PLC控制的舞台灯3

摘要

随着科技的发展，无论在日常生活中，还是在工农业发展中，PLC具有广泛的应用。PLC简单易学,可靠性高。其不仅具有开关量和模拟量的控制功能，还具有更强的数字计算能力，它的通信功能和模拟量处理能力更强大。它比小型机的指令更丰富，适用于复杂的逻辑控制系统以及连续生产过程控制场合。

舞台灯需按照其照明区的分布，控制灯光的强度，色彩，灯光的运动等达到人们所需求的效果，因此工作量大，复杂。本舞台灯电路采用PLC为控制核心，具备开启和全部停止功能，这是一种PLC控制的自动灯光音响控制系统。应用此控制系统能显著提高劳动效率，减少劳动强度。

本文详细讨论舞台灯光的基本知识及发展和基于S7-300PLC的控制技术，介绍了舞台灯光的PLC控制系统的设计方案及其控制原理，用多种指令实现对舞台灯光中15只灯的控制。

[关键词] 舞台灯 PLC 组态 WINCC

湖北理工学院毕业设计（论文）

Abstract

With the development of technology, whether in daily life, or in the industrial and agricultural development, PLC has a wide range of applications.PLC general features: anti-interference ability, high reliability, programming simple and easy to use, easy to maintain, design, construction, commissioning period is short, easy to implement mechatronics. PLC general trend is: high-performance, high speed, high integration, high-capacity, small size, low cost, communications networking capability.

Stage lights need to be in accordance with the distribution of the illumination area, control the intensity of light, color, lighting and other sports to achieve the effect of demand by people, so workload is big and complicated.The stage lighting circuit PLC as the control center, with open and all stop function, which is a PLC controlled lighting audio control systems. Application of this control system can significantly increase labor productivity, reduce labor intensity.

This paper discusses the basics of stage lighting and the development and S7-300 PLC-based control technology, introduces the lighting of the PLC control system design and control theory, using a variety of stage lighting 15 water lights.

Key words： Stage lights, PLC The configuration WINCC

第1页

湖北理工学院毕业设计（论文）

目 录

前 言 ........................................................................................................ 4 第一章 绪论 .............................................................................................. 5

1.1 可编程控制器概述 .......................................................................... 5 1.1.1 PLC的起源与发展 ······························································· 5 1.1.2 PLC的特点 ·········································································· 5 1.2 舞台灯的发展 ................................................................................. 6 1.3 毕业设计内容安排 ............................................................................ 7

第二章 PLC的配置及组态 ..................................................................... 8

2.1 S7-300的系统组成简介 .................................................................. 8 2.1.1 S7-300的结构特点 ····························································· 8 2.1.2 S7-300的硬件组态 ····························································· 8 2.2.2 S7-300的机架组态 ····························································· 9

第三章 S7-300的指令系统及编程 ..................................................... 10

3.1 STEP 7的指令结构 ........................................................................ 10 3.2 PLC控制舞台灯系统输入/输出分析 ................................................ 11 3.3 PLC控制舞台灯系统的I/0分配表 .................................................. 11 3.4 PLC外部接线图 ............................................................................. 12 3.5 PLC控制舞台灯系统要求 ............................................................... 12 3.6 PLC控制舞台灯系统的程序梯形图 .................................................. 13

第四章 模拟软件S7-PLCSIM调试程序 .............................................. 16

4.1 S7-PLC模拟软件S7-PLCSIM简介 ................................................... 16 4.1.1 S7-PLCSIM的特性简介 ······················································· 16 4.1.2 S7-PLCSIM的使用方法 ······················································· 17 4.2 PLC控制舞台灯系统的调试 .......................................................... 19

第五章 WinCC视窗控制中心 ........................................................... 20

5.1 WinCC的综述 ................................................................................. 20

5.1.1 WinCC的性能特点 ······························································ 20 5.1.2 WinCC功能一览 ································································· 21

第2页

湖北理工学院毕业设计（论文）

5.1.3 SCADA系统的基础功能 ······················································· 21 5.2 WinCC组态 .................................................................................... 21 5.2.1 创建WinCC项目 ·································································· 21 5.3 PLC控制舞台灯系统的WinCC激活画面 ............................................ 23

附录 .......................................................................................................... 28 总结 .......................................................................................................... 29 致谢 .......................................................................................................... 30 参考文献 .................................................................................................. 31

第3页

湖北理工学院毕业设计（论文）

前 言

在PLC诞生之前，工业控制设备的主流品种是以继电器、接触器为主体的控制装置。继电器、接触器是一些电磁开关，后来随着工业自动化程度的不断提高，使用继电器电路构成工业控制系统的缺陷不断地暴露出来，在20世纪60～70年代，社会的进步要求制造出小批量、多品种、多规格、低成本、高质量的产品以满足市场需要，不断的提出改善生产机械功能的要求。加上当时电子技术已经有了一定的发展，于是人们开始寻求一种以存储逻辑代替接线逻辑的新型工业控制设备，这就是我们现在所说的PLC。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采用了严格的抗干扰技术，具有很高的可靠性，从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点以减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低，此外，PLC带有故障电路的自我检测功能，出现故障时可及时发出报警信息。PLC控制的自动灯光音响控制系统。应用此控制系统能显著提高劳动效率，减少劳动强度。

第4页

湖北理工学院毕业设计（论文）

第一章 绪论

1.1 可编程控制器概述

可编程控制器，简称PLC（Programmable logic Controller）,是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置”。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。 1.1.1 PLC的起源与发展

早期的PLC（20世纪60年代末到70年代中期）。早期的PLC一般称为可编程逻辑控制器。这时的PLC多少有点继电器控制装置的替代物的含义，其主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制、定时控制等。

中期的PLC发展（20世纪70年代中期到80年代中、后期）。在70年代，微处理器的出现使PLC发生了巨大的变化。美国、日本、德国等一些厂家先后开始采用微处理器作为PLC的中央处理单元（CPU）。

近期的PLC（20世纪80年代中、后期至今）。进入80年代中、后期，由于超大规模集成电路技术的迅速发展，微处理器的市场价格大幅度下跌，使得各种类型的PLC所采用的微处理器的档次普遍提高。而且，为了进一步提高PLC的处理速度，各制造厂商还纷纷研制开发了专用逻辑处理芯片。这样使得PLC软、硬件功能发生了巨大变化。

1.1.2 PLC的特点：

1、编程方法简单易学。梯形图是使用得最多的PLC的编程语言，其电路符号和表达方式与继电器电路原理图相似，梯形图语言形象直观，易学易懂，熟悉继电器电路图的电器技术人员只需花几天时间就可以熟悉梯形图语言，并用来编制用户程序。

第5页

湖北理工学院毕业设计（论文）

2、功能强，性能价格比高。一台小型PLC内有成百上千个可供用户使用的编程元件，可以实现非常复杂的控制功能。与相同功能的继电器相比，具有很高的性能价格比。PLC还可以通过通信联网，实现分散控制，集中管理。

3、硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强。PLC产品已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用。PLC的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部界限。PLC有较强的带负载能力，可以直接驱动一般的电磁阀和中小型交流接触器。硬件配置确定后，通过修改用户程序，就可以方便、快速地适应工艺条件的变化。

4、可靠性高，抗干扰能力强。传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器。由于触点接触不良容易出现故障。PLC用软件代替中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入输出有关的少量硬件元件，接线可以减少到继电器系统的十分之一甚至百分之一，因为触点接触不良造成的故障大为减少。

5、系统的设计、安装、调试工作量少。PLC用软件功能取代了继电器控制系统大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。其梯形图程序可以用顺序控制设计法来设计。这种编程方法很有规律，容易掌握。调试工作可以在实验室模拟调试PLC的用户程序，输入信号用小开关来模拟，通过PLC上的发光二极管观察输出信号的状态。

6、维修工作量小，维修方便。PLC的故障率很低，且有完善的自诊断功能。PLC或外部的输入装置和执行机构发生故障时，可以根据PLC上的发光二极管或编程设备提供的信息方便地查明故障的原因，用更换模块的方法可以迅速地排除故障。

7、体积小，能耗低。对于复杂的控制系统，使用PLC后，可以减少大量的中间继电器，小型PLC的体积仅相当于几个继电器的大小，因此可以将开关柜的体积缩小到原来的1/2甚至1/10.PLC控制系统的配线比继电器控制系统的配线少得多，顾可以省下大量的配线和附件，减少很多安装接线工时，加上开关柜体积的缩小，可以节省大量的费用。

1.2 舞台灯的发展

随着科学技术的发展以及人民生活水平的提高，在现代生活中，彩灯作为一种装饰，既可以增强人们的感观，起到广告宣传的作用，又可以增添节日气氛，为人们的生活增添亮丽，用在舞台上增强晚会灯光效果。

第6页

湖北理工学院毕业设计（论文）

而随着电子技术的发展，应用系统向着小型化、快速化、大容量、重量轻的方向发展PLC技术的应用引起电子产品及系统开发的革命性变革。语言作为可编程逻辑器件的标准语言描述能力强，覆盖面广，抽象能力强，在实际应用中越来越广泛。

在这个阶段，人们开始追求贯彻整个系统设计的自动化，可以从繁重的设计工作中彻底解脱出来，把精力集中在创造性的方案与概念构思上，从而可以提高设计效率，缩短产品的研制周期。整个过程通过EDA工具自动完成，大大减轻了设计人员的工作强度，提高了设计质量，减少了出错的机会。

本论文设计了一个舞台灯系统，它多用于酒吧，舞台的闪烁灯。系统采用可编程控制器（PLC）做控制，采用工业通用组态软件—“组态王”设计控制界面，并最终完成直观方便的控制效果。

1.3 毕业设计内容安排

（1）完成输入和输出分析；

（2）完成本毕业设计硬件组态和I/0分配表； （3）完成本毕业设计梯形图控制程序设计； （4）完成控制程序调试； （5）完成WinCC画面调试。

第7页

湖北理工学院毕业设计（论文）

第二章 PLC的配置及组态

2.1 S7-300的系统组成简介

S7-300系列的PLC是中型模板式PLC，各种模板（CPU模板、信号模板SM、功能模板FM、通信模板CP、电源模板PS等）及人机界面（HMI），可以根据控制要求进行广泛的组合和扩展。

CPU模块总共有八种：CPU312 IFM，CPU313，CPU314 IFM， CPU 314， CPU 315-2DP， CPU316， CPU318-2。

信号处理模块主要分为四类：开关量输入DI、开关量输出DO、模拟量输入AI、模拟量输出AO。

接口模块主要用于连接多机架的PLC系统，即一个S7-300 PLC系统的信号模块如果超过8块，就必须配置接口模块进行扩展。

功能模块主要有计数器模块，步进电机控制模块和PID控制模块。

通讯处理器常用的包括：PROFIBUS-DP处理器（CP342-5）、PROFIBUS-FMS处理器（CP343-5）和工业以太网处理器（CP343-1）。 2.1.1 S7-300的结构特点

（1）采用集成的背板总线（Back-Plane Bus）； （2）采用DIN标准导轨，安装和更换模板方便； （3）硬件组态灵活； （4）机架扩展方便。 2.1.2 S7-300的硬件组态

S7-300的编程元件主要包括 ：输入继电器I，输出继电器Q，辅助继电器M（或称为位存储器），外部输入寄存器 PI ，外部输出寄存器PQ，定时器T(共5种)，计

第8页

湖北理工学院毕业设计（论文）

数器C (共3种)，8数据块寄存器DB，本地数据寄存器L。

2.2 S7-300的 I／O地址组态

2.2.1 S7-300的插槽地址

S7-300的各个模板安装在机架的插槽上，不同的模板在插槽的安装位置是固定的。

如果选择了电源模板PS307，必须安装在1号槽位上。 CPU模板的安装位置紧挨着电源模板，安装在2号槽位上。 用于连接扩展机架的接口模板IM，安装在3号槽位上。

各种信号模板SM，安装在4号～11号槽位上。从4号槽位开始，CPU为信号模板分配I／0地址，且根据信号模板的类型递增I／0地址。

图2-1 S7-300

2.2.2 S7-300的机架组态

电源模板PS307，必须安装在1号槽位上。

CPU模板的安装位置紧挨着电源模板，安装在2号槽位上。 用于连接扩展机架的接口模板IM，安装在3号槽位上。 各种信号模板SM，安装在4号～11号槽位。

第9页

湖北理工学院毕业设计（论文）

第三章 S7-300的指令系统及编程

3.1 STEP 7的指令结构

（1）指令组成

在STEP 7中，根据采用的程序编辑器（LAD／STL／FBD）不同，有梯形逻辑指令LAD，语句指令STL和功能块图指令FBD。 （2）位逻辑指令

位逻辑指令包含位逻辑运算指令、定时器指令、计数器指令和位测试指令等。可以使用位逻辑指令扫描布尔（BOOL）操作数的状态，通过“与（AND）”、“或（OR）”、“异或（XOR）”及其组合操作实现逻辑操作。逻辑操作结果（RLO）用于赋值、置位/复位布尔操作数，也控制定时器和计数器的运行。 （3）位逻辑运算指令

位逻辑运算指令是对“0”或“1”的操作数进行扫描，经过相应的位逻辑运算，将逻辑运算结果“0”或“1”送到状态字的RLO位。

① 标准触点指令

标准触点指令是指“与”及“与非”指令、“或”及“或非”指令、“异或”及“异或非” 指令 。

标准触点：动合（常开）：

常闭（动断）：

② 输出指令：逻辑串输出指令（输出线圈）：

中间输出指令：

第10页

湖北理工学院毕业设计（论文）

③ 跳变沿检测指令

RLO 跳变沿检测指令：RLO正跳沿检测

RLO负跳沿检测

（4）计数器指令

在S7-300的CPU的存储器中留有一块区域用于存储计数器的计数值，每个计数器需要2 byte，不同的CPU模板，用于计数器的存储区域也不同，最多允许使用64～512个计数器。

在S7-300中有3种计数器可供选择，加计数器，减计数器和可逆计数器。 （5）比较指令

比较指令用于对累加器2与累加器1中的数据进行比较。数据类型可以是整数、长整数或实数，但是要确保进行比较的两个数据的类型相同。

应用比较指令的比较类型有：等于＝＝、不等于＜＞、大于＞、小于＜、大于等于＞＝、小于等于＜＝。

如果比较的结果为真，则RLO为1，否则为0。

3.2 PLC控制舞台灯系统输入/输出分析

（1）输入：启动按钮，停止按钮。

（2）输出：1号灯，2号灯，3号灯，4号灯，5号灯，6号灯，7号灯，8号灯，9号灯，10号灯，11号灯，12号灯，13号灯，14号灯，15号灯，音响。

3.3 PLC控制舞台灯系统的I/0分配表

表2-5 PLC控制舞台灯系统的I/0分配表

输入/输出 输 入 输 电器元件 启动按钮 停止按钮 音 响 I/0地址 X000 X001 Y000 作用 启动系统 停止系统 控制音响 第11页

湖北理工学院毕业设计（论文）

出 1号灯 2号灯 3号灯 4号灯 5号灯 6号灯 7号灯 8号灯 9号灯 10号灯 11号灯 12号灯 13号灯 14号灯 15号灯 Y001 Y002 Y003 Y004 Y005 Y006 Y007 Y010 Y011 Y012 Y013 Y014 Y015 Y016 Y017 外部接线图

控制1号灯 控制2号灯 控制3号灯 控制4号灯 控制5号灯 控制6号灯 控制7号灯 控制8号灯 控制9号灯 控制10号灯 控制11号灯 控制12号灯 控制13号灯 控制14号灯 控制15号灯 3.4 PLC外部接线图

图3-1 PLI

3.5 PLC控制舞台灯系统要求

日光灯开关控制日光灯的亮/灭；轻柔/激烈音响开关控制轻柔/激烈音乐的响起/关闭；按下彩灯停止按钮，彩灯停止工作。按下炫目彩灯启动按钮，2-15号彩灯全闪，2次/s。若启动彩灯时日光灯为明亮状态，则日光灯在1s后熄灭。具体的灯光控制如下： 打开开关

第12页

湖北理工学院毕业设计（论文）

1、音乐响，1号灯亮。

2、1秒后2、6、7、15号灯亮。 3、1秒后3、5、8、14号灯亮。 4、1秒后4、9、13号灯亮。 5、1秒后10、11、12号灯亮。 6、2秒后除1号灯外全灭。 7、1秒后2、3、4、5、6号灯亮。

8、1秒后7、8、9、10、11、12、13、14、15号灯亮。 9、2秒后除1号灯外全灭。

10、1秒后除1号灯外全闪烁5秒，1次/秒。 11、2秒后循环第二步到第十步。

3.6 PLC控制舞台灯系统的程序梯形图

第13页

湖北理工学院毕业设计（论文）

第14页

湖北理工学院毕业设计（论文）

图3-2 梯形图

第15页

湖北理工学院毕业设计（论文）

第四章 模拟软件S7-PLCSIM调试程序

4.1 S7-PLC模拟软件S7-PLCSIM简介

S7-PLCSIM是西门子公司开发的可编程控制器模拟软件，它在step7集成状态下实现无硬件模拟，也可以与WinCC flexible一同集成与Step7环境下实现上位机监控模拟。在STEP-7环境下，不用连接任何S7系列的PLC（CPU或I／0模板），而是通过仿真的方法运行和测试用户的应用程序。

S7-PLCSIM提供了简单的界面，可以用编程的方法（如改变输入的通／断状态，输入值的变化）来监控和修改不同的参数，也可以使用变量表（VAT）进行监控和修改变量。

4.1.1 S7-PLCSIM的特性简介

（1）S7-PLCSIM的功能是很强的，可以使用STEP-7的所有工具监控和调整模拟PLC的性能，通过S7-PLCSIM，STEP-7的工作过程与真实的PLC相比，差别很小。

（2）在SIMATIC Manager中的按钮按钮

可以自动接通或断开模拟过程。单击模拟

，可打开S7-PLCSIM软件及模拟的CPU，当S7-PLCSIM软件运行时，可自动

地连接到模拟的CPU上。

（3）在模拟的CPU上运行程序，可代替S7-300或S7-400 的CPU模板。 （4）通过创建变量表，可以存取模拟PLC的输入／输出存储器、累加器和寄存器中的数据。也可以通过符号地址存取存储器数据。

（5）可以选择定时器自动运行，或者手动置位／复位。可以对各个定时器进行单独复位或一起复位。

（6） 同真实的CPU模板一样，在S7-PLCSIM中可以改变CPU的操作方式（STOP、RUN、RUN-P），另外在S7-PLCSIM中还提供了一个暂停（Pause）功能，允许用户暂停CPU工作，而不影响程序的状态。

（7）可以利用模拟PLC的中断组织块OBs的功能测试程序特性。

（8）通过对输入／输出存储器、位存储器、定时器和计数器的操作，可以记录一系列的事件，并且可以回放使之自动进行程序测试。

第16页

湖北理工学院毕业设计（论文）

4.1.2 S7-PLCSIM的使用方法

（1）打开“SIMATIC Manager”。

（2）选择菜单命令“Options”→“Simulate Modules”，以启动S7-PLCSIM（默认的MPI地址为2）。S7-PLCSIM的窗口画面如图4-1所示。

图4-1 S7-PLCSIM的窗口画面图

（3）打开要模拟的项目和程序。

（4）选择菜单命令“PLC”→“Download”，将要模拟的程序块下载到模拟的PLC中。

（5）根据提示：“Do you want to load the system data?”（是否下载系统数据？），如果不想下载硬件配置到模拟的PLC中，选择“No”；如果想下载硬件配置到模拟的PLC中，选择“Yes”。

（6）在S7-PLCSIM的窗口画面中，工具栏由三部分组成： ① 标准工具栏

② 插入观察对象工具栏

各个图标的意义如下：

：插入输入变量 ：插入输出变量 ：插入位存储器 ：插入定时器

第17页

湖北理工学院毕业设计（论文）

：插入计数器 ：插入通用变量 ：插入嵌套堆栈

：插入累加器和状态字 ：插入数据块地址寄存器 ：垂直插入通用的位变量

③ CPU模式工具栏

各个图标的意义如下：

：单次扫描。 ：连续扫描。 ：暂停。 ：下一次扫描。

：复位程序中所有的定时器。

（7）CPU操作开关观察对象

这个操作开关与真实的CPU的操作开关的作用是相同的，可以进行运行（RUN）和停止（STOP）等操作，并且有对应的指示灯表示其工作状态，如图4-2所示。

图4-2 CPU操作开关图

第18页

湖北理工学院毕业设计（论文）

4.2 PLC控制舞台灯系统的调试

第一步：点击RUN-P开始，将I1.0打勾再去除即启动舞台灯系统,相对应的Q4.0、Q4.1打勾，如图4-3所示：

图4-3 舞台灯启动图

第二步：定时器T2动作，对应的Q4.2、Q4.6、Q4.7、Q5.5打勾。 第三步：定时器T3动作，对应的Q4.3、Q4.5、Q5.4、Q5.6打勾。 第四步：定时器T4动作，对应的Q4.4、Q5.3、Q5.7打勾。 第五步：定时器T5动作，对应的Q5.0、Q5.1、Q5.2打勾。

第六步：定时器T6动作，对应的Q4.2—Q4.7、Q5.0—Q5.7全部去勾。 第七步：定时器T7动作，对应的Q4.2—Q4.6打勾。 第八步：定时器T8动作，对应的Q4.7、Q5.0—Q5.7打勾。

第九步：定时器T9动作，对应的Q4.2—Q4.7、Q5.0—Q5.7全部去勾。

第十步：定时器T10、T11动作，Q4.2—Q4.7、Q5.0—Q5.7闪烁5秒 ，1次/秒。 第十一步：定时器T12动作，循环第二步到第十步。

第19页

湖北理工学院毕业设计（论文）

第五章 WinCC视窗控制中心

WinCC是在PC基础上的操作员监控系统软件，WinCCV5.0+SP2具有控制自动化过程的强大功能和极高性能价格比的SCADA（监视控制与数据采集）级的操作监视系统。

WinCC的显著特性就是全面开放，它很容易将标准的用户程序结合起来，建立人机界面，精确地满足生产实际要求。通过系统集成，可将WinCC作为其系统扩展的基础，通过开放接口开发自己的应用软件。

5.1 WinCC的综述（正在学习制作）

WinCC作为一个功能强大的操作监控组态软件，其主要性能特点如下： 5.1.1 WinCC的性能特点

（1）可应用最新的软件技术；

（2）包括所有SCADA功能在内的客户-服务器系统； （3）可灵活裁剪，由简单任务扩展到复杂任务； （4）可由专用工业和专用工艺的选件和附件进行扩展； （5）集成ODBC/SQL数据库； （6）具有强大的标准接口； （7）统一脚本语言；

（8）开放API编程接口可以访问WinCC的模块； （9）通过向导进行简易的在线组态； （10）选择组态软件的语言；

（11）提供所有主要PLC系统的通信通道；

（12）具有与基于PC的控制器的SIMATIC WinCC的紧密接口； （13）是全集成自动化T.I.A的部件；

第20页

湖北理工学院毕业设计（论文）

（14）作为SIMATIC PCS7 过程控制系统中的操作员站； （15）可集成到MES和ERP中； 5.1.2 WinCC功能一览

（1）WinCC浏览器：快速访问所有工程数据和全局设定的中心项目管理器。 （2）图形编辑器：通过使用全部图形对象，能自由进行可视化组态和操作，能方便地使用所有属性的动态结构。

（3）报表编辑：自由选择布局格式的报告系统，可按时间或时间记录信息，进行动作、归档，把当前数据的文件作为拥护报告或项目文件。

（4）用户管理器：用户及其访问权限的管理工具。 （5）通信通道：连接范围广泛的不同控制器。

（6）标准接口：与其他Windows应用程序的开放集成。

（7）编程接口：具有单独访问WinCC(C-API)数据和功能的接口，可集成到特定的用户程序中。

5.1.3 SCADA系统的基础功能

WinCC可以通过专用选件构成不同的SCADA系统。

（1）单用户系统：是基于单机系统的控制系统，自动化层采用点对点连接，通过过程总线和LAN联接，能通过基于Windows的网络连接办公系统。

（2）多用户系统：允许多个用户控制相同的控制系统，每个用户都可以看到其他用户的动作。 他采用客户—服务器结构，最多允许16个客户机连接到一个服务器。

5.2 WinCC组态

5.2.1 创建WinCC项目

（1）启动WinCC

WinCC可以运行在Windows 2000或Windows NT下单击Windows桌面的“开始”按扭

通过“SIMATIC”→“ WinCC”→“Windows→Contral Center”启动WinCC。 （2）创建一个WinCC新项目

第21页

湖北理工学院毕业设计（论文）

第一次打开WinCC新项目时候，将出项对话框，有3个选项，如图 默认为选择但用户项目，单击“确定”按扭。

在弹出的对话框中定义新项目的名称和储存路径后，进入WinCC资源管理器。 （3）添加PLC应用程序

① 右击WinCC资源管理器的左边子穿口中的“变量管理器”。 ② 在弹出的菜单中，单击“添加新的驱动程序”选项。

? ③ 在“添加新的驱动程序”对话框中，选择“SIMATIC S7协议集”，选择的驱动程序将出现在变量管理器的下面。

? ④ 创建一个新的连接，单击显示程序前方的图标，将显示所有的可以同的通道单元。

? ⑤ 右击通道单元MPI。

? ⑥ 在弹出的菜单中，单击“新建驱动程序连接”选项。 ? 在输入新建的名称，如：SPS。

? ⑦ 单击“确定按钮”，完成性建的PLC应用程序的连接。 ? （4）变量

? 在WinCC中，用变量来表示真实值，如灌水的水位，或者表示在WinCC中 用来计算或模拟的内部值。

? 过程变量位于PLC或类似于驱动器的存储器中。

? 内部变量位于WinCC内，提供于PLC相同的功能存储单元，可以在计算中修改内部变量。

? ① 新建变量

? 为建立和连接变量，首先通过双击“变量管理器”的方式打开MPI到SPS。 ? 右击“内部变量”选项，在弹出的菜单中，单击“新建变量”选项， ? ② 设置变量属性

? 在 变量的对话框中，变量名取为“Tanklevel”。 ? 在数据类型的列表中，选择“无符号16位数”。 ? 单击“确定”按扭。结束变量的设置过程。 ? ③ 指定在PLC 中的地址

? 在“变量属性”对话框中，单击“选择”按扭，打开“地址属性”对话框。 ? 从变量的数据列表框中，选择数据区域“位存储器”。

第22页

湖北理工学院毕业设计（论文）

? 检查地址内型是否为“字”，设置MW“0”。 ? （5）编辑过程画面 ? ① 创建过程画面

? 在WinCC资源管理器中，右击“画面编辑器”。 ? 在弹出菜单中，单击“新建画面”选项。 ? 选择新建画面。

默认画面名称为“Newpdl.pdl”，显示在WinCC资源管理器的右边的窗口中。 ② 可以用两中方法打开画面：

在WinCC资源管理器右边的子窗口中，双击“SWMPL.PDL”，打开画面编辑器。 在WinCC资源管理器右边的子窗口中，由右击SWMPL。PDL，在弹出的菜单中选项中=选择“打开画面”选项。

在打开的画面编辑器中编辑自己想编辑的图画。 （5）激活项目

单击WinCC资源管理器“文件”菜单中“运行系统”，也可以单击WinCC资源管理器的工具栏中的“激活”按钮。

经过一段时间装载后，将出现“WinCC运行系统”画面。

5.3 PLC控制舞台灯系统的WinCC激活画面

图形说明：

启动按钮 停止按钮

第一步：激活后，按下启动按钮，1号灯亮，音响响起，如图5-1所示：

第23页

湖北理工学院毕业设计（论文）

图5-1 舞台灯启动图

第二步：2、6、7、15号灯亮，如图5-2所示：

图5-2 第一排灯亮图

第三步：3、5、8、14号灯亮，如图5-3所示：

第24页

湖北理工学院毕业设计（论文）

图5-3 一、二排灯亮图

第四步：4、9、13号灯亮，如图5-4所示：

图5-4 一、二、三排灯亮图

第25页

湖北理工学院毕业设计（论文）

第五步：10、11、12号灯亮，如图5-5所示：

图5-5 舞台灯全亮图

第六步：除1号灯外14盏灯全灭，如图5-6所示：

图5-6 灯灭图

第26页

湖北理工学院毕业设计（论文）

第七步：2、3、4、5、6号灯亮，如图5-7所示：

图5-7 第一圈灯亮图

第八步：7、8、9、10、11、12、13、14、15号灯亮，如图5-8所示：

图5-8 舞台灯全亮图

第27页

湖北理工学院毕业设计（论文）

第九步：除1号灯外14盏灯全灭，如图5-9所示：

图5-9 舞台灯全灭图

第十步：除1号灯外14盏灯全闪烁5秒，1次/秒。（无法截取WinCC画面） 第十一步：循环第二步到第十步。（无法截取WinCC画面）

附录

第28页

湖北理工学院毕业设计（论文）

总结

本人选取了基于PLC舞台灯控制系统的设计的毕业设计选题。 通过这次设计实践，我学会了PLC的基本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序与到PLC中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。能过解决一个个在调试中出现的问题，我们对PLC 的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。

通过合作，我的合作意识得到加强。在设计的过程中，我与同组同学们进行了分工与合作，每个人互责一定的部分，同时在一定的阶段共同讨论，以解决分工中个人不能解决的问题，在交流中大家积极发言，和提出意见，同时我们还向别的同学请教。本次毕业设计让我学会了很多知识，如画流程图和分析图。设计中采用指令编程，而

第29页

湖北理工学院毕业设计（论文）

不采用顺序控制设计法，大大减少试验程序，减少程序所占内存最后达到彩灯循环的效果。在谢老师的指导下和同学的帮助下，我懂得了理论需要与实际挂钩，特别注意了方案的选择与元件的选型。总之本次毕业设计使我受益匪浅，对我以后人生定有大的帮助和意义。

致谢

在整个毕业设计中，得到鄢圣华老师的精心指导。在整个课题研究过程中，老师在各方面给予了我的关心、帮助和教诲，使本论文的研究工作得以顺利完成。老师学识渊博，经验丰富，思维敏捷，时时给我热情的鼓励和不倦的的教诲，在研究思想和研究方法上给我诸多启示，从而得到了全面解决同时也受到各位老师优良工作作风的影响，培养了我严肃认真、一丝不苟和实事求是的工作作风，并树立了正确的人生观。老师待人诚恳，心胸宽大，精深的知识令我受益匪浅。这次从课程学习、论文选题、课题研究到论文撰写无不凝聚着导师的心血和汗水。在此我向我的指导老师表示衷心的感谢！同时此课题的能够顺利完成也离不开其他老师及同学给我的帮助和指导，在此也特别向其他老师和同学表示深深的谢意，愿你们心想事成，万事如意。

同时，在论文写作过程中，我还参考了有关的书籍和论文，在这里一并向有关的

第30页

湖北理工学院毕业设计（论文）

作者表示谢意。我还要感谢各位同学对我的无私帮助，是你们让我们的班级和寝室充满快乐与温馨，使班级的学习气氛变得很浓，同时在毕业设计的这段时间里，你们给了我很多的启发，提出了很多宝贵的意见，对于你们帮助和支持，在此我表示深深地感谢！

近三年的努力与付出，随着本次论文的完成，即将要划下完美的句号。值此毕业论文完成之际，我谨向所有关心、爱护、帮助我的人们表示最诚挚的感谢与最美好的祝愿。

参考文献

[1]胡学林.《可编程控制器原理及应用》.北京.电子工业出版社.2007.1 [2]胡学林.《可编程控制器教程（提高篇）》.北京.电子工业出版社.2005.8 [3]汪志峰.《可编程控制器原理及应用》.西安.电子科技大学出版社.2004 [4]廖常初.《S7-300/400PLC应用技术》.北京.机械工业出版社.2005

[5]吴中俊，黄永红 .《可编程序控制器原理及应用》.北京.机械工业出版社.2004 [6]吕景泉.《可编程控制器技术教程》.北京：高等教育出版社.2001

[7]宋德玉.《可编程序控制器原理及应用系统设计技术》.北京.冶金工业出版社.2002 [8]郑晟，巩建平，张学.《现代可编程序控制器原理与应用》.北京：科学出版社.2003 [9] 崔坚，李佳.西门子工业网络通信指南.北京: 机械工业出版社.2007 [10] 德国西门子公司.S7-300可编程序控制器. 西门子有限公司.2005

第31页

湖北理工学院毕业设计（论文）

[11] 德国西门子公司. S7-300硬件和安装指南. 西门子有限公司.2000 [12] 廖常初主编.PLC基础及应用.第2版.北京： 机械工业出版社.2008 [13] 钟肇新编.可编程序控制器原理及应用（第二版）.广州：华南理工大学出版社.1997

[14] 邓则名等编.电气与可编程序控制器应用技术.北京: 机械工业出版社.1997 [15] 余雷声等编.电气与PLC应用.北京: 机械工业出版社.1996

[16] 陈宇编.可编程序控制器基础及编程技巧.广州：华南理工大学出版社.2004 [17] 三菱公司FX2n系列PLC软、硬件手册.2003

第32页

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/3l2o.html