PLC实验指导书控制工程实验室4616 1.docx

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PLC实验指导书控制工程实验室46161

实验二计时器实验

西门子S7－200系列可编程控制器共有256个计时器（T0～T255），以字母“T”表示，其后的数字为计时器的编号，计时器分为三种类型：

①延时接通计时器（TON）。

②延时断开计时器（TOF）。

③有记忆延时接通计时器（TONR）。

每一种类型的计时器又都有1ms、10ms、100ms三种分辨率。

各类计时器的编号及其分辨率见表2－1：

表2－1计时器的分辨率

计时器类型

分辨率（ms）

计时器

计时范围（s）

TONR

1

T0，T64

0～32.767

10

T1～T4，T65～T68

0～327.67

100

T5～T31，T69～T95

0～3276.7

TON

TOF

1

T32，T96

0～32.767

10

T33～T36，T97～T100

0～327.67

100

T37～T63，T101~T255

0～3276.7

三种类型的计时器有其固定编号，不可混用。

如T0只能用于有记忆延时接通计时器（TONR），其分辨率为1ms；而T37既可用作延时接通计时器（TON），也可用作延时断开计时器（TOF），其分辨率为100ms；编程时请注意区分使用。

在同一个程序里，同一个编号的计时器只能充当一种角色。

即不能把同一个编号的计时器既当作延时接通计时器（TON）用，又当作延时断开计时器（TOF）来用。

在PLC刚上电时，各类计时器的当前值均为0。

计时器实际的计时时间按下式计算：

计时时间＝设定值×分辨率

下面简单介绍这三类计时器的功能：

1．延时接通计时器（TON）

一旦输入端（IN）接通，便开始计时，计时器当前值从0往设定值递增，在当前值等于或大于设定值（PT）时，计时器位被置为1，此时其常开触点处于闭合状态，其常闭触点处于断开状态。

计时器计时达到设定值后，若输入端仍然接通，计时器将继续计时，直到最大值。

一旦输入端断开，计时器复位，当前值被置为0，其常开触点断开，常闭触点闭合。

2．延时断开计时器（TOF）

一旦输入端接通，计时器位立即被置为1，同时该计时器的当前值被置为0，此时其常开触点处于闭合状态，其常闭触点处于断开状态。

当输入端从接通变为断开时，计时器开始计时，当前值从0往设定值递增，在当前值等于设定值时，计时器停止计时并被置为0，其当前值为设定值。

此时其常开触点断开，常闭触点闭合。

要启动延时断开计时器工作，必须在其输入端有一个由接通到断开的负跳变信号。

3．有记忆延时接通计时器（TONR）

一旦输入端接通，便开始计时，计时器当前值从0往设定值递增，在当前值等于或大于设定值时，计时器位被置为1，此时其常开触点处于闭合状态，其常闭触点处于断开状态。

当输入端断开，无论何时，计时器当前值均保持不变，其状态也保持不变。

若计时未达到最大值，当输入端再次接通，无论何时，计时器都将从输入端断开时保存的当前值开始继续往上计时，直到最大值。

输入端断开并不能使有记忆延时接通计时器复位，只有用复位指令（R）来清除此类计时器的当前值，使之复位。

一．实验目的

掌握西门子S7-200可编程控制器三种类型计时器的功能、特点、及其使用方法。

掌握计时器编号与类型的关系。

二．实验仪器和设备

MPS模块化生产制造系统三套，计算机多台。

三．实验内容

通过下面两个内容的实验，相信你对西门子S7-200可编程控制器三种类型计时器会有一个初步的认识。

1．第一个内容（教师讲解）：

输入梯形图（见第3页）。

运行时，先接通与I0.0连接的开关，观察T1计时器的运行；再接通与I0.1连接的开关，观察T33计时器的运行；最后接通与I0.3连接的开关，观察T35计时器的运行；从而掌握三种类型计时器的功能及其使用方法。

（1）有记忆延时接通计时器（TONR）的输入端，由I0.0控制。

绿灯反映计时器的状态，计时器被置1，绿灯亮；计时器被复位，绿灯灭。

（2）延时接通计时器（TON）的输入端，由I0.1控制。

红灯反映计时器的状态，计时器被置1，红灯亮；计时器被复位，红灯灭。

（3）延时断开计时器（TOF）的输入端，由I0.3控制，白灯反映计时器的状态，计时器被置1，白灯亮；计时器被置0，白灯灭。

2．第二个内容（自行设计）：

设计一段程序，用计时器控制白、黄两盏彩灯闪烁，白灯亮4秒，黄灯亮7秒，循环往复。

用哪一种类型的计时器由你们自己选择，要求有启动按钮和停止按钮。

四．实验步骤

1．第1题实验

（1）分配可编程控制器的输入输出（I／O）端口

可编程控制器端口

被控器件

输入

TONR启动按钮

TON停止按钮

TOF功能按钮

TONR复位按钮

输

出

控制绿灯

控制红灯

控制绿白灯

（2）接线（例）

（3）输入梯形图，运行程序，观察现象。

①一旦启动按钮闭合（接通），有记忆延时接通计时器（TONR）的输入端（接通还是断开），计时器（开始计时还是不计时），计时器位在（置1还是置0）状态。

当计时还未达到设定值（如第5秒）时断开启动按钮，此时计时器（计时还是不计时）。

再次使启动按钮闭合，计时器将从什么地方开始计时？

，当计时到达设定值后，计时器位（被置1还是置0），此时其常开触点（是断开还是闭合），绿灯（是亮还是灭）。

如果启动按钮一直闭合，计时器将一直计时到最大值为止。

到达设定值后，若将启动按钮断开（断开），计时器的输入端（接通还是断开），计时器位在（置1还是置0）状态，计时器当前值是，此时其常开触点（断开还是闭合），绿灯（是亮还是灭）。

在TONR输入端（）断开的情况下，当复位按钮闭合（接通），计时器位（置1还是置0），此时其当前值为。

②一旦停止按钮闭合（接通），延时接通定计时器（TON）的输入端（接通还是断开），计时器（开始计时还是未计时），计时器位在（置1还是置0）状态。

当计时还未达到设定值时（如第4秒）断开停止按钮（断开），此时计时器（计时还是不计时）。

再次使停止按钮闭合（接通），计时器将从什么地方开始计时？

，到达设定值后，计时器位（被置1还是置0），此时其常开触点（是断开还是闭合），红灯（是亮还是灭）。

如果停止按钮一直闭合，计时器将一直计时到最大值为止。

到达设定值后，若将停止按钮断开（断开），计时器的输入端（是接通还是断开），计时器位在（置1还是置0）状态，计时器当前值为，此时其常开触点（断开还是闭合），红灯（是亮还是灭），。

③一旦功能按钮闭合（接通），延时断开计时器（TOF）的输入端（接通还是断开），计时器（开始计时还是未计时），计时器位在（置1还是置0）状态，当前值为，此时其常开触点（断开还是闭合），绿灯（亮还是灭）。

当功能按钮断开（断开），计时器的输入端（接通还是断开），计时器（开始计时还是未计时），当计时未达到设定值（如第3秒）时再次闭合功能按钮，此时计时器（计时还是不计时），当前值为。

再次断开功能按钮，计时器将从什么地方开始计时？

，到达设定值后，计时器位（置1还是置0），当前值为，此时其常开触点（断开还是闭合），白灯（亮还是灭）。

到达设定值后，计时器将停止计时。

2．第2题实验

（1）分配可编程控制器的输入输出（I／O）端口。

（2）编写程序。

（3）输入你设计的程序。

（4）接线。

（5）调试、运行程序。

五．回答问题

1．一旦计时器输入端接通，有记忆延时接通计时器（TONR）、延时接通计时器（TON）和延时断开计时器（TOF）就开始计时吗？

计时器位在什么时候被置1？

2．当计时器输入端由接通变为断开，有记忆延时接通计时器（TONR）、延时接通计时器（TON）和延时断开计时器（TOF）就停止计时并被置0吗？

3．画出有记忆延时接通计时器（TONR）、延时接通计时器（TON）、延时断开计时器（TOF）的动作时序图。

4．写出第2题I/O端子的分配表。

5．画出第2题I/O端子的接线

6．写出第2题的（梯形图）程序。

实验三计数器实验

西门子S7－200系列可编程控制器共有256个计数器，以字母“C”表示，其后的数字为计数器的编号，范围是C0～C255。

分为三种类型：

①增计数器（CTU）

②减计数器（CTD）

③增／减计数器（CTUD）

下面简要介绍这三类计数器：

1．增计数器（CTU）

输入端（CU）每来一个正脉冲（由OFF到ON的跳变）信号，计数器便加1，从当前值开始往上递增计数（如果是第一个触发脉冲，则从0开始递增计数），可以一直加到计数器当前值等于最大值32767为止。

若计数器当前值等于或大于设定值（PV），该计数器被置1，此时其常开触点闭合，其常闭触点断开。

一旦复位端（R）接通，计数器便被置0（复位），此时，计数器当前值为0，其常开触点断开，常闭触点闭合。

2．减计数器（CTD）

输入端（CD）每来一个正脉冲（由OFF到ON的跳变）信号，计数器便减1，从当前值开始往下递减计数（如果是第一个触发脉冲，则从设定值开始递减计数），一直减到计数器当前值等于0为止。

当计数器当前值递减到0后，该计数器被置1，此时其常开触点闭合，其常闭触点断开。

一旦装载输入端（LD）接通，计数器便被置0，此时当前值等于设定值，其常开触点断开，常闭触点闭合。

减计数器没有复位端，只要装载输入端接通，计时器便被复位，同时把设定值装入当前值寄存器。

3．增／减计数器（CTUD）

输入端（CU）每来一个正脉冲（由OFF到ON的跳变）信号，计数器便加1，从当前值开始往上递增计数，到达最大值后不会停止。

而输入端（CD）每来一个正脉冲（由OFF到ON的跳变）信号，计数器便减1，从当前值开始往下递减计数，当当前值小于设定值后，该计数器被复位；当递减到零时，不会停止计数，继续往负数递减。

若计数器当前值等于或大于设定值（PV），该计数器便被置1，此时其常开触点闭合，其常闭触点断开。

一旦复位端（R）接通，计数器便被置0（复位），此时，计数器当前值也被置为0，其常开触点断开，常闭触点闭合。

每一个计数器只有一个16位的当前值寄存器，在同一个程序中，同一个编号的计数器只能充当一种角色。

即某一计数器如果在程序中已被用作增计数器，那么在这个程序中该计数器就不能再以减计数器或增／减计数器的身份出现。

一．实验目的

掌握西门子三种类型计数器的功能、及其使用方法。

二．实验仪器和设备

MPS模块化生产制造系统三套，计算机多台。

三．实验内容

通过以下三个内容的实验，相信你对计数器有一个初步的认识。

用仿真软件进行仿真

1．计数器功能的验证实验。

输入上面所给的梯形图，并运行之，观察现象，回答问题，从而掌握三种类型计数器的功能及其使用方法。

（1）增计数器C0输入端（CU）由I0.0控制（启动），其复位端（R）由I0.1控制（停止）。

当计数器计数到达设定值后，输出等亮。

（2）减计数器C1输入端（CD）由I0.2控制，其装载输入端（LD）由I0.3控制。

当计数器计数到达设定值后,输出灯亮。

（3）增／减计数器C2其（CU）输入端由I0.4控制，（CD）输入端由I0.5控制。

当计数器计数到达设定值后，输出灯亮。

四．实验步骤

1．第1题实验

（1）接线

（2）输入所给的梯形图，运行程序，观察现象。

①I0.0闭合，计数器C0（加1还是减1）；I0.0断开，C0（是否改变状态？

）；在当前值等于时，C0被置位，此时如果CU端继续来正脉冲，计数器C0会继续计数吗？

　。

I0.1闭合，计数器C0会被　　，此时当前值等于。

②I0.2闭合，计数器C1（加1还是减1）；I0.2断开，C1（是否改变状态？

）；在当前值等于时，C1被置位，此时如果CD端继续来正脉冲，计数器C1会继续计数？

。

I0.3闭合，计数器C1会被　　，此时当前值等于。

③I0.4闭合，计数器C2（加1还是减1）；I0.4断开，C2（是否改变状态？

）；I0.5闭合，C2（加1还是减1）；I0.5断开，C2（是否改变状态？

）。

在当前值等于时，计数器C2被置位。

如果C2被置位后CU端继续来正脉冲，C2还继续计数吗？

。

如果C2被置位后CD端继续来正脉冲，C2也会继续计数吗？

，一旦当前值小于设定值，计数器C2会怎样？

，当当前值递减到0时，如果CD端继续来正脉冲，C2会继续往下递减吗？

。

五．回答问题

1．增计数器：

当（CU）端来正脉冲信号时，它以何种方式计数？

；当前值等于或大于设定值后，计数器呈何种状态？

。

当前值等于设定值后，当（CU）端继续来正脉冲信号时，计数器还计数吗？

。

复位端（R）接通，计数器被，计数器当前值等于。

2．减计数器：

当（CD）端来正脉冲信号时，它以何种方式计数？

；当前值等于时，计数器呈置位状态。

当前值等于设定值后，当（CD）端继续来正脉冲信号时，计数器还计数吗？

。

复位端（R）接通，计数器被，计数器当前值等于。

3．增／减计数器：

当（CU）端来正脉冲信号，它以何种方式计数？

；当（CD）端来正脉冲信号，它又以何种方式计数？

；计数器在什么情况下被置位？

。

当计数器递减到0后，（CD）端又来正脉冲信号，该计数器会继续递减计数吗？

。

复位端（R）接通，计数器被，计数器当前值等于。

4．写出第2题I/O端子的分配表。

5．画出第2题I/O端子的接线图

6．记录第2题的程序。

实验四控制十字路口交通信号灯

一．实验目的

自行设计实验方案，编制、调试程序，完成交通路口信号灯的控制，了解可编程控制器在实际生活中的应用。

二．实验仪器和设备

MPS模块化生产制造系统三套，计算机多台。

三．实验内容

设计一个简单的十字路口交通信号灯控制程序。

本程序只管理直行车辆，左转与右转车辆暂不管理。

设计要求：

要求合上启动开关，首先允许其中一个方向的车辆通行，其绿灯亮20秒钟（假设该方向车流量大）；然后再允许另一个方向上的车辆通行，其绿灯亮10秒钟，周而复始。

为了让车辆和行人安全、方便地通行，每次改变通行方向之前，首先通行方向的绿灯要闪烁3秒钟后才能熄灭（每秒闪烁一次），绿灯熄灭后紧接着是黄灯亮2秒钟，最后该方向才能转换成红灯亮；此时原来停止方向的红灯也才能转换成绿灯，改变通行方向。

则信号灯动作顺序如下表：

启动开关闭合

1～20秒

方向一绿灯亮，方向二红灯亮。

南北方向通行，东西方向等待。

20～23秒

方向一绿灯闪烁，方向二红灯亮。

23～25秒

方向一黄灯亮，方向二红灯亮。

25～35秒

方向一红灯亮，方向二绿灯亮。

南北方向等待，东西方向通行。

35～38秒

方向一红灯亮，方向二绿灯闪烁。

38～40秒

方向一红灯亮，方向二黄灯亮。

40秒以后

每隔41秒重复一次上面1～40秒的操作，周而复始。

如果南北方向绿灯与东西方向绿灯在同一时刻亮起来，需要故障报警，要求首先南北与东西方向的绿灯全熄灭，然后两个方向的红灯闪烁5秒钟后才熄灭。

停止开关闭合

交通信号灯停止工作。

四．实验步骤

利用MPS模块化生产制造系统中某一站上的指示灯来完成“交通灯实验”，任选六盏灯来当成两个方向的交通灯，如选择第1、2、3盏为方向一交通灯，第4、5、6盏为方向二交通灯来进行设计、调试程序。

1．分配I/O端口。

2．编制控制程序。

3．画出I/O端子的接线图。

（以上三项必须在到实验室做实验前完成）

4．接线。

（不需要）

5．输入程序

6．运行与调试程序，实现控制。

五．实验报告要求

1．写出I/O端子的分配表。

2．画出I/O端子的接线图。

3．写出程序流程图

4．记录实验程序。

5．你认为程序达到设计要求吗。

6．实验中遇到什么问题，你是如何解决的。