基于PLC与组态王的倒计时控制系统设计

理工类大学本科毕业设计论文

目录

摘要.............................................................................................................. 错误！未定义书签。前言 (2)

1 硬件系统介绍 (3)

1.1 可编程序控制器的概述 (3)

1.1.1 PLC的特点 (3)

1.1.2 PLC的主要功能 (4)

1.2 S7-200 PLC的概述 (4)

2 S7-200编程软件介绍 (5)

2.1 STEP7-Micro/WIN编程软件 (5)

2.2 编程软件的功能 (6)

2.3 编程计算机与CPU通信 (6)

2.4 编程语言 (6)

2.4.1 顺序功能图 (7)

2.4.2 梯形图 (7)

2.4.3 功能块图 (7)

3 倒计时程序设计 (7)

3.1本课题的系统要求 (7)

3.2 程序设计 (8)

3.2.1 PLC I/O端口设置 (8)

3.2.2 程序编译 (11)

4 上位机的组态设计介绍 (33)

4.1 组态王软件介 (33)

4.1.1 基本介绍 (33)

4.1.2 主要特点 (33)

4.1.3 实际应用 (34)

理工类大学本科毕业设计论文

1.使用组态王实现控制系统实验仿真的基本方法： (34)

5 组态王的程序设计与和PLC之间的通讯 (35)

5.1 组态王的数据列表 (35)

5.2 组态王与PLC S7-200 之间的通讯 (38)

5.3 组态王的界面设计 (40)

5.4 完成通讯后的运行画面 (41)

总结 (45)

致谢 (46)

参考文献 (47)

附录 (48)

第 1 页共49 页基于PLC与MCGS的倒计时控制系统设计

学生：万骏

指导教师：吴汉梅

（三峡大学电气与新能源学院）

摘要：本文在主要分为四大部分，第一部分主要是简单的介绍了一下可编程控制器以及S7-200软件。第二部分主要是用S7-200软件进行对倒计时整个系统的程序设计和说明，以及定时、调整、暂停三种工作状态的具体操作方法，面对程序中可能出现的问题进行尽可能的避免，经过不断的调试，将程序不断完善，达到设计要求。第三部分主要是介绍了一下上位机。第四部分则是以组态王软件作为上位机去实现与PLC之间的通讯，最终完成设计任务。

关键词：可编程控制；倒计时；上位机；组态王；通讯。

PLC control system with MCGS countdown Design

Student: Wan Chun

Instructor: Wuhan Mei

(Three Gorges University College of Electrical and Energy)

Abstract：This paper is divided into four parts, the first part is a brief introduction about the S7-200 programmable controllers and software. The second part is performed by the countdown S7-200 the system software and programming instructions, and a timing adjustment, three specific methods of operation work pause state, the face of the program as possible to avoid problems, after continuous commissioning, will continue to improve the program, to meet the design requirements. The third part is the introduction about the host computer. The fourth part is based on a PC Configuration software to realize the communication between the PLC and the final completion of the design task.

Keywords：programmable control; countdown; PC; configuration king; communications.

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前言

PLC（可编程控制器）作为一种工业控制微型计算机，它以其编程方便、操作简单尤其是它的高可控性等优点，在工业生产过程中得到了广泛的应用。计时系统的任务就是对某一设定日期进行倒数，在显示屏显示距设定日期的时间，随着中国国力的不断提升，中国已经独立承办了多种大型的、世界级的体育文化盛典，如2008年北京奥运会和2010年的上海世博会。为了增强人们对这种盛典节日的关注度和紧迫感，倒计时牌得以广泛的应用。虽然倒计时系统用途单一，使用周期短，一旦倒计时任务完成，系统也完成了历史任务。但是因为程序设计简易，可操作性强，因而倒计时系统以及硬件可以被反复使用。

到目前为止，用PLC进行倒计时系统的设计比较少，多为使用单片机或是EDA进行设计，因此PLC在倒计时系统的设计上较为欠缺。本次课题使用西门子S7-200 PLC，应用PLC的逻辑运算、计数和定时的功能，采用动态扫描的方法和减进位运算法，根据实际系统要求，对百天倒计时系统进行梯形图程序的编制，并搭建相应的显示硬件电路和进行软件程序的调试，通过不断的调试修改，终于达到了预定要求，实现了百天倒计时功能。

以2008年北京奥运会百天倒计时为例。该倒计时器可以动态显示天、小时、分、秒，开机后显示初始状态（全零态），然后按当天距开幕的实际天数进行设置。设置好倒计时状态后，百天倒计时就开始；若设置为调位状态，则显示当前状态，天、小时、分、秒各状态可随时调整和设置；若设置为暂停状态，就会立即暂停。各状态显示采用动态循环扫描方式。

在没有实现数字化的时候，我们通常是采用手写或者是机械性的数字来进行倒计时，当今，PLC的发明，给我们带来了飞跃性的发展，让我们可以更好的实现数字化的控制，并且可以进行大规模的推广与应用。

随着社会的发展，倒计时在各行各业应用的越来越广泛，工业、技术、机械、医疗、农业等等，PLC 的智能控制原则是控制系统的核心，采用PLC把各种信息输入相应的程序，对于不同的要求，我们只要根据需要，修改一些程序，这样就可以实现我们想要的效果。

倒计时器的广泛应用，大大提高了我们的效率，对于一些需要通过手动或者是机械性的操作具有明显效果。用可编程控制器实现倒计时的控制系统，以及该系统软、硬件设计方法，实验证明该系统实现简单、经济，有效，通过分析倒计时在控制与管理带来的方便，结合实际情况阐述了倒计时控制系统的工作原理，给出了一种简单实用的倒计时控制系统的PLC设计方案。可编程序控制器在工业自动化中的地位极为重要，广泛的

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应用于各个行业。随着科技的发展，可编程控制器的功能日益完善，加上小型化、价格低、可靠性高，在现代工业中的作用更加突出。

1 硬件系统介绍

1.1 可编程序控制器的概述

可编程序控制器（Programmable Logic Controller,，简称PLC），它是以微处理器为核心的通用工业控制装置，是在继电器-接触器控制基础上发展起来的。随着现代社会生产的发展和技术进步，现代工业生产自动化水平的日益提高及微电子技术的迅猛发展，当今的PLC已将3C（Computer、Control、Communication）技术，即微型计算机技术、控制技术及通信技术融为一体，在控制系统中又能起到“3电”控制作用，即电控、电仪、电信这三个不同作用的一种高可靠性控制器，是当代工业生产自动化的重要支柱。

一般讲，PLC分为箱体式和模块式两种，但它们的组成是相同的。箱体式PLC中有CPU 板、I\O板、显示面板、内存块、电源等，所有的电路都装入一个模块内，构成一个整体。可以按CPU性能分成若干型号，并按I\O点数又有若干规格。模块式PLC有CPU模块、I\O模块、内存、电源模块、底板或机架，模块拼装起来后就成了一个整齐的长方体结构。无论哪种结构类型的PLC，都属于总线式开放型结构，其I\O能力可按用户需要进行扩展与组合。PLC的基本结构框图如图1所示。

图1 PLC的基本结构框图

1.1.1 PLC的特点

现代工业生产过程是多种多样的，它们对控制的要求也各不相同，为了能够在各种工业环境中使用PLC，所以生产厂家的PLC都有许多共同点。

1）编程方法简单易学

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2）功能强、性能价格比高

3）硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强

4）可靠性高，抗干扰能力强

5）系统的设计、安装、调试工作量少

6）维修工作量小，维修方便

7）体积小，能耗低

1.1.2 PLC的主要功能

PLC是采用微电子技术来完成各种控制功能的自动化设备，可以在现场的输入信号作用下，按照预先输入的程序，控制现场的执行机构按照一定规律进行动作。其主要功能如下：

1）顺序逻辑控制

2）运动控制

3）定时控制

4）计数控制

5）步进控制

6）数据处理

7）模/数和数/模转换

8）通信及联网

1.2 S7-200 PLC的概述

S7-200 PLC是德国西门子公司生产的一种小型PLC，但其许多功能已经达到大、中型PLC的水平，而价格却与小型机一样，因此，它一经推广，即受到了广泛关注。特别是S7-200 CPU22X系列PLC，由于它具有多种功能模块和人机界面（HIMI）可供选择，所以系统的集成非常方便，还可以很容易地组成PLC网络，同时它具有功能齐全的编程和工业控制组态软件，使得在完成控制系统的设计时更加简单，几乎可以完成任何功能的控制任务。

S7-200 CPU将微处理器、集成电源、输入电路和输出电路集成在一个紧凑的外壳中，从而形成了一个功能强大的Micro PLC。参见图2。

本次设计是实现较为简单倒计时控制，对所需硬件的要求并不高，为了尽量满足倒计时的精确性，故选用扫描时间短，即执行一条布尔指令时间较短的西门子小型PLC S7-200，根据端口的需要选择226型号的CPU。

对于设计的仿真调试也做了相应的简化，使用面包板和7段数码管组成一个仿真电路，结合程序的需要，选择8个共阴极的7段数码管分别作为时间状态位的显示。