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1、xxxx大学PLC基础实验课程设计报告书系部名称：自动化学院学生姓名：xx专业名称：自动化班 级：xx时间：2013年 05月xx日 至 2013 年05月xx日 温湿度检测系统设计一、设计要求：1 利用s7-200 温湿度传感模块设计温湿度检测系统2 所提供的s7-200只有一个模拟通道，所以温湿度信息要分时处理3在线状态下显示温度信息二、设计方案分析1、方案设计：系统电路设计思路 （1）所提供的S7-200的CPU 224XP只有一路模拟通道，所以温湿度信息得分时处理。（2）在线状态下显示温湿度。器材s7-200试验箱温湿度传感模块 相关电子元件例如10千欧姆电阻一个，导线20根，电路板一
2、个，万用表等等。2、背景知识介绍：梯形图：是PLC使用得最多的图形编程语言，被称为PLC的第一编程语言。梯形图与电器控制系统的电路图很相似，具有直观易懂的优点，很容易被工厂电气人员掌握，特别适用于开关量逻辑控制。梯形图常被称为电路或程序，梯形图的设计称为编程。PID算法：在过程控制中，按偏差的比例（P）、积分（I）和微分（D）进行控制的PID控制器，是应用最为广泛的一种自动控制器。它具有原理简单，易于实现，适用面广，控制参数相互独立，参数的选定比较简单等优点；而且在理论上可以证明，对于过程控制的典型对象“一阶滞后+纯滞后”与“二阶滞后+纯滞后”的控制对象，PID控制器是一种最优控制。PID调节
3、规律是连续系统动态品质校正的一种有效方法，它的参数整定方式简便，结构改变灵活。控制点包含三种比较简单的PID控制算法，分别是：增量式算法，位置式算法，微分先行。 这三种PID算法虽然简单，但各有特点，基本上能满足一般控制的大多数要求。软继电器 PLC梯形图中的某些编程元件沿用了继电器这一名称，如输入继电器、输出继电器、内部辅助继电器等，但是它们不是真实的物理继电器，而是一些存储单元（软继电器），每一软继电器与PLC存储器中映像寄存器的一个存储单元相对应。该存储单元如果为“1”状态，则表示梯形图中对应软继电器的线圈“通电”，其常开触点接通，常闭触点断开，称这种状态是该软继电器的“1”或“ON”状
4、态。如果该存储单元为“0”状态，对应软继电器的线圈和触点的状态与上述的相反，称该软继电器为“0”或“OFF”状态。使用中也常将这些“软继电器”称为编程元件。尽管梯形图与继电器电路图在结构形式、元件符号及逻辑控制功能等方面相类似，但它们又有许多不同之处，梯形图具有自己的编程规则。1）每一逻辑行总是起于左母线，然后是触点的连接，最后终止于线圈或右母线（右母线可以不画出）。注意：左母线与线圈之间一定要有触点，而线圈与右母线之间则不能有任何触点。2）梯形图中的触点可以任意串联或并联，但继电器线圈只能并联而不能串联。3）触点的使用次数不受限制。4）一般情况下，在梯形图中同一线圈只能出现一次。如果在程序中
5、，同一线圈使用了两次或多次，称为“双线圈输出”。对于“双线圈输出”，有些PLC将其视为语法错误，绝对不允许；有些PLC则将前面的输出视为无效，只有最后一次输出有效；而有些PLC，在含有跳转指令或步进指令的梯形图中允许双线圈输出。5）对于不可编程梯形图必须 经过等效变换，变成可编程梯形图。PLC之家，6）有几个串联电路相并联时，应将串联触点多的回路放在上方，如图5-2a所示。在有几个并联电路相串联时，应将并联触点多的回路放在左方，如图5-2b所示。这样所编制的程序简洁明了，语句较少。图5-2 梯形图另外，在设计梯形图时输入继电器的触点状态最好按输入设备全部为常开进行设计更为合适，不易出错。建议用
6、户尽可能用输入设备的常开触点与PLC输入端连接，如果某些信号只能用常闭输入，可先按输入设备为常开来设计，然后将梯形图中对应的输入继电器触点取反（常开改成常闭、常闭改成常开MATLAB仿真概念MATLAB是美国MathWorks、公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值分析的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。ewb仿真 EWB建立在SPICE基础上，它具有以下突出的特点：（1）采用直观的图形界面创建电路：在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作台，绘制电路图需要的元器件、电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取；（2）软件仪器的控
7、制面板外形和操作方式都与实物相似，可以实时显示测量结果。（3）EWB软件带有丰富的电路元件库，提供多种电路分析方法。（4）作为设计工具，它可以同其它流行的电路分析、设计和制板软件交换数据。（5）EWB还是一个优秀的电子技术训练工具，利用它提供的虚拟仪器可以用比实验室中更灵活的方式进行电路实验，仿真电路的实际运行情况，熟悉常用电子仪器测量方法。三、硬件设计：S7-200实验箱:S7-200 是一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。该实验箱在集散自动化系统中充分发挥其强大功能
8、。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如：冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制，运动系统。我们使用的型号是CPU 224XP，CPU 224XP集成14输入/10输出共24个数字量I/O点，2输入/1输出共3个模拟量I/O点，可连接7个扩展模块，最大扩展值至168路数字量I/O点或38路模拟量I/O点。20K字节程序和数据存储空间，6个独立的高速计数器（100KHz），2个100KHz的高速脉冲输出，2个RS485通讯/编程
9、口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。本机还新增多种功能，如内置模拟量I/O,位控特性，自整定PID功能，线性斜坡脉冲指令，诊断LED，数据记录及配方功能等。是具有模拟量I/O和强大控制能力的新型CPU。（2）ANT-HU-10S温湿度模块ANT-HU-10S温湿度模块的简介如下：1）湿度模块1、检测范围：10-95RH2、工作电压：5.0V3、工作温度：0-50C(3)电器连接图四 软件设计：设计思路：对于温湿度采集，由于S7-200只有一路模拟通道，采用分时操作。设计两个子程序来进行温湿度模拟量转换成输出所需数据（具体计算见温湿度传感模块介绍），主程序中采用定时循环调用
10、。鉴于使结果简单易观测，选用LED灯输出，将所测温湿度各分为三个标志段，用三个灯分别代表其所处区间。因为是自动循环温湿度检测，所以设置一个启动开关和一个关闭开关即可。主程序Network1LDSM0.1RM0.0,255=Q0.1=Q0.2=Q0.3=Q0.0Network2/网络标题/网络注解LDI0.0OM0.0ANI0.1=M0.0Network3LDI0.1RQ0.0,1Network4LDSM0.4TONT37,1Network5LDM0.0AT37CALLSBR2Network6LDM0.0ANT37CALLSBR3采集温度子程序TITLE=温度采集子程序Network1/网络标题
11、/网络注解LDSM0.0XORDAC0,AC0ITDAIW0,AC0DTRAC0,AC0/R3200.0,AC0MOVR5.0,AC3-RAC0,AC3*R10.0,AC3/RAC0,AC3MOVRAC3,AC0/R27.772,AC0LNAC0,AC0/R-0.0402,AC0-R10.0,AC0MOVRAC0,VD800+RVD800,AC3Network2LDW=IW0,5/R5.0,AC3AENO=M0.3TITLE=湿度采集子程序Network1/网络标题/网络注解LDSM0.0XORDAC1,AC1ITDAIW2,AC1DTRAC1,AC1/R3200.0,AC1-R1.0,AC1
12、/R0.02105,AC1MOVRAC1,VD1000+RVD1000,AC2Network2LDW=IW1,5/R5.0,AC2AENO=M0.4Answer19:03:22okTITLE=温度循环五次采集Network1LDM0.0MOVW0,IW0Network2/NetworkTitle/NetworkCommentLDSM0.0FORIW0,1,5Network3LDSM0.0CALLSBR0TITLE=温度循环五次采集Network1LDM0.0MOVW0,IW0Network2/NetworkTitle/NetworkCommentLDSM0.0FORIW0,1,5Network
13、3LDSM0.0CALLSBR0Network4NEXTNetwork5LDM0.3LPSAR=AC3,10.0AR=AC3,30.0=Q0.3LPP=Q0.0TITLE=湿度循环五次采集Network1LDM0.0MOVW0,IW1Network2/NetworkTitle/NetworkCommentLDSM0.0FORIW1,1,5Network3LDSM0.0CALLSBR1Network4NEXTNetwork5LDM0.4LPSAR=AC2,30.0AR=AC2,70.0=Q0.3LPPRQ0.0,1五、测试数据及设计结果：温湿度采集界面温湿度测得结果：第一组第二组第三组第四组第五
14、组平均值温度（）26.49727.36228.18227.52627.32326.569湿度（%RH）71.52673.96375.42678.85277.26576.598六、调试中出现的错误及解决方法xx：为期两周的课程设计实习已经结束了，我们所做的是关于温湿度控制系统的，在实验的过程中我们遇到了很多问题同时也收获了许多，对于这些我深有感触。刚开始我们要用step7软件对所选课题进行软件的设计，由于对于plc课程学习没有掌握牢固及对于软件操作不太熟练所以在设计方面出现了问题，所设计出的程序不能正常运行。后来经过大家交流合作和老师的指导顺利的解决了问题，但在以后的操作中还是有一些问题，比如当
15、我们得出实验结果时，由于输入量必须是单输入且要求是自动采集，还有是对采集的周期还有一定的要求所以又重新改动程序，使之满足设计要求，在此期间我深深感受到团队之间合作的重要性，也体会到遇到问题坚持的必要性，总的来说这两周的实习让我成长收获了许多。 在本次设计中，我主要负责电路连接以及焊接工作，熟悉箱子的使用方法和温室度传感器的接法，电路连接时主要是跟着程序里的引脚定义走的，所以，只要程序正确了，我的连接也就相继完成了，随着设计的完成，我们收获了很多，也学习到很多，对PLC的知识更加了解一点。xx： 这次实习我们做的是温湿度的检测。由于刚开始对于s7-200实验箱以及step7的编程软件不太熟悉，所
16、以一开始我们要进行的工作就是查资料，通过这些资料了解在接下来两周我们所接触到的实验器材。了解完了实验器材接下来就要面对实际的操作问题，通过编程连线来完成我们本次的设计。在编程时我们要充分考虑到实际情况，在开始时当我们把自己想出来的程序连到实验箱的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。因此我们将程序不断改善使其最大限度的接近实际完成数据的采样并进行显示，连线时也要注意各个端口的对应连接避免出现不必要的错误。在设计的过程中，我们用了分工与合作的方式，每个人负责一定的部分，同时在一定的阶段共同讨论，以解决分工中个人不能解决的问题，同时我们还向别的同学请教。在努力使我们的实验设计有一个令人满意的结果。为了试验的结果能够达到预期的要求我们不停改善自己的解决方案，不怕走弯路，只要以认真的态度对待并且能够做到理论与实践相结合，多动手多思考，不怕麻烦坚持到底就会取得胜利。