S7200实验指导书资料.docx

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S7200实验指导书资料

实验一　　基本逻辑指令编程实验

一、实验目的：

1.熟悉S7-200　PLC的组成，电路接线和开机步骤。

2.熟悉西门子STEP7MicroWIN32编程软件的使用方法。

3.掌握基本逻辑指令LD、LDI、AND、ANI、OR、ORI的使用方法。

4.掌握定时器、计数器指令的使用方法及定时器、计数器波形的画法和含义。

。

5.掌握置位、复位及脉冲指令的使用方法。

6.学会用PLC改造继电器典型电路的方法。

7.学会用基本逻辑指令实现顺控系统的编程。

8.学会PLC程序调试的基本步骤及方法。

二、实验设备：

TKPLC-2实验台：

主机挂件（西门子S7－200PLC）、基本逻辑指令实验挂件、继电器实验挂件、电动机、PC机、连接导线

三、预习内容：

1.熟悉西门子STEP7MicroWIN32编程软件的使用方法，请自学教材第6章的全部内容。

2.熟悉西门子S7200PLC的基本位设备：

I、Q、M、T、C的编址。

3.熟悉西门子基本逻辑指令与、或、输出、定时器、计数器、置位、复位及脉冲指令的基本格式及使用方法。

4.熟悉典型继电器电路的工作原理。

5.预习本次实验内容，在理论上分析运行结果，预先写出程序的调试步骤。

四、实验步骤：

1.了解S7－200PLC的组成，熟悉PLC的电源，输入信号端I和公共端1M～4M，输出信号端Q和公共端1L～5L；PLC及PC机的串行通讯口、编程电缆的连接；PLC上扩展单元插口的连接方法；RUN/STOP开关及各类指示灯的作用等。

2.电源电路连接好后经指导教师检查无误，并将RUN/STOP开关置于STOP后，方可接入220V交流电源。

3.在PC机启动西门子STEP7MicroWIN32编程软件，新建工程，进入编程环境。

4.根据实验内容，在STEP7MicroWIN32编程环境下输入梯形图程序，编译后，下载到PLC中。

5.程序运行调试并修改。

6.写实验报告。

五、实验内容：

（一）必做实验

1.走廊灯两地控制程序

（1）控制要求：

走廊灯两地控制：

楼上开关、楼下开关均能控制走廊灯的亮灭。

（2）输入/输出信号定义：

输入：

I0.0—楼上开关（非自复式开关）　　　　　输出：

Q0.0—走廊灯

I0.1—楼下开关（非自复式开关）

（3）参考程序（梯形图），如图1.1：

图1.1两地控制PLC程序

（4）程序分析：

由于

，故当I0.0和I0.1中任I0.0和I0.1中任一输入点状态变化时，均能影响到输出点Q0.0的状态。

（5）思考：

上机运行以上程序，写出运行结果.

编程实现走廊灯三地控制：

走廊东侧开关、走廊中间开关、

走廊西侧开关均能控制走廊灯的亮灭。

2.电动机的点动＋连动程序

（1）系统控制要求：

电动机的点动控制：

按下点动启动按钮，电动机启动运行；松开点动启动按钮，电动机停止运行。

电动机的连动控制：

按下连动启动按钮，电动机启动运行；松开连动启动按钮，电动机仍然继续运行；只有当按下停止按钮时，电动机才停止运行。

保护：

系统中有失压、欠压保护，过载保护。

PLC的带载能力有限，不可以直接驱动电动机，而是通过中间继电器KA控制接触器线圈再控制电动机，要求绘制PLC的电气原理图。

（2）输入/输出信号定义：

输入：

I0.0—点动控制按钮输出：

Q0.0—电动机运行

I0.1—连动控制按钮

I0.2—停车按钮

I0.3—FR过载保护

（3）PLC电气原理图绘制：

主电路：

从电源到电动机的大电流电路，与继电器电路相同，见图1.2（a）。

控制电路：

PLC到接触器线圈电路，取代继电器电路中的控制电路，见图1.2（b）。

（4）参考程序（梯形图）如图1.3所示：

（5）程序分析：

本例主要说明了PLC

中辅助继电器M的用途，

因为PLC的工作原理与

继电器控制系统的工作

原理不一样，它没有继

电器控制系统中的先断

后合的概念，故点动控

制与连动控制状态必须

分别用M0.0、M0.1保存，

M0.0、M0.1均能分别影

响到输出点Q0.0的状态。

（6）调试运行：

在基本逻辑指令实验挂件上模拟调试，验证程序的正确性

在将主机、继电器实验挂件、电动机、PC机连接在一起，调试运行真实系统

（7）思考：

上机运行以上程序，写出运行结果

写出以上程序的逻辑表达式

说出模拟调试与真实系统调试时的优缺点

电动机在连动、点动运行可不可以任意切换，若不可以，程序将怎样改动

3.断电延时脉冲控制程序

（1）控制要求：

编制输入/输出信号波形图如下的程序。

输入I0.0：

10S

输出Q0.0：

要求用通电延时型定时器实现，定时器分辨率为100ms

（2）参考程序（梯形图）如图1.3：

（3）程序分析：

当I0.0接通，M0.0.0线圈接通并自锁，同时T37线圈断电；当I0.0断开，则T37线圈通电，T37开始延时，同时Q0.0线圈通电；延时时间到后，T37常闭触点断开使得M0.0.0、Q0.0断开。

（4）思考：

用断电延时型定时器实现

4.汽车转弯灯控制程序（较难题）

（1）控制要求：

汽车驾驶台上有一个转换开关。

当开关扳向左边时，左灯闪亮（亮灭各一秒）；当开关扳向右边时，右灯闪亮（亮灭各一秒）；当开关扳向中间时，关左、右灯。

若司机忘了关灯，则过10秒钟自动停止闪亮。

（2）输入/输出信号定义：

输入：

I0.0—开关打在中间输出：

Q0.0—左灯

　　　I0.1—开关打在左边Q0.1—右灯

I0.2—开关打在右边

（3）参考程序

（梯形图）

如图1.4：

（4）程序分析：

当I0.1（或者I0.2）接通时，T37与T38构成一振荡器，T37的触点波形为一周期为2秒，占空比为50％的方波，根据接通的触点是I0.1还是I0.2，控制Q0.0（左灯）或Q0.1（右灯）闪光。

计数器C0对T38的上升沿进行计数，当计数值为5时（时间为10秒），C0常闭触点断开，Q0.0（或Q0.1）不再闪光。

司机将I0.0接通后，C0被复位，可以进行下一次的计数工作。

（5）思考：

分析上述程序，Q0.0、Q0.1会不会同时通电，为什么？

画出Q0.0、Q0.1的波形图。

5.单按钮单路启/停（跟斗开关）输出控制程序

（1）控制要求：

用一只按钮控制一盏灯，第一次按下时灯亮，第二次按下时灯灭，……，奇数次灯亮，偶数次灯灭。

（2）输入/输出信号定义：

输入：

I0.0—按钮输出：

Q0.0—灯

（3）参考程序（梯形图）如图1.5：

图1.5跟斗开关控制程序

（4）程序分析:

a图程序：

I0.0上升沿来到时，M0.0产生一个宽度为一个时钟周期的脉冲；如果此时Q0.0断开，则Q0.0被接通；如果此时Q0.0接通，则Q0.0被复位，实现程序的要求。

b图程序：

当I0.0上升沿来到时，M0.0产生一个宽度为一个时钟周期的脉冲；如果此时Q0.0断开，则M0.1被置位；如果此时Q0.0断开，则M0.1被复位（即将Q0.0的状态取反之后存放在M0.1中），然后再将M0.1状态通过Q0.0输出，实现程序的要求。

（5）思考：

上机运行以上程序，分析运行结果，根据输入信号的波形画出输出信号的波形图。

输入I0.0：

输出M0.0：

输出M0.1：

输出Q0.0：

以上程序为几分频电路？

在此基础上，试编程实现一个四分频电路。

（二）选做实验

1.电动机正、反转控制程序

（1）控制要求：

电动机能正/反转、停车；正/反转可任意切换；有自锁、互锁环节

（2）输入/输出信号定义：

输入：

I0.0—正转启动按钮输出：

Q0.0—电动机正转

　　　I0.1—反转启动按钮Q0.1—电动机反转

I0.2—停车按钮

I0.3—FR过载保护

（3）PLC电气原理图绘制

主电路：

从电源到电动机的大电流电路，与继电器电路相同见图1.6（a）。

控制电路：

PLC到接触器线圈电路，取代继电器电路中的控制电路，在硬件图上必须有互锁环节，见图1.6（b）。

（4）参考程序（梯形图）见图1.7：

（5）程序分析：

在反转输出Q0.1、停止按钮I0.2断开的情况下，按下正转输入按钮I0.0，此时正转输出Q0.0接通并自锁，电机正转。

反转的情况类似。

该程序可实现电动机的正－停－反控制。

（6）调试运行：

在基本逻辑指令实验挂件上模拟调试，验证程序的正确性

在将主机、继电器实验挂件、电动机、PC机连接在一起，调试运行真实系统

（7）思考：

上机运行以上程序，写出运行结果

写出以上程序的逻辑表达式

说出模拟调试与真实系统调试时的

优缺点。

2.将继电器控制系统改为

PLC控制系统。

（1）控制要求：

将图1.8的继电器控制

系统改为PLC控制系统。

（2）电路工作原理：

该电路是一个顺序启动，顺序停车的电路。

启动顺序：

电动机M0.1启动→电动机M0.2启动停车顺序：

电动机M0.2停车→电动机M0.1停车

电动机M1:

启动：

压下启动按钮SB2→接触器KM1线圈通电，其常开触点闭合→电动机M1运行，同时KM1形成自锁，为接触器KM2线圈通电做好准备。

停车：

电动机M2没有启动，压下停止按钮SB1→接触器KM1线圈断电，其常开触点断开→电动机M1停止运行，同时KM1自锁解除。

电动机M2:

启动：

电动机M1已启动→压下启动按钮SB4→接触器KM2线圈通电，其常开触点闭合→电动机M2运行，同时KM2形成自锁。

停车：

压下停止按钮SB3→接触器KM2线圈断电，其常开触点断开→电动机M2停止运行，同时KM2自锁解除。

保护环节：

电动机M1与M2均设有过载保护FR1、FR2，任意一台电动机过载，两台电动机均停止运行。

主电路上还设有短路保护。

（3）输入/输出信号定义：

输入：

I0.0—M0.1启动按钮SB2输出：

Q0.0—电动机M0.1运行

　　　I0.1—M0.1停车按钮SB1Q0.1—电动机M0.2运行

I0.2—M0.2启动按钮SB4

I0.3—M0.2停车按钮SB3

I0.4—M0.1过载保护FR1

I0.5—M0.2过载保护FR2

（4）PLC电气原理图绘制

主电路：

从电源到电动机的大电流电路，与继电器电路相同见图1.8（a）。

控制电路：

PLC到中间继电器KA到接触器KM线圈电路，取代继电器电路中的控制电路，自行设计。

（5）参考程序（梯形图）：

自行设计。

（6）运行调试：

不使用PLC，按照图1.6在继电器实验挂件、电动机上接线并运行

使用PLC，按自行设计的PLC电气原理图在继电器实验挂件、电动机上接线并运行

（7）思考：

比较PLC系统与继电器系统在连线上的复杂性

3.方波（2S）发生器控制程序

I0.0

Q0.0

（1）控制要求：

编制输入/输出信号

波形图如右的程序。

（2）参考程序（梯形图）见图1.9：

（3）程序分析：

当I0.0接通，Q0.0接通、T37线圈通电开始延时，延时时间到后，T37常闭触点断开使得Q0.0断开；T37常开触点接通，使得T38线圈通电开始延时，延时时间到后，T38常闭触点使得T37线圈断电，T38线圈断开；Q0.0接通、T37线圈通电开始延时，……，产生方波，直到I0.0断开，所有输出断开。

（4）思考：

用定时时间为1ms的定时器实现上述波形，比较两者有何不同？

4.按钮计数控制程序

（1）控制要求：

按钮I0.0按下3次，

信号灯Q0.0亮；再按

下3次，信号灯灭。

（2）参考程序（梯形图）

如图1.10：

（3）程序分析：

I0.0每接通一次，C0计数值增加1；当C0计数值为3时，Q0.0接通，并且此后C1开始对I0.0的上升沿进行计数；当C1计数值为4时，C0被复位，C0的常闭触点也将C1进行复位，开始下一次的计数。

（4）思考：

上机运行程序，分析运行结果，根据输入信号的波形画出输出信号的波形图。

输入I0.0

输出Q0.0：

若要求按按钮时长按0.5秒计一次，而单次按下时，按一下，计一次，程序应作如何修改？

若要求按按钮时采用两个按钮输入，一个按钮按下，计数器的计数值加一次，而另一个按钮按下，计数器的计数值减一次，程序应作如何修改？

5.长定时控制程序（较难题）

（1）控制要求：

压下启动按钮SB1，长定时器开始定时，此时即使松开启动按钮SB1，长定时器仍然继续定时；4小时后，指示灯HL0亮；此时，只有压下停止按钮SB2，指示灯HL0才会熄灭。

（2）输入/输出信号定义：

输入：

I0.0—启动按钮SB1输出：

Q0.0—指示灯

　　　I0.1—停止按钮SB2

（3）参考程序

（梯形图）如图1.11：

（4）程序分析：

当I0.0接通时，M0.0通电并自锁；T37延时0.5小时，T37常开触点接通一个扫描周期，计数器C0对T37的上升沿进行计数，同时M0.1常闭触点断开一个扫描周期，使T37复位，实现下一次计时；C0计满8次即0.8Ｘ5＝4小时后，C0常开触点控制Q0.0指示灯亮。

当I0.1接通时，M0.0断电，T37、C0、Q0.0均断电。

（5）思考：

上机运行该程序时，将T37的设定值改为K50，写出运行结果；为什么具体实验时要将T37的设定值改小？

T37的设定值不变，改变C0的设定值，可实现最长多少时间的定时？

六、实验报告

本次实验为学生第一次实验，实验类型主要为验证型实验，要求学生在实验过程中重点是熟悉编程环境、如何进行PLC外围接线、编写程序、下载程序、调试程序、观察结果、修改程序。

本次实验报告的内容主要是：

1.实验目的：

本次实验主要达到的要求及目的。

2.实验设备：

本次实验的主要设备。

3.预习内容：

预习本次实验内容后，写出理论分析程序运行结果及程序调试步骤。

4.实验具体步骤：

如何连接硬件、编写程序、下载程序、调试程序、观察结果、修改程序。

5.实验程序上机验证：

写出运行后得到的结果，并分析与预习中的结果是否相同.

6.做思考题并写出程序。

7.心得体会：

本次实验中遇到的问题、解决方法及收获。

注：

本次实验为验证型实验，要求学生的实验报告中不要出现已有的梯形图程序，只出现思考题的程序。

实验二　移位、比较指令编程实验

一、实验目的：

1.掌握功能指令的编程方法。

2.掌握传送、比较、移位指令的编程方法。

3.通过程序的调试，进一步牢固掌握常用功能指令的特点。

4.学会常用功能指令编程的方法。

二、实验设备：

TKPLC-2实验台：

主机挂件（西门子S7－200PLC）、基本逻辑指令实验挂件、PC机、天塔之光实验挂件、LED数码显示实验挂件、直线运动实物、继电器实验挂件PC机、连接导线

三、预习内容：

1.熟悉S7-200PLC功能指令的执行方式，操作数的种类。

2.熟悉西门子S7-200PLC的传送、比较、移位指令的格式。

3.预习本次实验内容，在理论上分析运行结果，预先写出程序的调试步骤。

四、实验步骤：

1.电路连接好后经指导教师检查无误，并将RUN/STOP开关置于STOP后，方可接入220V交流电源.

2.在PC机启动西门子STEP7MicroWIN32编程软件，新建工程，进入编程环境。

3.根据实验内容，在STEP7MicroWIN32编程环境下输入梯形图程序，转换后，下载到PLC中。

4.程序运行调试并修改。

5.写实验报告。

五、实验内容：

1.按钮计数控制程序

（1）控制要求：

用1个计数器实现：

按钮I0.0按下3次，信号灯Q0.0亮；再按下3次，信号灯灭，再按下3次，信号灯Q0.0亮；反复进行；按钮I0.1按下，信号灯Q0.0灭。

（2）参考程序（梯形图）如图2.1：

（3）程序分析：

I0.0每接通一次，C0计数值增加1；当C0计数值为3时，用触点比较指令及置位指令使Q0.0接通，C0继续对I0.0的上升沿进行计数，当C0计数值为6时，.Q0.0、C0被复位，，开始下一次的计数。

（4）思考：

上机运行程序，分析运行结果，根据输入信号的波形画出输出信号的波形图。

输入I0.0

输出Q0.0：

说明程序中SM0.1的作用？

若要求按按钮时采用两个按钮输入，一个按钮按下，计数器的计数值加一次，而另一个按钮按下，计数器的计数值减一次，程序应作如何修改？

2.循环移位指令编程：

（1）控制要求：

应用循环左移指令（RLR）

编写5灯循环点亮程序。

Q0.0～Q0.4分别控制5盏灯，

按启动按钮I0.0后，Q0.0亮

1S→Q0.0灭、Q0.1亮1S→Q0.1

灭、Q0.2亮1S→……→Q0.4灭、

Q0.0亮周而复始运行，按停止按

钮I0.1后，灯全灭。

编写并运行

程序，写出运行结果。

（2）参考程序（梯形图）如图2.2：

（3）程序分析：

学生完成，重点说明程序中如何实

现以下功能：

初始置位：

Q0.0为1

5灯循环如何实现？

比较指令的作用是什么？

可否

使用计数器？

（4）思考：

若要求按停止按钮I0.1后，灯不灭，而是停止循环，再按I0.0后，灯继续循环，只有按I0.2后，灯全灭。

程序如何修改？

3.LED数码显示控制

（1）控制要求：

按一次启动按钮后，由八组LED

发光二极管模拟的八段数码管（见图2.3）

开始显示：

先是一段段显示，显示次序是

A、B、C、D、E、F、G、H段码。

随后显示数字

及字符，显示次序是0、1、2、3、4、5、

6、7、8、9再返回初始显示，并循环不止。

时间间隔为2秒。

再按一次启动按钮后，停止。

右图中，下框中的A、B…H分别接主机的

输出点Q0.0、Q0.1…Q0.7；SD接主机的输入

点I0.0。

上框中的A、B、C、D、E、F、G、H

用发光二极管模拟输出。

（2）参考程序（梯形图）如图2.4：

（3）程序分析：

这是一个指令综合应用程序，有以下几段功能程序构成：

跟斗开关程序：

I0.0压下，M0.1为1，I0.0再次压下，M0.1为0；由M0.0控制模拟的八段数码管是否显示。

八段数码显示分别由Q0.0～Q0.7控制，一段段显示由M4.0～M4.7控制，0～9显示分别由M3.0～M2.1控制，具体输出情况见下表：

位码

数值

（Q0.0）

（Q0.1）

（Q0.2）

（Q0.3）

（Q0.4）

（Q0.5）

（Q0.6）

0（M3.0）

1（M3.1）

2（M3.2）

3（M3.3）

4（M3.4）

5（M3.5）

6（M3.6）

7（M3.7）

8（M2.0）

9（M2.1）

注：

+号表示输出为1

由T37构成2秒脉冲

由1个位移位指令控制一段段显示和0～9顺序显示

组合输出：

如，A段段码要显示，则M4.0、M3.0、M3.2、M3.3、M3.5、M3.7、M2.0、M2.1有任一个为1即可，用并联触点实现。

参考程序中Q0.3-Q0.7的输出请学生自行完成

4.四节传送带控制

（1）控制要求：

有一个用四条皮带运输机的传送系统，分别用四台电动机带动，模型见下图，用移位指令实现顺序控制。

启动（SB1）时：

4条传送带上均无重物，先起动最末一条皮带机M4，经过10秒延时，再依次起动其它皮带机，时间间隔均为10秒。

停止（SB2）时应先停止最前一条皮带机M1，待M1料运送完毕后M1停止，即该传送带上无重物；依次停止其它皮带机。

上图中SB1（启动）、SB2（停止），A为ON代表1号带有重物，A为OFF代表1号带卸料完毕；B为2号带、C为3号带、D为4号带，含义同A。

电动机M1，M2，M3、M4用信号灯来模拟.

（2）参考程序（梯形图）如图2.5：

（3）程序分析：

学生自行分析

六、实验报告

本次实验为验证性实验，要求学生在实验前加强预习，实验过程中重点是运行、调试及修改自己设计的程序。

本次实验报告的内容主要是：

1.实验目的：

本次实验主要达到的要求及目的。

2.实验设备：

本次实验的主要设备。

3.预习内容：

预习本次实验内容后，写出理论分析程序运行结果及程序调试步骤。

4.实验具体步骤：

如何连接硬件、编写程序、下载程序、调试程序、观察结果、修改程序。

5.实验程序上机验证：

写出运行后得到的结果，并分析与预习中的结果是否相同.

6.做思考题并写出程序。

7.心得体会：

本次实验中遇到的问题、解决方法及收获。

注：

本次实验为验证型实验，要求学生的实验报告中不要出现已有的梯形图程序，只出现调试步骤及思考题的程序。

图2.5四节传送带PLC程序

（二）

实验三　算术运算、数据处理指令编程实验

一、实验目的：

1.掌握功能指令的编程方法。

2.掌握算术运算、数据处理指令的编程方法。

3.通过程序的调试，进一步牢固掌握常用功能指令的特点。

4..学会用常用功能指令编程的方法。

二、实验设备：

PLC实验台：

主机挂件（西门子S7－200PLC）、基本逻辑指令实验挂件、PC机、连接导线

三、预习内容：

1.熟悉S7-200PLC功能指令的执行方式，操作数的种类。

2.熟悉西门子S7-200PLC算术运算、数据处理指令的格式。

3.本次实验为验证+设计性实验，要求学生在实验前根据具体内容完成以下任务：

（1）确定输入/输出信号

（2）分析控制要求，画PLC电气原理图（按实验内容要求）

（3）编写PLC（梯形图）程序

（4）写出程序调试步骤

四、实验步骤：

1.电路连接好后经指导教师检查无误，并将RUN/STOP开关置于STOP后，方可接入220V交流电源.

2.在PC机启动西门子STEP7MicroWIN32编程软件，新建工程，进入编程环境。

3.根据实验内容，在STEP7MicroWIN32编程环境下输入梯形图程序，转换后，下载到PLC中。

4.程序运行调试并修改。

5.写实验报告。

五、实验内容：

1.数据转换编程（验证型）

（1）控制要求：

按钮I1.0压3次，从IB0处以BCD码形式任意输入一个小于99的正数，分别以二进制、BCD、实数的形式在VW0、VW2、VD4处显示出来。

（2）参考程序（梯形图）如图3.1：

（3）程序分析：

学生自行分析

（4）思考:

运行

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