PLC生产实习综合实习指导书

电气工程及其自动化 生产实习指导书

——PLC调试技术与组态软件的应用

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第一部分 PLC调试技术

本部分计划时间：一天。

一、内容与目的

1、用PLC调试一个实例； 2、掌握索引寄存器的使用方法； 3、掌握PLC程序的调试方法； 4、初步掌握排除PLC故障的方法。 5、能够设计PLC程序并调试。 二、设计仪器设备

1、TVT-90E可编程序控制器训练装置。 2、电脑一台。

3、连接导线一套、编程电缆一根。 三、预备知识

（一）、总体检查与程序核对

程序编写完后，不要忙于下载，要先“程序核对” 和“总体检查”。

“程序核对”是将当前处于活动状态的编辑画面中的程序与PLC主机内、或其他编辑窗口内的程序进行比较对照，检查二者是否一致。核对时，按照系统寄存器、程序大小、程序代码的顺序进行。

图1 报警电路

“总体检查”就是检查PLC主机内的程序。在发现错误时，显示错误信息，便于程序修改。“总体检查”应在“在线”状态下、PLC为编程（PROG）模式下进行。编辑画面中所显示的程序与PLC本身所存储的程序有可能不同，因此一般先进行“程序核对”，再执行“总体检查”。

假设有一报警电路程序，在编写完输入程序后，PLC梯形图如图1所示。 未下载程序时，程序核对的结果如图2所示，点击详细跳出对话框如图3所示。

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图2 程序核对结果

图3 程序核对错误一览表

图4 程序核对结果

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图5 总体检查结果

图6 总体检查结果

下载程序后程序核对的结果如图4所示。再进行总体检查，结果如图5所示。修改错误后

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再进行总体检查，结果如图6所示。

（二）、保持指令、定时器指令、微分指令、数据传输指令等； （三）、索引寄存器的种类、功能 索引寄存器的作用

索引寄存器是一个16位的寄存器，它的存在使PLC的编程更为灵活和方便。 索引寄存器的个数视PLC机型而定，FP0和FP1机型只有两个索引寄存器IX和IY。FPG机型有14个索引寄存器I0-ID索引寄存器的作用有二个，具体参见表2所列。

阅读图7程序并填空。

当按下X0时，索引寄存器IX、IY的作用是＿＿＿＿＿＿＿＿；（IX）=＿＿，（IY）=＿＿，（DT10）=＿＿，（DT11）=＿＿；

当按下X1时，索引寄存器IX的作用是＿＿＿＿＿＿＿＿； （WR0）=＿，（WR2）=＿＿。

当按下X2时，索引寄存器IY的作用是＿＿＿＿＿＿＿＿； （WR0）=＿，（WR2）=＿＿。

图7 索引寄存器的作用

图8 动态写入数据

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（四）、动态写入数据

在在线菜单下打开数据监控画面，PLC连线状态下点击数据位置就会跳出动态写入数据对话框如图8所示。写入数据后点击OK数据就写入相应的寄存器中了。后续任务中将多次用到动态写入数据。

（五）、数据的保持

FP1机型通过修改系统寄存器No.8可以是数据寄存器在PLC掉电后仍能保持数据，FP0机型不具备此功能。因此使用FP0机型的同学在每次下载完程序后需重新写入数据。 四、设计内容

（一）输入查找最大值程序，程序存在错误，请修改。

图9 未修改的查找最大值程序

（二）最终得到正确程序，并记录下来修改和调试过程。

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第二部分 组态软件的应用

一、目的

1、掌握组态软件的使用；

2、用组态软件构建一个水塔水位控制系统。 二、仪器设备

1、TVT-90E可编程序控制器训练装置。 2、电脑一台。

3、连接导线一套、编程电缆一根。 4、组态软件一套 三、预备知识 （一）工程管理器

在组态王中，我们所建立的每一个组态称为一个工程。每个工程反映到操作系统中是一个包括多个文件的文件夹。工程的建立则通过工程管理器。

点击“开始”---〉“程序”---〉“组态王6.5*”---〉“组态王6.5*”（或直接双击桌面上组态王的快捷方式），启动后的工程管理窗口

工程管理器界面友好，简单易学。下面详细介绍。

图10 工程管理器画面

1、菜单和工具栏:

搜索：单击此快捷键，在弹出的“浏览文件夹”对话框中选择某一驱动器或某一文件夹，系统将搜索指定目录下的组态王工程，并将搜索完毕的工程显示在工程列表区中。 删除 ：在工程列表区中选择任一工程后，单击此快捷键删除选中的工程。

属性：在工程列表区中选择任一工程后，单击此快捷键弹出工程属性对话框，可在工程属

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性窗口中查看并修改工程属性。

备份：工程备份是在需要保留工程文件的时候，把组态王工程压缩成组态王自己的“.cmp”文件。

恢复： 单击此快捷键可将备份的工程文件恢复到工程列表区中。

DB 导出： 利用此快捷键可将某一个选中的组态王工程数据词典中的变量导出到EXCEL 表格中，用户可在EXCEL 表格中查看或修改变量的属性。

DB 导入：利用此快捷键可将EXCEL 表格中编辑好的数据或利用“DB 导出”命令导出的变量导入到组态王某一工程的数据词典中。EXCEL 表格中的数据导入到组态王工程的数据词典中。

开发： 在工程列表区中选择任一工程后，单击此快捷键进入工程的开发环境——工程浏览器。

运行： 在工程列表区中选择任一工程后，单击此快捷键进入工程的运行环境。该功能也可以在相应的工程通过点击右键—“切换到开发系统”来实现。 2、如何新建一个工程

单击工程管理器——新建。

图11新建工程向导一

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图12新建工程向导二

图13新建工程向导三

（二）、工程浏览器

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工程建立以后，双击新建工程，进入工程浏览器。

图14 工程浏览器

1、建立一个工程的基本步骤 第一步：创建新工程。

第二步：定义硬件设备并添加工程变量。

添加工程中需要的硬件设备和工程中使用的变量，包括内存变量和I/O 变量。 第三步：制作图形画面并定义动画连接。

按照实际工程的要求绘制监控画面并使静态画面随着过程控制对象产生动态效果。 第四步：编写命令语言。

通过脚本程序的编写以完成较复杂的操作上位控制。 第五步：进行运行系统的配置。

对运行系统、报警、历史数据记录、网络、用户等进行设置，是系统完成用于现场前的必备工作。

第六步：保存工程并运行完成以上步骤后，一个可以拿到现场运行的工程就制作完成了。 2、如何得到组态王的帮助文件

组态王帮助文档分组态王产品帮助文档和I/O 驱动帮助文档两部分，可以通过如下几种方法打开：

方法一：单击桌面“开始”－“所有程序”－“组态王6.5*”－“组态王文档”，此选 项中包括组态王帮助文档、I/O 驱动帮助文档和使用手册电子版、函数手册电子版。 方法二：在工程浏览器中单击“帮助”菜单中的“目录”命令，此帮助文档中只包含组态王软件帮助文档。

在实习过程中如遇到操作问题和技术问题都可以查阅帮助文档来寻求解决方案。

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图15 帮助文件查找方法

（三）、定义外部设备和数据变量

新建工程的方法已经介绍，下面讲解如何定义外部设备和数据变量。组态王把那些需要与之交换数据的硬件设备或软件程序都作为外部设备使用。外部硬件设备通常包括PLC、仪表、模块、变频器、板卡等；外部软件程序通常指包括DDE、OPC等服务程序。按照计算机和外部设备的通讯连接方式，则分为：串行通信（232/422/485）、以太网、专用通信卡（如CP5611）等在实际的工程中组态王连接现场的实际采集设备，采集现场的数据。下面以仿真PLC为例，讲解如何定义设备和连接变量。 1、定义设备

在组态王工程浏览器树型目录中，选择设备，在右边的工作区中出现了“新建”图标, 双击，弹出“设备配置向导”对话框。“设备”下的子项中默认列出的项目表示组态王和外部设备几种常用的通讯方式，如COM1、COM2、DDE、板卡、OPC 服务器、网络站点，其中COM1、COM2 表示组态王支持串口的通讯方式，DDE 表示支持通过DDE 数据传输标准进行数据通讯，其他类似。COM口用户通过设备定义向导选择实际设备所连接的PC 串口即可。工程人员可以把每一台下位机当作一种设备，不必关心具体的通信协议，只需在组态王的设备库中选择相应设备

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的类型，然后按照“设备配置向导”的提示，一步步完成安装即可，使驱动程序的配置更加方便。组态王的驱动程序采用 ActiveX技术。使通讯程序和组态王构成一个完整的系统，保证运行系统的高效率。已配置的I／O设备在工程浏览器的设备节点中分类列出，用户可以随时查询和修改。

图16 工程浏览器截图

图17 设备配置向导

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图18 设备选择截图

2、定义外部设备变量

数据库是“组态王软件”最核心的部分。在TouchVew 运行时，工业现场的生产状况要以动画的形式反映在屏幕上，操作者在计算机前发布的指令也要迅速送达生产现场，所有这一切都是以实时数据库为核心，所以说数据库是联系上位机和下位机的桥梁。数据库中变量的集合形象地称为“数据词典”，数据词典记录了所有用户可使用的数据变量的详细信息。 3、数据词典中变量的类型

变量可以分为基本类型和特殊类型两大类，基本类型的变量又分为内存变量和I/O 变量两种。“I/O 变量”指的是组态王与外部设备或其它应用程序交换的变量。这种数据交换是双向的、动态的。所以，那些从下位机采集来的数据、发送给下位机的指令，比如反应罐液位、电源开关等变量，都需要设置成“I/O 变量”。那些不需要和外部设备或其它应用程序交换，只在组态王内使用的变量，比如计算过程的中间变量，就可以设置成“内存变量”。 4、变量的分类

基本类型的变量也可以按照数据类型分为离散型、实型、整型和字符串型。 （1）、内存离散变量、I/O 离散变量（BOOL） （2）、内存实型变量、I/O 实型变量（浮点数）

（3）、内存整数变量、I/O 整数变量（类似于有符号长整数） （4）、内存字符串型变量、I/O 字符串型变量

（5）、特殊变量类型有报警窗口变量、历史趋势曲线变量、系统变量三种。 5、演示工程讲解

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图19 演示工程 （1）变量定义

根据上面的视图，直观的看，我们需要定义以下的变量：反应罐1、2、3的液位。阀门1、2、3的对应的开关。

由于需要液体的流动，还需要定义相应控制流动的流动变量。

液位数据是通过驱动程序采集来的，所以液位变量的类型都是I/O 实型变量，变量定义方法如下图1：阀门对应的变量是离散型内存变量，如图20

图20定义变量(一)

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图21定义变量(二)

递增寄存器 INCREA100 变化范围 ~100 ，表示该寄存器的值周而复始的由0 递加到100。 递减寄存器 DECREA100 变化范围 ~100 ，表示该寄存器的值周而复始的由100 递减为0。 随机寄存器 RADOM100 变化范围 0~100 ，表示该寄存器的值在0 到100 之间随机的变动。 （2） 变量属性说明

变化灵敏度：数据类型为实数型或整数型时此项有效，只有当该数据变量的值变化幅度超过设置的“变化灵敏度”时，组态王才更新与之相连接的图素。

保存参数：在系统运行时，如果您修改了此变量的域值（可读可写型），系统将自动保存修改后的域值

最小原始值：针对I/O 整型、实型变量，为组态王直接从外部设备中读取到的最小值（实际最小值）

最大原始值：针对I/O 整型、实型变量，为组态王直接从外部设备中读取到的最大值（实际最大值）

最小值/最大值：用于在组态王中将读取到的原始值转化为具有实际工程意义的工程值，并在画面中显示，与最小/最大值原始值对应。 （3）常用数据类型

• Bit ： 1位：0或者1 • Byte 8位：一个字节

• Short 16位：两个字节（一个字） • Ushort 16位：两个字节（一个字） • BCD 16位：两个字节（一个字） • Float 32位：两个字（4个字节）

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• String 128个字符长度。 • Long 32位：两个字（4个字节） （四）、建立组态画面

（一）建立新画面，使用工具箱

图22 建立新画面

图23 工具箱

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（二）画面的设计

图24 图库

（1）加入各个反应罐，并用文字标识。 （2）连接管道。 （3）加入动画 （4）动画的连接

所谓“动画连接”就是建立画面的图素与数据库变量的对应关系。 图反应罐的动画设置和阀门的动画设置。

图25反应器动画设置

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图26 阀门动画设置

液体流动动画设置

数据词典中定义一个内存整型变量，变量名：液体流动；变量类型：内存整型；初始值：0；最小值：0；最大值：100；

选择工具箱中的“立体管道”工具，在画面上画一管道：在画面上双击管道弹出动画连接对话框。

图27 动画连接

其他动画闪烁； 隐含； 旋转； 缩放； 填充等。

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四、 命令语言

组态王除了在定义动画连接时支持连接表达式，还允许用户编写命令语言来扩展应用程序的功能，极大地增强了应用程序的可用性。

命令语言的句法和Ｃ语言非常类似，可以说是Ｃ的一个简化子集，具有完备的词法语法查错功能和丰富的运算符、数学函数、字符串函数、控件函数、SQL 函数和系统函数。 命令语言分类

应用程序命令语言：可以在程序启动时、关闭时或在程序运行期间周期执行。如果希望周期执行，还需要指定时间间隔。

热键命令语言：被链接到设计者指定的热键上，软件运行期间，操作者随时按下热键都可以启动这段命令语言程序。

事件命令语言：规定在事件发生、存在、消失时分别执行的程序。

数据改变命令语言：只链接到变量或变量的域。在变量或变量的域值变化到超出数据字典中所定义的变化灵敏度时，它们就被触发执行一次。 还有自定义函数命令语言，画面、按钮命令语言 实现画面切换功能

利用系统提供的“菜单”工具和ShowPicture()函数能够实现在主画面中切换到其他任一画面的功能。

图28 数据改变命令语言

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图29 数据报表

ShowPicture(\"3实时曲线\"); 趋势曲线

趋势曲线用来反应变量随时间的变化情况。趋势曲线有两种：实时趋势曲线和历史趋势曲线。 实时曲线； 历史曲线； 数据报表；

报表分实时报表和历史报表。 可根据需要，自定义表功能。

四、实习内容

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（一）、学习（半天）

老师在实验室讲解组态软件，对组态软件的定义、发展历史、特点、基本功能进行介绍，讲解组态软件的使用基本步骤，引导学生学会和掌握用组态软件搭建出一个组态工程的方法。

（二）水塔水位控制系统（三天）

要求学生构建出一个水塔水位控制系统，该系统的基本画面如30图。

图30 水位控制系统界面图

该系统具有如下功能：报警显示（如图30）、报表输出（如下图31）、曲线显示（如下图32、33）、安全机制，能够在主控窗口中实现安全机制，具有用户权限的管理功能。

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图31

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图33

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