1 / 25 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 3.3010 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精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 25 页2 / 25 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SIMATIC S7-200 CPU226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 PC）主机PLC 主机面板图如图 1-1 所示：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 25 页3 / 25 图 1-1 在图 1-1 中：输出接线端；输出端口状态指示；输入接线端；输入端口状态指示；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；模式选择开关运行、停止）、模拟电位器、I/O 扩展端口；通讯口1；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 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 25 页4 / 25 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。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 25 页5 / 25 二）实训步骤指导1认识 CPU 主机外形找出以下几个部分：输出接线端；输出端口状态指示；输入接线端；输入端口状态指示；主机状态指示及可选卡插槽；模式选择开关 运行、停止）、模拟电位器、I/O 扩展端口；通讯口 1；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。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 25 页6 / 25 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/Win V4.0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STEP 7 MicroWIN V4.0 ，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MicroWIN V4.0，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 命令，就可以运行你自己的程序了。在运行模式中，你可以选择菜单下 ，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/Win V4.0 2使用软件绘出如下梯形图：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 25 页7 / 25 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SIEMENS S7-200 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：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 25 页8 / 25 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；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 25 页9 / 25 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：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 25 页10 / 25 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： xx37）：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 00255；PV ：是计数设定值，用4位十进制数表示，计数范围是132767。R、LD：为复位端。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 25 页11 / 25 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：增计数器精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 25 页12 / 25 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：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 25 页13 / 25 功能：相当于锁存器，当其置位ON ）后，将一直保持，直至复位为止。置位S）或复位 R）指令将从 Bit 指定的地址开始的 N 个点置位或复位。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。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 25 页14 / 25 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S）或复位 R ）指令的编程思考：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 ）左移字指令精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 25 页15 / 25 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）常用功能指令实验精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 25 页16 / 25 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Network 1 LD I0.0 MOVB 16#55, QB0 Network 2 LD I0.1 MOVB 16#AA, QB0 Network 3 LD I0.2 MOVB 16#A5, QB1 Network 4 LD I0.3 MOVB 16#5A, QB1 思考：请说出以上程序的功能？精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 25 页17 / 25 练习 2、加法指令Network 1 LD I0.0 MOVW 16#0011, QW0 +I 16#0022, QW0 Network 2 LD I0.1 MOVW 16#1100, QW0 +I 16#2200, QW0 思考：请说出以上程序的功能？练习 3、减法指令Network 1 LD I0.0 MOVW 16#0022, QW0 -I 16#0011, QW0 Network 2 LD I0.1 MOVW 16#2200, QW0 -I 16#1100, QW0 练习 4、比较指令精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 25 页18 / 25 Network 1 LD I0.0 LPS AB= 6, 5 = Q0.0 LRD AB 6, 5 = Q0.1 LRD AB= 6, 5 = Q0.2 LRD AB 6, 5 = Q0.4 LPP AB 6, 5 = Q0.5 思考：请说出以上程序的功能？精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 25 页19 / 25 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19 号灯闪亮的时序如下：1 ）19 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精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 25 页20 / 25 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09。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。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页，共 25 页21 / 25 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Q0.0A 段码 A I0.1停止停止Q0.1B 段码 B I0.2K1 0-9 循环Q0.2C 段码 C I0.3K2 段码循环Q0.3D 段码 D Q0.4E 段码 E Q0.5F 段码 F Q0.6G 段码 G COM1 GNDQ0.7DP 小数点KCOM GNDCOM GND LED 公共端1M24V 1L24V 2L24V 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，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页，共 25 页22 / 25 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。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页，共 25 页23 / 25 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。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 23 页，共 25 页24 / 25 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 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 24 页，共 25 页25 / 25 平时成绩主要是考勤及平时纪律； 良80-89分）； 中70-79分）； 差60-69分）； 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。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 25 页，共 25 页