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。
目 录
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 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: *351916072* 
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
 绪论
1.1引言
可编程逻辑控制器的抗干扰能力比较强、适应性广，可以直接在工业环境中去使用。其用的存储器是可以进行编程的，在其内部存储器中可以执行各种运算的指令还能通过数字量和模拟量来输出，来控制各种机械生产的过程。
PLC不仅仅能够像继电器那样的逻辑控制，同时还可以采集数字量和模拟量从而对其进行相应的控制，还可以使用PID控制，通信组网，诊断故障和DCS监控功能等，这些功能为工业的自动化和智能化提供了坚实的基础。因为PLC的价格相对来说较低，而且可靠性比较强，通信的方式多种多样，数据处理和图像显示等方面近几年发展也比较快。因此，PLC已成为当今自动化技术的三大支柱之一，其重要性得到了广泛的重视和肯定。
就目前来说体积小巧、速度迅速、功能强大、价格低廉是PLC的发展方向，从而扩大了其的应用范围。以西门子200smart来说，其标配了网口，意味着未来PLC的网络通信功能越来越强大，不断完善其功能，与现代网络接轨，形成大型控制系统[3]。具体来说，主要表现为I/O模块的智能化、标准化、网络通信功能的标准化、人机界面的标准化、现场总线的组合化。
　　PLC的应用场合也是相当多的，因为其抗干扰能力是相当的强悍，比如某些强电强磁场的地方单片机就不管用了，PLC依然能够正常的工作。目前数控机床，工业机器人，管道自动化，工厂里面的自动生产线，以及电力系统等等都需要用到PLC。可以说现代智能化的生产制造已经离不开PLC了。
工控技术发展至今，自动控制的顶梁柱就是PLC。其作为高校的基础课，教学越来越显示出其重要性。工程意识、实践能力、创新能力和较高的综合素质在PLC的学习中有着重要的影响。由于PLC是通过扫描电路工作的，需要采集从物理端口输入到由软件设置的人为输入变量。因此需要有一套相应的教学实验平台来完成PLC控制系统，并在实验中来设置一些输入信号，同时观察系统输出。以此来判断程序是否编的正确。因此学生们不仅仅要掌握如何编程，还要熟悉系统的工作过程，具有一定的系统调试能力。
因此，PLC实验系统的功能和好坏直接影响到学生学习的效率和效果，开发功能强大、使用方便、界面形象友好的PLC实验平台是提高PLC教学的重要手段。
1.2 研究背景
在可编程控制器PLC课程中我们学习了西门子PLC的工作原理，组态软件的使用，S7200/300/400 PLC的编程指令，程序结构和中断，以及顺序控制的编程方法和PLC控制系统的设计，同时我们还安排了PLC的实验，通过PLC设计了小车往返，红绿灯等试验，为后期使用PLC编程设计打下了基础。

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