PLC实验指导书.docx

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PLC实验指导书

可编程序控制器西门子

S7-200实验指导书

包头钢铁职业技术学院自动化系

一、任务

《可编程序控制器及应用》是电气自动控制技术专业开设的一门应用性、综合性较强的专业核心技术实训课程，与理论课程《可编程序控制器应用实务》配套组织教学。

课程的主要任务是：

1、掌握西门子公司S7-200小型PLC系统的系统结构，熟练运用梯形图、语句指令进行编程；

2、掌握开关量、模拟量的采集和控制的方法，初步实现数字PID闭环控制；

3、熟练掌握STEP7-Micro/WIN系统编程软件的运用；

4、培养对工业对象进行系统硬件设计、系统软件编程和调试的基本能力；

6、了解PLC的通信的实现方法，了解用PLC作为节点实现现场总线结构的控制系统在工业自动化领域的应用；

二、课程实验在专业中地位和作用

可编程序控制器作为工业自动化的三大支柱之一，广泛地应用于自动化领域，代表着控制技术的发展方向。

由它组成的控制系统综合了电子技术、电器控制系统、自动控制原理、微机控制和网络通信技术、传感器技术等课程的知识和技能。

将本课程作为电气自动控制技术专业的一门核心专业技能课程，是适应本专业培养目标要求的。

本课程作为磁性材料专业的一门选修课程，可较大地拓展该专业学生的职业综合技术能力。

三、实践教学目标与基本要求

1、实践教学的目标：

要求学生熟悉PLC的工程设计、安装、调试的过程，具备独立运用PLC设计中小型控制系统的能力。

2、实践教学的基本要求：

（1）熟悉S7-200型PLC的技术资料

（2）会安装PLC并具备PLC的外部接线的能力

（3）中小型系统控制软件的设计能力

（4）会用STEP7-Micro/WIN软件编制梯形图和指令

（5）会下载和调试程序并能解决常见故障

目录

实验一S7-200STEP7-Micro/WIN32软件使用

及位逻辑指令应用实验3

实验二定时器/计数器功能实验10

实验三定时器/计数器应用实验13

实验四四节传送带的模拟实验15

实验五LED数码显示17

实验六三相异步电动机Y/Δ换接启动控制19

实验七三相异步电动机正反转控制21

实验八功能指令的编程实验23

实验九喷泉的模拟实验26

实验十十字路口交通灯控制28

实验十一天塔之光实验32

实验十二电梯控制系统34

实验十四子程序的编程实验37

实验十三中断程序的编程实验40

实验十五两台PLC之间的通信实验42

实验一S7-200STEP7-Micro/WIN32软件使用

及位逻辑指令应用实验

一、实验目的

1、熟悉S7-200型PLC的硬件技术指标；

2、熟悉PLC实验装置；

3、掌握S7-200型PLC的输入输出配置及外围设备的联接方法；

4、初步认识PLC与计算机组成的PC/PPI通信网络；

5、掌握V3.2STEP7MicroWIN编程软件的使用方法；

6、掌握梯形图、指令表等编程语言；

7、掌握位逻辑指令的应用。

二、实验设备

1、S7-200PLC一台；

2、安装了编程软件的微型计算机一台；

3、连接S7-200PLC和计算机的通信接口的PC/PPI编程电缆一根；

4、导线若干。

三、PLC外部结构及接线

S7-200PLC的外部结构

1、面板结构

2、接线端子

根据CPU224DC/DC/DC的外部接线图接好PLC的直流电源、输入的按钮信号、输出的继电器和信号灯。

四、实验内容

（一）熟悉V3.2STEP7MicroWIN编程软件

以三相异步电动机启停程序为例，熟悉V3.2STEP7MicroWIN编程软件的使用方法。

梯形图如下：

1、硬件接线

（1）用PC／PPI电缆连接PLC和计算机；

（2）将CPU224的RUN／STOP开关拨到STOP位置；

（3）将24VDC稳压源的正负极对应接在CPU224的24VDC电源端子上；

（4）将CPU输入端的1M与同侧的M端短接，将输出端的M与电源负端M短接；

（5）将I0.0、I0.1分别经过按钮接到同侧电源正极L端，将Q0.0经灯接到M端；

（6）经老师检查无误后，上电。

2、进入编程环境：

双击桌面上V3.2STEP7MicroWIN图标，进入V3.2STEP7MicroWIN编程环境；

3、进入编程状态：

单击View（视图）中的程序块（ProgramBlock），进入编程状态；

4、选择编程语言：

打开菜单栏中的View，选择Ladder（梯形图）语言；（也可选STL（语句表）、FBD（功能块）

5、输入程序：

（1）选择MAIN主程序，在Network1中输入程序。

（2）单击Network1中的

（3）从菜单栏或指令树中选择相关符号。

如在指令树中选择，可在Instruction中双击BitLogic（位逻辑），从中选择常开触点符号，双击；再选择常闭触点符号，双击；再选择输出线圈符号，双击；将光标移到常开触点下面，单击菜单栏中的←，再选择常开触点，左移光标，单击，完成梯形图。

（4）给各符号加器件号：

逐个选择？

？

？

，输入相应的器件号。

（5）保存程序：

在菜单栏中File（文件）—Save（保存），输入文件名，保存。

（6）编译

使用菜单“PLC”—“Compile（编译）”或“PLC”—“CompileAll（全部编译）”命令，或者用工具栏按钮

或

执行编译功能。

编译完成后在信息窗口会显示相关的结果，以便于修改。

6、建立PC及PLC的通信连接线路并完成参数设置

（1）联接PC：

联接时应将PC/PPI电缆的一端与计算机的COM端相接，另一端与S7-200PLC的PORT0或PORT1端口相连如下图；

（2）参数设置：

设置PC/PPI电缆小盒中的DIP开关将通讯的波特率设置为9.6K；将PLC的方式开关设置在STOP位置，给PLC上电；打开STEP7-Micro/WIN32软件并点击菜单栏中的“View（检视）”—“Communications（通信）”弹出“通信设置”窗口，双击PC/PPI电缆的图标，检测通信成功与否，如下图所示。

7、下装程序：

使用菜单“File（文件）”—“下载（Download）”，或按工具栏按钮

执行下载。

8、通过输出窗口查看程序有无错误，如有，则按提示进行修改。

9、运行和调试程序。

（1）将CPU上的RUN／STOP开关拨到RUN位置；CPU上的黄色STOP状态指示灯灭，绿色指示灯亮；

（2）在STEP—Micro/WIN32软件中使用菜单命令“PLC”—“RUN（运行）”和“PLC”—“STOP（停止）”，或者工具栏按钮

和

改变CPU的运行状态；

（3）接通I0.0对应的按钮，观察运行结果，做好实验记录。

10、监控程序状态

A.程序在运行时可以用菜单命令中“Debug（排错）”—“ProgramStatus（程序状态）”或者工具栏按钮

对程序状态监控进行监控。

断开I0.0对应的按钮，再观察运行结果并监控程序，做好实验记录。

接通I0.1对应的按钮，再观察运行结果并监控程序，做好实验记录。

B.也可使用菜单命令中“View（检视）”—“Component（组成部分）”—“StatusChart（状态图）”或单击浏览条“View”中“StatusChart（状态图）”图标，打开状态图表，输入需监控的元件进行监控。

使用菜单命令中“Debug（排错）”—“ChartStatus（状态图）”或单击工具栏

控钮打开状态图表，输入需监控的元件进行监控。

11、建立符号表

在“引导条”单击“SymbolTable符号表”图标，或“View（检视）”菜单→“Component”→“SymbolTable（符号表）”项，打开符号表，将直接地址编号（如I0.0）用具有实际含义的符号（如正向起动按钮）代替。

12、符号寻址

在菜单中“View（检视）”—“SymbolAddressing（符号寻址）”，编写程序时可以输入符号地址或绝对地址，使用绝对地址时它们将被自动转换为符号地址，在程序中将显示符号地址。

观察程序变化。

13、改变信号状态，再观察运行结果并监控程序，做好实验记录。

（1）断开I0.0对应的按钮，再观察运行结果并监控程序，做好实验记录。

（2）接通I0.1对应的按钮，再观察运行结果并监控程序，做好实验记录。

（二）位逻辑指令应用

1、标准触点与输出指令

2、标准触点与输出指令

3、与操作指令

4、或操作指令

5、自锁电路

6、重复为同一输出继电器赋值

7、置/复位指令

梯形图中的输入I0.0、I0.1分别连接对应控制实验单元的输入开关I0.0，I0.1，输出Q0.0，Q0.1，Q0.2分别连接对应控制实验单元的输出LED指示灯，然后打开编程软件，逐条输入程序，检查无误后，将所编程序下载到PLC运行，拨动输入开关，观察输出指示灯，观察是否符合正确逻辑结果，做好实验记录。

五、操作注意事项

1、为了保证设备和人员的安全PLC的接地端子应可靠接地；

2、学生在接线时应参照给出图例的要求进行连接，接线完成一定要经教师检查准确后才允许通电运行；

3、S7-200采用0.5～1.5mm2的导线，导线要尽量成对使用，应将交流线、电流大且变化迅速的直流与弱电信号线分隔开，如果干扰较严重时应设置浪涌抑制设备。

实验二定时器/计数器功能实验

一、实验目的

1、S7-200型可编程序控制器的定时器、计数器指令的基本应用；

2、进一步熟悉S7-200型PLC的编程软件的应用；

3、利用编程软件监控程序运行；

4、掌握时序图的画法，并和监控结果对照。

二、实验器材

1、S7-200PLC一台；

2、安装了编程软件的微型计算机一台；

3、连接S7-200PLC和计算机的通信接口的PC/PPI编程电缆一根；

4、导线若干。

三、操作步骤

1、定时器的认识实验

（1）通电延时定时电路

（2）断电延时定时电路

（3）保持型定时器电路

2、计数器认识实验

（1）加计数器电路

（2）减计数器电路

（3）加减计数器电路

三、实验要求

1、将各部分程序分别下载到PLC中，用程序状态功能调试程序，观察梯形图中各有关的触点、线圈、定时器和计数器当前值的变化。

2、执行菜单命令“监视”→“STL”，切换到语句表显示方式，在RUN模式点击“程序状态”按钮，用小开关提供输入信号，观察各变量的状态变化。

3、用状态表强制变量，调试程序。

观察强制的效果，以及断开PLC的电源是否能解除强制。

4、比较三种定时器、三种计数器的运行特点。

画出时序图。

四、操作注意事项

1、编写程序时一定要注意掌握定时器、计数器的工作原理，只有在此基础上才能驾驭程序的设计；

2、对于时序图一定要注意观察实际结果并在此基础上进行总结后完成。

接线完成一定要经教师检查，准确后才允许通电运行；

3、定时器电路和计数器电路是PLC程序设计中重要的基础电路，在实际训练中一定要善于总结结果，多练、多想、多实践才能灵活运用自如。

实验三定时器/计数器应用实验

一、实验目的

通过实验了解定时器和计数器的不同应用。

进一步掌握定时器和计数器的编程和调试的方法。

二、实验内容

要求学生自行设计并调试程序。

1、自复位接通延时定时器电路

提示：

为了确保在每次定时器达到预置值时，自复位定时器的输出都能够接通一个程序扫描周期，用一个常闭触点来代替定时器位作为定时器的使能输入。

但一个程序扫描周期的脉冲过窄，在状态表中无法监视，为解决这种状况，可使用比较指令“LDW＞＝T33，＋40”控制PLC的某个输出点，再用状态图监视。

（思考：

若想形成自复位计数器电路应如何编程？

）

2、信号灯闪烁电路

提示：

方法一：

为了确保PLC的输出间歇性亮灭，应用两个定时器串联形成闪烁电路，其中一个定时器应复位另一个定时器。

这两个定时器的设定值分别为闪烁电路亮灭的时间，可以任意设置。

提示：

方法二：

应用特殊存储器位SM0.5（提供周期为1s的时钟脉冲）或SM0.4（提供周期为1min的时钟脉冲）形成信号灯闪烁电路。

闪烁电路一经形成，亮灭时间即随之确定。

3、边沿触发的单稳态电路

提示：

为了确保是边沿触发电路，应使用EU或ED指令，用于感测上升沿或下降沿。

定时器的设定值就是单稳态电路输出的脉冲宽度。

同时为保证每次触发后，定时器开始定时，达到设定值（即单稳态电路输出的脉冲宽度）后，应断开输出以等待下次触发，用该定时器的常闭触点来控制单稳态电路的输出。

4、断电保持型定时器

由于计数器默认均具有掉电保持功能，若用计数器形成定时功能，则可以构成断电保持型定时器。

提示：

计数器的计数脉冲输入端接入一个周期性的脉冲。

5、用计数器扩展定时器的定时范围

S7-200的定时器最长的定时时间为3276.7s。

应用定时器串联可以扩展定时时间，但如果需要更长的定时时间，可以使用定时器与计数器的串联组合电路。

假设定时器和计数器的设定值分别为KT和KC，则定时时间为T＝定时器分辨率×KT×KC。

试设计一个定时时间为10000h的定时电路。

提示：

定时器要接成自复位定时器电路，同时用定时器的常开触点来启动计数器工作。

6、非断电保持型计数器

由于计数器默认均具有掉电保持功能，而有些情况下根据控制要求需要解除计数器的断电保持功能。

一方面可以在系统块中直接设置计数器的掉电保持特性，下载至PLC即可；另一方面可以编程设置非断电保持型计数器。

提示：

应用特殊存储器位SM0.1（首次扫描时为1）构成计数器的复位信号。

三、实验设备

（1）S7-200PLC一台

（2）安装了编程软件的微型计算机一台

（3）连接S7-200PLC和计算机的通信接口的PC/PPI编程电缆一根

（4）导线若干

四、实验报告

（1）画出硬件连线图。

（2）写出梯形图程序。

（3）整理出运行和监控程序时出现的问题。

实验四四节传送带的模拟实验

一、实验目的

通过使用各基本指令，进一步熟练掌握PLC的编程和程序调试。

二、控制要求

四条皮带运输机的传送系统，分别由四台电动机控制。

（1）启动时，最末一条皮带机（D）先启动，再依次延时5秒，启动其他皮带机；

（2）停止时，最前一条皮带机（A）先停止，再依次延时5秒，停止其他皮带机；

（3）故障时，该皮带机及前面的皮带机立即停止，而该皮带机后面的皮带机依次延时5秒后停止；

三、实验设备

（1）S7-200PLC一台

（2）安装了编程软件的微型计算机一台

（3）连接S7-200PLC和计算机的通信接口的PC/PPI编程电缆一根

（4）导线若干

四、实验报告

（1）画出硬件连线图。

（2）写出梯形图程序。

（3）整理出运行和监控程序时出现的问题。

实验五LED数码显示

一、实验目的

掌握移位寄存器指令SHRB与置位复位指令SET/RST在控制中的应用及编程方法。

二、置位与复位指令SET、RST的介绍

SET为置位指令，它的作用是使动作保持；RST为复位指令，使操作保持复位。

SET指令的操作目标元件为Q、M、S，RST指令的操作目标元件为Y、M、S、V、T、C。

用RST指令可将定时器、计数器、数据寄存器和变址寄存器的内容清零。

三、控制要求

按下启动按钮后，八段数码管开始显示：

先是一段段显示，然后显示0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F，再返回初始显示，并循环不止。

四、LED数码显示控制的实验面板图

上图中，下半部分框中的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。

上半部分框中的A、B、C、D、E、F、G、H用发光二极管模拟输出。

五、实验设备

1、THSMS-A型实验装置一台

2、安装了STEP7-Micro/WIN32编程软件的计算机一台

3、PC/PPI编程电缆一根

4、锁紧导线若干

六、预习要求

阅读实验指导书，复习教材中相关的内容。

七、编制实验程序（指令表与梯形图）

由学生根据实验要求自行编制程序，完成PLC外部接线并上机调试。

整理出程序运行时出现的现象。

实验六三相异步电动机Y/Δ换接启动控制

一、实验目的

1、掌握自锁、互锁、定时等常用电路的编程

2、掌握电机星/三角换接启动主回路的接线。

3、学会用可编程控制器实现电机星/三角换接降压启动过程的编程方法。

二、实验原理

对于正常运行时定子绕组接成三角形的鼠笼型异步电动机，在启动时，为了保护电动机，一般采用Y/△降压启动方法来达到限制启动电流的目的。

Y/△降压启动的原理如图所示：

在启动过程中将电动机定子绕组接成星形，即接触器KMY闭合。

此时电动机每相绕组承受的电压为额定电压的

，启动电流为三角形接法时启动电流的1/3。

接触器KMY闭合的同时定时器开始定时，定时时间到，接触器KMY断开，接触器KM△闭合。

电动机绕组为三角形接法，进入正常运行阶段。

三、实验要求

合上启动按钮后，电机先作星型连接启动，经延时6秒后自动换接到三角形连接运转。

按下停止按钮，电机停转。

四、三相异步电机星/三角换接启动控制的接线要求

本试验在三相异步电动机的星/三角换接启动控制试验区完成。

其中SS、ST、FR分别为启动、停止和过载模拟按钮，应与PLC中对应的输入点相接（I0.0、I0.1、I0.2）。

KM1、KM2、KM3分别接PLC中对应的输出点（Q0.0、Q0.1、Q0.2）。

而KM1、KM2、KM3的动作用发光二极管来模拟。

实验装置已将三个CJ0-10接触器的触点引出至面板上，可按图示的粗线，用专用实验连接导线连接。

380V电压已引至三相开关SQ的U、V、W端。

A、B、C、X、Y、Z与三相异步电动机的相应六个接线柱相连。

将三相闸刀开关拨向“开”位置，三相380V电即引至U、V、W三端。

注意：

接通电源之前，将三相异步电动机的星/三角换接启动实验模块的开关置于“关”位置。

因为一旦接通三相电，只要开关置于“开”位置，这一实验模块中的U、V、W端就已得电。

所以，务必连好实验接线后，再将这一开关接通，千万注意人身安全。

五、实验设备

1、THSMS-A型实验装置一台

2、安装了STEP7-Micro/WIN32编程软件的计算机一台

3、PC/PPI编程电缆一根

4、三相鼠笼异步电动机一台

5、锁紧导线若干

六、编制实验程序（指令表与梯形图）。

由学生根据实验要求自行编制程序，完成PLC外部接线并上机调试。

整理出程序运行时出现的现象。

实验七三相异步电动机正反转控制

在电机进行正反向的换接时，有可能因为电动机容量较大或操作不当等原因使接触器主触头产生较为严重的起弧现象，如果在电弧还未完全熄灭时，反转的接触器就闭合，则会造成电源相间短路。

用PLC来控制电机起停则可避免这一问题。

一、实验目的

1、掌握自锁、互锁等常用电路的编程。

2、利用基本顺序指令编写电机正反转控制程序。

3、学会用可编程控制器实现电机正－反－停过程及正－停－反过程的编程方法。

二、实验原理

要实现三相鼠笼型异步电动机的正反转控制，只要把三相线当中的任意两相调换一下位置就可以了。

如图所示：

假如接触器KM1闭合时电动机正转，则当接触器KM1断开，接触器KM2闭合时，电动机就会反转。

三、实验要求

1、编程实现电机正－停－反控制。

合上正向启动按钮后，电机正转，此时只有按下停止按钮后，才可以反向启动电机。

当合上反向启动按钮后，要想让电机正转，也必须要先按下停止按钮才能实现正转。

2、编程实现电机正－反－停控制。

电机进行正反向的换接无须按下停止按钮就可以直接实现。

注意：

在程序中一定要实现软件互锁，以防止当同时按下正、反向启动按钮时，电机相间短路。

四、实验设备

1、THSMS-A型实验装置一台

2、安装了STEP7-Micro/WIN32编程软件的计算机一台

3、PC/PPI编程电缆一根

4、三相鼠笼异步电动机一台

5、锁紧导线若干

五、编制实验程序（指令表与梯形图）

由学生根据实验要求自行编制程序，完成PLC外部接线并上机调试。

整理出程序运行时出现的现象。

六、思考题

设计一个用三相异步电动机驱动小车的程序。

要求：

1、按下右行起动按钮或左行起动按钮后，小车在左限位开关和右限位开关之间不停的循环往返。

2、按下停止按钮后，电动机断电，制动电磁铁的线圈通电，使电动机迅速停机，到达定时器设定的制动时间后，定时器的常闭触点断开，切断制动电磁铁的电源。

3、编制程序，完成PLC外部接线并上机调试。

提示：

为使小车的运动在极限位置处能实现自动往返，应分别用左、右限位开关的常开触点与手动起动小车右行、左行按钮的常开触点并联；分别用左、右限位开关的常闭触点与控制小车左行、右行的输出线圈串联。

（若在上面程序的基础上增加功能：

小车碰到右限位开关后停止右行，延时5s后自动左行。

小车碰到左限位开关后停止左行，延时7s后自动右行。

按停车按钮后不经制动停车。

应如何修改程序？

）

实验八功能指令的编程实验

一、实验目的

通过实验了解部分功能指令的编程与调试的方法。

二、实验内容

1、跳步指令：

将下面的程序下载到PLC，用状态表或程序状态功能监视各输出点和定时器的运行情况。

LDI0.0

JMP0//I0.0为ON时跳步条件满足

LDI0.4

=Q0.1

LDI0.1

TONT37,100//100ms定时器，设定值为10s

LDI0.2

TONT33,1000//10ms定时器，设定值为10s

LBL0

LDT33

=Q0.0

接通I0.0对应的小开关，跳步指令JMP的跳步条件满足，将跳到标号LBL0处。

此时接通I0.4对应的小开关，观察是否能控制Q0.1。

依次检查两个定时器与跳步的关系，即在跳步条件不满足时启动某一定时器定时，在定时过程中使跳步条件满足，观察该定时器的当前值是继续变化还是保持不变，如果还在继续变化，是否还能用I0.1或I0.2来控制定时器的运行，定时时间到时定时器位是否变为ON，并在跳步区外起作用。

2、循环指令：

将下面的程序下载到PLC，在状态表中监视VW100—VW108和存储累加和的VD10，将数据写入VW100—VW108，用I0.0对应的小开关启动循环指令的执行，观察求出的累加和是否正确。

//在I0.0变为ON的上升沿，求VW100—VW108中五个字的累加和。

LDI0.0

EU//在I0.0变为ON的上升沿时

MOVB0,AC0//清累加器0

MOVD&VB100,AC1//累加器1指向VB100

FORVW0,1,5//循环开始

LDSM0.0

+I*AC1,AC0//字累加

+D2,AC1//指针AC1的值加2，指向下一个字

NEXT//循环结束

LDSM0.0

MOVDAC0,VD10

3、比较指令：

将下面的程序下载到PLC，运行该程序，监视T33当前值的变化情况，观察Q0.0是否能输出方波。

修改T33的设定值和比较指令中的常数后，下载并运行程序，观察是否能按要求改变输出波形的周期和占空比