WAGOPLC及组态实验自121第十组.docx
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WAGOPLC及组态实验自121第十组
WAGOPLC与组态实验
第十组自121伟琦朱昊鸣飞
一、编程实验
实验目的：
1、通过用wago控制器的PLC实验来掌握可编程控制器的使用方法，了解其功能和用途；
2、通过实际操作，熟悉实验平台各种器件的工作原理。
了解可编程控制器外部端口的功能，接线方法，并通过程序设计和调试掌握基本指令的使用方法。
实验设备：
实物：
图1-1WAGOPLC实验平台实物
实验平台主要由电源模块、空气开关、WAGO可编程逻辑控制器、接线端子、继电器、六个指示灯、一个蜂鸣器、一个可变电阻、一个智能电压表、一个智能电流表、两个按钮、两个单刀双掷开关、两个单刀单掷开关组成，其接线图1-2。
图1-2WAGOPLC实验平台接线图
数字量部分系统原理图：
图1-3数字量部分系统原理图
数字量部分有8个数字量输入，对应地址为%IX2.0—%IX2.7，6个数字量输出，对应地址为%QX2.0—%QX2.5.
模拟量部分有一个模拟量输入%IW0，两个模拟量输出%QW0和%QW1.
实验容与过程：
1.对编程环境的熟悉和认识
（1）PLC接通电源，打开WAGOBootPServer软件，单击EditBootptal进行设置。
如以下图。
图1-4WAGOBootPServer软件
单击EditBootptal后出现如下页面，修改文本最后一行的物理地址为PLC的物理地址，即hamburg:
ht=1:
ha=0030DE001E76:
ip=192.168.10.100:
sm=255.255.255.0
图1-5文本文件界面
保存并关闭文本文件，单击Start，如以下图。
图1-6WAGOBootPServer软件
（2）配置本机IP。
为使计算机能与PLC通讯，需要将计算机与PLC配置到一个网段。
做如下操作：
本地连接—属性—Internet协议（TCP/IP）—属性，修改本机IP地址。
（3）将WAGOBootPServer中设置的IP地址输入到IE浏览器的地址栏中，若出现以下画面，则上位机与PLC通信成功。
图1-8通讯成功界面
4）进入编程软件WAGO-IO-PRO32V2.1。
为使编程软件能够与PLC通讯，应做如下操作：
选择Online菜单下的CommunicationParameters选项，修改Modbus2Tags_____中的IPaddress为PLC的IP地址，即192.168.10.100，点击OK。
至此，连接设置已全部完成。
2、进行实际操作
交通灯实验：
1、交通灯设计方案
东西
信号
绿灯亮
绿灯闪
黄灯亮
红灯亮
时间
3s
3s
2s
8s
南北
信号
红灯亮
绿灯亮
绿灯闪
黄灯亮
时间
8s
3s
3s
2s
1当开关2.2闭合时，南北红灯亮（6S），东西绿灯亮（3S）；
2东西绿灯亮3S后，东西绿灯闪（3S）；绿灯闪3S后，东西黄灯亮（2S）；
3东西黄灯亮2S后，东西红灯亮（6S），南北绿灯亮（3S）；南北绿灯亮3S后，南北绿灯闪（3S）；
4南北绿灯闪3S后，南北黄灯亮（2S）。
2、交通灯的时序图
图1-14交通灯时序图
3、交通灯控制系统的硬件设计
交通灯的设计实际为2个输入，6个输出的一个逻辑系统，输入信号就是%IX2.2和停止信号%IX2.3，其他的就是对信号灯的输出控制，控制系统的硬件配置如下表所示。
序号
信号名称
地址
信号类型
1
启动
%IX2.2
输入信号
2
停止
%IX2.3
输入信号
3
中间寄存器
%MX0.0
中间信号
4
中间寄存器
%MX0.1
中间信号
5
中间寄存器
%MX2.0
中间信号
6
中间寄存器
%MX3.0
中间信号
7
中间寄存器
%MX4.0
中间信号
8
中间寄存器
%MX5.0
中间信号
9
中间寄存器
%MX1.0
中间信号
10
中间寄存器
%MX6.0
中间信号
11
中间寄存器
%MX7.0
中间信号
12
中间寄存器
%MX11.0
中间信号
13
中间寄存器
%MX12.0
中间信号
14
定时器
T
中间信号
15
定时器
T2
中间信号
16
定时器
T3
中间信号
17
定时器
T4
中间信号
18
定时器
T5
中间信号
19
定时器
T6
中间信号
20
定时器
T8
中间信号
21
定时器
T9
中间信号
22
定时器
T10
中间信号
23
定时器
T11
中间信号
24
东西红灯
%QX2.0
输出信号
25
东西绿灯
%QX2.1
输出信号
26
南北红灯
%QX2.2
输出信号
27
南北绿灯
%QX2.3
输出信号
28
南北黄灯
%QX2.4
输出信号
29
东西黄灯
%QX2.5
输出信号
4、梯形图的设计
滤波实验
滤波实验梯形图
滤波实验结果
二、组态实验
2.1组态王软件概述
随着对工业自动化的要求越来越高，以与大量控制设备和过程监控装置之间的通讯的需要，“监控和数据采集系统”越来越受到用户的重视，从而导致组态软件的大量使用。
组态王是一种组态软件。
使用组态王，用户可以方便地构造适应自己需要的“数据采集系统”，在任何需要的时候把生产现场的信息实时地传送到控制室，保证信息在全厂围的畅通。
组态王的网络功能使企业的基层和其它部门建立起联系，现场操作人员和工厂管理人员都可以看到各种数据。
管理人员不需要深入生产现场，就可以获得实时和历史数据，优化控制现场作业，提高生产率和产品质量。
2.2通讯配置和数据交换
2.2.1组态王与WAGO通讯配置
新建工程后，在组态王工程浏览器中选择设备-板卡-PLC-莫迪康-MODBUS（TCP）。
如以下图。
图2-1通讯方式设置
然后点击下一步，输入设备名“wago”，如以下图。
图2-2设备配置
点击下一步，按固定格式在出现的IP地址栏中输入WAGO750-842的IP地址（为WAGOBOOTPSEVER检测出来的地址），具体为192.168.10.100:
5021。
继续点击下一步直至通讯配置完成。
2.2.2数据交换
1、WAGO750存储区分配和数据交换
在适配器中规定了PFC的存储区域包括I/O模块物理数据过程映像区和变量过程映像区。
在存储区域WORD0—255是I/O模块物理数据过程映像区。
①输入模块的数据可以被CPU和FieldbusMaster分别读取。
②同样的道理，可以分别从CPU和FieldbusMaster向输出模块写入数据。
PFC变量存储区在过程映像区的WORD256—511围，主站通过输入变量过程映像区写入数据并被CPU访问，同样的道理CPU通过输出变量过程映像区写入数据，并被主站访问。
图2-4WAGO750存储区分配和数据交换示意图
2、组态王中WAGO750模块地址确定
莫迪康系列PLC寄存器地址见表1。
表1莫迪康系列PLC寄存器地址
组态王与WAGO750的采集点通讯需要在组态王的数据字典定义中确定其寄存器地址，系统运行时WAGO750模块采集到的数据放到寄存器中，组态王根据其寄存器地址然后把它读出来。
值得注意的是，由于组态王寄存器的地址围都是从1开始的，因此设备对应寄存器地址在组态王中都需要把寄存器地址加1。
如%QW256对应的组态王中寄存器地址应为3257.
2.3具体系统组态
2.3.1采集模拟量4-20mA数据系统的组态：
要实现的功能：
根据WAGO中编写的程序实现模拟量4-20mA数据的采集，在组态王中进行组态，在组态画面中显示出模拟量数据。
其中画面应由一个仪表和一个TXT文本输出组成。
仪表和TXT文本都应显示出模拟量数据。
1、WAGO中采集模拟量4-20mA程序
首先需要说明的是，模拟量数据存储时，先将其转换为十二位的数字量进行存储。
而PLC存储单位为字，即十六位。
查阅手册可知，其有效数据在B3—B14位（B15为符号位）。
所以模拟量从寄存器中读出的数据，应该只取B3-B14位数据。
所以应将B0—B2置零，并再右移3位。
4-20mA在寄存器中对应数据，见表2。
表24-20mA在寄存器中对应数据
输入电流（4-20mA）
将B0-B2置零前
将B0-B2置零后，右移3位
二进制
十进制
二进制
十进制
4
0000000000000000
0
0000000000000000
0
20
0111111111111111
32767
0000111111111111
4095
因为4mA对应十进制数0,20mA对应十进制数4095，则4-20mA间其他电流I应满足关系式：
其中a为寄存器中将无关位置零且右移后的数据。
因此有
根据功能要求，采用梯形图语言，编写程序如图
2、组态王中变量定义
在组态王中变量类型包括I/O整数、I/O实数、I/O离散、I/O字符串，存整数、存实数、存离散、存字符串。
根据模拟量读出4-20mA系统的I/O点数配置变量如表3示。
具体在组态王中定义所需变量a、a1分别如图2-5、2-6。
表3组态王数据词典
序号
变量名
变量类型
连接设备
寄存器地址
数据类型
1
a
I/O实数
wago
3258
short
2
a1
I/O实数
wago
3259
short
需要说明的是，变量a对应的是从%QW257中读出的数据，用于连接TXT文本模拟值输，是表达式中会用到的变量。
变量a1对应的是从%QW258中读出的数据，用于连接仪表。
图2-5组态王中定义变量a
图2-7组态王中定义变量a1
3、画面组成
一个显示仪表、一个4-20mA电流显示文本。
如图2-7示：
图2-7组态王中画面
4、动态连接
①将变量a与4-20mA电流显示文本进行连接：
双击画面上的TXT，出现动画连接，进行相应设置。
在值输出处，勾选模拟值输出，在模拟值输出连接处表达式中,输入表达式a*16/4095+4。
如图2-8。
图2-8变量a与4-20mA电流显示文本连接
②将变量a1与仪表进行连接：
双击画面上的仪表，出现仪表向导，进行相应设置。
变量名处选择已预先定义的变量a1，仪表量程处设置为最小刻度4，最大刻度20，如图2-9所示。
图2-9变量a1与仪表连接
5、组态系统运行
运行后，系统如图，左图为组态王软件中的画面，右图为实验板上的智能电流表。
二者读数相同，完成相应设计功能。
2.3.2交通灯系统的组态
由于输出地址%QX2.0—%QX2.5不能被总线直接读取，故需要将%QX2.0—%QX2.5的状态写入PFC变量存储区，即%QX256.0—%QX256.5，才能被组态王软件读取。
详见图2-4。
2、组态王中变量的定义
本例中定义了a-g六个I/O离散型变量，分别代表南北红、南北绿、东西红、东西绿、东西黄、南北黄。
具体见表4。
表4组态王数据词典
序号
变量名
变量类型
连接设备
寄存器地址
数据类型
1
a
I/O离散
wago
04097
Bit
2
b
I/O离散
wago
04098
Bit
3
c
I/O离散
wago
04099
Bit
4
d
I/O离散
wago
04100
Bit
5
e
I/O离散
wago
04101
Bit
6
f
I/O离散
wago
04102
Bit
图2-10变量具体定义画面
3、画面组成
本例画面为四组灯，每组包括红、绿、黄三个指示灯。
相对的两组灯状态完全一样。
4、动态连接
分别双击每个指示灯，将其与相应地变量连接起来，并修改其颜色。
表5变量与指示灯对应关系
变量名
指示灯
a
南北红
b
南北绿
c
东西红
d
东西绿
e
东西黄
f
南北黄
5、组态系统运行
运行后，系统如图2-11，能完成相应设计功能。
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