MPS模块化加工系统实验指导书8实验完整.docx

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MPS模块化加工系统实验指导书8实验完整

工业工程综合实验指导书

（MPS系统实验）

实验一基本指令实验

—实验目的

1.掌握常用基本指令的使用方法。

2.学会用基本逻辑与.或.非等指令实现基本逻辑组合电路的编程。

3.熟悉PLC的常用指令.定时器指令.计数器指令及RST.OUT指令的用法。

4.初步掌握利用现有指令编写PLC梯形图的方法，并加深理解这些指令的功能。

5.熟练使用STEP7MicroWIN软件编制.调试.运行PLC程序。

二实验设备

1.安装有WINDOWS操作系统的PC机一台（具有STEP7MicroWINV4.0软件）

2.PLC（S7-200CPU224）一台。

3.PC与PLC的通信电缆一根。

4.按钮开关板（输入）及指示灯板（输出）各一块（可用六站中的任一站取代）

三实验内容

SIEMENSS7-200系列可编程序控制器的常用基本指令有10条。

本次实验进行常用基本指令LD.LDN.A.AN.NOT.O.ON.ALD.OLD.=指令的编程操作训练。

先简要介绍如下：

1.取指令

指令符：

LD梯形图符：

数据：

接点号。

除了数据通道之外，PC的其余继电器号都可以。

功能：

读入逻辑行（又称为支路）的第一个常开接点。

2.取反指令

指令符：

LDN梯形图符：

数据：

同LD指令

功能：

读入逻辑行的第一个常闭接点。

在梯形图中，每一逻辑行必须以接点开始，所以必须使用LD或LDN指令。

此外，这条指令还用于电路块中每一支路的开始，或分支点后分支电路的起始，并与其它一此指令配合使用。

3.与指令

指令符：

A梯形图符：

数据：

接点号。

功能：

逻辑与操作，即串联一个常开接点。

4.与非指令

指令符：

AN梯形图符：

数据：

接点号，同A指令。

功能：

逻辑与非操作，即串联一个常闭接点。

5.或指令

指令符：

O梯形图符：

数据：

接点号，范围同A指令。

功能：

逻辑或操作，即并联一个常开接点。

6.或非指令

指令符：

ON梯形图符：

数据：

接点号，范围同A指令。

功能：

逻辑或非操作，即并联一个常闭接点。

7.非指令

指令符：

NOT梯形图符：

数据：

接点号，范围同A指令。

功能：

逻辑或非操作，即并联一个常闭接点。

8.输出指令

指令符：

=梯形图符：

数据：

继电器线圈号。

功能：

将逻辑行的运算结果输出。

9.电路块与指令

指令符：

ALD梯形图符：

无

数据：

无

功能：

将两个电路块串联起来。

10.电路块或指令

指令符：

OLD梯形图符：

无

数据：

无

功能：

将两个电路块并联起来。

说明：

LD.A.O：

称为常开触点指令；

LDN.AN.ON：

称为常闭触点指令；

当位值为1时，常开触点闭合；当位值为0时，常闭触点闭合。

四实验步骤

1.实验前，先用下载电缆将PC机串口与S7-200-CPU224主机的PORT1端口连好，然后对实验单元通电。

主机的指示灯亮，表示工作正常，可进入下一步实验。

2.进入编译调试环境，用指令符或梯形图输入下列练习程序。

3.根据程序，进行相应的连线。

4.下载程序并运行，观察运行结果。

5.设I1.0为“开始”按钮，I1.1为“复位”按钮，I1.2为“特殊”按钮，Q1.1为“复位”灯编写一段程序并调试，要求实现以下功能：

按下“开始”按钮时，“复位”灯亮；按下“复位”按钮时，“复位”灯闪烁（亮10ms，熄灭10ms）；按下“特殊”按钮时，“复位”灯熄灭。

按下“开始”按钮6次，“复位”灯亮；按下“特殊”按钮，相当于按下“开始”按钮2次；按下“复位”按钮，计数清零，“复位”灯熄灭。

练习1：

Network1

LDI1.0

OQ0.0

ANI1.1

=Q0.0

练习2：

Network1

LDI1.0

AI1.1

ONI1.2

=Q0.0

练习3：

在程序中要将两个程序段（又叫电路块）连接起来时，需要用电路块连接指令。

每个电路块都是以LD或LDN指令开始。

ALD指令：

Network1

LDI1.0

AI1.1

LDI1.2

ANI1.3

OLD

=Q0.0

OLD指令：

Network1

LDI1.0

AI1.1

LDNI1.2

ANI1.3

OLD

LDI1.4

ANI1.5

OLD

=Q0.0

实验二上料检测单元（第一站）实验

一实验目的

1.了解掌握PLC控制系统I/O分配.硬件构成.程序调试等。

2.将所学的知识运用于实践中，培养分析问题.解决问题的能力。

利用所学的指令完成上料检测单元程序的编制。

3.本实验是六单元中的第一站，通过熟悉第一站，就可获得其它各站的相关内容，为整个六站的拼合与调试作准备。

二实验设备

1.安装有WINDOWS操作系统的PC机一台（具有STEP7MicroWINV4.0软件）

2.PLC（S7-200CPU224）一台。

3.PC与PLC的通信电缆一根。

4.上料检测单元（第一站）的设备。

三实验内容

1.控制任务

当设备接通电源与气源.PLC运行后，首先执行复位动作，提升气缸驱动的工件平台下降到位。

然后进入工作运行模式，料盘旋转输出工件，当检测到工件平台中有工件后，料盘停止旋转，提升气缸动作，将工件平台提升至输出工位，对工件的颜色进行检测并保存下来，如果是白色工件，L1灯亮；如果是黑色工件，L2灯亮。

按下“特殊”按钮，表示工件被取走，工件平台下降，料盘继续旋转输出工件，重复以上流程。

2.编写程序

下面有该单元的手动控制程序框图，按此框图编写PLC程序。

3.下载调试

将编辑好的程序下载到PLC中运行，调试通过，完成控制任务。

电气接口地址：

MPS中的每个部件上的输入.输出信号与PLC之间的通讯电路联接是通过I/O接线端口实现的。

各接口地址已经固定。

各单元中的需要与PLC进行通讯联接的线路（包括各个传感器的线路.各个电磁阀的控制线路及电源线路）都已事先联接到了各自的I/O接线端口上，在与PLC联接时，只需使用一根专用电缆即可实现快速连接。

序号

设备

符号

对应I/O

设备名称

设备用途

信号特征

1

B1

I0.0

反射式光电传感器

判断有无输入工件

信号为1：

有输入工件

信号为0：

无工件

2

B2

I0.1

漫射式光电传感器

判断工件的颜色

信号为1：

工件为白色

信号为0：

工件为黑色

3

1B1

I0.2

磁感应式接近开关

判断工件平台的位置

信号为1：

工件平台上升到位

4

1B2

I0.3

磁感应式接近开关

判断工件平台的位置

信号为1：

工件平台下降到位

5

K1

Q0.0

继电器

控制圆形料盘旋转

信号为1：

料盘转动

6

K2

Q0.1

继电器

控制黄色信号灯

信号为1：

黄色信号灯闪

7

K3

Q0.2

继电器

控制红色信号灯

信号为1：

红色信号灯闪

8

1Y1

Q0.3

电磁阀

控制提升气缸的动作

信号为1：

工件平台上升

信号为0：

工件平台下降

四实验步骤

l.将PC与PLC按正确方式连接。

2.将PLC的工作状态开关放在“PROG”处。

3.启动STEP7MicroWINV4.0软件，用鼠标单击工具栏上的“新建”按钮，选择所使用的PLC类型（S7-200CPU224），再单击“确认”按钮。

4.设计状态功能转移图.梯形图。

5.调试运行。

五分析与讨论

1.上述程序改用SET.RST指令如何实现？

2.上述程序改用移位指令如何实现？

3.试根据梯形图写出指令表。

实验三操作手单元（第二站）实验

一实验目的

1.了解掌握PLC控制系统I/O分配.硬件构成.程序调试等。

2.将所学的知识运用于实践中，培养分析问题.解决问题的能力。

利用所学的指令完成操作手单元程序的编制。

3.本实验是六单元中的第二站，通过熟悉第二站，就可获得其它各站的相关内容，为整个六站的拼合与调试作准备。

二实验设备

1.安装有WINDOWS操作系统的PC机一台（具有STEP7MicroWINV4.0软件）

2.PLC（S7-200CPU224）一台。

3.PC与PLC的通信电缆一根。

4.操作手单元（第二站）的设备。

三实验内容

1.控制任务

当设备接通电源与气源.PLC运行后，首先执行复位动作，旋转气缸驱动的摆臂左转到最左端，摆臂缩回到位，夹爪打开，提取气缸上升到位。

然后进入工作运行模式，按启动按钮，操作手单元先摆臂气缸后提取气缸依次伸出，提取气缸伸出到达下端后夹爪夹取工件，夹紧工件后，再按照先提取气缸后摆臂气缸的顺序依次缩回，然后摆臂气缸摆到右端，等待工件送出信号。

再次按下启动钮，工件送出，摆臂气缸.提取气缸依次伸出，然后放下工件，再按照逆过程返回到初始位置。

2.编写程序

下面有操作手单元的手动控制程序框图，按此框图编写PLC程序。

3.下载调试

将编辑好的程序下载到PLC中运行，调试通过，完成控制任务。

电气接口地址：

MPS中的每个部件上的输入.输出信号与PLC之间的通讯电路联接是通过I/O接线端口实现的。

各接口地址已经固定。

各单元中的需要与PLC进行通讯联接的线路（包括各个传感器的线路.各个电磁阀的控制线路及电源线路）都已事先联接到了各自的I/O接线端口上，在与PLC联接时，只需使用一根专用电缆即可实现快速连接。

序号

设备符号

对应I/O

设备名称

设备用途

信号特征

1

1B1

I0.0

电感式传感器

判断摆臂的左右位置

信号为1：

摆臂在最左端

2

1B2

I0.1

电感式传感器

判断摆臂的左右位置

信号为1：

摆臂在最右端

3

2B1

I0.2

磁感应式接近开关

判断摆臂伸缩情况

信号为1：

摆臂缩回到位

4

2B2

I0.3

磁感应式接近开关

判断摆臂伸缩情况

信号为1：

摆臂伸出到位

5

3B1

I0.4

磁感应式接近开关

判断夹爪开闭情况

信号为1：

夹爪已打开

信号为0：

夹爪夹紧

6

4B1

I0.5

磁感应式接近开关

判断夹爪上下的位置

信号为1：

夹爪上升返回到位

7

4B2

I0.6

磁感应式接近开关

判断夹爪上下的位置

信号为1：

夹爪下降到位

8

1Y1

Q0.0

电磁阀

控制旋转气缸左右动作

信号为1：

旋转缸左转

9

1Y2

Q0.1

电磁阀

控制旋转气缸左右动作

信号为1：

旋转抽右转

10

2Y1

Q0.2

电磁阀

控制摆臂气缸伸缩动作

信号为1：

摆臂缩回

11

2Y2

Q0.3

电磁阀

控制摆臂气缸伸缩动作

信号为1：

摆臂伸出

12

3Y1

Q0.4

电磁阀

控制夹爪开闭的动作

信号为1：

夹爪打开

13

3Y2

Q0.5

电磁阀

控制夹爪开闭的动作

信号为1：

夹爪闭合

14

4Y1

Q0.6

电磁阀

控制提取缸上下的动作

信号为1：

夹爪下降

信号为0：

夹爪上升

四实验步骤

l.将PC与PLC按正确方式连接。

2.将PLC的工作状态开关放在“PROG”处。

3.启动STEP7MicroWINV4.0软件，用鼠标单击工具栏上的“新建”按钮，选择所使用的PLC类型（S7-200CPU224），再单击“确认”按钮。

4.设计状态功能转移图.梯形图。

5.调试运行。

五分析与讨论

1.上述程序改用SET.RST指令如何实现？

2.上述程序改用移位指令如何实现？

3.试根据梯形图写出指令表。

实验四加工单元（第三站）实验

一实验目的

1.了解掌握PLC控制系统I/O分配.硬件构成.程序调试等。

2.将所学的知识运用于实践中，培养分析问题.解决问题的能力。

利用所学的指令完成加工站程序的编制。

3.本实验是六单元中的第三站，通过熟悉第三站，就可获得其它各站的相关内容，为整个六站的拼合与调试作准备。

二实验设备

1.安装有WINDOWS操作系统的PC机一台（具有STEP7MicroWINV4.0软件）

2.PLC（S7-200CPU224）一台。

3.PC与PLC的通信电缆一根。

4.加工单元（第三站）的设备。

三实验内容

1.控制任务

当设备接通电源与气源.PLC运行后，首先执行复位动作，钻孔电机上升缩回到位，检测头缩回到位，夹紧头缩回到位，旋转工作台旋转到位。

然后进入工作运行模式，在输入工位上有工件的情况下，当按触启动按钮时，旋转工作台转动，将工件传送到加工工位进行钻孔加工；钻孔加工后，旋转工作台再转动一个工位，将工件送到检测工位进行钻孔质量的检测；最后工件被送到输出工位。

输出工位的工件由人工取走。

2.编写程序

下面有加工单元的手动控制程序框图，按此框图编写PLC程序。

3.下载调试

将编辑好的程序下载到PLC中运行，调试通过，完成控制任务。

电气接口地址

MPS中的每个部件上的输入.输出信号与PLC之间的通讯电路联接是通过I/O接线端口实现的。

各接口地址已经固定。

各单元中的需要与PLC进行通讯联接的线路（包括各个传感器的线路.各个电磁阀的控制线路及电源线路）都已事先联接到了各自的I/O接线端口上，在与PLC联接时，只需使用一根专用电缆即可实现快速连接。

序号

设备

符号

对应

I/O

设备名称

设备用途

信号特征

1

B1

I0.0

漫射式光电传感器

判断有无输入工件

信号为1：

有输入工件

信号为0：

无工件

2

B2

I0.1

电感式传感器

判断旋转工作台的角度

信号为1：

转盘旋转到位

信号为0：

转盘旋转未到位

3

1B1

I0.2

磁感应式接近开关

判断钻孔电机的位置

信号为1：

钻孔电机上升到位

4

1B2

I0.3

磁感应式接近开关

判断钻孔电机的位置

信号为1：

钻孔电机下降到位

5

2B1

I0.4

磁感应式接近开关

判断检测头的位置

信号为1：

检测头缩回到位

6

2B2

I0.5

磁感应式接近开关

判断检测头的位置

信号为1：

检测头下探到位

7

3B1

I0.6

磁感应式接近开关

判断夹紧缸的前后位置

信号为1：

夹紧缸返回到位

8

3B2

I0.7

磁感应式接近开关

判断夹紧缸的前后位置

信号为1：

夹紧缸伸出到位

9

K1

Q0.0

继电器

控制旋转工作台转动

信号为1：

旋转工作台转动

10

K2

Q0.1

继电器

驱动钻孔电机钻孔

信号为1：

钻孔电机起动

11

1Y1

Q0.2

电磁阀

控制托盘上下的动作

信号为1：

钻孔电机下降

信号为0：

钻孔电机上升缩回

12

2Y1

Q0.3

电磁阀

控制检测头的动作

信号为1：

检测头下探检测

信号为0：

检测头缩回

13

3Y1

Q0.4

电磁阀

控制推料缸的动作

信号为1：

夹紧头伸出

信号为0：

夹紧头返回

四实验步骤

l.将PC与PLC按正确方式连接。

2.将PLC的工作状态开关放在“PROG”处。

3.启动STEP7MicroWINV4.0软件，用鼠标单击工具栏上的“新建”按钮，选择所使用的PLC类型（S7-200CPU224），再单击“确认”按钮。

4.设计状态功能转移图.梯形图。

5.调试运行。

五分析与讨论

1.上述程序改用SET.RST指令如何实现？

2.上述程序改用移位指令如何实现？

3.试根据梯形图写出指令表。

实验五安装搬运单元（第四站）实验

一实验目的

1.了解掌握PLC控制系统I/O分配.硬件构成.程序调试等。

2.将所学的知识运用于实践中，培养分析问题.解决问题的能力。

利用所学的指令完成安装站程序的编制。

3.本实验是六单元中的第四站，通过熟悉第四站，就可获得其它各站的相关内容，为整个六站的拼合与调试作准备。

二实验设备

1.安装有WINDOWS操作系统的PC机一台（具有STEP7MicroWINV4.0软件）

2.PLC（S7-200CPU224）一台。

3.PC与PLC的通信电缆一根。

4.安装搬运单元（第四站）的设备。

三实验内容

1.控制任务

当设备接通电源与气源.PLC运行后，首先执行复位动作，夹爪打开.摆臂上抬到位，两个直线气缸驱动摆臂左转到最左端。

进入工作运行模式，按启动按钮，摆臂下降夹取工件，抬起后转安装工位，摆臂下降后释放大工件，然后上抬等待小工件的安装（用计时器模拟安装好的信号），有信号后摆臂再次下降夹取工件，上抬后转输出工位；等待输出信号，按下启动按钮，摆臂下，放开工件，上抬后摆臂转左工位，再次等待下一个工作信号。

各工位与两直线气缸的位置/状态表：

工位

1号直线气缸状态

2号直线气缸状态

左工位（提取工位）

伸出

伸出

左上工位（安装工位）

伸出

缩回

右上工位（预留使用）

缩回

伸出

右工位（输出工位）

缩回

缩回

2.编写程序

下面有操作手单元的手动控制程序框图，按此框图编写PLC程序。

3.下载调试

将编辑好的程序下载到PLC中运行，调试通过，完成控制任务。

电气接口地址

MPS中的每个部件上的输入.输出信号与PLC之间的通讯电路联接是通过I/O接线端口实现的。

各接口地址已经固定。

各单元中的需要与PLC进行通讯联接的线路（包括各个传感器的线路.各个电磁阀的控制线路及电源线路）都已事先联接到了各自的I/O接线端口上，在与PLC联接时，只需使用一根专用电缆即可实现快速连接。

序号

设备符号

对应端端口

设备名称

设备用途

信号特征

1

1B1

I0.0

磁感应式接近开关

判断直线气缸的位置

信号为1：

1号气缸缩回到位

2

1B2

I0.1

磁感应式接近开关

判断直线气缸的位置

信号为1：

1号气缸伸出到位

3

2B1

I0.2

磁感应式接近开关

判断直线气缸的位置

信号为1：

2号气缸缩回到位

4

2B2

I0.3

磁感应式接近开关

判断直线气缸的位置

信号为1：

2号气缸伸出到位

5

3B1

I0.4

磁感应式接近开关

判断夹爪开闭情况

信号为1：

夹爪已打开

信号为0：

夹爪夹紧

6

4B1

I0.5

磁感应式接近开关

判断夹爪上下的位置

信号为1：

夹爪下降到位

7

4B2

I0.6

磁感应式接近开关

判断夹爪上下的位置

信号为1：

夹爪上升到位

8

1Y1

Q0.0

电磁阀

控制1号直线气缸动作

信号为1：

1号气缸伸出

9

1Y2

Q0.1

电磁阀

控制1号直线气缸动作

信号为1：

1号气缸缩回

10

2Y1

Q0.2

电磁阀

控制2号直线气缸动作

信号为1：

2号气缸伸出

11

2Y2

Q0.3

电磁阀

控制2号直线气缸动作

信号为1：

2号气缸缩回

12

3Y1

Q0.4

电磁阀

控制夹爪开闭的动作

信号为1：

夹爪打开

13

3Y2

Q0.5

电磁阀

控制夹爪开闭的动作

信号为1：

夹爪闭合

14

4Y1

Q0.6

电磁阀

控制提取缸上下的动作

信号为1：

夹爪下降

信号为0：

夹爪上升

四实验步骤

l.将PC与PLC按正确方式连接。

2.将PLC的工作状态开关放在“PROG”处。

3.启动STEP7MicroWINV4.0软件，用鼠标单击工具栏上的“新建”按钮，选择所使用的PLC类型（S7-200CPU224），再单击“确认”按钮。

4.设计状态功能转移图.梯形图。

5.调试运行。

五分析与讨论

1.上述程序改用SET.RST指令如何实现？

2.上述程序改用移位指令如何实现？

3.试根据梯形图写出指令表。

实验六安装单元（第五站）实验

一实验目的

1.了解掌握PLC控制系统I/O分配.硬件构成.程序调试等。

2.将所学的知识运用于实践中，培养分析问题.解决问题的能力。

利用所学的指令完成安装搬运站程序的编制。

3.本实验是六单元中的第五站，通过熟悉第五站，就可获得其它各站的相关内容，为整个六站的拼合与调试作准备。

二实验设备

1.安装有WINDOWS操作系统的PC机一台（具有STEP7MicroWINV4.0软件）

2.PLC（S7-200CPU224）一台。

3.PC与PLC的通信电缆一根。

4.安装单元（第五站）的设备。

三实验内容

1.控制任务

当设备接通电源与气源.PLC运行后，首先执行复位动作，旋转气缸驱动的摆臂左转到最左端，摆臂缩回到位，换向气缸伸出，推料气缸缩回到位。

然后进入工作运行模式，按启动按钮，摆臂向外摆出，推料气缸推出小工件，摆臂摆回吸取小工件后，向外摆出，至极限位置后，释放小工件，然后摆臂摆回，同时料仓在换向气缸的驱动下换向，为下次另一种小工件的输出作好准备。

每按一次启动按钮就执行一个工作循环，而在每一次工作循环后，料仓都必须交替自动换向。

2.编写程序

下面有操作手单元的手动控制程序框图，按此框图编写PLC程序。

3.下载调试

将编辑好的程序下载到PLC中运行，调试通过，完成控制任务。

电气接口地址

MPS中的每个部件上的输入.输出信号与PLC之间的通讯电路联接是通过I/O接线端口实现的。

各接口地址已经固定。

各单元中的需要与PLC进行通讯联接的线路（包括各个传感器的线路.各个电磁阀的控制线路及电源线路）都已事先联接到了各自的I/O接线端口上，在与PLC联接时，只需使用一根专用电缆即可实现快速连接。

序号

设备符号

对应I/O

设备名称

设备用途

信号特征

1

1B1

I0.0

磁感应式接近开关

判断摆臂的左右位置

信号为1：

摆臂摆出到位

2

1B2

I0.1

磁感应式接近开关

判断摆臂的左右位置

信号为1：

摆臂摆回到位

3

2B1

I0.2

磁感应式接近开关

判断料仓位置情况

信号为1：

当前为白色料仓

4

2B2

I0.3

磁感应式接近开关

判断料仓位置情况

信号为1：

当前为黑色料仓

5

4B1

I0.5

磁感应式接近开关

判断推料块的位置

信号为1：

推料缸返回到位

6

4B2

I0.6

磁感应式接近开关

判断推料块的位置

信号为1：

推料缸推出到位

7

1Y1

Q0.0

电磁阀

控制旋转气缸左右动作

信号为1：

旋转缸摆回

8

1Y2

Q0.1

电磁阀

控制旋转气缸左右动作

信号为1：

旋转抽摆出

9

2Y1

Q0.2

电磁阀

控制料仓换位

信号为1：

调整为黑色料仓

10

2Y2

Q0.3

电磁阀

控制料仓换位

信号为1：

调整为白色料仓

11

3Y1

Q0.4

电磁阀

控制真空发生器的动作

信号为1：

真空发生器复位

12

3Y2

Q0.5

电磁阀

控制真空发生器的动作

信号为1：

真空发生器工作

13

4Y1

Q0.6

电磁阀

控制推料缸的动作

信号为1：

推料缸推出工件

信号为0：

推料缸返回

四实验步骤

l.