电气PLC控制技术实训指导书.docx

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电气PLC控制技术实训指导书

《PLC控制技术》

实训指导书

教案系部：

电子工程系

专业名称：

电气自动化技术

指导教师：

黄戈里<10电气11班\10电气12班

实训时间：

2018.2.20～3.9<10电气11班）

2018.3.12～3.30<10电气12班）

S7-200PLC指令、艺术灯控制等工程

PLC实训室

自动控制教研室编制

2018年8月27日

《PLC控制技术》实训指导书

一、实训目的

本课程是一门专业必修课，其实践性、应用性很强。

实训环节是必不可少的一个重要环节。

通过可编程PLC控制技术实训，学生应了解可编程PLC的概念、可编程PLC控制系统结构、掌握PLC的接线方式、西门子s7-200系列PLC的编程方法及设计，并能够对简单工程进行程序和接线的设计，从而加深对理论课程的理解和应用。

二、实训任务

加深对理论教案内容的理解和掌握，通过基本指令的联系以及个别控制程序的编制达到对课本知识的理解和巩固。

三、实训预备知识

PLC原理及应用

四、实训的组织管理

实训以小组为单位，固定安排座位，两人一组，自由组合，一旦确定不再更改组员及其座位号、计算机号。

五、实训工程简介、实训步骤指导与注意事项

本次实训所有工程均基于西门子SIMATICS7-200CPU226模块进行。

实训工程一、认识实训设备

<一）工程简介

本实训目的是认识和熟悉西门子s7-200系列cpu及实验箱的硬件结构。

通过实际对PLC主机的观察以及对各个部位的讲解来熟悉西门子s7-200系列PLC。

1．可编程序控制器

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；

2．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。

图1-2

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

Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3

1L

二组

Q0.4、Q0.5、Q0.6、Q0.7、Q1.0

2L

三组

Q1.1、Q1.2、Q1.3、Q1.4、Q1.5、Q1.6、Q1.7

3L

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

I0.0～I0.7

1M

I1.0～I1.4

二组

I1.5～I1.7

2M

I2.0～I2.7

3．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。

<二）实训步骤指导

1．认识CPU主机外形

找出以下几个部分：

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；

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；

2．学会连接扭子开关

按如下要求接线：

当开关K1-K8分别置1时，对应的PLC主机I0.0-I0.7指示灯点亮。

如果接线正确，那么当按钮或扭子开关置1时，PLC主机上对应指示灯会点亮。

<说明该点输入为1）

3．学会连接按钮

要求当“开始”按钮按下时，PLC主机I1.0对应指示灯点亮。

“停止”按钮按下时，PLC主机I0.1对应指示灯点亮

4.连接电缆设置通信

将PPI通信电缆的USB接口端接上位机电脑任意一个USB接口，另一端RS-232接口接PLC主机PORT0或者PORT1。

如果连接成功，那么通信电缆上面的电源指示灯会点亮。

实训工程二、Micro/WinV4.0的使用

<一）工程简介

PLC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STEP7MicroWINV4.0，用专用的编程电缆将电脑和PLC主机的编程接口连接起来，运行MicroWINV4.0，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。

再选择菜单下<运行>命令，就可以运行你自己的程序了。

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。

<二）实训步骤指导

1．启动Micro/WinV4.0

2．使用软件绘出如下梯形图：

3．将程序下载至PLC，并将PLC设为运行模式，启动程序状态监控命令。

实训工程三、基本指令

<一）基本逻辑指令

1、工程简介

SIEMENSS7-200系列可编程序控制器的常用基本指令有10条。

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

<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。

2、实训步骤指导

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，可进入下一步操作。

然后进入编译调试环境，用指令符或梯形图输入下列练习程序。

接下来根据程序，进行相应的连线。

最后下载程序并运行，观察运行结果。

练习1：

练习2：

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。

<二）定时器及计数器指令

1、工程简介

<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0.1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0.1～3276.7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0.1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：

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。

2、实训步骤指导

<1）实训前，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，可进入下一步操作。

<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。

练习1：

延时器

练习2：

秒脉冲发生器练习3：

增计数器

<三）置位/复位及脉冲指令实验

1、实验内容

<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

置位

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。

2、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

思考：

如何将Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3置位？

练习2：

正负跳变指令的编程

例中：

I0.0接到按钮，

当按钮按下时，相当于在I0.0上产生一个由0到1的跳变，因此输入接通一个扫描周期，Q0.0置位，即点亮。

当按钮松开时，相当于在I0.0上产生一个由1到0的跳变，因此输入接通一个扫描周期，Q0.0复位，即熄灭。

<四）移位寄存器指令实验

1、实验内容：

<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。

<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。

<五）常用功能指令实验

1、实验步骤指导

<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。

进入编译调试环境，用指令符或梯形图输入下列练习程序。

根据程序，进行相应的连线。

下载程序并运行，观察运行结果。

练习1、MOV指令

Network1

LDI0.0

MOVB16#55,QB0

Network2

LDI0.1

MOVB16#AA,QB0

Network3

LDI0.2

MOVB16#A5,QB1

Network4

LDI0.3

MOVB16#5A,QB1

思考：

请说出以上程序的功能？

练习2、加法指令

Network1

LDI0.0

MOVW16#0011,QW0

+I16#0022,QW0

Network2

LDI0.1

MOVW16#1100,QW0

+I16#2200,QW0

思考：

请说出以上程序的功能？

练习3、减法指令

Network1

LDI0.0

MOVW16#0022,QW0

-I16#0011,QW0

Network2

LDI0.1

MOVW16#2200,QW0

-I16#1100,QW0

练习4、比较指令

Network1

LDI0.0

LPS

AB=6,5

=Q0.0

LRD

AB<>6,5

=Q0.1

LRD

AB>=6,5

=Q0.2

LRD

AB<=6,5

=Q0.3

LRD

AB>6,5

=Q0.4

LPP

AB<6,5

=Q0.5

思考：

请说出以上程序的功能？

实训工程四、艺术灯的PLC控制

<一）设计要求

艺术灯的控制可以采用PLC来实现，如灯光的闪烁、移位及各种时序的变化。

艺术灯控制模块共有9个指示灯组成，如下图所示：

1、控制要求：

要求1～9号灯闪亮的时序如下：

<1）1～9号灯依次点亮，再全亮。

<2）重复<1），循环往复。

2、确定输入、输出端口。

3、编写程序，无误后下载至PLC主机的存储器中，并运行程序。

4、接线表：

输入

输出

主机

实验模块

注释

主机

实验模块

注释

I0.0

启动

启动

Q0.0

1

灯1

I0.1

停止

停止

Q0.1

2

灯2

Q0.2

3

灯3

1M

24V

Q0.3

4

灯4

COM

GND

Q0.4

5

灯5

Q0.5

6

灯6

Q0.6

7

灯7

Q0.7

8

灯8

Q1.0

9

灯9

1L、2L

24V

5、参考梯形图<不完整梯形图）

实训工程五、LED数码管显示控制

1、设计要求

设计一个数码管循环显示程序。

显示数字0～9。

数码管为共阴极型。

A、B、C、D、E、F、G、Dp为数码管段码，COM为数码管公共端<位码），当段码输入高电平，位码输入低电平时，相应的段点亮。

2、确定输入、输出端口，并编写程序。

3、编译程序，无误后下载至PLC主机的存储器中，并运行程序。

4、调试程序，直至符合设计要求。

5、接线表

输入

输出

主机

实验模块

注释

主机

实验模块

注释

I0.0

启动

启动

Q0.0

A

段码A

I0.1

停止

停止

Q0.1

B

段码B

I0.2

K1

0-9循环

Q0.2

C

段码C

I0.3

K2

段码循环

Q0.3

D

段码D

Q0.4

E

段码E

Q0.5

F

段码F

Q0.6

G

段码G

COM1←→GND

Q0.7

DP

小数点

KCOM←→GND

COM←→GND

LED公共端

1M

24V

1L

24V

2L

24V

注：

启动、停止按钮借用步进电机模块的。

K1、K2在基本指令模块。

实训工程六、电机的星/三角启动控制

1、设计要求

设计通过PLC控制电机的Y/△起动电路的程序。

电机星三角控制示意图

当按下正转启动按钮时，电机正转<继电器KM1控制），并运行在Y形接法<低速运行，继电器KM4控制）。

过3秒后KM4断开，电机运行在△接法<全速运行，继电器KM3控制）。

当按下停止按钮时，电机停转。

当按下反转启动按钮时，电机反转<继电器KM2控制），并运行在Y形接法<低速运行，继电器KM4控制）。

过3秒后KM4断开，电机运行在△接法<全速运行，继电器KM3控制）。

2、确定输入、输出端口，并编写程序。

3、编译程序，无误后下载至PLC主机的存储器中，并运行程序。

4、调试程序，直至符合设计要求。

5、参考接线表

输入

输出

主机

实验模块

注释

主机

实验模块

注释

I0.0

正转

正转

Q0.0

KM1

电机正转

I0.1

反转

反转

Q0.1

KM2

电机反转

I0.2

停止

停止

Q0.2

KM3

三角形接法

Q0.3

KM4

星形接法

1M

24V

1L

24V

COM

GND

实验区

24V

电源区

24V

0V

0V

实训工程七、交通信号灯的自动控制

1、设计要求

设计一个十字路口交通信号灯的控制程序。

要求为：

南北向红灯亮10秒，东西向绿灯亮4秒闪3秒，东西向黄灯亮3秒，然后东西向红灯亮10秒，南北向绿灯亮4秒闪3秒，南北向黄灯亮3秒，并不断循环反复。

2、确定输入、输出端口，并编写程序。

3、编译程序，无误后下载至PLC主机的存储器中，并运行程序。

4、调试程序，直至符合设计要求。

5、接线表

输入

输出

主机

实验模块

注释

主机

实验模块

注释

I0.0

K1

启动

Q0.0

SNR

红灯<南北）

I0.1

K2

停止

Q0.1

SNG

绿灯<南北）

1M

24V

Q0.2

SNY

黄灯<南北）

Q0.3

EWR

红灯<东西）

KCOM

GND

Q0.4

EWG

绿灯<东西）

Q0.5

EWY

黄灯<东西）

1L

24V

6、提示：

本实训工程可能会用到以下梯形图或者指令：

基本逻辑指令、上升/下降沿脉冲指令、置位/复位指令、定时器指令、闪烁电路

实训工程八、刀库捷径方向选择控制

1、设计要求

如图所示，为加工中心刀库回台式模拟装置，上面设有8把刀，每把刀有相应的刀号地址，分别为1、2、……、8。

刀库转动时，将由传感器测试其刀号位置，并由一只数码管显示当前刀号位置。

当按下启动开关后，如果传感器没有找到任何刀，电机将按顺时针方向自动转动，直到指传感器检测到某把刀，电机停转。

这时数码管将显示该刀号地址。

拔码开关用来选择刀号。

选好刀号后，再按一下“送刀号”按钮，即可将所选择的刀号送入程序。

程序将对所选择的刀号与当前刀号进行比较、运算，然后指挥电机按照离当前刀号最近的方向旋转<即最捷径方向，正转或反转），转到所选刀号位置后，电机停转。

2、确定输入、输出端口，并编写程序。

3、编译程序，无误后下载至PLC主机的存储器中，并运行程序。

4、调试程序，直至符合设计要求。

5、参考接线表

输入

输出

主机

实验模块

注释

主机

实验模块

注释

I0.0

启动

启动按钮

Q0.0

DJB

电机正转<顺时针）

I0.1

送刀号

送刀号按钮

Q0.1

DJA

电机反转<逆时针）

COMA

GND

I0.2

1

BCD码1

Q1.0

A

段码A

I0.3

2

BCD码2

Q1.1

B

段码B

I0.4

4

BCD码4

Q1.2

C

段码C

I0.5

8

BCD码8

Q1.3

D

段码D

COMB

GND

Q1.4

E

段码E

Q1.5

F

段码F

I1.0

1

一号刀位置

Q1.6

G

段码G

I1.1

2

二号刀位置

I1.2

3

三号刀位置

1L

24V

I1.3

4

四号刀位置

2L

24V

I1.4

5

五号刀位置

3L

24V

I1.5

6

六号刀位置

I1.6

7

七号刀位置

I1.7

8

八号刀位置

24V

24V

GND

GND

1M

24V

2M

24V

六、考核标准

实作成绩由以下几部分组成：

序号

考核工程

分值

考核标准

1

艺术灯的PLC控制

20

<1）硬件电路设计正确；<30%）

<2）基本实现工程所需的功能；<40%）

<3）程序控制思路清晰，能够解释各条程序的作用；<20%）

<4）独立完成。

<10%）

2

LED数码管显示控制

20

3

电机的星/三角启动控制

10

4

交通信号灯的自动控制

20

5

刀库捷径方向选择控制

20

6

提问

10

7

合计

100

实训总成绩＝平时成绩×0.1+实训报告成绩×0.2+实训综合操作成绩×0.7

平时成绩主要是考勤及平时纪律<包括是否玩游戏、实训态度等）情况。

实训报告成绩根据报告完成情况评定评分等级。

成绩评定为五级：

1优（90-100分>；

2良<80-89分）；

3中<70-79分）；

4差<60-69分）；

5不及格<60分以下）

实训实作成绩不足60分或者实训报告不合格者不予评定总成绩。

七、实训报告

实训报告要求完整性、整体性，有质量，报告的工程要填写清楚，具体。

有具体时间和日期、有所有程序设计的梯形图。