PLC综合实训指导书.doc

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1、2011年生产实习PLC组实验指导书燕山大学电气工程学院自动化系 2011-5-30目录第一章 PLC挂屏组成.2第二章 电源回路接线图.5第三章 编程软件简介及指令介绍.6第四章 演示实验.9实验一 基本指令的编程练习实验二 流水灯控制实验第五章 触摸屏、PLC应用试验.12 实验一 交通灯控制实验 实验二 运动小车的多段速控制实验第六章 A/D、D/A模块的应用15附录一 变频器使用说明附录二 变频器功能参数一览表附录三 挂屏组成及元器件实物图第一章 PLC挂屏组成1.1 PLC挂屏介绍PLC挂屏组成如图1所示图1、PLC挂屏布置图 图1是PLC挂屏的布置图，在该挂屏上所包含的元器件如表一

2、所示。表一元器件列表元件类型型号、规格日光灯YCZM-15W空气开关DZ47LE-32 C10 DZ47-60 D6熔断器RT28N-32X 500V-32A模数化插座AC3010/8 20-25A西门子s7-200 PLCS7-200 CN CPU 226接触器CJX2-091024V直流电源Schneider ABL2REM24045触摸屏WE!NVIEW MT7607iH变频器Panasonic VFO 400V三相异步电动机JW5014 40W1.2 各元器件功能简介日光灯 为整个挂屏提供照明空气开关 低压配电网络和电力拖动系统中非常重要的一种电器，它集控制和多种保护功能于一身。除了能

3、完成接触和分断电路外，尚能对电路或电气设备发生的短路严重过载及欠电压等进行保护，同时也可以用于不频繁地启动电动机。熔断器 安装在电路中，保证电路安全运行的电器元件。亚克力板 为指示灯、按钮以及触摸屏提供安装插槽。西门子S7-200PLC 实现各种控制要求，它是由中央处理器（CPU）、存储器、输入输出接口组成。接触器 用来频繁地接通和分断交直流主回路和大容量控制电路。24V直流电源 为触摸屏和24V指示灯提供24V直流电压。触摸屏 可接收触头等输入讯号的感应式液晶显示装置，当接触了屏幕上的图形按钮时，屏幕上的触觉反馈系统可根据预先编程的程式驱动各种连结装置，可用以取代机械式的按钮面板。变频器 变

4、换电源频率，达到调整负载电机转速的能力。还可以调整输出电压，负载启动时间，负载运转功率等很多参数。1.3 亚克力板的规格尺寸为了将触摸屏，指示灯以及按钮安装在挂屏上，因此选取亚克力板作为基座。图2是安装按钮、指示灯（图2-1）和触摸屏（图2-2）的规格尺寸（mm）。图2-1 安装按钮、指示灯的亚克力板规格尺寸图2-2 安装触摸屏的亚克力板规格尺寸第二章 电源回路接线图2.1 电源回路电器原理图图3所示是整个挂屏的供电的电源回路电器原理图图3电源回路电器原理图第三章 编程软件简介及基本指令介绍3.1 s7-200编程软件简介STEP-Micro/WIN编程软件是有西门子公司专为SIMATIC系列

5、S7-200 PLC研制开发的编程软件，它可以使用个人计算机作为图形编辑器，用于在线（联机）或离线（脱机）开发用户程序，并可在线实时监控用户程序的执行状态，是西门子S7-200用户不可缺少的开发工具。单台PLC与个人计算机的连接或通信，只要一根PC/PPI电缆，将PC/PPI电缆的PC短连接到计算机的RS-232串行通讯口，另一端连接到PLC的RS-485通讯口。STEP-Micro/WIN的基本功能是在Windows平台编制用户应用程序，它主要完成以下任务：1）离线（脱机）方式下创建、编辑和修改用户程序。2）在线（联机）方式下通过联机通信的方式上传或下载用户程序及组态数据，编辑和修改用户程序

6、，可以直接对PLC进行各种操作。3）编辑程序过程中具有简单语法检查功能。4）具有用户程序的文档管理和加密等一些工具功能。5）直接用编程软件设置PLC的工作方式，运行参数以及进行运行监控和强制操作等。使用STEP-Micro/WIN编程软件编辑、调试S7-200 PLC应用程序主要包括以下几步：（一）决定系统所需的动作及次序当使用可编程控制器时，最重要的一环是决定系统所需的输入及输出。输入及输出要求：（1）第一步是设定系统输入及输出数目。（2）第二步是决定控制先后、各器件相应关系以及作出何种反应。（二）对输入及输出器件编号第一输入和输出，包括定时器、计数器、内置寄存器等都有一个唯一的对应编号，不

7、能混用。（三）画出梯形图根据控制系统的动作要求，画出梯形图。梯形图设计规则（1）触点应画在水平线上，并且根据自左至右、自上而下的原则和对输出线圈的控制路径来画。（2）不包含触点的分支应放在垂直方向，以便于识别触点的组合和对输出线圈的控制路径。（3）在有几个串联回路相并联时，应将触点多的那个串联回路放在梯形图的最上面。在有几个并联回路相串联时，应将触点最多的并联回路放在梯形图的最左面。这种安排所编制的程序简洁明了，语句较少。（4）不能将触点画在线圈的右边。（四）将梯形图转化为程序把继电器梯形图转变为可编程控制器的编码，当完成梯形图以后，下一步是把它的编码编译成可编程控制器能识别的程序。这种程序语

8、言是由序号（即地址）、指令（控制语句）、器件号（即数据）组成。地址是控制语句及数据所存储或摆放的位置，指令告诉可编程控制器怎样利用器件作出相应的动作。（五）在编程方式下用键盘输入程序。（六）编程及设计控制程序。（七）测试控制程序的错误并修改。（八）保存完整的控制程序。3.2 基本指令介绍S7200的SIMATIC基本指令简表：助记符节点命令功能说明LDLDNNN装载（开始的常开触点）取反后装载（开始的常闭触点）AANNN与（串联的常开触点）取反后与（串联的常闭触点）OONNN或（并联的常开触点）取反后或（并联的常闭触点）EUED上升沿检测下降沿检测=N赋值SRS_BIT，NS_BIT，N置位一

9、个区域置位一个区域SHRBDATA，S_BIT,N移位寄存器SRBSLBOUT,NOUT,N字节右移N位字节左移N位RRBRLBOUT,NOUT,N字节循环右移N位字节循环左移N位TONTOFTxxx,TPTxxx,TP通电延时定时器断电延时定时器CTUCTDCxxx,PVCxxx,PV加计数器减计数器END程序的条件结束STOP切换到STOP模式JMPN跳到指定的标号ALDOLD电路块串联电路块并联一、标准触点指令LD动合触点指令，表示一个与输入母线相连的动合触点指令，即动合触点逻辑运算起始。LDN动断触点指令，表示一个与输入母线相连的动断触点指令，即动断触点逻辑运算起始。A与动合触点指令，

10、用于单个动合触点的串联。AX与非动断触点指令，用于单个动断触点的串联。O或动合触点指令，用于单个动合触点的并联。ON或非动断触点指令，用于单个动断触点的并联。LD、LDN、A、AN、O、ON触点指令中变量的数据类型为布尔（BOOC）型。LD、LDN两条指令用于将接点接到母线上，A、AN、O、ON指令均可多次重复使用，但当需要对两个以上接点串联连接电路块的并联连接时，要用后述的OLD指令。二、串联电路块的并联连接指令OLD两个或两个以上的接点串联连接的电路叫串联电路块。串联电路块并联连接时，分支开始用LD、LDN指令，分支结束用OLD指令。OLD指令与后述的ALD指令均无目标元件指令，而两条无目

11、标元件指令的步长都为一个程序步。OLD有时也简称或块指令。三、并联电路的串联连接指令ALD两个或两个以上的接点并联电路称为并联电路块，分支电路并联电路块与前面电路串联连接时，使用ALD指令。分支的起点用LD、LDN指令，并联电路结束后，使用ALD指令与前面电路串联。ALD指令也简称与块指令，ALD也是无操作目标元件，是一个程序步指令。四、输出指令 = = 输出指令是将继电器、定时器、计数器等的线圈与梯形图右边的母线直接连接，线圈的右边不允许有触点，在编程中，触点以重复使用，且类型和数量不受限制。五、置位与复位指令S、RS为置位指令，使动作保持；R为复位指令，使操作保持复位。从指定的位置开始的N

12、个点的寄存器都被置位或复位，N=1255如果被指定复位的是定时器位或计数器位，将清除定时器或计数器的当前值。六、跳变触点EU，ED 正跳变触点检测到一次正跳变（触点的入信号由0到1）时，或负跳变触点检测到一次负跳变（触点的入信号由1到0）时，触点接通到一个扫描周期。正/负跳变的符号为EU和ED，他们没有操作数，触点符号中间的“P”和“N”分别表示正跳变和负跳变。七、空操作指令NOP NOP指令是一条无动作、无目标元件的一个序步指令。空操作指令使该步序为空操作。用NOP指令可替代已写入指令，可以改变电路。在程序中加入NOP指令，在改动或追加程序时可以减少步序号的改变。八、程序结束指令ENDEND

13、是一条无目标元件的一序步指令。PLC反复进行输入处理、程序运算、输出处理，在程序的最后写入END指令，表示程序结束，直接进行输出处理。在程序调试过程中，可以按段插入END命令，可以按顺序扩大对各程序段动作的检查。采用END指令将程序划分为若干段，在确认处于前面电路块的动作正确无误之后，依次删去END指令。要注意的是在执行END指令时，也刷新监视时钟。第四章 演示实验4.1基本指令的编程练习一、实验目的1、熟悉PLC实验装置及实验箱，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、编制梯形图并写出程序通过程序

14、判断Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4的输出状态，然后输入程序并运行，加以验证。实验参考程序，表6-1-1步序指令器件号说 明步序指 令器件号说 明0LDI0.1输入0LDII0.11ANI0.3输入1ANII0.02=Q0.1与门输出2=Q0.3或非门输出0LDI0.10LDII0.11OI0.31OII0.32=Q0.2或门输出2=Q0.4与非门输出 梯形图参考图三、实验步骤梯形图中的I0.1、I0.3分别对应控制实验单元输入开关I0.1、I0.3。通过专用的PC/PPI电缆连接计算机与PLC主机。打开编程软件STEP7，逐条输入程序，检查无误后，将所编程序下载到主机内，并将可编程控制

15、器主机上的STOP/RUN开关拨到RUN位置，运行指示灯点亮，表明程序开始运行，有关的指示灯将显示运行结果。拨动输入开关I0.1、I0.3，观察输出指示灯Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4是否符合与、或非逻辑的正确结果。4.2 定时器/计数器功能实验一、实验目的掌握定时器、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、编制梯形图并写出实验程序定时器、计数器及其扩展的参考程序1、定时器的认识实验定时器的控制逻辑是经过时间继电器的延时动作，然后产生控制作用。其控制作用同一般延时继电器。实验参考程序，表6-1-2步序指令器件号说 明0LDI0.1

16、输入1TONT37延时5秒2+503LDT374=Q0.0延时时间到，输出5END程序结束梯形图参考图2、定时器扩展实验由于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。实验参考程序，表6-1-3步 序指 令器件号说 明0LDI0.0输入1TONT37延时5秒2+503LDT374TONT38延时3秒5+306LDT387=Q0.0延时时间到，输出8END程序结束计数器及其扩展的梯形图 图6-1-4 梯形图参考图西门子S7-200系列的内部计数器分为加计数器，减计数器和加减计数器三种。实验参考程序，

17、表6-1-4步 序指令器件号说 明步 序指 令器件号说 明0LDI0.1输入7+30计数30次1LDI0.0复位8LDI2.0加计数器计数2CTUCO9LDI2.1减计数器计数3+20开始计数2010LDI2.2计数器复位4LDI0.2输入11CTUDC485LDI0.1计数器复位+3计数器输出6CTDC1梯形图参考图4.3 流水灯控制实验一、实验目的：设计流水灯控制系统。二、实验内容：利用外部按钮实现流水灯的启动和停止，要求实现流水灯的依此循环亮，时间间隔为1s。能够实现随时启动随时停止。三、实验设备1、安装了STEP7-Micro/WIN4.0编程软件的计算机一台。2、PC/PPI编程电缆

18、一根。3、锁紧导线苦干。4、24V直流电源一个5、24V信号灯6个6、外部按钮2个（一个红、一个绿）7、安装工具一套8、万用表一个四、预习要求阅读实验指导书，复习教材中有关的内容。五、报告要求整理出运行和监视程序时出现的现象。六、流水灯接线图如图所示图 流水灯接线图第五章 触摸屏、PLC应用试验5.1 交通灯控制实验一、实验目的设计交通灯控制系统二、实验内容编辑触摸屏人机界面，通过触摸屏实现交通灯的启动和停止，利用触摸屏实现交通灯的实时监控，并在触摸屏上显示各路口的亮灯时间。三、实验要求1.能够实现总停止和总启动2.红灯亮灯时间为25s，绿的为20s，黄灯闪烁5s。3.在触摸屏上显示各个灯的倒

19、计时间。四、实验设备1、安装了STEP7-Micro/WIN4.0编程软件的计算机一台。2、PC/PPI编程电缆一根。3、锁紧导线苦干。4、24V直流电源一个5、24V信号灯6个（红灯、黄灯、绿灯个两个）6、WE!NVIEW触摸屏一个7、安装工具一套8、万用表一个四、预习要求阅读实验指导书，复习教材中有关的内容。五、报告要求整理出运行和监视程序时出现的现象。六、交通灯接线图5.2 运动小车的多段速控制实验一、实验目的设计小车的多段速控制系统二、实验内容通过触摸屏，PLC实现小车的手动、自动控制。三、实验要求小车初始位置在左边，限位开关2为OFF。自动过程： 1.按下启动按钮，小车以50HZ的速

20、度向右运行。2.碰到限位开关1，小车以30HZ的速度向右运行。3.碰到限位开关0后，小车停止8s，然后以40HZ的速度向左运行。4.再次碰到限位开关1后，小车以20HZ速度向左运行。5.碰到限位开关2后，小车停止5s后，重复上述过程。手动过程：执行上述自动过程一个周期后，小车停止运行。按下前进、后退按钮，小车能以30HZ执行相应动作。四、实验设备1、安装了STEP7-Micro/WIN4.0编程软件的计算机一台。2、PC/PPI编程电缆一根。3、锁紧导线苦干。4、24V直流电源一个5、24V信号灯6个（红灯、黄灯、绿灯个两个）6、WE!NVIEW触摸屏一个7、安装工具一套8、万用表一个9、松下

21、变频器一个10、三相异步电机一个四、预习要求阅读实验指导书，复习教材中有关的内容。五、报告要求整理出运行和监视程序时出现的现象。六、下车控制接线图第六章 A/D、D/A模块的应用6.1 西门子S7-200的接口模块S7-200的接口模块主要有数字量I/O模块、模拟量I/O模块和通信模块。下面分别介绍这些模块。 （一）数字量I/O模块 数字量I/O模块是为了解决本机集成的数字量输入/输出点不能满足需要而使用的扩展模块。S7-200PLC目前总共可以提供3大类，共9种数字量I/O模块。 1EM221数字量输入扩展模块8DI，DC24V（直流输入） 2EM222数字量输出扩展模块 8DO，DC24V

22、（直流输出） 8DO，Relay（DC24V/ AC24230V）（继电器输出）3EM223数字量混合模块 4DI（DC24V），4DO（DC24V/2A）4DI（DC24V），4DO（Relay 2A）8DI（DC24V），8DO（DC24V/2A）8DI（DC24V），8DO（Relay 2A） 16DI（DC24V），16DO（Relay 2A）16DI（DC24V），16DO（DC24V/2A） （二）模拟量I/O模块 模拟量I/O模块提供了模拟量输入和模拟量输出的扩展功能。S7-200的模拟量扩展模块具有较大的适应性、可以直接与传感器相连，并有很大的灵活性，且安装方便。1EM231模

23、拟量输入模块 4AI（电压或电流）输入信号的范围由SW1、SW2和SW3设定。 2EM232模拟量输出模块2AO（电压或电流）3EM235模拟量混合模块4AI（电压或电流），量程由SW1SW6设定1AO（电压或电流） （三）通信模块 S7-200系列PLC除了CPU226本机集成了两个通信口以外，其他均在其内部集成了一个通信口，通信口采用了RS-485总线。此外，各PLC还可以接入通信模块，以扩大其接口的数量和联网能力。1EM277模块 EM277模块是PROFIBUS-DP从站模块，同时也支持MPI从站通讯；2EM241：调制解调器（Modem）通讯模块 3CP243-1：工业以太网通讯模块

24、；4CP243-1 IT：工业以太网通讯模块，同时提供Web/E-mail等IT应用； 5CP243-2：AS-主站模块，可连接最多62个AS-从站。S7-200PLC的配置就是由S7-200CPU和这些扩展模块构成的。6.2 利用D/A模块控制电机转速一、实验目的设计电机转速控制系统二、实验内容利用D/A模块控制变频器的频率从而实现对电机的转速的控制。三、实验要求1.实现电机的软启动2.利用触摸屏来控制数字量的输入四、实验设备1、安装了STEP7-Micro/WIN4.0编程软件的计算机一台。2、PC/PPI编程电缆一根。3、锁紧导线苦干。4、24V直流电源一个5、24V信号灯6个（红灯、黄灯、绿灯个两个）6、WE!NVIEW触摸屏一个7、安装工具一套8、万用表一个9、松下变频器一个10、三相异步电机一个11、s7-200 的D/A模块一个四、预习要求阅读实验指导书，复习教材中有关的内容。五、报告要求整理出运行和监视程序时出现的现象。附录一 变频器使用说明变频器主回路接线图控制电路接线图附录二 变频器功能参数一览附录三 各元器件实物图挂屏组成实物图WE!VNIEW触摸屏西门子S7-200 西门子 S7-200 EM235模块接触器24V直流电源松下变频器三相异步电机三菱FX2n PLC及FX2n-2DA模块