西门子实验指导书.docx
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西门子实验指导书
实验指导书
启
东
市
东
疆
计
算
机
有
限
公
司
第一章系统简介………………………………………………………………………………1
一、可编程序控制器(PC)主机…………………………………………………………1
二、编程装置………………………………………………………………………………2
三、输入输出部分…………………………………………………………………………2
四、输入/输出接口的使用方法……………………………………………………………4
五、实验演示屏介绍………………………………………………………………………4
第二章软件的安装与使用……………………………………………………………………5
一、软件的安装……………………………………………………………………………5
二、软件的使用……………………………………………………………………………5
第三章PLC控制实验………………………………………………………………………6
实验一基本指令实验…………………………………………………………………6
实验二定时器及计数器指令实验……………………………………………………9
实验三移位寄存器指令实验…………………………………………………………13
实验四置位/复位及脉冲指令实验……………………………………………………15
实验五跳转指令实验…………………………………………………………………17
实验六常用功能指令实验……………………………………………………………19
实验七艺术灯的PLC控制……………………………………………………………24
实验八LED数码管显示控制…………………………………………………………25
实验九交通信号灯的自动控制………………………………………………………26
实验十驱动步进电机的PLC控制……………………………………………………27
实验十一电机的星/三角启动控制…………………………………………………28
实验十二机械手的PLC自动控制…………………………………………………30
实验十三四层电梯的PLC控制……………………………………………………32
实验十四刀库捷径方向选择控制…………………………………………………35
实验十五物料混合控制……………………………………………………………37
实验十六水塔水位控制……………………………………………………………39
实验十七邮件分拣控制……………………………………………………………41
实验十八四级传送带的控制………………………………………………………42
第一章系统简介
西门子(SIMATIC)S7-200系列小型PLC(MicroPLC)可应用于各种自动化系统。
紧凑的结构、低廉的成本以及功能强大的指令使得S7-200PLC成为各种小型控制任务的理想的解决方案。
S7-200产品的多样化以及基于Windows的编程工具,使您能够更加灵活地完成自动化任务。
S7-200功能强,体积小,使用交流电源可在85~265V范围内变动,且机内还设有供输入用的DC-24V电源。
可编程序控制器(简称PC)在进行生产控制或实验时,都要求将用户程序的编码表送入PC的程序存贮器,运行时PC根据检测到的输入信号和程序进行运算判断,然后通过输出电路去控制对象。
所以典型的PC系统由以下三部分组成:
输入/输出接口、PC主机、通讯口。
一、可编程序控制器(PC)主机
在我们的实验箱中,选用的PC主机是SIMATICS7-200CPU226,有24个输入点,16个输出点,可采用助记符和梯形图两种编程方式。
PLC主机面板图如图1-1所示:
图1-1
在图1-1中:
①输出接线端;
②输出端口状态指示;
③输入接线端;
④输入端口状态指示;
⑤主机状态指示及可选卡插槽;
有三个指示灯
SF/DIAG:
系统错误,当出现错误时点亮(红色);
RUN:
运行,绿色,连续点亮;
STOP:
停止,橙色,连续点亮;
可选卡插槽有:
EEPROM卡,时钟卡,电池卡;
⑥模式选择开关(运行、停止)、模拟电位器、I/O扩展端口;
⑦通讯口1;
⑧通讯口0;
二、编程装置
通常采用微型计算机作为编程装置。
安装SIEMENS公司的PLC编译调试软件STEP7MicroWIN,用专用的编程电缆将电脑的RS232串口和PLC主机的编程接口PORT1连接起来,运行MicroWIN,即可将PLC程序的编码表下载至PLC的存储器中,运行程序,即可进行各种控制实验。
关于MicroWIN应用软件的安装与使用请参见第二章。
三、实验箱介绍
实验箱分上盖和下板两部分组成,所有实验模块均分布在两块PCB板上。
下面分别介绍。
下板示意图如图1-2所示
图1-2
在图1-2中:
1、电源接口,为实验提供24V/2A的直流电源,带输出指示灯,电源开关。
2、PLC主机模块,可根据教学要求更换不同型号的主机。
默认配置为S7-200CPU226,
其中:
(1)PLC输出接口部分:
共16点,分为三组。
表1-1是输出控制端1L、2L、3L与输出端的对应关系。
表1-1
输出端
控制端
一组
、、、
1L
二组
、、、、
2L
三组
、、、、、、
3L
其中1L、2L、3L分别为各组的公共端。
用于控制输出电平的有效电平,当L端接高电平,则当输出端有效时,输出端为高电平。
当L端接低电平,则当输出端有效时,输出端为低电平。
输出方式为继电器触点输出。
(2)PLC输入接口部分,共24个点,分二组。
表1-2是输出控制端1L、2L、3L与输出端的对应关系。
表1-2
输入端
控制端
一组
~
1M
~
二组
~
2M
~
其中1M、2M分别为各组的公共端。
用于控制输入电平的有效电平,当M端接高电平,则输入端有效电平为高电平。
当M端接低电平,则输入端有效电平为低电平。
3、基本指令模块,各电路见图1-3。
(1)含有8个发光二极管,L1~L8,24V为公共端。
发光二极管为共阳接法。
(2)8个模拟输入开关。
K1~K8,KCOM为公共端。
钮子开关属长动型开关。
注:
模拟输入按钮。
按钮属点动型开关,因为在各实验模块中有较多的输入按钮,所以在基本指令模块中没有提供。
图1-3
4、电梯实验模块,采用了一个减速侍服直流电机,二个继电器,四个传感器。
可生动地完成四层电梯模拟实验。
5、刀库实验模块,采用了一个调速步进电机,八个传感器,一个8421拔码开关,可完成刀库捷径方向选择实验。
拔码开关电路见图1-3。
6、步进电机模块。
7、数码管模块。
上盖示意图如图1-4所示:
图1-4
在图1-4中:
8、交通灯模块
9、艺术灯模块
10、邮件分拣模块
11、机械手模块
12、为11、13、15、16四个模块的公用输入接口。
包括6个按钮和6个钮子开关,但按钮和开关不能同时使用,某一时刻只能用其一。
13、水塔水位模块
14、电机星三角起动模块
15、物料混合模块
16、四节传送带模块
17、装配流水线模块
四、输入/输出接口的使用方法
1、输入接口:
将输入接口的相应端口,根据需要与钮子开关或按钮用双头线相连。
输入接口的控制端1M或2M接24V,钮子开关或按钮的公共端接GND。
这样,当开关闭合或按下按钮时,相应端口的输入指示灯就会点亮,表示有输入到PLC。
2、输出接口:
将输出接口的相应端口,根据需要接发光二极管,输出接口的控制端1L或2L或3L接GND,发光二极管的公共端接24V。
这样当PLC的相应的输出端口有输出时,所接的发光二极管点亮。
第二章Micro/Win的安装与使用
SIEMENSS7-200系列可编程序控制器的编译调试软件为Micro/Win。
下面介绍该软件的安装与使用。
一、软件的安装
1、在我们提供的光盘中的MicroWINV40目录下找到文件,运行,开始安装。
安装向导将引导你完成整个安装过程。
2、安装完成后,在桌面上会创建一个快捷方式。
二、软件的使用
1、双击桌面上的快捷方式,启动程序。
2、从文件菜单中点击新建命令,输入程序,并保存为“*.MWP”的项目文件。
3、在
4、点击<文件>菜单下<下载>。
(在做这步工作之前,请先用编程电缆将电脑的串口和PLC主机的通讯口“PORT0”连接起来,并打开实验箱电源。
)将程序下载至PLC主机内的存储器中。
5、再选择
6、在运行模式中,你可以选择<调试>菜单下<开始程序状态监控>,来查看各输入输出端口、内部触点的运行状态,以确定程序设计是否正确,提高你的调试效率。
以上是该软件的快速使用指南。
如想深入了解该软件的其他功能,请参阅帮助菜单下的帮助文档,那里有更详细的说明。
第三章PLC控制实验
实验一基本指令实验
一、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、熟悉编译调试软件的使用。
二、实验器材
1、PC机一台
2、PLC实验箱一台
3、编程电缆一根
4、导线若干
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,并与其它一些指令配合使用。
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-CPU226主机的PORT1端口连好,然后对实验箱通电,并打开24V电源开关。
主机和24V电源的指示灯亮,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。
(接线可参见第一章中“输入/输出端口的使用方法”)
4、下载程序并运行,观察运行结果。
练习1:
Network1
LD
O
AN
=
练习2:
Network1
LD
A
ON
=
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
LD
A
LD
AN
OLD
=
OLD指令:
Network1
LD
A
LDN
AN
OLD
LD
AN
OLD
=
实验二定时器及计数器指令实验
一、实验目的
1、掌握常用定时指令的使用方法。
2、掌握计数器指令的使用
3、掌握定时器/计数器内部时基脉冲参数的设置。
4、熟悉编译调试软件的使用。
二、实验器材
1、PC机一台
2、PLC实验箱一台
3、编程电缆一根
4、导线若干
三、实验内容及步骤
1、定时器指令
指令符:
TONxx梯形图符:
数据:
xx(37):
为选定的定时器号;PT(+10):
是定时器的设定值,用4位十进制数表示,定时单位为秒,所以最低位是十分位。
例如定时5秒的设定值是+50。
定时范围是~秒。
功能:
定时时间到接通定时器接点。
定时器是增1定时器。
当输入条件为ON时,开始增1定时,每经过秒,定时器的当前值增1,当定时器的当前值与设定值相等时,定时时间到,定时器接点接通并保持。
当输入条件为OFF时,不管定时器当前处于什么状态都复位,当前值恢复到0,相应的动合接点断开。
定时器相当于时间继电器。
在电源掉电时,定时器复位。
2、计数器指令
指令符:
CTU、CTD梯形图符:
其中:
Cxx:
xx是计数器号00~255;
PV:
是计数设定值,用4位十进制数表示,计数范围是1~32767。
R、LD:
为复位端。
CTU为增计数器;CTD为减计数器。
功能:
增计数器:
从当前计数值开始,在每一个(CU)输入状态从低到高时递增计数。
当Cxx的当前值大于等于预置值PV时,计数器Cxx置位。
当复位端(R)接通或者执行复位指令后,计数器被复位。
当它达到最大值(32767)后,停止计数。
减计数器:
从当前计数值开始,在每一个(CD)输入状态从低到高时递减计数。
当Cxx的当前值等于0时,计数器Cxx置位。
当装载输入端(LD)接通时,计数器被复位,并将计数器的当前值设置为预置值PV。
当计数值到0时,计数器停止计数,计数器位Cxx接通。
四、实验步骤
1、实验前,先用下载电缆将PC机串口与S7-200-CPU226主机的PORT1端口连好,然后对实验箱通电,并打开24V电源开关。
主机和24V电源的指示灯亮,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。
(接线可参见第一章中“输入/输出端口的使用方法”)
4、下载程序并运行,观察运行结果。
练习1:
延时器
Network1LD
AN
TONT37,+30
Network2
LDT37
=
通电后计时器计数到30ms时给网络2一次脉冲信号,接通。
练习2:
秒脉冲发生器
Network1
LDNT38
TONT37,+5
Network2
LDT37
TONT38,+5
=
通电后,T37经过5MS后,给网络2T38一个脉冲信号。
T38经过5MS接通
练习3:
增计数器
Network1
LD
ANT38
TONT37,+5
Network2
LDT37
TONT38,+5
=
Network3
LD
LD
CTUC0,+10
Network4
LDC0
=
接通电源,T37开始计时到5MS网络2T37接通,T38开始计时到5MS,接通,网络3中C0中CU接口接通,再接通,C0开始计时到10MS后网络4,接通
练习4:
自行设计减计数器(参照增计数器)
实验三跳转指令实验
一、实验目的
1、掌握跳转指令及标号指令的使用方法。
2、熟悉编译调试软件的使用。
二、实验器材
1、PC机一台
2、PLC实验箱一台
3、编程电缆一根
4、导线若干
三、实验内容
1、跳转指令
指令符:
JMP(N)梯形图符:
2、标号指令
指令符:
LBL(N)梯形图符:
跳转指令:
可以使程序流程跳转到指定的标号N处的程序分支。
可用于工作方式的选择。
标号指令:
标记跳转目的地的位置N。
四、实验步骤
1、实验前,先用下载电缆将PC机串口与S7-200-CPU226主机的PORT1端口连好,然后对实验箱通电,并打开24V电源开关。
主机和24V电源的指示灯亮,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。
(接线可参见第一章中“输入/输出端口的使用方法”)
4、下载程序并运行,观察运行结果。
练习1:
Network1
LD
ANT38
TONT37,+5
Network2
LDT37
TONT38,+5
=
Network3
LD
JMP1
Network4
LD
=
Network5
LBL1
Network6
LD
=
练习2:
自行设计一个使用跳转指令的程序,并上机验证。
实验四置位/复位及脉冲指令实验
一、实验目的
1、掌握S、R、EU、ED指令的使用方法。
2、熟悉编译调试软件的使用。
二、实验器材
1、PC机一台
2、PLC实验箱一台
3、编程电缆一根
4、导线若干
三、实验内容及步骤
1、置位指令
指令符:
S梯形图符:
2、复位指令
指令符:
R梯形图符:
功能:
相当于锁存器,当其置位(ON)后,将一直保持,直至复位为止。
置位(S)或复位(R)指令将从Bit指定的地址开始的N个点置位或复位。
你可以一次置位或复位1-255个点。
如果复位指令指定的是定时器或者计数器,指令不但复位定时器位或计数器位,而且清除定时器或者计数器的当前值。
3、正跳变指令:
指令符:
EU梯形图符:
4、负跳变指令:
指令符:
ED梯形图符:
功能:
正跳变指令在输入脉冲的前沿(由0到1),使指定的继电器接通一个扫描周期后又释放,即把输入状态的前沿微分输出到指定的继电器。
负跳变指令在输入脉冲的后沿(由1到0),使指定的继电器接通一个扫描周期后又释放,即把输入状态的后沿微分输出到指定的继电器。
这两条微分指令都是在输入状态发生变化时才起作用。
在程序运行中,一直接通的输入条件,不会引起EU的执行;一直处于断开的输入不会引起ED的执行。
四、实验步骤
1、实验前,先用下载电缆将PC机串口与S7-200-CPU226主机的PORT1端口连好,然后对实验箱通电,并打开24V电源开关。
主机和24V电源的指示灯亮,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。
(接线可参见第一章中“输入/输出端口的使用方法”)
4、下载程序并运行,观察运行结果。
练习1:
置位(S)或复位(R)指令的编程
Network1
LD
S,1
Network2
LD
R,1
练习2:
正负跳变指令的编程
Network1
LD
EU
S,1
Network2
LD
ED
R,1
例中:
接到按钮,
当按钮按下时,相当于在上产生一个由0到1的跳变,因此输入接通一个扫描周期,置位,即点亮。
当按钮松开时,相当于在上产生一个由1到0的跳变,因此输入接通一个扫描周期,复位,即熄灭。
实验五移位寄存器指令实验
一、实验目的
1、掌握移位指令的使用方法。
2、熟悉编译调试软件的使用。
二、实验器材
1、PC机一台
2、PLC实验箱一台
3、编程电缆一根
4、导线若干
三、实验内容
S7-200提供丰富的移位指令,有左移、右移指令,循环左移、循环右移指令,以及字节移位、字移位、双字移位指令。
这里介绍几个常用的指令,其它的请参见有关手册。
1、左移字指令
指令符:
SHL_W
梯形图符:
2、右移字指令
指令符:
SHR_W
梯形图符:
移位指令将输入值IN右移或者左移N位,并将输出结果装载到OUT中。
移位指令对移出的位自动补零。
如果位数N大于或等于最大允许值(对于字节操作为8,对于字操作为16,对于双字操作为32),那么移位操作的次数为最大允许值。
如果移位次数大于0,溢出标志位(上就是最近移出的位值。
如果移位操作的结果为0,零存储器位()置位。
字节操作是无符号的,对于使用字或双字操作,当使用符号数据类型时,符号位也被移动。
3、循环左移字指令
指令符:
ROL_W梯形图符:
4、循环右移字指令
指令符:
ROR_W梯形图符:
循环移位指令将输入值IN循环右移或者循环左移N位,并将输出结果装载到OUT中。
如果位数N大于或等于最大允许值(对于字节操作为8,对于字操作为16,对于双字操作为32),S7-200在执行循环移位之前,会执行取模操作,得到一个有效的移位次数。
取模操作的结果对于字节操作为0到7,对于字操作为0到15,对于双字操作为0到31。
如果移位次数为0,循环移位指令不执行。
如果循环移位指令执行,最后一位的值会复制到溢出标志位()。
如果移位次数不是8(对于字节操作),16(对于字操作),32(对于双字操作)的整数倍,最后被移出的位会被复制到溢出标志位()。
当循环移位的结果为0时,结果为零标志位()被置位。
字节操作是无符号的,对于使用字或双字操作,当使用符号数据类型时,符号位也被移动。
四、实验步骤
1、实验前,先用下载电缆将PC机串口与S7-200-CPU226主机的PORT1端口连好,然后对实验箱通电,并打开24V电源开关。
主机和24V电源的指示灯亮,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。
(接线可参见第一章中“输入/输出端口的使用方法”)
4、下载程序并运行,观察运行结果。
练习1:
下面是一个左移字指令的练习,阅读并理解程序,并将程序下载到主机中验证。
Network1
LD
LD
ED
OLD
MOVW16#0001,QW0
Network2
LD
EU
SLWQW0,1
实验结果:
将接到按钮。
每按一下按钮,就会循环点亮下一个指示灯。
练习2:
将练习1中的N改为2,观察实验结果。
练习3:
将练习1中的左移字指令分别改为右移字指令、循环左移字指令、循环右移字指令,观察实验结果。
练习4:
将练习1中的字指令改为字节指令,双字指令,观察实验结果。
实验六常用功能指令实验
一、实验目的
1、掌握数据比较指令、数据传送
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