S7200实验指导书.docx

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S7200实验指导书

可编程控制器

（PLC）

实

验

任

务

书

输变电1505/06班

指导老师：

梁峰

安徽水电学院PLC实验室

2017．04

实验一基本逻辑指令编程实验

一、实验目的：

1.熟悉S7-200PLC的组成，电路接线和开机步骤。

2.熟悉西门子STEP7MicroWIN32编程软件的使用方法。

3.掌握基本逻辑指令LD、LDI、AND、ANI、OR、ORI的使用方法。

4.掌握定时器、计数器指令的使用方法及定时器、计数器波形的画法和含义。

。

5.掌握置位、复位及脉冲指令的使用方法。

6.学会用基本逻辑指令实现顺控系统的编程。

7.学会PLC程序调试的基本步骤及方法。

二、实验设备：

TKPLC-2实验台：

主机挂件（西门子S7－200PLC）、基本逻辑指令实验挂件、继电器实

验挂件、电动机、PC机、连接导线

三、预习内容：

1.熟悉西门子STEP7MicroWIN32编程软件的使用方法，请自学教材第2章的全部内容。

2.熟悉西门子S7200PLC的基本位设备：

I、Q、M、T、C的编址。

3.熟悉西门子基本逻辑指令与、或、输出、定时器、计数器、置位、复位及脉冲指令的基本格式及使用方法。

4.预习本次实验内容，在理论上分析运行结果，预先写出程序的调试步骤。

四、实验步骤：

1.了解S7－200PLC的组成，熟悉PLC的电源，输入信号端I和公共端1M～4M，输出信号端Q和公共端1L～5L；PLC及PC机的串行通讯口、编程电缆的连接；PLC上扩展单元插口的连接方法；RUN/STOP开关及各类指示灯的作用等。

2.电源电路连接好后经指导教师检查无误，并将RUN/STOP开关置于STOP后，方可接入

220V交流电源。

3.在PC机启动西门子STEP7MicroWIN32编程软件，新建工程，进入编程环境。

4.根据实验内容，在STEP7MicroWIN32编程环境下输入梯形图程序，编译后，下载到PLC中。

5.程序运行调试并修改。

五、实验内容：

（一）必做实验

1.走廊灯两地控制程序

（1）控制要求：

（2）

（3）

走廊灯两地控制：

楼上开关、楼下开关均能控制走廊灯的亮灭。

输入/输出信号定义：

输入：

I0.0—楼上开关（非自复式开关）

I0.1—楼下开关（非自复式开关）

参考程序（梯形图），如图1.1：

输出：

Q0.0—走廊灯

（4）

图1.1两地控制PLC程序

程序分析：

由于Q0.0（I0.0?

I0.1）（I0.0?

I0.1），故当I0.0

I0.1中任I0.0和I0.1中

任一输入点状态变化时，均能影响到输出点Q0.0的状态。

（5）

思考：

①上机运行以上程序，写出运行结果.

②编程实现走廊灯三地控制：

走廊东侧开关、走廊西侧开关均能控制走廊灯的亮灭。

I0.0

I0.1

Q0.0

0

0

走廊中间开关、

0

01

1

0

1

1

运行结果

2.

汽车转弯灯控制程序（较难题）

控制要求：

汽车驾驶台上有一个转换开关。

当开关扳向左边时，左灯闪亮（亮灭各一秒）关扳向右边时，右灯闪亮（亮灭各一秒）关灯，则过10秒钟自动停止闪亮。

（2）输入/输出信号定义：

输入：

I0.0—开关打在中间

I0.1—开关打在左边

I0.2—开关打在右边

（3）参考程序

（1）

；当开

；当开关扳向中间时，关左、右灯。

若司机忘了

输出：

Q0.0—左灯

Q0.1—右灯

（梯形图）如图1.4：

（4）程序分析：

当I0.1（或者I0.2）接通时，T37与T38构成一振荡器，T37的触点波形为一周期为2秒，占空比为50％的方波，根据接通的触点是I0.1还是I0.2，控制Q0.0（左灯）或Q0.1（右灯）闪光。

计数器C0对T38的上升沿进行计数，当计数值为5时（时间为10秒），C0常闭触点断开，Q0.0（或Q0.1）不再闪光。

司机将I0.0接通后，C0被复位，可以进行下一次的计数工作。

（5）思考：

1分析上述程序，Q0.0、Q0.1会不会同时通电，为什么？

2画出Q0.0、Q0.1的波形图。

二）选做实验

1.电动机正、反转控制程序

（1）控制要求：

电动机能正/反转、停车；正/反转可任意切换；有自锁、互锁环节

（2）输入/输出信号定义：

输入：

I0.0

—正转启动按钮

输出：

Q0.0—电动机正转

I0.1

—反转启动按钮

Q0.1

—电动机反转

I0.2

—停车按钮

I0.3

—FR过载保护

（3）PLC电气原理图绘制

①主电路：

从电源到电动机的大电流电路，与继电器电路相同见图1.6（a）。

②控制电路：

PLC到接触器线圈电路，取代继电器电路中的控制电路，在硬件图上

图1.6正反转电路PLC电气原理图

（4）参考程序（梯形图）见图1.7：

图1.7正反转程序

（5）程序分析：

在反转输出Q0.1、停止按钮I0.2断开的情况下，按下正转输入按钮I0.0，此时正转

输出Q0.0接通并自锁，电机正转。

反转的情况类似。

该程序可实现电动机的正－停－反控制。

（6）调试运行：

1在基本逻辑指令实验挂件上模拟调试，验证程序的正确性

2在将主机、继电器实验挂件、电动机、PC机连接在一起，调试运行真实系统

（7）思考：

①上机运行以上程序，写出运行结果

②写出以上程序的逻辑表达式

3说出模拟调试与真实系统调试时的

优缺点。

2.将继电器控制系统改为PLC控制系统。

（1）控制要求：

将图1.8的继电器控制系统改为PLC控制系统。

（2）电路工作原理：

该电路是一个顺序启动，顺序停车的电路。

启动顺序：

电动机M0.1启动→电动机M0.2启动停车顺序：

电动机M0.2停车→电动机M0.1停车

①电动机M1:

启动：

压下启动按钮SB2→接触器KM1线圈通电，其常开触点闭合→电动机M1运行，同时KM1形成自锁，为接触器KM2线圈通电做好准备。

停车：

电动机M2没有启动，压下停止按钮SB1→接触器KM1线圈断电，其常开触点断开→电动机M1停止运行，同时KM1自锁解除。

②电动机M2:

启动：

电动机M1已启动→压下启动按钮SB4→接触器KM2线圈通电，其常开触点闭

合→电动机M2运行，同时KM2形成自锁。

停车：

压下停止按钮SB3→接触器KM2线圈断电，其常开触点断开→电动机M2停止

运行，同时KM2自锁解除。

3保护环节：

电动机M1与M2均设有过载保护FR1、FR2，任意一台电动机过载，两台电动机均停止运行。

主电路上还设有短路保护。

（3）输入/输出信号定义：

输入：

I0.0—

M0.1启动按钮

SB2

输出：

Q0.0—电动机

M0.1运行

I0.1—

M0.1停车按钮

SB1

Q0.1

—电动机

M0.2运行

I0.2—

M0.2启动按钮

SB4

I0.3—

M0.2停车按钮

SB3

I0.4—

M0.1过载保护

FR1

I0.5—

M0.2过载保护

FR2

（4）PLC电气原理图绘制

①主电路：

从电源到电动机的大电流电路，与继电器电路相同见图1.8（a）。

②控制电路：

PLC到中间继电器KA到接触器KM线圈电路，取代继电器电路中的控制电路，自行设计。

（5）参考程序（梯形图）：

自行设计。

（6）运行调试：

①不使用PLC，按照图1.6在继电器实验挂件、电动机上接线并运行

②使用PLC，按自行设计的PLC电气原理图在继电器实验挂件、电动机上接线并运行

（7）思考：

比较PLC系统与继电器系统在连线上的复杂性

六、实验报告

本次实验报告的内容主要是：

1.实验目的：

本次实验主要达到的要求及目的。

2.实验设备：

本次实验的主要设备。

3.预习内容：

预习本次实验内容后，写出理论分析程序运行结果及程序调试步骤。

4.实验具体步骤：

如何连接硬件、编写程序、下载程序、调试程序、观察结果、修改程序。

5.实验程序上机验证：

写出运行后得到的结果，并分析与预习中的结果是否相同

6.做思考题并写出程序。

7.心得体会：

本次实验中遇到的问题、解决方法及收获。

实验二设计性实验

第1题

某专用钻床用来加工圆盘状零件上均匀分布的6个孔（见下图）。

1、控制要求：

操作人员放好工件后，按下起动按钮X0，Y0变为ON，工件被夹紧，夹紧

后压力继电器X1为ON，Y1和Y3使两只钻头同时开始工作，钻到由限位开关X2和X4设定的深度时，Y2和Y4使两只钻头同时上行，升到由限位开关X3和X5设定的起始位置时停止上行。

两个都到位后,Y5使工件旋转60°，旋转到位时X6为ON，同时设定值为3的计数器C0的当前值加1，旋转结束后又开始钻第二对孔。

3对孔都钻完后，计数器的当前值等于设定值3，Y6使工件松开，松开到位时，限位开关X7为ON，系统返回初始状态

2、实操任务要求

（1）编制主要设备材料表；

（2）I/O地址分配表；

（3）编制PLC控制梯形图；

（4）控制设备安装接线；

（5）检查后加电试运转与故障排除；

（6）记录总结运行结果，编制操作说明书；

第2题

两种液体混合装置控制系统

要求：

有两种液体A、B需要在容器中混合成液体C待用，初始时容器是空的，所有输出均失效。

按下启动信号，阀门X1打开，注入液体A；到达I时，X1关闭，阀门X2打开，注入液体B；到达H时，X2关闭；开启搅拌器R，搅拌5s钟；打开阀门X3，释放液体C；当最低位液位传感器L=1时，关闭X3进入下一个循环。

按下停止按钮,要求停在初始状态。

阀X1

液体A

液体B

阀X3

搅拌器R

混合装置控制系统PLC控制要求

请用PLC控制两种液体混合的一个自动工作过程，包括以下四个步骤：

（1）手动按下起动按钮（SB1），阀门X1打开，注入液体A；

（2）液位到达I时，X1关闭，阀门X2打开，注入液体B；

（3）液位到达H时，X2关闭，开启搅拌器R，搅拌5s钟；

（4）打开阀门X3，释放液体C，当最低位液位传感器L=1时，关闭X3进入下一个循环。

直到按下停止按钮停止所有工作。

实操任务要求：

（1）编制主要设备材料表；

（2）I/O地址分配表；

（3）编制PLC控制梯形图；

（4）控制设备安装接线；

（5）检查后加电试运转与故障排除；

（6）记录总结运行结果，编制操作说明书；

（7）提交材料清单：

PLC接线图、设备材料表、I/O地址分配表、操作说明书。

第3题

送料小车控制系统的设计

1．送料小车系统说明

送料车示意图如图B.1所示。

该车由电动机拖动，电动机正转，车子前进，电动机反转，车子后退。

控制任务说明如下：

（1）单周期工作

按动送料按钮，预先装满料的车子便自动前进。

到达卸料处，SW2自动停止运行，开始卸

料，经过10s时间后卸料完毕，送料车回到装料处（SW1），装满料等待下一次送料。

（2）自动循环方式工作要求送料车在装料处装料后，当按动送料按钮时，送料车开始送料，到达卸料处停10s进行卸料后，自动返回装料处装料，预设装料时间是20s，送料车在20s后自动到卸料处卸料，然后再返回装料，如此反复，自动运行。

（3）小车可以紧急停止，而且可以手动控制送料车的前进和后退。

2．设计要求根据系统说明要求和目标，理清输入/输出信号的关系和状态，列出I/O分配表，绘制PLC硬件接线图和顺序功能图，设计控制梯形图程序或语句表。

3.设计报告报告内容包括设计思路和方案，器件的选择，I/O地址分配表，功能图，梯形图，程序清单，调试过程和心得。

装料处

手动后退手动前进

图送料小车示意图

第4题水塔水位控制

实操要求：

利用PLC、液位继电器和变频调速器实现水塔水位的多级速度控制。

水箱水位控制要求：

初始状态：

水箱没有水，液位开关S4断开（S4为OFF）。

本装置上电后，按动启动按钮，电动阀Y通电（Y为ON）水箱开始注水，水箱水位达到S4高度后，液位开关S4闭合（S4为ON），水箱水位达到S3高度（水满）时，液位开关S3闭合（S3为ON）→注水电动阀Y断电（Y为OFF），水箱停止注水。

此后，随着水塔水泵抽水过程的进行，水箱液面逐渐降低，液位开关S3（S3＝OFF）复位，随着抽水过程的继续进行，水箱液面继续降低，当液面低于开关S4时，液位开关S4复位（S4为OFF）→电动阀Y再次

通电（Y为ON）水箱（自动）注水，水位达到S3时再次停止注水。

如此循环，使水箱水位保持

在S3～S4之间。

水塔水位控制要求：

水塔水位（水深5米），其中最高和最低液位使用液位继电器检测，其它液位用开关替代。

水泵电机要求使用变频调速器控制，水泵电机共设置低速、中速、全速三个抽水速度，水泵电机全速运行时，变频调速器停止工作。

当水箱水位高于S4液位，并且水塔水位（水深5米）低于水塔最低允许液面开关S2时（液位开关S2为OFF）→水泵电动机M开始全速运行，向水塔抽水，水深达到3米时，水

泵电动机M中速运行，水深达到4米时，水泵电动机M低速运行，当液面达到最高液位开关S1时→水塔电机M停止抽水（M为OFF）；循环控制使得水塔水位自动保持在S1～S2之间变

化。

任务要求

图1水塔水位模拟图

任务要求

（1）控制工艺设计；

（2）电机控制主回路设计（主回路图）；

（3）编制设备材料表

（4）绘制I/O接线图；

（5）编制PLC控制梯形图；

（6）控制设备安装接线；

（7）检查后加电试运转与故障排除；

（8）纪录总结运行结果，编制设计报告与操作说明书。