PLC实验指导书要点.docx
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PLC实验指导书要点
可编程序控制器原理及应用
实验指导书
（试用版）
电气信息工程训练中心
二零一六年三月
目录
前言1
实验一STEP7-Micro编程软件使用及基本指令仿真实验2
实验二定时器/计数器功能实验7
实验三十字路口交通灯控制10
实验四天塔之光（移位指令）实验13
实验五十字路口交通灯实验14
实验六鼓风机引风机控制实验16
实验七模拟量温度控制实验17
实验八组态软件应用实验19
前言
一、目的与任务
《可编程序控制器原理及应用》是自动化专业开设的一门核心专业技能课程，具有应用性、技术性、综合性较强的特点，通过实验和课程设计等实践环节的训练，可提高学生自动化专业的综合技术能力。
二、实验教学目标与基本要求
1、实践教学的目标：
要求学生熟悉PLC的工程设计、安装、调试的过程，具备独立运用PLC设计中小型控制系统的能力。
2、实践教学的基本要求：
（1）实验前认真预习、熟悉实验内容和要求，完成相关的程序设计;
（2）熟悉PLC实验装置的配置、性能、要求，PLC的I/O外部接线的能力;
（3）熟练掌握STEP7-Micro/WIN系统编程软件和仿真软件的运用；
（4）熟练掌握程序的设计、编译、下载和调试程序并能解决常见故障
（5）掌握模拟量的采集和处理，
（6）基本掌握组态软件在PLC控制系统的应用。
三、实验报告项目
实验报告撰写要求科学严谨、字迹工整，图形规范。
（1）实验目的；
（2）实验设备；
（3）实验原理和内容；
（4）实验流程图和PLCI/O接线图：
（5）实验步骤和实验结果（运行正确的程序）：
（6）实验心得和总结。
实验一S7-200STEP7-Micro/WIN32软件使用及仿真实验
一、实验目的
1、掌握V3.2STEP7MicroWIN编程软件的基本使用方法；
2、掌握西门子S7-200PLC仿真软件的基本使用方法；；
3、掌握位逻辑指令的应用；
4、掌握定时器和计数器的应用。
二、实验设备
安装了编程软件和仿真软件的微型计算机一台；
三、实验内容
（一）熟悉V3.2STEP7MicroWIN编程软件和仿真软件
以三相异步电动机启停程序为例，熟悉V3.2STEP7MicroWIN编程软件的使用方法。
梯形图如下：
2、进入编程环境：
双击桌面上V3.2STEP7MicroWIN图标，进入V3.2STEP7MicroWIN编程环境；
3、进入编程状态：
单击View（视图）中的程序块（ProgramBlock），进入编程状态；
4、选择编程语言：
打开菜单栏中的View，选择Ladder（梯形图）语言；（也可选STL（语句表）、FBD（功能块）
5、输入程序：
（1）选择MAIN主程序，在Network1中输入程序。
（2）单击Network1中的
（3）从菜单栏或指令树中选择相关符号。
如在指令树中选择，可在Instruction中双击BitLogic（位逻辑），从中选择常开触点符号，双击；再选择常闭触点符号，双击；再选择输出线圈符号，双击；将光标移到常开触点下面，单击菜单栏中的←，再选择常开触点，左移光标，单击，完成梯形图。
（4）保存程序：
在菜单栏中File（文件）—Save（保存），输入文件名，保存。
（5）编译
使用菜单“PLC”—“Compile（编译）”或“PLC”—“CompileAll（全部编译）”命令，或者用工具栏按钮
或
执行编译功能。
编译完成后在信息窗口会显示相关的结果，以便于修改。
6、导出程序：
命名建立一个后缀为awl的文件，并保存在桌面上。
8、通过输出窗口查看程序有无错误，如有，则按提示进行修改。
9、仿真运行和调试程序。
（1）打开并进入仿真软件，选择PLC型号（cpu224）；导入你编写的后缀为awl的文件；
展开梯形图或指令表。
（1）将CPU上的RUN／STOP开关拨到RUN位置；
（2）在工具栏按钮
和
改变CPU的运行状态；CPU上的黄色STOP状态指示灯灭，绿色指示灯亮；
（3）接通I0.0对应的按钮，观察运行结果，做好实验记录。
（4）监控程序状态
程序在运行时可以用工具栏按钮
对程序状态监控进行监控。
断开I0.0对应的按钮，再观察运行结果并监控程序，做好实验记录。
接通I0.1对应的按钮，再观察运行结果并监控程序，做好实验记录。
（二）位逻辑、置位复位和RS触发指令的应用，
所有内容见教材P79图2-16.
（三）定时器的认识实验
实验报告此项内容包括梯形图和时序图，并简单叙述个定时器的特点。
（1）通电延时
（2）断电延时
（3）保持型接通延时
（四）计数器的认识实验
（1）加计数器电路
（2）减计数器电路
（3）加减计数器电路
梯形图中的输入I0.0、I0.1分别连接对应控制实验单元的输入开关I0.0，I0.1，输出Q0.0，Q0.1，Q0.2分别连接对应控制实验单元的输出LED指示灯，然后打开编程软件，逐条输入程序，检查无误后，将所编程序下载到PLC运行，拨动输入开关，观察输出指示灯，观察是否符合正确逻辑结果，做好实验记录。
五、注意事项
1、认真遵守实验室各项规定要求；
2、完成的项目存在文件夹下以备教师检查。
3、实验报告字迹工整、图形规范，内容包括指导书的各项内容，
实验二基本指令应用实验
一、实验目的
1、熟悉PLC实验装置和CPU224PLC的系统结构；
2、掌握S7-200型PLC的输入输出配置及外围设备的联接方法；
3、初步认识PLC与计算机组成的PC/PPI通信网络和参数设置；
4、掌握V3.2STEP7MicroWIN编程软件的实际使用方法；
5、掌握位逻辑指令的应用。
6、掌握定时器和计数器指令的应用和时序图的画法。
二、主要实验设备
1、PLC实验装置和西门子CPU224PLC一台；
2、安装了V3.2STEP7MicroWIN编程软件的微型计算机一台；
3、连接S7-200PLC和计算机的通信接口的PC/PPI编程电缆一根；。
三、实验要求
1、将各部分程序分别下载到PLC中，观察梯形图中各有关的触点、线圈、定时器和计数器当前值的变化，比较三种定时器、三种计数器的运行特点，并画出定时器实验的时序图。
2、执行菜单命令“监视”→“STL”，切换到语句表显示方式，在RUN模式点击“程序状态”按钮，用小开关提供输入信号，观察各变量的状态变化。
四、实验内容
1、实验内容与实验一仿真实验的内容相同。
2、课堂练习2内容。
五、实验步骤
1、硬件接线
（1）观察PC／PPI电缆连接PLC和计算机；
（2）观察通信参数设置；
（3）将CPU224的RUN／STOP开关拨到TERM位置；
（4）将CPU输入端的1M与同侧的M端短接，将输出端的M与电源负端M短接；
（5）将I0.0、I0.1分别经过按钮或开关接到同侧电源正极L端，将Q0.0经灯接到M端；
（6）经老师检查无误后，给PLC上电。
2、进一步熟悉编程软件，操作步骤如下：
1）根据控制要求设计输入梯形图
2）程序的编译
3）下载（stop状态）
4）程序的运行（run）
5）监控
6）接通I0.0对应的按钮，观察运行结果，做好实验记录。
7）程序修改后重新上述步骤
3、建立符号表
在“引导条”单击“SymbolTable符号表”图标，或“View（检视）”菜单→“Component”→“SymbolTable（符号表）”项，打开符号表，将直接地址编号（如I0.0）用具有实际含义的符号（如正向起动按钮）代替。
4、符号寻址
在菜单中“View（检视）”—“SymbolAddressing（符号寻址）”，编写程序时可以输入符号地址或绝对地址，使用绝对地址时它们将被自动转换为符号地址，在程序中将显示符号地址。
观察程序变化。
六、实验注意事项
1、定时器电路和计数器电路是PLC程序设计中重要的基础电路，编写程序时一定要注意掌握定时器、计数器的工作原理，只有在此基础上才能真正掌握和灵活运用。
2、对于时序图一定要注意观察实际结果并在此基础上进行总结后完成。
接线完成一定要经教师检查，准确后才允许通电运行；
七、实验报告要求
（1）写上指导书1、2项内容，其它各项写出要点；
（2）画出各实验项目的梯形图和定时器程序运行的时序图；
（3）画出实验内容2的PLC外部接线图；
（4）整理分析运行和监控程序时出现的问题。
实验三抢答器控制
一、实验目的
1.进一步熟悉掌握基本指令的使用及编程方法
2.掌握抢答器控制系统的接线、调试、操作方法
二、实验仪器
序号
名称
型号与规格
数量
备注
1
可编程控制器实验装置
THPFSM-1/2
1
2
西门子S7-200PLC
3
编程软件
4
通讯电缆
5
计算机
面板图
三、控制要求
1.系统初始上电后，主控人员在总控制台上点击“开始”按键后，允许各队人员开始抢答，即各队抢答按键有效；
2.抢答过程中，1～4队中的任何一队抢先按下各自的抢答按键（S1、S2、S3、S4）后，该队指示灯（L1、L2、L3、L4）点亮，LED数码显示系统显示当前的队号，并且其他队的人员继续抢答无效；
3.主控人员对抢答状态确认后，点击“复位”按键，系统又继续允许各队人员开始抢答；直至又有一队抢先按下各自的抢答按键；
四、程序设计及调试
程序设计要点是如何实现抢答器指示灯的自锁功能，即某一抢答席抢答成功后，即使释放其抢答按钮，其指示灯仍亮直至主持人进行复位才熄灭。
五、端口分配及接线图
1.I/O端口分配功能表
序号
PLC地址（PLC端子）
电气符号
（面板端子）
功能说明
1.
I0.0
SD
启动
2.
I0.1
SR
复位
3.
I0.2
S1
1队抢答
4.
I0.3
S2
2队抢答
5.
I0.4
S3
3队抢答
6.
I0.5
S4
4队抢答
7.
Q0.0
1
1队抢答显示
8.
Q0.1
2
2队抢答显示
9.
Q0.2
3
3队抢答显示
10.
Q0.3
4
4队抢答显示
11.
Q0.4
A
数码控制端子A
12.
Q0.5
B
数码控制端子B
13.
Q0.6
C
数码控制端子C
14.
Q0.7
D
数码控制端子D
15.
主机输入1M接电源+24V；面板V+接电源+24V；面板+5V接电源+5V
电源正端
16.
主机1L、2L、3L、面板GND接电源GND
电源地端
2.控制接线图
注意：
PLCI/O输入输出接24V电源，数码显示接5V电源。
六、操作步骤
1.按控制接线图连接控制回路；
2.将编译无误的控制程序下载至PLC中，并将PLC模式选择至RUN状态；
3.分别点动“开始”开关，允许1～4队抢答。
分别点动S1～S4按钮，模拟四个队进行抢答，观察并记录系统响应情况。
4.尝试编译新的控制程序，实现不同于示例程序的控制效果。
七、实验报告要求
见实验指导书一，实验总结体会简述一下LED数码显示系统显示当前的队号的原理。
实验四天塔之光（移位指令）实验
一、实验目的
1、通过对工程实例的模拟，熟练地掌握PLC的编程和程序调试方法。
2、进一步熟悉PLC的I/O连接。
3、熟悉移位指令的应用，用PLC构成天塔之光控制系统。
二、实验设备
见实验指导书实验三
三、控制要求
1、使用左移（SHL-W）或右移（SHR-W）移位指令编程。
按启动按钮后，按以下的规律间隔一秒显示一个周期：
L1、L2、L3、L4、L5→L6、L7、L8、L9。
依此只亮一个灯。
2、使用循环左移（ROL-W）或右移（ROR-W）移位指令编程。
按启动按钮后，按以下的规律间隔一秒自动循环显示：
L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8、L9→L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8、L9……。
按停止按钮，L9显示完毕后停止。
四、天塔之光实验的面板图
右图中L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8、L9分别接主机的对应输出点Q0.0至Q0.7、Q1.0，启动按钮接主机的输入点I0.0,停止按钮接主机的输入点I0.1。
M端与主机的M端相连。
五、编制实验程序（指令表与梯形图）
根据实验要求自行编制程序并上机调试。
整理出程序运行时出现的现象。
六、实验报告要求
见实验指导书实验三。
（注意：
画出梯形图和I/O接线图）
实验五十字路口交通灯控制
说明：
本实验作为综合性设计实验，要求学生观察某十字路口的交通灯运行状态，可根据实验指导书要求，也可自行设计十字路口交通灯控制的实际动作，并根据动作要求设计I/O接口，可接指示灯模拟交通灯动作。
以下给出参考方案。
一、实验目的
熟练使用各基本指令，根据控制要求，掌握PLC的经验设计编程方法和程序调试方法，使学生了解用PLC解决一个实际问题的全过程。
二、实验设备
见实验指导书实验一
三、十字路口交通灯控制的实验面板图
实验面板中，下框中的南北红、黄、绿灯R、Y、G分别接主机的输出点Q0.0、Q0.1、Q0.2，东西红、黄、绿灯R、Y、G分别接主机的输出点Q0.3、Q0.4、Q0.5。
模拟南北向行驶车的灯接主机的输出点Q0.7，模拟东西向行驶车的灯接主机的输出点Q0.6。
SD接主机的输入端I0.0。
四、交通路口红、黄、绿灯的基本控制要求如下：
路口东西方向绿灯显示（南北方向亮红灯）20秒后，绿灯以占空比为50％的一秒周期（0.5秒脉冲宽度）闪烁3次（南北方向亮红灯），然后变为黄灯亮2秒（南北方向红灯亮）；然后南北方向绿灯显示（南北方向亮红灯）25秒后，绿灯以占空比为50％的一秒周期（0.5秒脉冲宽度）闪烁3次（东西方向亮红灯），然后变为黄灯亮2秒（东西方向红灯亮）；如此循环工作。
十字路口交通灯示意图
十字路口交通灯时序图
五、实验内容及要求
（1）按参考电路图完成PLC电路接线。
（2）输入参考程序并编辑。
（3）编译、下载、调试应用程序。
（4）通过实验模板，显示出正确运行结果。
（5）将小车灯加到程序中。
要求：
该方向绿灯亮时（无论闪烁与否），该方向小车允许通行，该方向的小车灯亮。
注意：
程序上、下载时，必须给PLC上电，并将CPU置于STOP状态。
六、编制实验程序（指令表与梯形图）
由学生根据实验要求自行编制程序并上机调试。
整理出程序运行时出现的现象。
并画出程序设计框图、梯形图及硬件连线图。
七、实验报告要求
见实验指导书一
实验六锅炉引风机鼓风机控制
一、实验目的
3.熟悉和掌握应用顺序功能图设计程序的方法
4.掌握STEP7编程软件状态表和符号表的应用。
5.掌握锅炉引风机鼓风机控制系统的PLC接线、程序编辑和调试方法
二、实验仪器
序号
名称
型号与规格
数量
备注
6
可编程控制器实验装置
THPFSM-1/2
1
7
西门子S7-200PLC
8
编程软件
9
通讯电缆
10
计算机
三.控制要求和设计步骤
锅炉引风机和鼓风机控制：
1.按启动按钮，引风机立即启动，延时10秒后，鼓风机开始运行。
2.按停止按钮，鼓风机停止运行，延时15秒后引风机才停止运行。
设计步骤：
a）首先根据控制要求画出PLC的I/O接线图；
b）画出顺序功能图；
c）画出梯形图。
四、程序编辑、运行及调试
a）程序设计可使用顺序设计法的起保停、置位复位和顺序控制指令等方法；
b）程序编辑中注意状态表和符号表的应用。
五、端口分配及接线图
1.I/O端口分配功能表
序号
PLC地址（PLC端子）
电气符号
（面板端子）
功能说明
17.
I0.0
SD
启动
18.
I0.1
SR
停止
19.
Q0.0
引风机
20.
Q0.1
鼓风机
六、实验报告要求
除原来基本要求外，PLC接线图、顺序功能图和梯形图整洁规范。
实验七模拟量温度控制实验
一、实验目的
1、通过实验学习温度传感器、变送器的使用方法。
2、掌握模拟量模块EM235的外部接线方法。
3、学习掌握温度显示和两位式（上下限）控制的程序设计方法。
二、实验设备
1、安装了CPU224PLC及EM235模拟量扩展模块实验装置一台
2、安装了STEP7-Micro/WIN32编程软件的计算机一台
3、Pt100温度传感器（变送器）一只
三、实验内容及方法
1、使用温度传感器，分别用整数和实数（通过转换指令）显示测量温度；
2、利用比较指令设计一个简单的两位式温度控制系统，设定温度为33℃。
。
3、温度传感器变送器及EM235的特性参数：
Pt100:
0---100℃（0---200℃-50---150℃）4---20mA
EM235:
A/D（0---32000）
四、模拟量模块及温度传感器接线图
五、实验报告
（1）画出PLC模拟量模块接线图；
（2）写出运算步骤和公式，整数和实数的显示和控制程序；
（3）总结分析实验过程的问题及解决的方法。
注意你使用的温度传感器的测量范围。
实验八组态王监控软件应用入门实验
一、实验目的
1、学习工控组态软件的文件建立、设备连接和变量定义。
2、熟悉工控组态软件的绘图工具
3、基本掌握组态王在PLC系统中的基本使用方法
二、实验设备
1、THPLC-A型实验装置一台
2、安装了STEP7-Micro/WIN32编程软件和组态王的计算机一台
3、PC/PPI编程电缆。
三、实验内容
1、监控对象控制程序：
两台电机按启动按钮顺序延时20秒启动，按停止按钮同时停止。
为了监控定时器时间的变化，增加一条将定时器数据送到PLC变量存储器（V）的指令。
程序调试成功方可进行组态王学习。
2.学习工控组态软件的文件和工程项目的建立、组态软件与设备的通信连接，变量的定义与连接。
学习工控组态软件的绘图工具应用，监控对象为两台电动机的运行监控，完成温度控制的图表和曲线的绘制。
四、组态实验步骤
首先编写梯形图控制程序并完成调试运行，然后双击桌面组态王图表进入工程管理器。
4.1创建工程
在工程管理器中选择菜单“文件/新建工程”，或者点击工具栏的“新建”按钮，根据“新建工程向导”对话框完成工程创建
4.2定义设备
定义设备即完成组态软件与S7-200PLC的通讯，参看教材p321第八行开始的定义外部设备通讯的有关部分。
根据工程中实际使用的设备进行定义，本实验使用西门子PLC设备，定义设备名称为“PLC”。
4.3定义外部设备变量
在组态王工程浏览器指令树形目录的数据词典中定义3个变量：
一个存储定时器数值的寄存器（整数型V），两个继电器输出Q0.0和Q0.1（离散型I/O）。
4.2组态画面
双击工程管理器中的工程，打开工程浏览器，在工程浏览器中左侧的“工程目录显示区”中选择“画面”，在右侧视图中双击“新建”，弹出新建画面对话框。
画面属性设置，进行监控画面组态，绘制指示灯（代替电动机）和仪表、数字等形式显示PLC控制系统的工作状态，在工具箱和图库中选中相应图。
五、实验报告
（1）实验报告整洁规范；
（2）写出控制系统的梯形图；
（3）写出所使用组态王的文件和工程项目建立、通讯连接、变量定义、画面设计组态及运行的详细步骤；
（4）画出简单的监控画面。
。
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