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plc实训实验指导书

编程元件和常用指令

一、S7-200的编程元件

PLC是采用软件编制程序来实现控制要求的。

编程时要使用到各种编程元件，它们可提供无数个动合和动断触点。

编程元件是指输入寄存器、输出寄存器、位存储器、定时器、计数器、通用寄存器、数据寄存器及特殊功能存储器等。

PLC内部这些存储器的作用和继电接触控制系统中使用的继电器十分相似，也有“线圈”与“触点”，但它们不是“硬”继电器，而是PLC存储器的存储单元。

当写入该单元的逻辑状态为“1”时，则表示相应继电器线圈得电，其动合触点闭合，动断触点断开。

所以，内部的这些继电器称之为“软”继电器。

S7-200系列CPU224、CPU226部分编程元件的编号范围如表1-1所示。

表1-1S7-200系列CPU224、CPU226部分编程元件的编号范围与功能说明

元件名称

符号

编号范围

功能说明

输入寄存器

I0.0～I1.5共14点

接受外部输入设备的信号

输出寄存器

Q0.0～Q1.1共10点

输出程序执行结果并驱动外部设备

位存储器

M0.0～M31.7

在程序内部使用，不能提供外部输出

定时器

256（T0～t255）

T0,T64

保持型通电延时1ms

T1～T4,T65～T68

保持型通电延时10ms

T5～T31,T69～T95

保持型通电延时100ms

T32,T96

ON/OFF延时,1ms

T33～T36,T97～T100

ON/OFF延时,10ms

T37～T63,T101～T255

ON/OFF延时,100ms

计数器

C0～C255

加法计数器，触点在程序内部使用

高速计数器

HC0～HC5

用来累计比CPU扫描速率更快的事件

顺控继电器

S0.0～S31.7

提供控制程序的逻辑分段

变量存储器

VB0.0～VB5119.7

数据处理用的数值存储元件

局部存储器

LB0.0～LB63.7

使用临时的寄存器，作为暂时存储器

特殊存储器

SM0.0～SM549.7

CPU与用户之间交换信息

特殊存储器

SM（只读）

SM0.0～SM29.7

接受外部信号

累加寄存器

AC0～AC3

用来存放计算的中间值

二、常用指令

S7-200的SIMATIC常用指令如表1-2所示。

表1-2S7-200的SIMATIC常用指令

助记符

节点命令

功能说明

上升沿检测

下降沿检测

赋值

S_BIT,N

置位一个区域

复位一个区域

SHRB

DATA,S_BIT,N

移位寄存器

SRB

SLB

OUT,N

字节右移N位

字节左移N位

RRB

RLB

OUT,N

字节循环右移N位

字节循环左移N位

TON

TOF

Txxx,TP

通电延时定时器

断电延时定时器

CTU

CTD

Cxxx,PV

加计数器

减计数器

JMP

跳到指定的标号

实验箱使用说明

实验箱由两块实验板组成。

其中一块采用2mm厚的单面敷铜板，另一块采用2mm厚的双面敷铜板，正面印有元器件图形符号字符及连线，反面是相应连接线和焊接好的相应器件。

实验连接点、测试点采用高可靠性自锁紧防转座，接触性能良好，实验可靠。

一、技术性能

1、输入电源：

交流220V±5%50HZ

2、工作环境：

温度-10℃～+40℃相对湿度<85%（25℃）

二、操作和使用说明

1.为了防止主机的输入输出接线柱和螺钉因实验时频繁的装拆而导致损坏，本实验箱设计时已将这些接点用固定连接线连到实验面板的固定插孔处。

实验板上容易接错导致系统损坏的部分线路，以及一些对学生无技能要求的部分线路已经连好，其它线路则可应用插线进行连线。

2.编程时，先用编程电缆PC/PPI电缆将主机和计算机连起来，再将主机上的“RUN”、“STOP”置于“STOP”状态，即可将程序写入主机。

3.实验时，断开“可编程控制器主机面板图”中的电源开关，按实验要求接好外部连线。

检查无误后，接通电源开关，将主机上的“RUN”、“STOP”开关置于“RUN”状态，即可按要求进行实验。

实验一定时器/计数器功能实验

一、实验目的

掌握定时器、计数器的正确编程方法，并学会定时器和计数器扩展方法,用编程软件对可编程控制器的运行进行监控。

二、编制梯形图并写出实验程序

1.定时器的认识实验

定时器的控制逻辑是经过时间继电器的延时动作，然后产生控制作用。

其控制作用同一般延时继电器。

图1梯形图参考图

2．定时器扩展实验

由于PLC的定时器和计数器都有一定的定时范围和计数范围。

如果需要的设定值超过机器范围，我们可以通过几个定时器和计数器的串联组合来扩充设定值的范围。

图2梯形图参考图

3．计数器认识实验

西门子S7-200系列的内部计数器分为加计数器,减计数器和加减计数器三种。

图3梯形图参考图

4、计数器的扩展实验

实验二装配流水线的模拟控制

一、实验目的

了解移位寄存器指令（包括左移位,右移位指令）在控制系统中的应用及编程方法。

二、实验原理

使用移位寄存器指令，可以大大简化程序设计。

移位寄存器指令所描述的操作过程如下：

若在输入端输入一串脉冲信号，在移位脉冲作用下，脉冲信号依次移到移位寄存器的各个继电器中，并将这些继电器的状态输出，每个继电器可在不同的时间内得到由输入端输入的一串脉冲信号。

三、装配流水线模拟控制的实验面板图

图4装配流水线的模拟控制面板

图中上框中的A～H表示动作输出（用LED发光二极管模拟），下框中的A、B、C、D、E、F、G、H插孔分别接主机的输出点.Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4、Q0.5、Q0.6、Q0.7。

启动、移位及复位插孔分别接主机的输入点I0.0、I0.1、I0.2。

四、实验要求

传送带共有十六个工位，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。

五、编制梯形图并写出程序。

实验三三相异步电动机的星/三角换接启动控制

一、实验目的

1、掌握电机星/三角换接启动主回路的接线。

2、学会用可编程控制器实现电机星/三角换接降压启动过程的编程方法。

二、实验要求

合上启动按钮后，电机先作星形连接启动，经延时6秒后自动换接到三角形连接运转。

三、三相异步电动机星/三角换接启动控制的实验面板

上图下框中的SS、ST、FR分别接主机的输入点I0.0、I0.1、I0.2；将KM1、KM2、KM3分别接主机的输出点Q0.1、Q0.2、Q0.3；COM端与主机的1L端相连；本实验区的+24V端与主机的L+端相连。

KM1、KM2、KM3的动作用发光二极管来模拟。

四、编制梯形图并写出程序

实验四LED数码显示控制

一、实验目的

了解并掌握置位与复位指令S、R在控制中的应用及其编程方法。

二、置位与复位指令SET、RST的介绍

S为置位指令，使动作保持；R为复位指令，使操作保持复位。

当I0.0一接通，即使再变成断开，Q0.0也保持接通。

I0.1接通后，即使再变成断开，Q0.0也将保持断开。

用R指令可以对定时器、计数器、数据寄存器、变址寄存器的内容清零。

三、控制要求

按下启动按钮后，由八组LED发光二极管模拟的八段数码管开始显示：

先是一段段显示，显示次序是A、B、C、D、E、F、G、H。

随后显示数字及字符，显示次序是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、b、C、d、E、F，再返回初始显示，并循环不止。

四、LED数码显示控制的实验面板

图6LED数码显示控制面板

上图中，下框中的A、B…H分别接主机的输出点Q0.0、Q0.1…Q0.7；SD接主机的输入点I0.0。

上框中的A、B、C、D、E、F、G、H用发光二极管模拟输出。

五、编制梯形图并写出程序：

实验五五相步进电机的模拟控制

一、实验目的

了解并掌握移位指令在控制中的应用及其编程方法。

二、控制要求

要求对五相步进电动机五个绕组依次自动实现如下方式的循环通电控制：

第一步：

A-B-C-D-E

第二步：

A-AB-BC-CD-DE-EA

第三步：

AB-ABC-BC-BCD-CD-CDE-DE-DEA

第四步：

EA-ABC-BCD-CDE-DEA

三、五相步进电动机的模拟控制的实验面板

图7五相步进电机的模拟控制面板

上图中，下框中的A、B、C、D、E分别接主机的输出点Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4、Q0.5；SD接主机的输入点I0.0。

上框中发光二极管的点亮与熄灭用以模拟步进电机五个绕组的导电状态。

四、编制梯形图并写出程序

五、实验设备

1、THSMS-A型、THSMS-B型实验装置THSMS-1型、THSMS-2型实验箱一台

2、安装了STEP7-Micro/WIN32编程软件的计算机一台

3、PC/PPI编程电缆一根

1、锁紧导线若干

五、练习题：

1、试编制三相步进电机单三拍反转的PLC控制程序。

2、试编制三相步进电机三相六拍正转的PLC控制程序。

3、试编制三相步进电机双三拍正转的PLC控制程序。

4、试编制五相十拍运行方式的PLC控制程序。

实验六十字路口交通灯控制的模拟

一、实验目的

熟练使用各基本指令，根据控制要求，掌握PLC的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、控制要求

信号灯受一个启动开关控制，当启动开关接通时，信号灯系统开始工作，且先南北红灯亮，东西绿灯亮。

当启动开关断开时，所有信号灯都熄灭。

南北红灯亮维持25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，东西绿灯闪亮，闪亮3秒后熄灭。

在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持2秒。

到2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（25）秒。

南北绿灯亮维持20秒，然后闪亮3秒后熄灭。

同时南北黄灯亮，维持2秒后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮。

周而复始

三、十字路口交通灯控制的实验面板图

图8十字路口交通灯控制面板

实验面板图中，下框中的南北红、黄、绿灯R、Y、G分别接主机的输出点Q0.2、Q0.1、Q0.0，东西红、黄、绿灯R、Y、G分别接主机的输出点Q0.5、Q0.4、Q0.3，模拟南北向行驶车的灯接主机的输出点Q0.6，模拟东西向行驶车的灯接主机的输出点Q0.7；下框中的SD接主机的输入端I0.0。

上框中的东西南北三组红绿黄三色发光二极管模拟十字路口的交通灯。

四、编制梯形图并写出实验程序

实验七天塔之光

一、实验目的

用PLC构成闪光灯控制系统。

二、控制要求

合上启动按钮后，按以下规律显示：

L1、L2、L9→L1、L5、L8→L1、L4、L7→L1、L3、L6→L1→L2、L3、L4、L5→L6、L7、L8、L9→L1、L2、L6→L1、L3、L7→L1、L4、L8→L1、L5、L9→L1→L2、L3、L4、L5→L6、L7、L8、L9→L1、L2、L9，按照此规律自动循环。

三、天塔之光的实验面板图

图9天塔之光控制面板

上图中，下框中的L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8、L9分别接主机的输出点Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4、Q0.5、Q0.6、Q0.7、1.0。

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。

四、编制梯形图并写出实验程序

五、练习题

（1）隔两灯闪烁：

L1、L4、L7亮，1秒后灭，接着L2、L5、L8亮，1秒后灭，接着L3、L6、L9亮，1秒后灭，接着L1、L4、L7亮，1秒后灭，如此循环。

试编制程序，并上机调试运行。

（2）发射型闪烁：

L1亮，2秒后灭，接着L2、L3、L4、L5亮2秒后灭，接着L6、L7、L8、L9亮2秒后灭，接着L1亮，2秒后灭，如此循环。

试编制程序，并上机调试运行。

实验八液体混合装置控制的模拟

一、实验目的

熟练使用置位和复位等各条基本指令，通过对工程实例的模拟，熟练地掌握PLC的编程和程序调试。

二、液体混合装置控制的模拟实验面板图：

图6-9-1所示

液体混合装置控制面板

上图下框中的V1、V2、V3、M分别接主机的输出点Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3；起、停按钮SB1、SB2分别接主机的输入点I0.0、I0.1；液面传感器SL1、SL2、SL3分别接主机的输入点I0.2、I0.3、I0.4。

上图中，液面传感器利用钮子开关来模拟，启动、停止用动合按钮来实现，液体A阀门、液体B阀门、混合液阀门的打开与关闭以及搅动电机的运行与停转用发光二极管的点亮与熄灭来模拟。

三、控制要求

由实验面板图可知：

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为搅动电机，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20秒将容器放空后关闭。

启动操作:

按下启动按钮SB1，装置就开始按下列约定的规律操作：

液体A阀门打开，液体A流入容器。

当液面到达SL2时，SL2接通，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，搅动电机开始搅动。

搅动电机工作6秒后停止搅动，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2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（完成本次周期不再执行下个周期），才停止操作（停在初始状态上）。

四、编制梯形图并写出程序

实验九机械手动作的模拟

一、实验目的

用数据移位指令来实现机械手动作的模拟。

二、机械结构和控制要求

图中为一个将工件由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。

当某个电磁阀线圈通电，就一直保持现有的机械动作，例如一旦下降的电磁阀线圈通电，机械手下降，即使线圈再断电，仍保持现有的下降动作状态，直到相反方向的线圈通电为止。

另外，夹紧/放松由单线圈二位电磁阀推动气缸完成，线圈通电执行夹紧动作，线圈断电时执行放松动作。

设备装有上、下限位和左、右限位开关，它的工作过程如图所示，有八个动作，即为：

原位下降夹紧上升右移

左移上升放松下降

三、机械手动作的模拟实验面板图：

图6-11-1所示

图10机械手动作的模拟控制面板

上图下框中的YV1、YV2、YV3、YV4、YV5、HL分别接主机的输出点Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4、Q0.5；SB1、SB2分别接主机的输入点I0.0、I0.5；SQ1、SQ2、SQ3、SQ4分别接主机的输入点I0.1、I0.2、I0.3、I0.4。

上图中的启动、停止用动断按钮来实现，限位开关用钮子开关来模拟，电磁阀和原位指示灯用发光二极管来模拟。

四、编制梯形图并写出实验程序

实验十舞台灯光的模拟实验

一、实验目的

用PLC构成舞台灯光的模拟控制系统。

二、实验内容

合上启动按钮，按以下规律显示：

1→2、8→3、7→4、6→5→4、6→3、7→2、8→1→1、2→1、2、3、4→1、2、3、4、5、6→1、2、3、4、5、6、7、8→3、4、5、6、7、8→5、6、7、8→7、8→1、5→4、8→3、7→2、6→1、3、5、7→2、4、6、8→

1、3、5、7→2、4、6、8→全部闪烁3次→9→10→1……

三、霓虹灯实验面板图图6-14-1所示

图12舞台灯光的模拟实验控制面板

上图中，右框中的1、2、3、4、5、6、7、8、9、10分别接主机的输出点Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4、Q0.5、Q0.6、Q0.7、Q1.0、Q1.1。

启动按钮接主机的输入点I0.0。

实验十一四节传送带的模拟实验

一、实验目的

通过使用各基本指令，进一步熟练掌握PLC的编程和程序调试。

二、控制要求

有一个用四条皮带运输机的传送系统，分别用四台电动机带动，控制要求如下：

启动时先起动最末一条皮带机，经过5秒延时，再依次起动其它皮带机。

停止时应先停止最前一条皮带机，待料运送完毕后再依次停止其它皮带机。

当某条皮带机发生故障时，该皮带机及其前面的皮带机立即停止，而该皮带机以后的皮带机待运完后才停止。

例如M2故障，M1、M2立即停，经过5秒延时后，M3停，再过5秒，M4停。

当某条皮带机上有重物时，该皮带机前面的皮带机停止，该皮带机运行5秒后停，而该皮带机以后的皮带机待料运完后才停止。

例如，M3上有重物，M1、M2立即停，再过5秒，M4停。

三、四节传送带的模拟实验面板图

上图下框中的KM1、KM2、KM3、KM4分别接主机的输出点Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4：

SB1、SB2、分别为主机的输入点.I0.0、I0.5；表示负载或故障设定的A、B、C、D分别接主机输入点I0.1、I0.2、I0.3、I0.4。

上框中启动、停止用动合按钮来实现，负载或故障设置用钮子开关来模拟，电机的停转或运行用发光二极管来模拟。

四、编制梯形图并写出实验程序

实验十二水塔水位控制的模拟

一、实验目的

用PLC构成水塔水位自动控制系统。

二、控制要求

当水池水位低于水池低水位界（S4为ON表示），阀Y打开进水（Y为ON）定时器开始定时，4秒后，如果S4还不为OFF，那么阀Y指示灯闪烁，表示阀Y没有进水，出现故障，S3为ON后，阀Y关闭（Y为OFF）。

当S4为OFF时，且水塔水位低于水塔低水位界时S2为ON，电机M运转抽水。

当水塔水位高于水塔高水位界时电机M停止。

四、水塔水位控制的模拟实验面板图

上图下框中的S1、S2、S3、S4分别接主机的输入点I0.0、I0.1、I0.2、I0.3，M、Y分别接主机的输出点Q0.0、Q0.1。

四、编制梯形图并写出实验程序

实验十三三层电梯控制系统的模拟

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、熟悉三层楼电梯采用轿厢内外按钮控制的编程方法。

二、控制要求

电梯由安装在各楼层厅门口的上升和下降呼叫按钮进行呼叫操纵，其操纵内容为电梯运行方向。

电梯轿厢内设有楼层内选按钮S1～S3，用以选择需停靠的楼层。

L1为一层指示、L2为二层指示、L3为三层指示，SQ1～SQ3为到位行程开关。

电梯上升途中只响应上升呼叫，下降途中只响应下降呼叫，任何反方向的呼叫均无效。

例如，电梯停在一层，在三层轿厢外呼叫时，必须按三层上升呼叫按钮，电梯才响应呼叫（从一层运行到三层），按三层下降呼叫按钮无效；反之，若电梯停在三层，在一层轿厢外呼叫时，必须按一层下降呼叫按钮，电梯才响应呼叫，按三层上升呼叫按钮无效，依此类推。

三、三层电梯控制系统的模拟实验面板图

下图中的SQ1、SQ2、SQ3分别接主机的输入点I0.2、I0.1、I0.0；层呼叫按钮SB1、SB2、SB3分别接主机的输入点I0.5、I0.4、I0.3；层指示灯L1、L2、L3分别接主机的输出点Q0.2、Q.1、Q0.0；DOWN、UP分别接主机的输出点Q0.4、Q0.3；呼叫指示灯A1、A2、A3分别接主机的输出点Q0.7、Q0.6、Q0.5。

四、编制梯形图并写出实验程序

实验十四喷泉的模拟

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、进一步熟悉定时移位的编程指令的应用，用PLC构成喷泉控制系统

二、控制要求

合上启动按钮，按以下的规律显示：

从1到8依次将灯点亮，用灯光的亮灭来模拟水滴的运行状况。

五、喷泉的模拟实验面板图

上图中，下面的1、2、3、4、5、6、7、8分别接在主机的输出点Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4、Q0.5、Q0.6、Q0.7。

启动按钮接在主机的输入点.I0.0。

四、编制梯形图并写出实验程序

附录1CPU224外部接线端子图

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