0A8000实验指导 S7200 V12文档格式.docx
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产品的模块是独立的,可以任意选择安装到小型台架或大型台架的模块类型。
甚至可以安装其他控制系统,以便进行PLC与其他设备的协同处理或联网运行。
2.A8000-BU实验系统
A8000-BU型箱式PLC实验装置由实验箱、PLC、软件、实验选件、配件等部分组成。
2.1实验箱
实验箱体为喷塑箱,坚固美观。
内部有两个电路板,一个CPU。
2.2PLC
主机PLC可选择的配置比较多,包括西门子LOGO、S7-200、S7-300,研华ADAM-8000,三菱FX1S、FX2N,欧姆龙CPM1A、CPM2A、CJ1M和CS1等。
系统一般提供不少于14DI/10DO的数字量。
如果选择的模块包括模拟量,则一般提供不少于2AI/1AO的模拟量。
本设备使用西门子S7-200CPU224。
2.3软件
(1)编程软件
采样针对各个PLC的编程软件,包括STEP7、CX-Programmer、FX-WIN和WINPLC等。
(2)实验软件
提供所有实验的参考例程,并加以详细注解,是教师教学以及学生学习的有力帮手和实验平台。
(3)上位监控开发软件
采用组态软件,提供一个学习和开发的平台,让学生接触到工业现场成熟应用的控制软件。
(4)上位监控实验软件
提供一些上位监控实验的例程,提供工业化典型范例。
对于网络化的PLC系统,提供统一的设备监控软件。
具有有关软件,请参考软件使用说明书。
2.4功能选件
除了在箱子或台面上提供的选件之外,还包括一些对象,可供选用:
远程变频调速控制系统
小型电梯
机械手
传送带
转台
等等。
第三部分PLC部分S7-200
1.PLC概述
可编程程序控制器(ProgrammableController)通常也称为可编程控制器。
它是以微处理器为基础,综合了计算机技术、自动控制技术而发展起来的一种通用的工业自动控制装置;
具有体积小、功能强、程序设计简单、灵活通用、维护方便等优点,本系统采用在工业领域有着广泛应用的西门子S7200系列PLC作为主控制器,完成一套过程控制实验系统,涵盖了《可编程控制器》、《信号和信息处理》、《传感技术》、《工程检测》、《模式识别》、《控制理论》、《自动化技术》、《智能控制》、《过程控制》、《自动化仪表》、《计算机应用和控制》、《计算机控制系统》等课程的教学实验与研究。
S7-200系列小型PLC可以应用于各种自动化系统。
系统组成如下图:
1-1、S7200-PLC系统组成
如图1-1所示,S7200PLC由主机、输入/输出接口、电源、模块扩展接口和外部设备接口、计算机编程软件等几个主要部分组成。
2.PLC的工作原理
PLC是采用“顺序扫描,不断循环”的方式进行工作的。
即在PLC运行时,CPU根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序,按指令步序号(或地址号)作周期性循环扫描,如无跳转指令,则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序,直至程序结束。
然后重新返回第一条指令,开始下一轮新的扫描。
在每次扫描过程中,还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。
PLC的扫描一个周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。
PLC在输入采样阶段:
首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读入,并将其写入各对应的输入状态寄存器中,即刷新输入。
随即关闭输入端口,进入程序执行阶段。
PLC在程序执行阶段:
按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令,经相应的运算和处理后,其结果再写入输出状态寄存器中,输出状态寄存器中所有的内容随着程序的执行而改变。
输出刷新阶段:
当所有指令执行完毕,输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中,并通过一定的方式(继电器、晶体管或晶闸管)输出,驱动相应输出设备工作。
3.PLCS7-200
S7-200系列是一种可编程序逻辑控制器。
它能够控制各种设备以满足自动化控制需求。
S7-200的用户程序中包括了位逻辑,计数器,定时器,复杂数学运算以及与其他智能模块通讯等指令内容,从而使它能够监视输入状态,改变输出状态以达到控制目的。
紧凑的结构、灵活的配置和强大的指令集使S7-200成为各种控制应用的理想解决方案。
S7-200CPU将一个微处理器、一个集成电源和数字量I/O点集成在一个紧凑的封装中,从而形成了一个功能强大的微型PLC,如图所示。
当你下载程序之后,S7-200就可以按照逻辑关系监控I/O设备从而实现你的应用要求。
CPU224外形尺寸120.5X80X62,程序存储区4096字,数据区2560字,掉电保存时间190小时,本机I/O:
14DI/10DO,最大扩展7个模块,单相6路30KHz高速计数器,双相4路20KHz高速计数器,对于DC的脉冲输出2路20KHz,模拟电位器2路。
实时时钟内置,通讯口1个RS485,有浮点数运算,IO映像区256个,布尔指令执行速度0.37us/指令。
注意,S7-200有直流供电和交流供电两种CPU。
如果是交流的,则DO为继电器输出,否则就是DC输出。
连接PC/PPI电缆
将PC/PPI电缆连接RS-232(PC)的一端连接到计算机上。
将PC/PPI电缆另外一端连接到PLC的编程口上。
4.Microwin4.0软件操作步骤:
打开STEP7-V4.0
通信设置步骤和软件使用简介
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.在设置好通信后,以下1-6步骤为软件操作基本流程。
注意:
如在实验箱上盖模块进行实验,请将模块的右下侧的24V与下盖的24V相连接,上盖的COM与下盖的GND相连接。
否则上盖实验无法进行。
第四部分实验部分
实验一基本指令的编程练习
在基本指令的编程练习实验区完成本实验。
一、实验目的
熟悉PLC实验装置。
熟悉编程软件操作。
掌握与、或、非逻辑功能和计时计数器的编程方法。
二、实验步骤
通过防转叠插锁紧线与PLC的主机相应的输入输出插孔相接。
(I0.0-1.5为PLC输入点,Q0.0-1.1为PLC输出点。
钮子开关S0-S7和按动按钮P0-P7是输入设备,模拟开关量的输入;
LED指示灯Q0-Q7、R0-R7是输出负载,用以模拟输出负载的通与断。
)
基本指令的编程练习时,模块的点数较多,在练习时用到几个点就接几个点,没用到时可以不接,如与、或、非逻辑指令练习时用到8个输入,4个输出,此时接12个点。
在编程软件中编写基本指令练习程序,并下载程序到PLC
在PLC中运行程序,动作相应的输入设备,观察输出指示灯是否符合程序逻辑。
三、参考程序
与、或、非逻辑
步序
指令
操作数
说明
器件号
LD
I0.0
输入
7
AN
I0.5
1
A
I0.1
8
=
Q0.2
或非门输出
2
Q0.0
与门输出
9
LDN
I0.6
3
I0.2
10
ORI
I0.7
4
O
I0.3
11
Q0.3
与非门输出
5
Q0.1
或门输出
12
END
程序结束
6
I0.4
定时器
有输入,开始计时
TON
T37,50
T37
延时5秒输出
有输入,计时器动作
TOF
T38,50
T38
延时5秒断开输出
TONR
T5,50
T5
延时5秒输出并保持
有输入,复位T5
13
R
定时器号和分辨率
定时器类型
分辨率
最大定时时间
定时器号
功能
首次扫描
使能接通
到达设定值
使能断开
1ms
32.767S
T0,T64
定时器位
OFF
当前值
开始计时
ON
继续计时直到32767
定时器位和当前值保持最后状态
10ms
327.67S
T1-T4
T65-T68
100ms
3276.7S
T5-T31
T69-T95
T32,T96
T33-T36
T97-T100
T37-T63
T101-T255
=预设值,停止计时
使能输入从ON到OFF跳变开始计时
计数器
计数输入
复位数入
CTU
C0,10
增计数10次
C0
计数到,输出
使能输入
CTD
C1,10
减计数10次
C1
计数值为0时输出
计数器类型
功能描述
计数器号
增计数器
每一个CU输入的上升沿,从当前计数值递增计数,到达预设值时计数器位置位,复位输入或执行复位指令,计数器复位。
C0-C255
减计数器
使能输入置位时,装入预设值,每一个CD输入的上升沿,从当前计数值递减计数,递减到0时计数器位置位,复位输入或执行复位指令,计数器复位。
增减计数器
CTUD
每一个CU输入的上升沿,从当前计数值递增计数,每一个CD输入的上升沿,从当前计数值递减计数,大于等于预设值时计数器位置位,复位输入或执行复位指令,计数器复位。
四、思考题
编写程序,将0-9的计数值在数码管上显示。
用计时指令编写程序,产生一个0.5秒的矩形脉冲,并用计数器记录10秒钟内的脉冲数。
实验二十字路口交通灯控制
在十字路口交通灯控制实验区完成本实验。
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。
进一步熟悉PLC的I/O连接。
熟悉计时和比较指令的应用。
二、控制要求
信号灯受一个起动开关控制,当起动开关接通时,信号灯系统开始工作,且先南北红灯亮,东西绿灯亮。
当起动开关断开时,所有信号灯都熄灭。
南北红灯亮维持30秒,在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮,并维持20秒。
到20秒时,东西绿灯闪烁,闪烁5秒后熄灭。
在东西绿灯熄灭时,东西黄灯亮,并维持5秒。
到5秒时, 东西黄灯熄灭,东西红灯亮,同时,南北红灯熄灭,绿灯亮。
东西红灯亮维持30秒。
南北绿灯亮维持20秒,然后闪亮5秒后熄灭。
同时南北黄灯亮,维持5秒后熄灭,这时南北红灯亮,东西绿灯亮。
周而复始。
三、输入/输出分配
(一)输入:
序号
名称
面板符号
程序符号
输入点
启动开关
SD
(二)输出:
名称
输出点
南北向绿灯
南北灯
红
S_NRed
南北向黄灯
黄
S_NYellow
南北向红灯
绿
S_NGreen
南北向汽车甲
乙
S_NCar
东西向绿灯
东西灯
甲
E_WCar
Q0.4
东西向黄灯
E_WGreen
Q0.5
东西向红灯
E_WYellow
Q0.6
东西向汽车乙
E_WRed
Q0.7
四、实验步骤
按照输入和输出两个配置表,将PLC的输入输出与相应面板符号的插孔用连接线连好;
按照输入输出配置,参照参考程序,编写实验程序;
下载编写程序到PLC,运行程序;
模拟动作实验板上的按钮和开关,验证所编程序的逻辑。
五、实验思考
参考程序用计时和比较指令来完成控制,熟悉计时和比较指令并说明它们的特点。
分析绿灯闪烁程序,自己编写一个两个灯交错闪烁的程序。
实验三LED数码显示
在LED数码显示实验区完成本实验。
熟悉数码显示指令的应用。
按启动按钮后,由八组LED发光二极管模拟的八段数码管开始显示:
随后显示数字及字符,显示次序是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9再返回初始显示,并循环不止。
如果按下保持按钮,当前显示的状态将会保持。
按开始键从保持状态开始显示。
如果按下停止按钮,将会停止显示并清除显示内容,再按开始键将从每一段开始显示。
启动按钮
START
保持按钮
KEEP
停止按钮
STOP
QB0
B
C
D
E
F
G
H
五.实验思考
分析参考程序的程序结构,画出流程图并说明它的特点。
实验四生产流水线模拟系统
在生产流水线的模拟控制实验区完成本实验。
熟悉移位指令的应用。
传送带共有3个工位,工件从1号位装入,分别在A(操作1)、B(操作2)、C(操作3)三个工位完成三种装配操作,经最后一个工位后送入仓库;
其它工位均用于传送工件。
实验有ST/SD开始/停止输入开关、MOVE移位输入按钮;
OP1、OP2、OP3分别模拟操作1、操作2、操作3;
S1、S2、S3、S4用来模拟传送带;
S5为仓库指示灯。
启动/停止开关
ST/SD
移位按钮
移位
操作1
OP1
操作2
OP2
操作3
OP3
传送A
传送B
传送C
传送D
仓库
试用多种指令编写控制程序。
实验五五相步进电机的模拟控制
在五相步进电机的模拟控制实验区完成本实验。
熟悉步进电机工作方式及其模拟控制编程方法。
要求对五相步进电动机完成五相十拍的模拟控制,所需步进次数可在C2计数器PV处更改,如需步进10次则将C2计数器PV改为10再下载程序,各相按以下方式通电:
A~AB~B~BC~C~CD~D~DE~E~EA
A相
B相
C相
D相
E相
参考程序用计数器和比较指令来完成控制,试用其他指令编写控制程序。
参考程序完成五相十拍步进电机控制,试完成五相五拍、五相十五拍步进电机的控制。
实验六液体混合装置控制的模拟
在液体混合装置控制的模拟实验区完成本实验。
熟悉液体混合装置的控制方式及其编程方法。
本装置为两种液体混合装置,SL1、SL2、SL3为液面传感器,液体A、B阀门与混合液阀门由电磁阀YV1、YV2、YV3控制,M为搅匀电机,控制要求如下:
初始状态:
装置投入运行时,液体A、B阀门关闭,混合液阀门打开5秒将容器放空后关闭。
起动操作:
按下起动按钮SB1,装置就开始按下面规律操作:
液体A阀门打开,液体A流入容器。
当液面到达SL2时,关闭液体A阀门,打开液体B阀门。
液面到达SL1时,关闭液体B阀门,搅匀电机开始搅匀。
搅匀电机工作5秒钟后停止搅动,混合液体阀门打开,开始放出混合液体。
当液面下降到SL3时,SL3由接通变为断开,再过5秒后,容器放空,混合液阀门关闭,开始下一周期。
停止操作:
按下停止按钮SB2后,在当前的混合液操作处理完毕后,停在初始状态,当有下一启动输入时,又开始工作。
Star
液位传感器1
SL1
液位传感器2
SL2
液位传感器3
SL3
液体A电磁阀
YV1
液体B电磁阀
YV2
排液电磁阀
YV3
搅拌电机
YKM
M
画出参考程序流程图。
试用其他方法或指令来完成控制。
实验七机械手动作的模拟
在机械手动作的模拟实验区完成本实验。
熟悉机械手的动作方式及其编程方法。
实验模拟一个将工件由A处传送到B处的机械手,上升/下降和左移/右移的执行用双线圈二位电磁阀推动气缸完成。
当某个