基于Wincc和S7-200的PLC综合实验系统设计.docx

摘要：当前大部分院校机电专业的个课程实验都是设置的本课程的基本实验，一些综合性系统性实验不多，不利用学生系统设计能力的提高。

基于PLC体积小、能耗低、可靠性高、抗干扰能力强等优点和实验系统监控的需要，本论文分别以步进电机，交流电机和及热电阻为监控对象，利用PC、西门子S7-200和200SMART PLC、SMART LINE700 IE触摸屏、组态软件WINCC7.0、CP243-1以及OPC服务器等实现了对单轴精确定位系统和交流电机转速PID调节系统的独立控制，并根据实验系统的控制要求，进行了硬件设计和软件设计。实验结果表明，单轴定位系统实现了位置的精确定位，误差为±1mm，提供 多种速度可选，且有一键回零，点动微调等功能。交流电机转速PID调节系统经调试误差范围在±5转/分钟，实验系统稳定性和精确度较高，操作方便，实验效果良好。PLC主从站之间以太网通信能够正常完成。WINCC和PLC主站之间通过OPC也能够正常通讯，整个实验系统能够正常运行。

这套PLC综合实验系统可用于教学、培训及科研等相关工作。能帮助学习者更好地掌握通信，PID，运动控制，wincc，触摸屏等方面的知识。

关键词：S7-200； WINCC7.0；以太网通信；上位机

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论-1

1.1引言-1

1.2 研究背景-1

1.3课题提出的意义-2

第二章 总体方案设计-3

2.1实验系统功能设计-3

2.2实验系统整体结构框图-4

第三章 交流电机PID调速系统-5

3.1变频器概述-5

3.1.1变频器简介-5

3.1.2变频器的组成-5

3.1.3变频器选型-5

3.1.4变频器参数设置-5

3.2交流电机选型-9

3.3旋转光电编码器-9

3.3.1旋转编码器概述-9

3.3.2旋转编码器的工作原理-9

3.3.3 旋转编码器选型-9

3.4西门子200PLC高速计数器-10

3.4.1高速计数器各个模式说明-10

3.4.2 HSC模式时序图-10

3.4.3高速计数器控制字节-12

3.5 PID控制系统-12

3.5.1控制系统概述-12

3.5.2 PID控制原理-13

3.6试验系统硬件连接图-14

3.7交流电机PID调速试验系统程序-15

3.7.1程序符号表-15

3.8交流电机PID调速系统调试-22

第四章 步进电机单轴精确定位试验系统-25

4.1步进电机单轴精确定位系统简介-25

4.2步进电机和步进驱动器-25

4.2.1步进电机-25

4.2.2步进驱动器-26

4.3 滚珠丝杠选型-26

4.4 限位开关选型-26

4.5 光电开关选型-26

4.6步进电机单轴精确定位试验系统程序-28

4.6.1 程序的符号表-28

4.6.2单轴精确定位实验系统程序流程图-29

4.6.3单轴精确定位实验系统程序-30

第五章 温度的测量-37

5.1温度变送器-37

5.2热电阻-37

5.3温度测量程序-37

第六章 上位机界面制作-39

6.1上位机触摸屏界面-39

6.1.1通讯连接-39

6.1.2数据变量表-39

6.1.3开机画面-40

6.1.4定位控制画面-42

6.1.5 PID调速画面-44

6.2上位机WINCC界面-45

6.2.1开机界面-45

6.2.2 PID调速画面-47

第七章 通信-50

7.1两台PLC之间的通信-50

7.1.1通信方式-50

7.1.2通信程序-50

7.2 PLC和Wincc通信-55

7.2.1 Wincc变量管理-55

7.2.2 OPC变量编辑-55

7.2.3 Wincc中变量的建立-56

结束语-59

致  谢-60

参考文献-61

附录一 系统硬件连接图-62