THPJW1实验指导书PLC部分PD008V10资料.docx
《THPJW1实验指导书PLC部分PD008V10资料.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《THPJW1实验指导书PLC部分PD008V10资料.docx（67页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
THPJW1实验指导书PLC部分PD008V10资料
第三部分可编程控制器部分
第一章可编程控制器的概述
可编程序控制器，英文称ProgrammableLogicalController，简称PLC。
它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。
PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的复杂接线、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是PLC的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。
用户在购到所需的PLC后，只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的用户程序的编制工作，就可灵活方便地将PLC应用于生产实践。
一、可编程控制器的基本结构
可编程控制器主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程器组成（如下图所示）。
1、CPU模块
CPU模块又叫中央处理单元或控制器，它主要由微处理器（CPU）和存储器组成。
它用以运行用户程序、监控输入/输出接口状态、作出逻辑判断和进行数据处理，即读取输入变量、完成用户指令规定的各种操作，将结果送到输出端，并响应外部设备（如编程器、电脑、打印机等）的请求以及进行各种内部判断等。
PLC的内部存储器有两类，一类是系统程序存储器，主要存放系统管理和监控程序及对用户程序作编译处理的程序，系统程序已由厂家固定，用户不能更改；另一类是用户程序及数据存储器，主要存放用户编制的应用程序及各种暂存数据和中间结果。
2、I/O模块
I/O模块是系统的眼、耳、手、脚，是联系外部现场和CPU模块的桥梁。
输入模块用来接收和采集输入信号。
输入信号有两类：
一类是从按钮、选择开关、数字拨码开关、限位开关、接近开关、光电开关、压力继电器等来的开关量输入信号；另一类是由电位器、热电偶、测速发电机、各种变送器提供的连续变化的模拟输入信号。
可编程序控制器通过输出模块控制接触器、电磁阀、电磁铁、调节阀、调速装置等执行器，
可编程序控制器控制的另一类外部负载是指示灯、数字显示装置和报警装置等。
3、电源
可编程序控制器一般使用220V交流电源。
可编程序控制器内部的直流稳压电源为各模块内的元件提供直流电压。
4、编程器
编程器是PLC的外部编程设备，用户可通过编程器输入、检查、修改、调试程序或监示PLC的工作情况。
也可以通过专用的编程电缆线将PLC与电脑联接起来，并利用编程软件进行电脑编程和监控。
5、输入/输出扩展单元
I/O扩展接口用于将扩充外部输入/输出端子数的扩展单元与基本单元（即主机）连接在一起。
6、外部设备接口
此接口可将编程器、打印机、条码扫描仪,变频器等外部设备与主机相联，以完成相应的操作。
本实训装置选用的主机型号为S7-200系列的主机。
二、可编程控制器的工作原理
可编程控制器有两种基本的工作状态，即运行（RUN）状态与停止（STOP）状态。
在运行状态，可编程序控制器通过执行反映控制要求的用户程序来实现控制功能。
为了使可编程序控制器的输出及时地响应随时可能变化的输入信号，用户程序不是只执行一次，而是反复不断地重复执行，直至可编程序控制器停机或切换到STOP工作状态。
除了执行用户程序之外，在每次循环过程中，可编程序控制器还要完成内部处理、通信处理等工作，一次循环可分为5个阶段（如图所示）
在内部处理阶段，可编程序控制器检查CPU，模块内部
的硬件是否正常，将监控定时器复位，以及完成一些别的内
部工作。
在通信服务阶段，可编程序控制器与别的带微处理器的
智能装置通信，响应编程器键入的命令，更新编程器的显示内容。
在输入处理阶段，可编程序控制器把所有外部输入电路的
接通/断开（ON/OFF）状态读入输入映像寄存器。
在程序执行阶段，即使外部输入信号的状态发生了变化，输入映像寄存器的状态也不会随之而变，输入信号变化了的状态只能在下一个扫描周期的输入处理阶段被读入。
在输出处理阶段，CPU将输出映像寄存器的通/断状态传送到输出锁存器。
三、可编程控制器的内存区域的分布及I/O配置
S7-200CPU224、CPU226部分编程元件的编号范围与功能说明如下表所示
元件名称
代表字母
编号范围
功能说明
输入寄存器
I
I0.0～I1.5共14点
接受外部输入设备的信号
输出寄存器
Q
Q0.0～Q1.1共10点
输出程序执行结果并驱动外部设备
位存储器
M
M0.0～M31.7
在程序内部使用，不能提供外部输出
定时器
256（T0～t255）
T0,T64
保持型通电延时1ms
T1～T4,T65～T68
保持型通电延时10ms
T5～T31,T69～T95
保持型通电延时100ms
T32,T96
ON/OFF延时,1ms
T33～T36,T97～T100
ON/OFF延时,10ms
T37～T63,T101～T255
ON/OFF延时,100ms
计数器
C
C0～C255
加法计数器，触点在程序内部使用
高速计数器
HC
HC0～HC5
用来累计比CPU扫描速率更快的事件
顺序控制继电器
S
S0.0～S31.7
提供控制程序的逻辑分段
变量存储器
V
VB0.0～VB5119.7
数据处理用的数值存储元件
局部存储器
L
LB0.0～LB63.7
使用临时的寄存器，作为暂时存储器
特殊存储器
SM
SM0.0～SM549.7
CPU与用户之间交换信息
特殊存储器
SM（只读）
SM0.0～SM29.7
接受外部信号
累加寄存器
AC
AC0～AC3
用来存放计算的中间值
四、可编程控制器的编程语言概述
现代的可编程控制器一般备有多种编程语言，供用户使用。
IEC1131-3—可编程序控制器编程语言的国际标准详细的说明了下述可编程控制器编程语言：
顺序功能图
梯形图
功能块图
指令表
结构文本
其中梯形图是使用得最多的可编程控制器图形编程语言。
梯形图与继电器控制系统的电路图很相似，具有直观易懂的优点，很容易被工厂熟悉继电器控制的电气人员掌握，特别适用于开关量逻辑控制，主要特点如下：
1）可编程控制器梯形图中的某些编程元件沿用了继电器这一名称，如输入继电器、输出继电器、内部辅助继电器等，但是它们不是真实的物理继电器（即硬件继电器），而是在软件中使用的编程元件。
每一编程元件与可编程序控制器存储器中元件映像寄存器的一个存储单元相对应。
2）梯形图两侧的垂直公共线称为公共母线（BUSbar）。
在分析梯形图的逻辑关系时，为了借用继电器电路的分析方法，可以想象左右两侧母线之间有一个左正右负的直流电源电压，当图中的触点接通时，有一个假想的“概念电流”或“能流（Powerflow）从左到右流动，这一方向与执行用户程序时的逻辑运算的顺序是一致的。
3）根据梯形图中各触点的状态和逻辑关系，求出与图中各线圈对应的编程元件的状态，称为梯形图的逻辑解算。
逻辑解算是按梯形图中从上到下、从左到右的顺序进行的。
4）梯形图中的线圈和其他输出指令应放在最右边。
5）梯形图中各编程元件的常开触点和常闭触点均可以无限多次地使用。
五、可编程控制器的编程步骤
（1）确定被控系统必须完成的动作及完成这些动作的顺序。
（2）分配输入输出设备，即确定哪些外围设备是送信号到PLC，哪些是外围设备是接收来自PLC信号的。
并将PLC的输入、输出口与之对应进行分配。
（3）设计PLC程序画出梯形图。
梯形图体现了按照正确的顺序所要求的全部功能及其相互关系。
（4）实现用计算机对PLC的梯形图直接编程。
（5）对程序进行调试（模拟和现场）。
（6）保存已完成的程序。
显然，在建立一个PLC控制系统时，必须首先把系统的需要的输入、输出数量确定下来，然后按需要确定各种控制动作的顺序和各个控制装置彼此之间的相互关系。
确定控制上的相互关系之后，就可进行编程的第二步──分配输入输出设备，在分配了PLC的输入输出点、内部辅助继电器、定时器、计数器之后，就可以设计PLC程序画出梯形图。
在画梯形图时要注意每个从左边母线开始的逻辑行必须终止于一个继电器线圈或定时器、计数器，与实际的电路图不一样。
梯形图画好后，使用编程软件直接把梯形图输入计算机并下载到PLC进行模拟调试，修改→下载直至符合控制要求。
这便是程序设计的整个过程。
第二章可编程控制器基本指令简介
S7-200的SIMATIC基本指令简表：
LD
LDN
N
N
装载（开始的常开触点）
取反后装载（开始的常闭触点）
A
AN
N
N
与（串联的常开触点）
取反后与（串联的常闭触点）
O
ON
N
N
或（并联的常开触点）
取反后或（并联的常闭触点）
NOT
栈顶值取反
EU
ED
上升沿检测
下降沿检测
二
N
赋值
S
R
S_BIT,N
S_BIT,N
置位一个区域
复位一个区域
SHRB
DATA,S_BIT,N
移位寄存器
SRB
SLB
OUT,N
OUT,N
字节右移N位
字节左移N位
RRB
RLB
OUT,N
OUT,N
字节循环右移N位
字节循环左移N位
TON
TOF
Txxx,TP
Txxx,TP
通电延时定时器
断电延时定时器
CTU
CTD
Cxxx,PV
Cxxx,PV
加计数器
减计数器
END
程序的条件结束
STOP
切换到STOP模式
WDR
看门狗复位300ms
JMP
N
跳到指定的标号
CALL
N（N1,N2……）
调用子程序，可以优16个可选参数
CRET
从子程序条件返回
FOR/NEXT
INDX,INIT,FINAL
For/Next循环
ALD
OLD
电路块串联
电路块并联
NETR
NETW
TABLE,PORT
TABLE,PORT
网络读
网络写
SLCR
SLCT
SLCE
N
N
顺控继电器段的启动
顺控继电器段的转换
顺控继电器段的结束
第三章STEP7-Micro/WIN软件的使用及编程规则
一、STEP7-Micro/WIN软件的使用方法
STEP7-Micro/WIN编程软件为用户开发、编辑和控制自己的应用程序提供了良好的编程环境。
为了能快捷高效地开发你的应用程序，STEP7-MicroWIN软件提供了三种程序编辑器。
STEP7-Micro/WIN软件提供了在线帮助系统，以便获取所需要的信息。
本实训装置使用的编程软件是STEP7-Micro/WINV4.0版本，在做实训前，首先将该软件根据软件安装的提示安装到计算机上，然后用编程线将计算机和实训装置连接到一起。
（一）系统需求
STEP7-MicroWIN既可以在PC机上运行，也可以在Siemens公司的编程器上运行。
PC机或编程器的最小配置如下：
Windows95、Windows98、Windows2000、WindowsMe或者WindowsNT4.0以上。
（二）软件的使用
1、打开STEP7-Micro/WINV4.0，在中选择PC/PPI协议。
2、点击更改通信端口和通信速率。
3、在通讯菜单里双击刷新，STEP7-Micro/WINV4.0开始搜索PPI网络中的S7-200CPU。
搜索完成后会出现网络中所有PLC的列表，选择要操作的PLC即可对所选PLC进行操作了。
4、编辑梯形图。
5、点击将程序下载到PLC中，点击可以对程序运行状态进行监控，点击可以将PLC置于运行的状态。
二、编程规则
1、外部输入/输出继电器、内部继电器、定时器、计数器等器件的接点可多次重复使用，无需用复杂的程序结构来减少接点的使用次数。
2、梯形图每一行都是从左母线开始，线圈接在右边。
接点不能放在线圈的右边，在继电器控制的原理图中，热继电器的接点可以加在线圈的右边，而PLC的梯形图是不允许的。
3、线圈不能直接与左母线相连。
如果需要，可以通过一个没有使用的内部继电器的常闭接点或者特殊内部继电器的常开接点来连接。
4、同一编号的线圈在一个程序中使用两次称为双线圈输出。
双线圈输出容易引起误操作，应尽量避免线圈重复使用。
5、梯形图程序必须符合顺序执行的原则，即从左到右，从上到下地执行，如不符合顺序执行的电路就不能直接编程。
6、在梯形图中串联接点使用的次数是没有限制，可无限次地使用。
7、两个或两个以上的线圈可以并联输出。
第四章可编程控制技术
实训一可编程控制器的基本指令编程练习
（一）与或非功能的实训
在基本指令的编程练习单元完成本实训。
一、实训目的
1.熟悉PLC实训装置，S7-200系列编程控制器的外部接线方法
2.了解编程软件STEP7的编程环境，软件的使用方法。
3.掌握与、或、非逻辑功能的编程方法。
二、实训说明
首先应根据参考程序，判断Q0.0、Q0.1、Q0.2的输出状态，在拨动输入开关I0.1、I0.2、I0.3，观察输出指示灯Q0.1、Q0.2、Q0.3是否符合与、或、非逻辑的正确结果。
在本装置中输入公共端要求接主机模块电源的“L+”，此时输入端是低电平有效；输出公共端要求接主机模块电源的“M”，此时输出端输出的是低电平。
图中的接线孔通过防转座插锁紧线与PLC的主机相输入输出插孔相接。
I为输入点，Q为输出点。
四、梯形图参考程序
（二）定时器/计数器功能实训
一、实训目的
掌握定时器、计数器的正确编程方法，并学会定时器和计数器扩展方法,用编程软件对可编程控制器的运行进行监控。
二、实训说明
SIMATIC定时器可分为接通延时定时器（TON），有记忆的接通延时定时器（TONR）和断开延时定时器（TOF）。
SIMATIC计数器可分为递增计数器（CTU），递减计数器（CTD）和递增/递减计数器（CTUD）。
在运行程序之前，首先应该根据梯形图分析各个定时器、计数器的动作状态。
三、梯形图参考程序
1）定时器参考程序
2）计数器参考程序
2．定时器扩展实训
由于PLC的定时器和计数器都有一定的定时范围和计数范围。
如果需要的设定值超过机器范围，我们可以通过几个定时器和计数器的串联组合来扩充设定值的范围。
（2）计数器扩展实训略
实训二三相异步电动机点动和自锁控制
一、实训目的
了解使用PLC代替传统继电器控制回路的方法及编程技巧，理解并掌握三相异步电动机的点动和自锁控制方式及其实现方法。
二、实训仪器
1.THPJC-2型高级电工实训考核装置一台
2.安装有STEP7-Micro/WIN编程软件的计算机一台
3.PC/PPI下载电缆一根
4.实训导线若干
5.三相异步电动机一台
三、实训内容及说明
在传统的强电控制系统中，使用了大量的接触器.中间继电器.时间继电器等分立元器件。
由于使用的元器件数量和品种多，使得系统接线复杂，给系统调试以及修改接线带来困难。
因其潜在故障点多，故降低了整个系统的安全可靠性。
采用PLC对强电系统进行控制，就可以取代传统的继电接触控制系统，还可构成复杂的过程控制网络。
在需要大量中间继电器以及时间继电器和计数继电器的场合，PLC无需增加硬件设备，利用微处理器及存储器的功能，就可以很容易地完成这些逻辑组合和运算，大大降低了控制成本。
因此用PLC作为强电系统的控制器件是一种行之有效的解决方案。
本实训中，PLC对电机的控制方式分两种：
1.点动控制
每按动启动按钮SB1一次，电动机作星形连接运转一次。
2.自锁控制
按启动按钮SB1，电动机作星形连接启动，只有按下停止按钮SB2时电机才停止运转。
四、实训接线图
五、梯形图参考程序（参见所配光盘）
实训三三相异步电动机联锁正反转控制
一、实训目的
了解用PLC控制代替传统接线控制的方法，编制程序控制电机的联锁正反转。
二、实训说明
三相异步电动机的旋转方向取决于三相电源接入定子绕组的相序，故只要改变三相电源与定子绕组连接的相序即可改变电动机旋转方向。
控制要求：
按启动按钮SB1，电动机作星形连接启动，电机正转；按启动按钮SB2，电动机作星形连接启动，电机反转；在电机正转时，反转按钮SB2被屏蔽，在电机反转时，反转按钮SB1被屏蔽；如需正反转切换，应首先按下停止按钮SB3，使电机处于停止工作状态，方可对其做旋转方向切换。
三、实训接线图
四、梯形图参考程序（参考所配光盘）
实训四三相鼠笼式异步电动机带延时正反转控制
一、实训目的
了解用PLC控制代替传统接线控制的方法，编制程序通过延时来控制电机的正反转。
二、实训说明
按启动按钮SB1，电动机作星形连接启动，电机正转，延时10S后，电机反转；按启动按钮SB2，电动机作星形连接启动，电机反转，延时10S后，电机正转；电机正转期间，反转启动按钮无效，电机反转期间，正转启动按钮无效；按停止按钮SB3，电机停止运转。
三、实训接线图
四、梯形图参考程序（参考所配光盘）
实训五三相鼠笼式异步星/三角换接启动控制
一、实训目的
了解用PLC控制代替传统接线控制的方法，编制程序控制电机的降压启动。
二、实训说明
控制要求：
按启动按钮SB1，电动机作星形连接启动；6S后电机转为三角形方式运行；按下停止按钮SB3，电机停止运行。
三、实训接线图
五、梯形图参考程序（参考所配光盘）
实训六三相异步电动机带限位自动往返运动控制
一、实训目的
通过实训理解和掌握三相异步电动机带限位自动往返转控制的原理。
二、原理说明
下图为三相异步电动机带限位自动往返控制图。
当工作台的档块停在限位开关SQ1和SQ2之间的任意位置时，可以按下按钮SB12使工作台向左方向运动。
当工作台到达左终点时档块压下终点限位开关SQ2，SQ2的常闭触点断开正转控制回路，电动机停止正转，同时SQ2的常开触点闭合，使反转接触器KM2得电动作，工作台右退。
当工作台退回原位时，档块又压下SQ1，其常闭触头断开反转控制电路，常开触点闭合,使接触器KM1得电，电动机带动工作台左进,实现了自动往返运动。
三、实训接线图
四、实训内容
鼠笼机接成Δ接法，实训线路电源接三相电压输出（U.V.W）。
按实训接线图接线，经指导教师检查后，方可进行通电操作。
1.开启控制屏电源总开关。
2.按下SB1，使电动机正转，运转约半分钟。
3.用手按SQ2（模拟工作台左进到达终点，档块压下限位开关），观察电动机应停止正向运转，并变为反向运转。
4.反转约半分钟，用手按SQ1（模拟工作台后退到达原位，档块压下限位开关），观察电动机应停止反转并变为正转。
5.按下按钮SB2，电机停止转动。
6.重复上述步骤，应能正常工作。
五、梯形图参考程序（参考所配光盘）
第五章变频调速技术
实训七变频器功能参数设置与操作
一、实训目的
1.了解变频器基本操作面板（BOP）的功能。
2.掌握用操作面板（BOP）改变变频器参数的步骤。
3.掌握用基本操作面板（BOP）快速调试变频器的方法。
二、基本操作面板的认知与操作
1、基本操作面板（BOP）功能说明
显示/按钮
功能
功能说明
状态显示
LCD显示变频器当前的设定值
起动变频器
按此键起动变频器。
缺省值运行时此键是被封锁的。
为了使此键的操作有效，应设定P0700=1
停止变频器
OFF1：
按此键，变频器将按选定的斜坡下降速率减速停车.缺省值运行时此键被封锁；为了允许此键操作，应设定P0700=1
OFF2：
按此键两次（或一次，但时间较长）电动机将在惯性作用下自由停车。
此功能总是“使能”的。
改变电动
机的转动方向
按此键可以改变电动机的转动方向。
电动机的反向用负号（－）表示或用闪烁的小数点表示。
缺省值运行时此键是被封锁的，为了使此键的操作有效，应设定P0700=1
电动机点动
在变频器无输出的情况下按此键，将使电机起动，并按预设定的点动频率运行。
释放此键时，变频器停车。
如果电动机正在运行，按此键将不起作用。
功能
此键用于浏览辅助信息。
变频器运行过程中，在显示任何一个参数时按下此键并保持不动2秒钟，将显示以下参数值（在变频器运行中，从任何一个参数开始）：
1.直流回路电压（用d表示–单位：
V）
2.输出电流（A）
3.输出频率（Hz）
4.输出电压（用o表示–单位：
V）。
5.由P0005选定的数值（如果P0005选择显示上述参数中的任何一个（3，4或5），这里将不再显示）。
连续多次按下此键，将轮流显示以上参数。
跳转功能
在显示任何一个参数（rXXXX或PXXXX）时短时间按下此键，将立即跳转到r0000,如果需要的话，您可以接着修改其它的参数。
跳转到r0000后，按此键将返回原来的显示点。
故障确认
在出现故障或报警的情况下，按下此键可以对故障或报警进行确认
访问参数
按此键即可访问参数。
增加数值
按此键即可增加面板上显示的参数数值。
减少数值
按此键即可减少面板上显示的参数数值.
2、用基本操作面板更改参数的数值
（1）改变参数P0004
操作步骤
显示的结果
1
按访问参数
2
按直到显示出P0004
3
按进入参数数值访问级
4
按或达到所需要的数值
5
按确认并存储参数的数值
6
按直到显示出r000
7
按返回标准的变频器显示（有用户定义）
（2）改变下标参数P0719
操作步骤
显示的结果
1
按访问参数
2
按直到显示出P0719
3
按进入参数数值访问级
4
按显示当前的设定值
5
按或选择运行所需要的最大频率
6
按确认并存储P0719的设定值
7
按直到显示出r000
8
按返回标准的变频器显示（有用户定义）
说明：
忙碌信息
修改参数的数值时，BOP有时会显示：
表明变频器正忙于处理优先级更高的任务。
（3）改变参数数值的一个数
为了快速修改参数的数值，可以一个个地单独修改显示出的每个数字，操作步骤如下：
1.
按（功能键），最右边的一个数字闪烁。
2.
按/，修改这位数字的数值。
3.
再按（功能键），相邻的下一个数字闪烁。
4.执行2至4步，直到显示出所要求的数值
5.
按，退出参数数值的访问级。
三、变频器快速调试
P0010的参数过滤功能和P0003选择用户访问级别的功能在调试时
升级会员 