西门子S7-200高级编程工程项目选题

西门子S7-200高级编程工程项目选题工程项目一、给料分拣系统控制一、系统介绍本系统是由一个给料汽缸、三个分拣槽汽缸、一个机械手升降汽缸、机械手爪汽缸、机械手移动电机、运输带、三相异步电动机、变频器、各种材质检测传感器、各种限位开关、按钮组成，如图1-1所示。图1-1给料分拣装置二、系统控制要求1、按下启动按钮（不带复位），系统开始动作。启动指示灯亮。2、按下停止按钮（不带复位），系统暂停，此时，若再按下启动按钮，系统继续动作。停止指示灯亮。按下急停按钮（带复位），系统全部停止。若再按下启按钮，系统重新开始动作。三、系统动作流程：1、按下启动按钮，当送料汽缸在缩回的位置时，该电磁阀得电，将仓内的元件推出，当汽缸到达完全伸出的位置时，该电磁阀失电。送料动作完成。2、送料动作完成后，皮带通过变频器启动。3、通过安装在皮带上的各种检测传感器，将元件区分开来。4、黑色（非金属）的元件到达3#槽时，其对应的3#槽汽缸将它推出。5、白色（非金属）的元件到达2#槽时，其对应的2#槽汽缸将它推出。6、蓝色（非金属）的元件到达1#槽时，其对应的1#槽汽缸将它推出。7、金属元件到达皮带到位开关时，机械手立即上升，上升到机械手的上限位时，右移，右移到右限位时，下降，下降到下限位时，夹住金属元件，然后上升，上升到上限位时，左移，左移到左限位时，下降，下降到下限位时，放开元件，放开元件后，上升，上升到上限位时，右移，右移到右限位时，完成金属元件的放置。每当放好一个元件后，送料汽缸动作，推出下一个元件，系统循环动作。工程项目二、基于S7-200PLC、触摸屏的温度控制一个恒温箱的温度控制，温度控制范围为25~100°C，S7-200PLC作为控制器，触摸屏作为人机界面。通过人机界面可设定温度和其它系统运行的各参数。在恒温箱内装有一个电加热元件和一致冷风扇，电加热元件和风扇的工作状态只有OFF和ON，即不能自行调节。现要控制恒温箱的温度恒定，且能在25~100°C范围内可调，如图2-1所示。图2-1恒温箱示意图工程项目三、基于S7-200PLC、变频器、触摸屏的水位控制一、项目控制要求有一水箱可向外部用户供水，用户用水量不稳定，有时大有时少。水箱进水可由水泵泵入，现需对水箱中水位进行恒液位控制，并可在0~200mm(最大值数据可根据水箱高度确定)范围内进行调节。如设定水箱水位值为100mm时，则不管水箱的出水量如何，调节进水量，都要求水箱水位能保持在100cm位置，如出水量少，则要控制进水量也少，如出水量大，则要控制进水量也大。水箱如图3-1所示。图3-1水箱示意图二、控制思路因为液位高度与水箱底部的水压成正比，故可用一个压力传感器来检测水箱底部压力，从而确定液位高度。要控制水位恒定，需用PID算法对水位进行自动调节。把压力传感器检测到的水位信号4~20mA送入至S7-200PLC中，在S7-200PLC中对设定值与检测值的偏差进行PID运算，运算结果输出去调节水泵电机的转速，从而调节进水量。水泵电机的转速可由变频器来进行调速。三、元件选型1.PLC及其模块选型PLC可选用S7-200CPU224，为了能接收压力传感器的模拟量信号和调节水泵电机转速，特选择一块EM235的模拟量输入输出模块。2.变频器选型为了能调节水泵电机转速从而调节进水量，特选择西门子sinamicsG110的变频器。3.触摸屏选型为了能对水位值进行设定其对系统运行状态的监控，特选用西门子人机界面TP170B触摸屏。工程项目四、S7-200PLC与变频器控制电动机实现15段速运行按下电动机启动按钮，电动机启动运行在5Hz所对应的转速；延时10S后，电动机升速运行在10Hz对应的转速，再延时10S后，电动机继续升速运行在20Hz对应的转速；以后每隔10S，则速度按图4-1依次变化，一个运行周期完后会自动重新运行。按下停止按钮，电动机停止运行。图4-1电动运行过程工程项目五、S7-200PLC与步进电机的运动控制本项目基于S7-200PLC与步进电机的小车运动控制，以小车的自动往返控制和位置闭环控制两个实例，介绍PLC、步进电机、位置检测光栅尺的综合应用。运动小车装置如图5-1所示，该装置由丝杠、运动托盘、光栅尺、步进电机、多个位置检测传感器等组成。运动托盘由步进电机通过丝杠传动。位置检测传感器可检测到运动托盘运动至该位置时检测到一个开关量信号。光栅尺用来对运动托盘进行位置的精确检测。此外，要实现对该设备的控制，还需用到晶体管输出型的S7-200PLC，步进电机驱动器等器件。图5-1运动小车装置工程项目六、S7-200PLC的PPI通讯PPI通信协议是S7-200PLC的专用通信协议，用于S7-200PLC、上位机和文本器之间的串行通信。PPI协议是一个主从设备协议，主站设备向从站设备发出请求，从站设备做出应答。从站设备不主动发出信息，而是等候主站设备向其发出请求或查询，要求应答。主站设备通过由PPI协议管理的共享连接与从站设备通信。PPI通信协议不限制能够与任何一台从站设备通信的主站设备数量，但在硬件上整个网络中安装的主站设备必须少于32台。工程项目七、S7-200PLC与文本显示器的应用文本显示器（TD）用来显示数字、字符和汉字，还可以用来修改PLC中的参数设定值。文本显示器价格便宜、操作方便，一般与小型PLC配合使用，组成小型控制系统。一、TD400C简介TD400C是S7-200专用的文本显示器，用于查看、监控和修改S7-200用户程序中的过程变量。其外形如图7-1所示。图7-1TD400CTD400C是TD200C的升级产品，可显示4行文本，每行最多12个中文字符，分辨率为192×64像素。TD400C支持两种显示字体和中英文显示。TD400C有8个功能键，与SHIFT键配合，最多可以定义16个功能键。二、TD设备与S7-200PLC的连接TD设备通过TD/CPU电缆与S7-200CPU连接，当TD设备与S7-200CPU之间的距离小于2.5m（TD/CPU电缆的长度）时，可以由S7-200CPU模块通过TD/CPU电缆供电。当TD设备与S7-200CPU之间的距离大于2.5m时，用外接DC24V电源单独供电。在TD设备与一台或几台PLC连接构成的网络中，TD设备作为主站使用。多台TD设备可以和一个或多个连在同一网络上的S7-200CPU模块一起使用。1.一对一配置一对一配置用TD/CPU电缆连接一台TD设备与一台CPU的通信口。TD设备的默认地址为1，CPU的默认地址为2。2.TD设备连接到网络中的CPU通信口多台S7-200CPU连网时，某个CPU的通信口使用带编程口的网络连接器，来自TD设备的电缆连接到该编程口。此时TD设备的DC24V电源由CPU提供。3.TD设备接入通信网络可用网络连接器和PROFIBUS电缆将TD设备连入网络。这时，只连接了通信信号线（3针和8针），没有连接电源线（2针和7针），此时需要DC24V电源为TD设备供电。工程项目八、S7-200PLC通过USS协议网络控制变频器的运行西门子公司的变频器都有一个串行通信接口，采用RS-485半双工通信方式，以USS通信协议作为现场监控和调试协议，其设计标准适用于工业环境的应用对象，最多可以控制31台电动机驱动器，而且根据各电动机驱动器的地址或者采用广播信息都可以找到需要通信的电动机驱动器。链路中需要有一个主控制器（主站），而各个电动机驱动器则是从属的控制对象（从站）。变频器接收来自主站的控制信息，检查命令中的起始标志，以及核对站地址与自己的站地址是否相符，如一致就响应该命令，给主机作出应答；如不一致就忽略该命令，并结束这次通信。工程项目九、四层电梯模型的控制电梯是一种比较复杂的机电结合的建筑物运输设备。随着高层建筑的发展，对电梯的控制性能的要求越来越高。传统的电梯逻辑控制系统由继电器组成。由于继电器组成的控制系统存在故障较高、维护困难、控制装置体积大等问题，近年来由微机或PLC组成的电梯逻辑控制已成为发展方向。四层电梯模型如图9-1所示，电梯由直流电机驱动可上升或下降。电梯门通过一直流电机改变转向来控制门开和关，开门结束和关门结束各有行程开关检测。每层的平层信号用行程开关检测，附有电梯内选层按钮，每层外部附有选择上升或下降按钮其对应指示灯，基本与真实电梯运行相似。图9-1四层电梯模型控制要求如下：（1）开始时，电梯处于任意一层；（2）当有外呼电梯信号到来是，轿厢响应该呼梯信号，达到该楼层时，轿厢停止运行，轿厢门打开，再延时3秒后自动关门；（3）当有内呼电梯信号到来是，轿厢响应该呼梯信号，达到该楼层时，轿厢停止运行，轿厢门打开，延时3秒后自动关门；（4）在电梯轿厢运行过程中，即轿厢上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的外呼信号均不响应，但如果反方向外呼梯信号前方再无其他内、外呼梯信号时，则电梯响应该外呼梯信号。例如，电梯轿厢在一楼，将要运行到三楼，在次过程中可以响应二层向上的外呼梯信号，但不响应二层向下的外呼梯信号。当到达三层，如果四层没有任何呼梯信号，则电梯可以响应三层向下外呼梯信号。否则，电梯将继续运行至四楼，然后向下运行响应三层向下外呼梯信号；（5）电梯具有最远反向外呼梯功能。例如，电梯轿厢在一楼，而同时有二层向下呼梯，三层向下呼梯，四层向下外呼梯，则电梯轿厢先去四楼响应四层向下外呼梯信号；（6）电梯未平层或运行时，开门按钮和关门按钮均不起作用。平层且电梯轿厢停止运行后，按开门按钮轿厢开门，按关门按钮轿厢关门；(不按关门按钮,则轿厢过3S自动关门)（7）电梯必须在关门之后才能运行,利用指示灯显示轿厢外召唤信号,厢内指令信号和电梯到达信号。例如，电梯轿厢在一楼，将要运行到四楼，在此过程中，有二层向上的外呼梯信号和二层向下的外呼梯信号。当到达二层，向上的指示灯灭，向下的指示灯则保持亮。