1、课程设计报告设计题目：物料混合控制系统学院： 电信学院 班级： 基地二班 姓名： 魏海超 学号： 09260202 指导老师： 冯小林 时间： 2012 年 12 月 19 日摘要本 设 计 是 基 于 STEP7 下 位 软 件 编 程 实 现 物 料 混 合 控 制 系 统 的 控 制 ,并 解决 STEP7 与 WinCC、 WinCC Flexible 2007 之 间 的 模 拟 仿 真 问 题 。 我 们 采 用STEP7 的 仿 真 工 具 S7 PLCSIM 模 拟 S7 300 PLC 来 执 行 控 制 命 令 解 决 上 位 组态 工 具 WinCC、 HMI 开 发 工
2、 具 WinCC Flexible 2007 的 模 拟 仿 真 问 题 。WinCC、 WinCC Flexible 与 STEP7 间 的 通 信 均 采 用 西 门 子 内 部 通 讯 协 议 。本 设 计 主 要 在 于 加 强 对 总 的 系 统 结 构 及 工 作 原 理 的 了 解 ， 研 究 各 个 模 块 的 工作 机 理 及 相 互 之 间 是 如 何 通 讯 的 。 关 键 词 ： Step7 WinCC WinCC Flexible 目录1.1 设计要求 11.2 系统原理图 11.3 STEP7 介绍及编程简介 2第二章 STEP7 下位软件编程 32.1 霓虹灯的工
3、作原理 32.2 系统流程图 32.3 启动 STEP7 42.4 编程 52.5 仿真调试 13第 3 章 WinCC 与 STEP7 之间的通信 143.1STEP7 控制端口说明 143.2 通信设置 143.2.1 设置 PG/PC 接口 .143.2.2 STEP7 的硬件组态 153.2.2WinCC 下添加驱动 163.2.4 变量连接 .163.2.5 在图形编辑器中编辑画面 .183.3 仿真运行 20第四章 STEP7 和 WinCC Flexible 2007 之间的通信 .224.1 在 WinCC flexible 2007 中设置变量 .224.2 在 WinCC
4、flexible 2007 中设置画面 .224.3 仿真运行 24第五章总结 26参考文献 271第一章 系统原理1.1 设计要求控制系统的运行界面如下：图 0-1 控制系统的运行界面1.2 系统原理图本设计的系统原理图如图 1-2 所示。图 0-2 系统原理图本设计由 STEP7 的仿真工具 S7 PLCSIM 模拟 S7 300 PLC 来执行控制命令，采用 WinCC、WinCC Flexible 工控软件做上位机监控。2其中 STEP7 部分要完成以下任务： STEP7 下位软件编程 解决 STEP7 与 WinCC 的模拟仿真问题 解决 STEP7 与 WinCC Flexible
5、 的模拟仿真问题1.3 STEP7 介绍及编程简介西 门 子 STEP7是 用 于 SIMATIC S7-300/400站 创 建 可 编 程 逻 辑 控 制 程 序 的标 准 软 件 ， 可 使 用 梯 形 图 逻 辑 、 功 能 块 图 和 语 句 表 进 行 编 程 操 作 。 STEP 7 是用于对SIMATIC 可编程逻辑控制器（PLC）进行组态和编程的软件包。STEP7 具有以下功能：硬件配置和参数设置、通讯组态、编程、测试、启动和维护、文件建档、运行和诊断功能等。本设计软件编程部分采用STEP7编程。STEP7 为用户提供了多种编程语言，包括语句表（STL）、梯形逻辑（LAD）、
6、功能块图（FBD）、结构控制（SCL）、顺序控制（S7 GRAPH）、状态图形（S7 HIGRAPH）等。梯形逻辑编程语言是一种基于电路图表示法基础上的图形编程语言，每一个程序段都是由类似于电路图中的元素（如常开触点、常闭触点、输出线圈）组合而成。一个逻辑块的程序部分是由一个或多个程序段组成的。功能块图（FBD）编程语言使用类似与布尔代数的图形逻辑符号来表示控制逻辑。语句表编程语言（STL）是STEP 7 标准软件包的组成部分。用这种语言编写程序，即可以使用增量编辑器直接生成程序，也可以使用文本输入编辑器先录入程序语句，再经过编译过程将其转换成各类程序块。如果在用户编写的程序块中没有错误，则可
7、将该程序在语句表（STL ）、梯形逻辑图（LAD）、功能块图（FBD）3 种语言之间进行切换。如果存在不能切换的程序部分，则STEP7 用语句表将该部分显示出来。在这三种编程语言中梯形图是广大工程技术人员使用较熟悉的且简单直观并易学，无须工程技术人员具备很高的计算机编程能力。因此本次设计选用梯形逻辑图（LAD）进行编程。3第二章 STEP7 下位软件编程2.1 霓虹灯的工作原理一 共 需 要 8 个 灯 分 别 表 示 “庆 祝 建 国 50 周 年 ”， 按 下 开 始 按 钮 ， 则 这8 个 灯 从 左 到 右 一 次 点 亮 ， 然 后 一 起 闪 烁 3 次 ， 再 从 右 到 左
8、依 次 熄 灭 。 当 按下 停 止 按 钮 时 ， 这 8 个 灯 都 熄 灭 ， 再 按 开 始 按 钮 就 可 以 重 新 开 始 ， 无 限 循 环 。2.2 系统流程图42.3 启动 STEP7 打开 STEP7 软件会出现一个新建项目向导，如下图所示：点 击 “下 一 步 ”， 选 择 CPU315-2DP,如 下 图 所 示 :5再 点 击 “下 一 步 ”， 选 择 LAD 的 编 程 方 式 ， 如 下 图 所 示 ：再 点 击 “下 一 步 ”， 项 目 名 称 取 名 为 ： zutai2， 如 下 图 所 示 ：6最 后 点 击 完 成 按 钮 ， 即 可 完 成 对
9、项 目 的 新 建 过 程 。2.4 编程首 先 在 符 号 表 中 定 义 变 量 的 地 址 如 下 图 所 示 ：M1 M 1.0BOOL 启动开关 M1 M 1.0M2 M 2.0BOOL 停止开关 M2 M 2.0Q1 Q 1.0BOOL 进物料一 Q1 Q 1.0Q2 Q 1.1BOOL 进物料二 Q2 Q 1.1Q3 Q 1.2BOOL 进物料三 Q3 Q 1.2Q4 Q 1.3BOOL 进物料四 Q4 Q 1.3Q5 Q 1.4BOOL 电机搅拌 Q5 Q 1.4S1 M 1.2BOOL 中间继电器 S1 M 1.2S2 M 1.3BOOL 中间继电器 S2 M 1.37S3
10、M 1.4BOOL 中间继电器 S3 M 1.4S4 M 1.5BOOL 中间继电器 S4 M 1.5S5 M 1.6BOOL 中间继电器 S5 M 1.6S6 M 1.7BOOL 中间继电器 S6 M 1.7S7 M 2.1BOOL 中间继电器 S7 M 2.1T1 T 1TIMER 物料一进料时间 7sT1 T 1T2 T 2TIMER 物料二进料时间 6sT2 T 2T3 T 3TIMER 物料三进料时间 5sT3 T 3T4 T 4TIMER 物料四进料时间 4sT4 T 4T5 T 5TIMER 电机搅拌时间 10sT5 T 5然 后 打 开 组 织 块 OB1， 根 据 霓 虹 灯
11、 的 工 作 原 理 在 OB1 中 编 写 程 序 ， 其 程序 如 下 :8910111213142.5 仿真调试首 先 打 开 仿 真 器 .然 后 将 OB1 组 织 块 下 载 进 去 ,再 把 仿 真 器 打 到 “RUN”上 ， 最 后 打 开 组 织 块 OB1 进 行 监 视 ， 按 下 “开 始 ”按 钮 ， 观 察 仿 真 情 况 ， 再对 程 序 进 行 不 断 的 修 改 ， 直 到 仿 真 的 结 果 符 合 物 料 混 合 控 制 系 统 的 工 作 原 理为 止 。其 仿 真 结 果 如 下 图 所 示 ：15第 3 章 WinCC 与 STEP7 之间的通信3
12、.1STEP7 控制端口说明本设计由 STEP7 的仿真工具 S7 PLCSIM 模拟 S7 300 PLC 来执行控制命令，其中使用到的端口如下：M1 M1.0 开始按钮M2 M2.0 停止按钮Q1 Q1.0 物料一进料Q2 Q1.1 物料二进料Q3 Q1.2 物料三进料16Q4 Q1.3 物料四进料Q5 Q1.4 电机搅拌.3.2 通信设置3.2.1 设置 PG/PC 接口设置步骤如下：STEP7-选项-设置 PG/PC 接口-为使用的接口分配参数- PLCSIM(PROFIBUS)-再单击“确定”键。按照这样的顺序对 PG/PC 接口进行设置如下图所示：3.2.2 STEP7 的硬件组态
13、在 STEP7 下，单击左侧的 SIMATIC 300 Station，右侧打开硬件图标，显示硬件信息。查看 CPU 属性，接口框下看 MPI 地址为 2，如下图所示 :173.2.2WinCC 下添加驱动操作步骤如下：1、变量管理-添加新的驱动程序-SIMATIC S7 PROTOCOL SUITE。2、右键 PROFIBUS 新建驱动程序的连接-右键新建的驱动连接点属性-点“常规”选项卡下“属性” ，将“插槽号”改为 MPI 地址 2。183.2.4 变量连接驱动连接（New Connection）下新建变量如下图所示: 以 M1 为例说明新建变量的具体步骤：在驱动连接下右击，选择“新建变
14、量” ，命名为：SB1，然后点击“选择”19按钮，在“数据”里面选“择位存储器” ，再把 SB1 的地址改为 M3.0，再单击“确定”按钮。如图 1 和图 2 所示：图 1：20图 2：3.2.5 在图形编辑器中编辑画面先插入一张图片，再编辑静态文本“物料混合控制系统” ，最后添加两个按钮，分别定义为“M1”和“M2”表示“开始按钮”和“停止按钮” 。对静态文本和按钮进行设置连接步骤如下：21右击静态文本，选择“属性” ，再选择“颜色” ，把字体的颜色改为红色，再选择“其它”中的“显示” ，右击，选择“动态对话框” ，再选择“表达式” ，以对应于不同的静态文本，再选择“布尔型” 。如下图所示：
15、以 M1 为例说明按钮的设置步骤：右击“M1”按钮，选择“属性” ，再选择“事件” 中的“鼠标” ，双击“按左键” ，将“常数”那一栏改为 1， “变量”选择 M1，最后单击“确定”按钮。如下图所示：22双击“释放左键” ，将“常数”那一栏改为 0， “变量”选择 M1，最后单击“确定”按钮。如下图所示：SB2 的设置和 SB1 的设置一样，只将变量改为 SB2 即可。3.3 仿真运行先打开 STEP7 的仿真软件 PLCSIM，下载 STEP7 程序到 PLCSIM，再点WinCC 激活运行按钮，开始仿真运行。单击“SB1 ”按钮，可观察到的仿真结果如下图所示：WinCC 仿真界面：23PL
16、CSIM 仿真界面：24第四章 STEP7 和 WinCC Flexible 2007 之间的通信4.1 在 WinCC flexible 2007 中设置变量首先在“项目”中选择“在 STEP7 中集成” ，然后双击“变量” ，对变量进行定义，如下图所示：然后双击“连接” ，如下图所示所示：4.2 在 WinCC flexible 2007 中设置画面首先添加 5 个文本域，分别表示“进料和电机搅拌” ，再添加两个按钮“M1”和“M2” ，代表“开始按钮”和“结束按钮” 。 25对这 5 个文本域进行变量连接的步骤如下：右击文本域选择“属性” ，在“属性”的“文本”里面可以设置字体的大小和格
17、式。在“动画”里勾选“启用”选择相对应的文本域变量，并在右边设置“值” 、 “前景色”和“背景色” ，如下图所示：对 2 个按钮的设置步骤如下： 右击按钮，选择“属性” ，双击“事件” ，选择“按下” ，选择变量，再选择“释放” ，选择变量即可。按下的设置图：释放的设置图：26总的设计效果图如下所示：4.3 仿真运行先打开 STEP7 的仿真软件 PLCSIM，下载 STEP7 程序到 PLCSIM，再点击 WinCC flexible 的启动运行系统按钮，开始仿真运行。单击 “SB1”按钮，可观察到的仿真结果如下图所示：WinCC flexible 的仿真结果如下图所示：27PLCSIM 仿真界面：
