名称：PS 307 5A

订货号：6ES7 307-1BA00-0AA0

电源模块描述： 120 / 230 VAC:24 VDC / 5 A

B.CPU模块(CPU)：

名称：CPU 313C-2 DP

订货号：6ES7 314-6CG03-0AB0

C.数字量输入输出模块(SM)：

名称：DI16xDC24V

订货号：6ES7 321-1BH01-0AA0

数字量输入输出模块描述：数字量输入模块 DI16 24 V，分成 16 组。

4.3硬件电路

CPU模块是主要执行用户程序，同时还为S7-300背部总线（Back-Plane Bus）提供5V电源。在多MPI还能与其他MPI网络节点进行通信，对于专用CPU还有其他的功能。下图是CPU 313C-2 DP的内部电路原理图。

CPU 313C-2 DP内部工作原理图

SM322数字量输入/输出模块是在一块模块上同时具备输入和输出点的信号模块。SM322模块的输入和输出电路均设有光隔离电路，输出点采用晶体管输出，并设有电子式短路保护设置，在额定输入电压下输入延时为1.2-4.8ms。下图是D016/DI16模块的内部电路。

4.4硬件组态

4.5程序实现

4.5.1 I/O信号表

4.5.2 程序设计（1）OB模块

（2）FC1：手动模块

（3）FC2：自动模块

（4）FC3：闪烁电路

4.5.3硬件图

4.5.4系统仿真

可以使用S7-PLCSIM V5.3仿真程序模拟程序的下载过程，并且还可以进行仿真调式，具体的操作步骤如下：

1）启动SIMATIC管理器，并且打开项目；

2）单击仿真工具图标，启动S7-PLCSIM V5.3仿真程序；

3）将CPU工作模式开关切换到STOP模式；

4）在项目窗口内选中要下载的工作站；

5）单击下载图标将整个S7-300站下载到PLC.

其仿真的视窗为：

S7-PLCSIM视窗

5、总结：

短短的一周时间的课程设计结束了，我收获颇丰，刚开始拿到这个题目时，感觉好难，里面涉及的很多知识点，我们上课都没讲过，所以，我第一时间去图书馆借了几本PLC的书，翻阅了相关章节，扫除了知识盲点，接下来就开始在SETP7软件中写程序，在此过程中，我上网查了相关资料，不断的更改自己写的程序，不断的在线仿真，直到出现正确结果！

通过这次课程设计，我对PLC的认识更加深刻了，对在理论学习没弄明白地方，在这次课程设计中，都弄明白了！例如以前对传送指令不熟悉，这次课程设计很多地方都用到了传送指令，通过编写梯形图，我对这些指令更加熟悉了！另外，对SETP7软件更加熟悉了，基本的功能都了解了，会进行在线仿真！

总之，要感谢老师给我们这个实践的机会，将理论和实践结合，让我们对所学的知识，有更深刻的认识，对PLC更加熟悉了，为将来找工作奠定了坚实的基础！

6、参考文献

[1] 深入浅出西门子S7-300 PLC[M]. 北京：北京航空航天大学出版社，2004.；

[2] 西门子S7-300PLC应用教程