PLC实验指导书三鑫设备教学文稿

1、PAGE S7-200系列可编程序控制器实验系统实验指导书杭州电子科技大学自动化学院 PAGE 2目 录 TOC o 1-1 h z t 标题 2,2,标题 3,3,实验三级,3,二级标题,2,三级标题,3 HYPERLINK l _Toc294516329 第一章 实验系统概述2 HYPERLINK l _Toc294516330 1.1 S7-200系列可编程序控制器实验系统简介2 HYPERLINK l _Toc294516335 1.2 PLC基本实验平台3 HYPERLINK l _Toc294516336 1.2.1 PLC基本实验平台概述4 HYPERLINK l _Toc294

2、516337 1.2.2 实验界面介绍4 HYPERLINK l _Toc294516338 1.2.3 实验接线8 HYPERLINK l _Toc294516340 1.3 柔性机电对象9 HYPERLINK l _Toc294516341 1.3.1 柔性机电对象平台简介9 HYPERLINK l _Toc294516342 1.3.2 平衡运动单元 PAGEREF _Toc294516342 h 10 HYPERLINK l _Toc294516343 1.3.3 垂直运动单元 PAGEREF _Toc294516343 h 10 HYPERLINK l _Toc294516344 1

3、.3.4 圆周运动单元/开关电源界面 PAGEREF _Toc294516344 h 10 HYPERLINK l _Toc294516345 1.3.5 电路及附属装置10 HYPERLINK l _Toc294516346 1.4 设备维护11 HYPERLINK l _Toc294516348 第二章 PLC实验程序设计12 HYPERLINK l _Toc294516349 2.1 PLC实验程序设计概述12 HYPERLINK l _Toc294516350 2.2 程序设计步骤12 HYPERLINK l _Toc294516351 2.3 基本入门程序设计实验15 HYPERLI

4、NK l _Toc294516352 实验一 熟悉S7-200编程软件的使用及程序编写方法15 HYPERLINK l _Toc294516353 实验二 基本指令练习25 实验三 基本指令实验.30 HYPERLINK l _Toc294516363 2.4 综合应用程序设计训练.32 HYPERLINK l _Toc294516364 实验一 电机控制32 HYPERLINK l _Toc294516365 HYPERLINK l _Toc294516366 实验二 交通信号灯自控和手控35 HYPERLINK l _Toc294516367 实验三 手动控制步进电机正反转38 HYPER

5、LINK l _Toc294516368 实验四 用PTO包络线控制步进电机40 HYPERLINK l _Toc294516390 实验五 MCGS组态软件.44 HYPERLINK l _Toc294516391 （一）软件介绍44 HYPERLINK l _Toc294516392 （二）软件使用入门48第一章 实验系统概述 第一章 实验系统概述1.1 S7-200系列可编程序控制器实验系统简介S7-200系列可编程序控制器实验系统是一套融合实验、实训及综合开发的新型学习系统，系统包括PLC基本实验平台、PC机以及柔性机电对象平台三个部分结构如图1.1所示。bcaPLC基本实验平台 b、

6、PC机 c、柔性自动化机电对象图1.1 实验系统构成（1）PLC基本实验平台：包括基本的PLC输入输出点接口，开关按钮，指示灯，继电器，电源，A/D、D/A模拟量转换以及人机界面。（2）PC机：安装有SIMATIC S7-200PLC系列使用的编程软件STEP 7-Micro/WIN，SIMATIC S7-300PLC系列使用的编程软件STEP以及人机界面使第一章 实验系统概述 PAGE 59用的MCGS组态软件，并且设有串口，可以连接PLC和人机界面实现程序上传下载的功能。（3）柔性机电对象平台：机电对象平台由步进电机、伺服电机、交流异步电机及低压电器组成。三个电机各自驱动一台机构，其安装布

7、局具有一定的层次性，便于模拟一些的工程实例。伺服电机输出轴端安装有分度转盘，其上的步进电机驱动滚珠丝杠直线运动机构，可与分度盘组成一个二自由度坐标系统。右侧交流异步电机驱动一个带轮机构，皮带上固定有黑色方块。黑色方块在带轮的驱动下可以上下直线运动，结合一侧的八个霍尔元件，可以实现直线运动位置控制实验（如传送带、电梯升降等实验）。机柜侧面安装有接线端子面板，各连接器信号端子，指示灯，传感器，输入输出电源端子汇总于此界面上，学生可以与PLC基本实验平台连接实验线运作电机进行实验。1.2 PLC基本实验平台1.2.1 PLC基本实验平台概述S7-200系列可编程控制器实验平台是浙江三鑫科技有限公司设

8、计、制造的教学用实验仪器。该教学仪器实验台为台式设计，外形为方形，采用输入输出等功能分区界面，外置接线端子，便于使学生学习时接线。其面板端子按各型可编程控制器标准排布，可用于不同实验，扩展配置实验执行对象。本平台型号为SXPLC-226235，使用的CPU模块为西门子SIMATIC CPU226CN DC/DC/DC，基本扩展模块为EM235模拟量输入/输出模块。该型号又分为两个子型号，用于工业现场总线网络和工业以太网络，分别配有PROFIBUS-DP模块EM277和工业以太网模块CP243-1。型号分别为SXPLC-226235-DP和SXPLC-226235-EN。组态人机界面选用和利时H

9、T6720T型（或昆仑通态 HYPERLINK /sc/product_final.aspx?id=1167&cid=4 t _blank TPC7062KS型）7英寸高亮度TFT液晶显示屏。可配合S7-200PLC程序执行各类组态。1.2.2 实验界面介绍 S7-200系列可编程控制器实验平台的实验界面共分为6部分，分别为PLC输入端子界面，PLC输出端子界面，模拟量A/D、D/A转换界面开关电源界面，PLC安装槽以及组态人机界面，具体布局如图1-2：输出端子界面PLC安装槽输入端子界面开关电源界面模拟量A/D、D/A转换界面组态人机界面图1-2 PLC基本实验平台界面布局输入端子界面：位于

10、PLC基本实验台右下方面板，如图1-3。主要包括PLC输入接线端子和开关按钮输入，其中PLC输入接线端子数量与可编程控制器输入侧接线端子使用数量相等，即可编程控制器输入侧接线端子外置延伸至输入面板上，方便学生接插。并以黑色与黄色区别公共端和输入点。图1-3 输入端子界面输入点布局十二对钮子开关和按钮开关组，可选择上述输入接线端子连线。也可以根据需要，按钮与扭子开关串联搭配连接，如图1-4。图1-4 输入端子界面按钮开关布局输出端子界面：位于PLC实验台右上方面板，主要包括PLC输出接线端子（如图1-5）和LED输出（如图1-6）和继电器输出（如图1-7），其中PLC输出接线端子数量与可编程控制

11、器输出侧接线端子使用数量相等，即可编程控制器输出侧接线端子外置延伸至输入面板上，方便学生接插。图1-5 输出端子界面输出点布局图1-6 输出端子界面LED负载布局16个微型继电器的常开触点接线端子位于几面右侧32位接线端子上。端子按节电器的顺序编号自上而下的排列。学生根据需要挑选端子接线。图1-7 输出端子界面继电器负载布局图1-8 开关电源界面布局开关电源界面包括实验平台开关，-15-+15VDC电压表，以及相应的接线端子。与该区域相关供电体有AC-DC开关电源两个。其中，明纬S-35-24接220VAC输出24VDC电压，该开关电源为可编程控制器和触摸屏供电；另一个鸿海JMD10-D12开

12、关电源接220VAC输出12VDC电压，该开关电源为运放电路板供电。图1-9 开关电源界面布局模拟量A/D、D/A转换界面位于PLC基本实验台输入端子界面中部，如图1-10。由模拟量端子排和两个电位器RP1和RP2组成，模拟量端子排中有两路A/D输入端子A+A-B+B-和一路D/A输出端子MO、VO，外部电压输入A或B端子组后经过实验台内部的一个跟随电路后输入EM235模块的A或B端子组，经程序运作后从EM235模块下方MO、VO端子输出，经由跟随电路后连接至面板上的MO、VO端子。其原理图如图1-10模拟量电压输入方向模拟量电压输出方向A+ A- B+ B- MO VOEM235A+ A-

13、B+ B-MO VOMO VO A+ A- B+ B-INOUT输入面板跟随电路图1-10 模拟量输入输出转换电路原理两个电位器通电情况下，分别调节旋钮，两组OUT端与GND端可以各输出-12VDC+12VDC的电压。PLC安装槽位于PLC基本实验台的中部（如图1-11），安装有一条标准DIN电器安装导轨，并且有PLC模块安装于其上。导轨长度最多适合安装一个40点I/O的S7-200PLC的CPU模块和三个16点I/O的扩展模块，安装好各模块需要用专用固定块将模块列紧固。图1-11 PLC安装槽布局组态人机界面位于PLC基本实验台左上面板区域。1.2.3 实验接线（1）电源引线的连接在开关电源

14、界面区上有24VDC电源输出端，如下图所示：24VDC输出正端24VDC输出负端图1-12 24VDC输出端子当PLC的输入输出回路或者其他用电器需要DC24V电源时，只需要从该电源输出端引出电源线即可。禁止将电位器RP1和RP2的OUT和GND两端与该电源相连，否则将造成实验设备损坏！如果电源输出电压不正常，请先检查外部供电电源是否正常，然后再检查保险丝是否损坏，检查完毕如果都正常，请查看开关电源是否正确。（2）PLC 的输入输出接线PLC的输入输出端子在接线之前，应将其对应的COM端口与电源的相关的端子进行连接。具体连接方式如下：PLC输出输出端的1M或2M接电源输出负端，连接完PLC 的

15、COM 端以后，输出界面上1L+或2L+接电源输出正端。按钮、扭子开关的COM 接电源输出正端，LED或继电器负载的COM端接电源输出负端。根据系统的IO 接线图将对应的输入输出端子与各执行器或检测器件进行连接。1.3 柔性机电对象1.3.1 柔性机电对象平台简介主要有由三个运动单元组成平衡运动单元、垂直运动单元、圆周运动单元组成和接线面板组成。布局如图1-16。平衡运动单元由步进电机和滚珠丝杠直线运动单元组成，主要用于PLC脉冲输出控制训练，垂直运动单元由交流异步电机驱动带轮机构构成。圆周运动是由交流伺服电机驱动的，可练习PLC脉冲、模拟量输出两种控制方式。接线面板位于机柜的左侧面，配合PL

16、C基本实验平台的输入输出点将各路信号电源端子接入PLC的输入输出回路，可以实现PLC驱动电机运动的各种实验。平衡运动单元圆周运动单元/开关电源界面垂直运动单元接线面板图1-16 柔性自动化机电对象布局1.3.2 平衡运动单元单元组成：57BYG步进电机和导程4mm的滚珠丝杠副直线运动单元，共计5个定位传感器霍尔元件。其中两边缘的是限位开关，中间三个分别是前、中和后限位元件。接线面板上对应的五个霍尔元件分别有信号输出端子，并且有LED信号触发指示。步进电机驱动器上的信号公共端（COM-），脉冲输入端（CP），方向信号输入端（DIR），脱机控制信号输入端（FREE）以及24VDC电源输入都布置在接

17、线面板相应区域。1.3.3 垂直运动单元单元组成：90W交流异步电机、带轮机构及其附属机构和定位传感器。垂直运动单元由90W交流异步电机驱动，其输出端经过60:1的减速输出，再驱动一个带轮机构，带轮机构下方的主动轮端装有离合器，离合器脱离时电机不在驱动带轮机构而空转；离合器吸合时，电机则可以驱动带轮机构。带轮机构的皮带上装有固定块，作为上下垂直运动时定位指示用。固定块行程上共分布八个霍尔元件传感器。上下两端的是分配为极限位置保护之用。中间的六个用于用个位置平均定位。另外，带轮机构上有一个张紧轮机构，用于张紧皮带紧绷在带轮上，使得带传动不会打滑。 在接线面板相应区域不只有电机上升、脱离和下降的信

18、号输入端子，并且还布置有八个定位霍尔元件信号输出端子，分别被标号为下限、1-6和上限。1.3.4 圆周运动单元/开关电源界面单元组成：200W交流伺服电机、分度圆盘和定位传感器。圆周运动单元由交流伺服电机驱动，分度圆盘直接固定于伺服电机输出端。盘面有圆周角度刻度和十字交叉状的直线刻度，并且盘侧90度分度线处有金属头，转至内侧可被后面的霍尔元件感知。用户可以根据实验需求结合该霍尔元件来进行实验。 伺服电机DB端口的25针信号均在接线面板上布置有相应接线端子与之连接。可根据实验需要选接适当的端口进行实验。圆周运动角度传感信号0度输出端子也布置于接线面板上。1.3.5 电路及附属装置柔性机电对象内部

19、有电器安装板。另外，机柜内顶装有LED照明灯；圆周运动单元正面有一个开关界面，其上有电源指示灯、电源总开关、传感器电源内外切换开关、电磁离合器离合切换开关以及LED照明灯开关。1.4 设备维护1.定期清洁实验面板。禁止使用酒精、稀料或类似的溶液等化学药剂清洗，PLC基本实验台各界面面板，以免溶蚀某些面板部件上的印刷字体和图案而引起掉色。2.定期检查定期检查实验面板区元器件是否正常，接线端子是否松动。建议检查周期为一个月一次。3.静电防护在干燥的环境下有产生静电累积的危险，所以当需要触摸设备时，应选通过接地设备对其进行放电再触摸。4.机械机构直线运动单元的滚珠丝杠是精密传动机构，请保持其清洁，不

20、要用手触碰螺纹表面，以免生锈影响其传动精度和寿命。5.伺服电机和步进电机驱动器伺服系统每周需保证四小时通电运作防潮，确保系统不受损害。注意：伺服驱动器内部有大量电解电容，驱动器断电后，端子L1、L2、P和B上仍有高压，因此检查线路时，在驱动器断电后15分钟内不能触摸上述端子，以防触电。6. 故障维修本产品只有专业的技术人员才可以进行维修，实验时切勿拆卸任何实验平台的装置和端子。如出现故障，学员可以先切断电源，然后通知联系实验管理人员。第二章PLC实验程序设计 第二章 PLC实验程序设计2.1 PLC实验程序设计概述前面几章节分别对S7-200系列可编程序控制器实验系统进行了整体上的介绍和使用说

21、明，包括对设备及元器件的型号，设备的软硬件结构、电气原理图、工作原理等。本章节将以实验为例说明实验系统的使用。引导学生和读者学习使用PLC程序编写和自动化系统控制。本章节从“标准化”、“工程化”、“规范化”等角度，教学生从PLC实验中体会到控制系统的设计步骤。选用的PLC实验具有代表性、先进性、实用性，体现出当前工业生产中一些主要的生产流程的特点，并且根据学生掌握知识的水平特点，由浅入深、循序渐进地安排实验内容。因此，作者选择了一些当前广泛应用的工程实例，如十字路口交通灯实验、运料小车、简易电梯等。这些实验的工艺流程清晰，且接近日常生活，对象的行为灵活多变，是很好的教学素材。2.2 程序设计步

22、骤在第一章介绍S7-200系列PLC的编程软件STEP7-Micro/WIN时，已经顺便介绍了它几种的编程方法，在实验内容设计前先了解程序设计的一般步骤。一般编制程序的设计步骤可参考图2-1所给出的流程，主要步骤的说明如下：明确系统控制任务在进行实验程序设计之前，操作人员应先对根据任务书，明确各项设计要求、约束条件及控制方式。如果工程比较复杂，可以先对其进行分块，即把它分解成多个比较简单的任务，便于编制程序。写出过程或者机器每一部分的操作描述。包括下列主题：I/O点、操作的功能描述、在允许每个执行器(例如LED、继电器、滚珠丝杠、电机和驱动器)动作之前必须达到的状态。画出工程示意图和工作时序图

23、，展示各个部分的执行先后顺序。绘制逻辑关系图从逻辑关系图上可以反映出某一逻辑关系的结果是什么，这一结果又应该导出哪些动作。这个逻辑关系可以以各个控制活动顺序为基准，也可以以整个活动的时间节拍为基准。逻辑关系图反映了控制过程中控制作用与被控对象的活动，反映了输入输出的关系，它是程序编制的基础。绘制各种电路图绘制电路图的目的是把系统的输入输出所设计的地址和名称联系起来。在绘制PLC的输入电路时，不仅要考虑到输入信号的连接点是否与命名一致，还要考虑到输入端的电压和电流是否合适，也要考虑到动态运行的可靠性与稳定性等问题。在绘制PLC的输出电路时，不仅要考虑到输出信号的连接点是否与命名一致，还要考虑到P

24、LC输出模块的带负载能力和耐电压能力，另外还要考虑电源的输出功率和极性问题。图2-1 PLC控制系统程序设计步骤编制PLC程序在绘制完电路图之后即可着手编制PLC程序了。方法就可以用上一节所介绍的几种方法。编程时除了要注意程序正确、可靠外，还要考虑使程序简洁、省时、便于阅读、便于修改。模拟实验编好一个程序块后，进行模拟实验可便于查找问题，及时修改。在模拟实验时，应本着从上到下，先内后外，先局部后整体的原则逐句逐段地反复。模拟实验既要检验程序的准确性，也要检验程序的可靠性，还要检验程序的抗干扰能力。现场联机调试现场调试是完成整个控制系统的重要环节。只有通过现场调试才能发现控制回路和控制程序何处不

25、能满足系统要求，才能对其正确地调整，以适应控制系统要求。系统试运行检验试运行检验是对控制系统的全面检验。特别是对系统的可靠性、安全性、稳定性和抗干扰性进行检验的重要过程。完成程序设计文件经过现场调试之后，控制电路和控制程序基本被确定，这时就要全面整理程序和软硬件需求等技术文件了。2.3 基本入门程序设计实验实验一 熟悉S7-200编程软件的使用及程序编写方法一实验目的1. 熟悉STEP 7 Micro/Win编程软件；2. 上机编制简单梯形图程序；3. 初步掌握编程软件的使用方法和调试程序的方法。了解可编程控制器的基本单元和编程的基本结构，熟悉S7-200编程软件的使用及基本逻辑指令的编程和调

26、试程序的方法。二实验准备1. SXPLC基本实验台一台；装有STEP 7 Micro/Win的PC机一台；RS485PPI编程电缆一根；叠插头对导线若干。三实验内容与操作1. 延时脉冲产生电路实验（1) 新建文件或打开文件打开V4.0 STEP 7 MicroWIN SP6编程软件或双击桌面图标，用菜单命令“文件+新建”，生成一个新的项目。用菜单命令“文件+打开”，可打开一个已有的项目。用菜单命令“文件另存为”可修改项目的名称。也可单击标准工具栏中的新建按钮，建立一个新的程序文件。（2)参数设置 设置PLC类型及CPU的版本选择菜单命令“PLC+类型”，设置PLC的类型为CPU 224XP。也

27、可双击指令树“项目”目录下的CPU 226XP REL 02.01，设置PLC类型及CPU版本。根据实际应用情况，在出现的对话框中选择PLC的型号及版本号。如果通信正常，也可以直接单击“读取PLC”来直接获取PLC信息，如图2-2所示。图2-2 设置PLC类型及CPU版本 设置通信参数将编程设备（如PC机）的通信地址设为0，CPU的默认地址为2。PC机的接口一般使用COM1或COM3（串口编程电缆接线使用COM1端口，USB转RS485接线使用COM3端口）和USB。传送波特率为9.6kbit。如果建立了计算机和PLC的在线联系，就可以利用软件检查，设置和修改PLC的通信参数。步骤如下：单击浏

28、览条中的系统块图标，单击将出现系统块对话框如图2-3所示。 图2-3 系统块对话框单击“通信口（Port）”选项卡，检查各参数，确认无误后单击“确定”，如果需要修改某些参数，可以先进行有关的修改，再单击“确认（OK）”按键，待确认后退出。单击标准工具栏中的下载按键，即可把修改后的参数下载到PLC主机，当然参数块的下载也可以和程序下载同时进行。（3）与S7-200建立通信 单击浏览条中的通信图标，进入通信对话框，双击刷新图标，搜索并显示连接的S7-200 CPU的图标，如图2-4所示。图2-4 通信对话框 选择相应的S7-200CPU并单击“确定”。如果STEP7-Micro/WIN V4.0未

29、能找到S7-200 CPU，应单击设置PG/PC接口按钮，核对通信参数设置，并重复以上步骤。（4) 建立符号表（可选）单击浏览条中的符号表图标，在符号表窗口输人如图2-5中所示的信息。图2-5 建立符号表（5) 编辑程序并保存输入图2-6所示的梯形图程序。 图2-6 梯形图程序在公用工具栏中单击和，使程序编辑窗口显示程序注释条和网络注释条，然后在相应位置输人所需要的注释信息（见图2-7），在其他网络的相应位置也可以输人相应的标题和注释。 编辑网络1 双击指令树中的位逻辑图标或者单击左侧的加号，可以显示全部位逻辑指令。选择常开触点，按住鼠标左键，将触点拖到网络1中光标所在的位置，或者直接双击常开

30、触点，然后将光标移到常开触点上的红色“？.？”，输人I0.0，按回车键确认。 同样方法输人上升沿指令和输出线圈M0.0（见图2-8）。 图2-7 加标题和注释 图2-8 编辑网格1 编辑网络2 在网络标题位置输人“启动定时器T33”,在网络注释位置输人“T33定时5s”。 输入常开触点M0.0之后，将鼠标放在MO.0的下方（见图2-9(a)所示的位置单击），在位逻辑指令中双击常开触点，输人M0.1之后按回车键；在图2-9(b)中所示的位置单击，在指令工具栏中单击向上连线按钮。 将光标移到如图2-9(c)所示的位置，输人常闭触点Q0.0，线圈M0.1。 将光标移到如图2-9(d)所示的,“Q0.

31、0”处，在指令工具栏中单击向下线按钮，在计时器指令中，双击打开延时定时器，输人定时器号T33，按回车键，光标会自动移至预置时间值(PT)参数，输人预置时间值500，按回车键确认。图2-9 编辑网格2 编辑网络3 在网络标题位置输人“产生输出脉冲”，在网络注释位置输人“脉冲的宽度为一个扫描周期”。 输人常开触点T33和线圈Q0. 0。至此，完成编辑出现如图2-10所示窗口。下面保存程序：图2-10 编程示例在菜单栏中选择菜单命令“文件+保存”，在保存对话框中输入项目名，然后，点击“保存”即可。（6）I/O地址分配和硬件接线实验需要在PLC基本实验平台输入、输出端子界面和开关电源界面上进行操作，其

32、I/O口的地址分配如表2-1所示。表2-1 I/O地址分配表输入端子界面输出端子界面PLC输入开关按钮注释PLC输出LED负载注释I0.0SB0开关1Q0.0E00LED负载1PLC基本实验平台输入、输出端子界面和开关电源界面上的接线如图2-11（a）（b）（a）（b）图2-11 输入输出实验接线（7）编译程序用“PLC”菜单中的“编译”或“全部编译”命令或单击标准工具栏中的编译或全部编译按钮来编译输入程序。如果程序有错误，编译后在输出窗口显示与错误有关的信息。双击显示的某一条错误，程序编辑器中的矩形光标将移到该错误所在的位置。必须改正程序中所有的错误，编译成功后，才能下载程序。（8) 下载单

33、击标准工具栏中的“下载”按钮，或选择菜单命令“文件+下载”，在下载对话框中选择下载程序块，单击“确认”按钮，开始下载。如果在下载程序之前PLC处于“RUN”工作模式，则在下载对话框中会弹出“设置PLC为STOP模式吗？”对话框，点击“确定”即可。将编译好的程序下载到PLC控制器之前，也可以用“PLC”菜单中的“STOP”停止命令，将PLC控制器的控制方式设置为STOP模式，或单击工具栏的“停止”按钮，可进入STOP模式。（9) 运行程序下载成功后，单击工具栏的“运行”按钮，或选择菜单命令“PLC+RUN”,用户程序开始运行，PLC控制器上的“RUN”LED亮。运行后，用接在端子I0.0的开关模

34、拟按钮的操作，每当I0.0输入一个高电平5S之后，Q0.0闪亮一下。2基本逻辑指令编程训练输入梯形图程序，编译成功后运行该程序。（1）编程控制要求 当SK1、SK2输入开关都断开时，E01灭，E02亮。 将SK1输入开关闭合，PLC主机上输入显示灯“I0.0”亮，E01、E02均保持原状态。 再将SK2输入开关闭合，PLC主机上输入显示灯“I0.1”亮，同时E01亮，E02灭。 只要SK1、SK2任何一个断开，E01灭，E02亮。（2）实验I/O地址分配实验硬件在PLC基本实验平台的输入、输出和开关电源界面区实验，其I/O口的地址分配与接线如表2-2所示：表2-2 I/O地址分配表输入端子界面

35、输出端子界面PLC输入开关按钮注释PLC输出LED负载注释I0.0SK1输入开关Q0.0E01灯1I0.1SK2输入开关Q0.1E02灯2（3）梯形图程序编辑及编译输入图2-12所示的梯形图程序并编译程序。图2-12 基本逻辑梯形图（4）下载并运行程序下载成功后运行该程序。选择菜单命令“查看+STL”，可将梯形图转换为语句表。分别在梯形图和语句表两种方式下用“调试+开始程序状态监控”功能进行程序实时运行监视，观察并描述运行结果。实验二 基本指令练习一、实验目的掌握常用基本指令的使用方法。学会用基本逻辑与、或、非等指令实现基本逻辑组合电路的编程。熟悉编译调试软件的使用。二、实验准备1. SXPL

36、C基本实验台一台；装有STEP 7 Micro/Win的PC机一台；RS485PPI编程电缆一根；叠插头对导线若干。三、实验内容SIEMENS S7-200系列可编程序控制器的常用基本指令有10条。本次实验进行常用基本指令LD、LDN、A、AN、 NOT、O、ON、ALD、OLD、= 指令的编程操作训练。先简要介绍如下：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L

37、D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，并与其它一此指令配合使用。3、与指令指令符：A梯形图符：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：逻辑或非操作，即并联一个常闭接点。8、输出

38、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；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、实验步骤实验前，先用编程电缆将PC机串口与S7-200-CPU226主机的PORT1端口连好，然后对PLC基本实验台通电，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

39、符或梯形图输入下列练习程序。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”）下载程序并运行，观察运行结果。练习1：Network 1 LD I0.0O Q0.0AN I0.1= Q0.0练习2：Network 1 LD I0.0A I0.1ON I0.2= Q0.0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。ALD指令：Network 1 LD I0.0A I0.1LD I0.2AN I0.3OLD= Q0.0OLD指令：Network 1 LD I0.0A I0.1LDN I0.2AN I0

40、.3OLDLD I0.4AN I0.5OLD= Q0.0实验三 基本指令实验一、实验目的掌握常用基本指令的使用方法。学会用基本逻辑与、或、非等指令实现基本逻辑组合电路的编程。熟悉编译调试软件的使用。二、实验准备1. SXPLC基本实验台一台；装有STEP 7 Micro/Win的PC机一台；RS485PPI编程电缆一根；叠插头对导线若干。三、实验内容1. 与或非逻辑功能实现 eq oac(,1)、走廊灯两地控制资源配置：信号作用输入信号控制对象输出信号楼下开关I0.1走廊灯Q0.0楼上开关I0.3控制要求：楼上楼下开关均可实现对走廊灯操作，点亮或熄灭。 eq oac(,2) 走廊灯三地控制 资

41、源配置：信号作用输入信号控制对象输出信号走廊东侧开关I0.1走廊灯Q0.0走廊中间开关I0.3走廊西侧开关I0.5控制要求：走廊东西中间开关均可实现对走廊灯的操作，点亮或熄灭。2.定时器/计数器功能实验 eq oac(,1) 通电断电延时控制资源分配：信号作用输入信号控制对象输出信号开关I0.1显示器Q0.0 控制要求： I0.1 ON OFF Q0.0 ON 2秒 OFF 2秒 eq oac(,2) 闪光报警控制 资源分配：信号作用输入信号控制对象输出信号开关I0.1报警灯Q0.0 控制要求： I0.1 ON OFF Q0.0 ON 1S 2S OFF eq oac(,3) 按键计数控制 资

42、源分配：信号作用输入信号控制对象输出信号按键I0.0信号灯Q0.0 控制要求：按键按下三次信号灯亮，再按两次，信号灯灭。2.4 综合应用程序设计训练程序设计训练用本系统的PLC基本实验平台和柔性机电对象，培养学生利用PLC技术设计和开发控制装置的综合运用能力。 每一实验中的实验内容中给出了控制要求和I/O分配表和程序清单，要求学员在实验前必须读懂这些程序，上机时练习输人和调试程序。 编程练习中给了工程系统的描述和控制要求，可根据此编写程序。经仔细推敲并修改后，上机调试。实验中有些实验难度较大，属于提高训练。实验一 电机控制一、工程系统描述该系统由一台三相交流异步电动机、两组组三相交流接触器（K

43、M1、KM2）、3个按钮开关SB1、SB2、SB3和两个热继电器器所组成。三相交流接触器KM1用于控制启动电动机向正方向运转；三相交流接触器KM2用于控制启动电动机向反方向运转。同时，为了保护系统的正常运行，在电机的控制回路中加入了热继电器，用于防止电机过载。按钮SB1用于控制电机停止运转，按钮SB2、SB3分别用于控制三相交流接触器KM1、KM2的通断。其系统电路如图2-27所示。图2-27 电机控制验面板的结构示意图二、控制要求1. 初始状态：接触器KM1、KM2断电状态，电机处于停止状态。2. 启动操作：(1) M1控制：按下电机启动按钮SB2, KM1闭合、KM2断开，电机正传运行。(

44、2) M2控制：按下电机反转按钮SB3, KM1断开、KM2闭合，电机反转运行。(3) KM1和KM2不能闭合，以防止电机供电短路。3. 停止操作：按下停止按钮SB1，电机无论在何种状态电机都将停止运行。三、实验准备1. SXPLC基本实验台一台；2. 装有STEP 7 Micro/Win的PC机一台；3. RS485PPI编程电缆一根；4. 叠插头对导线若干。对象设置：将柔性机电对象开关电源界面中的“电磁离合器”切位开关切至中位“脱离”档，电机在实验时空载旋转。四、系统I/O分配表2-10 I/O口的接线表输入端子界面输出端子界面PLC输入开关按钮注释PLC输出LED负载注释I0.0SB1停

45、止电机运转Q0.0E00控制KM1令电机正传I0.1SB2启动/切换电机正转Q0.1E01控制KM2令电机反转I0.2SB3启动/切换电机反转五、系统接线原理图图2-28 电机控制系统PLC接线图1.LED模拟运行：按前述I/O分配表中的输入输出点接好控制电路后，可以用LED负载指示灯模拟电机系统正反转运行。2.三相交流异步电机实物运行：输入回路：按钮开关接法入前述I/O分配表中，输出回路：将PLC基本实验平台输出端子界面上的Q0.0和Q0.1分别连接柔性机电对象接线端子界面上的“上升”和“下降”端子，然后将其面板上24V电源区的COM与PLC基本实验平台上DC24V的负端相连。实验二 交通信

46、号灯自控和手控图2-33 十字路口交通灯系统结构示意图一、工程系统描述该系统由模拟十字路口交通灯的控制系统而设计制作，主要由2个红灯、2个绿灯、2个黄灯以及用于显示路口等待时间的八段码显示屏所组成。其十字路口交通灯控制面板结构示意图如图2-33所示。二、控制要求当启动开关接通时，系统开始工作，首先是东西通行，即东西绿灯亮，南北红灯亮。东西绿灯工作到40秒时，开始5秒钟的闪烁，然后变为黄灯，黄灯工作5秒后，东西路口的红灯亮50秒。同时南北方向交通灯的控制规律是：南北红灯亮50秒，然后变为南北绿灯亮40秒，之后5秒的闪烁，然后变为黄灯，黄灯工作5秒，构成一个完整的控制周期。按上述方式重复运行，按动

47、停止按钮后，工作结束，所有信号灯熄灭。其交通灯自动控制的时序图如图2-34所示。 图2-34 十字路口交通灯示意图及工作时序图三、实验准备1. SXPLC基本实验台一台；2. 装有STEP 7 Micro/Win的PC机一台；3. RS485PPI编程电缆一根；4. 叠插头对导线若干。四、建立I/O分配表对于一个仅有红、黄、绿3种信号的十字路口，其南北方向或东西方向信号灯的动作是一致的，故使用6个指示灯即可演示交通灯的控制状态，即共需要PLC6个输出端。整个系统还需要一个运行按钮和一个停止按钮。由此可建立相应的I/O分配表如表5.1所示。表2-12 交通灯控制系统I/O分配表地址数据类型注释输

48、入变量I0.0BOOL运行按钮I0.1BOOL停止按钮输出变量Q0.0BOOL南北红色信号灯R2Q0.1BOOL南北黄色信号灯Y2Q0.2BOOL南北绿色信号灯G2Q0.3BOOL东西红色信号灯R1Q0.4BOOL东西黄色信号灯Y1Q0.5BOOL东西绿色信号灯G1（3）编制相应控制程序对于交通灯系统，由于是一个时序控制系统，编写控制程序的方法有很多种，比如顺序功能图时可以采用单序列结构，也可以采用并行结构；实现绿灯闪烁可以用循环结构，也可用单序列方式。图2-35 交通灯顺序功能图实验三 手动控制步进电机正反转一、工程系统描述为了控制步进电机，需要利用高速脉冲输出功能。S7-200PLC的CP

49、U模块有两个PTO 发生器，通过Q0.0、Q0.1 输出高速脉冲列。每个PTO 生成器有一个9 位的控制字节，一个16 位无符号的周期值或脉冲宽度值，以有一个无符号32 位脉冲计数值。这些值全部存储在指定的特殊存储器区，它们被设置好，通过执行脉冲输出指令（PLS）来启动操作。PLC 指令使S7-200 读取SM 位，并对PTO 发生器进行编程。二、控制要求打开正转开关，步进电机正向旋转；打开反转开关，步进电机反向旋转。三实验准备1. SXPLC基本实验台一台；2. 柔性机电对象；3. 装有STEP 7 Micro/Win的PC机一台；4. RS485PPI编程电缆一根；5. 叠插头对导线若干对

50、象设置：确保平衡运动单元的滑块左右两侧均有预留足够的行程(至少4-5cm)，以供实验时表征电机正反转。如果有任意一侧行程不足请在步进电机驱动器断电的情况下，手动扭动直线运动单元联轴器（如下图）进行调节，或联系实验指导老师。图2-37 联轴器外观四、系统I/O分配表2-13 系统I/O分配分配表输入端子界面输出端子界面PLC输入钮子开关注释PLC输出面板接口注释I0.4SK1正转按钮Q0.0E00步进电机脉冲输出I0.5SK2 反转按钮Q0.2E01步进电机方向信号五、系统接线PLC输入回路中将SK1钮子开关和I0.0相连，SK2和I0.1相连。输出回路中，柔性机电对象接线面板上“平衡运动控制信

51、号输入”中的CP和DIR分别和Q0.0和Q0.2相连接。COM-连接“24V电源输入”的COM端子，“24V电源输入”为步进驱动器供电，COM和+端子分别连接PLC基本实验平台上的DC24V+和-端。实验四 用PTO包络线控制步进电机一、工程系统描述可从外部输入脉冲数值，并能实现正反转运行。运行所走的路线按照图2-39包络线控制电机运行。780图2-39 PTO包络线二、控制要求解析上述包络线中的数值表明运行的脉冲总数为1000个脉冲，起动频率为500Hz，最大脉冲频率为1000Hz，这要求PTO 发生器包括三段管线，由于包络表中的值是用周期而不是用频率表示的，需要将频率值转换成周期值。起始周

52、期为2000s，最高频率为1000s，则对于第一段包络线来说，脉冲发生器调整脉冲周期的增量值：周期的增量值=（1000-2000）/110=-9s/周期这样对于第一段包络线来说，其初始周期为2000s，每个脉冲的周期增量-9s/周期，脉冲数值为110 个。对于第二段包络线来说，其初始周期为1000s，由于电机恒速运行，每个脉冲的周期增量为0，脉冲个数为780 个。对于第三段包络线业说，其初始周期为1000s，由于减速斜率与加速斜率大小相等，方向相反，故其周期增量为9s/周期，脉冲个数为110 个。根据上述计算，可得出多段PTO 的包络表如下：表2-14 多段PTO 的包络表 三实验准备准备知识

53、：1、调用子程序指令调用子程序（CALL）指令将控制转换给子程序（SBR_n）。您可以使用带参数或不带参数的调用子程序指令。在子程序完成执行后。控制返回至调用子程序之后的指令。每个子程序调用的输入输出参数最大限制为16。如果您尝试下载的程序超过此一限制，会返回一则错误信息。如果您为子程序指定一个符号名，例如USR_NAME，该符号名会出现在指令树的子程序文件夹中。将参数值指定给子程序中的局部内存时应遵守下列规则。1.参数值指定给局部内存的顺序由CALL指定，参数从L.0开始。2.一至八个连续位参数值被指定给从Lx.0开始持续至Lx.7的单字节。3.字节、字和双字数值被指定给局部内存，位于字节边

54、界（LBx、LWx或LDx）位置。在带参数的调用子程序指令中，参数必须与子程序局部变量表中定义的变量完全匹配。参数顺序必须以输入参数开始，其次是输入输出参数，然后是输出参数。为带安数 = 0调用设置ENO的错误条件：0008 超出最大子程序嵌套注释：位于指令树中的子程序名称的工具提示显示每个参数的名称。2、局部变量使用局部变量有两种原因：您希望建立不引用绝对地址或全局符号的可移动子程序。您希望使用临时变量（说明为TEMP的局部变量）进行计算，以便释放PLC内存。类型 说明IN 调用POU提供的输入参数。OUT 返回调用POU的输出参数。IN_OUT 数值由调用POU提供的参数，由子程序修改，然

55、后返回调用POU。TEMPORARY 临时保存在局部数据堆栈中的临时变量。一旦POU完全执行，临时变量数值则无法再用。在两次POU执行之间，临时变量不保持其数值。实验设备准备：1. SXPLC基本实验台一台；2. 柔性机电对象；3. 装有STEP 7 Micro/Win的PC机一台；4. RS485PPI编程电缆一根；5. 叠插头对导线若干对象设置：确保平衡运动单元的滑块左右两侧均有预留足够的行程(至少4-5cm)，以供实验时表征电机正反转。如果有任意一侧行程不足请在步进电机驱动器断电的情况下，手动扭动直线运动单元联轴器进行调节，或联系实验指导老师。四、系统I/O分配和接线表2-15 系统I/

56、O分配输入端子界面输出端子界面PLC输入钮子开关注释PLC输出对象面板注释I0.0SK0示教走行距离（加）Q0.0 CPPLC 脉冲输出端I0.1SK1启动步进电机Q0.2 DIR脉冲方向控制信号I0.2SK2停止步进电机I0.3SK3示教走行距离（减）五、实验接线该实验PLC输入回路需将扭子开关SK0-SK3接入I0.0-I0.3四点，输出回路与实验四相仿。第二章PLC实验程序设计实验五 MCGS组态软件简介（一）软件介绍1.什么是MCGS组态软件MCGS(Monitor and Control Generated System)是一套基于Windows 平台的，用于快速构造和生成上位机监控

57、系统的组态软件系统，可运行于Microsoft Windows 95/98/2000/XP 等操作系统。MCGS 为用户提供了解决实际工程问题的完整方案和开发平台，能够完成现场数据采集、实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、趋势曲线和报表输出以及企业监控网络等功能。使用MCGS，用户无须具备计算机编程的知识，就可以在短时间内轻而易举地完成一个运行稳定，功能全面，维护量小并且具备专业水准的计算机监控系统的开发工作。MCGS 具有操作简便、可视性好、可维护性强、高性能、高可靠性等突出特点，已成功应用于石油化工、钢铁行业、电力系统、水处理、环境监测、机械制造、交通运输、能源原材料、

58、农业自动化、航空航天等领域，经过各种现场的长期实际运行，系统稳定可靠。2.MCGS组态软件的系统构成MCGS组态软件的整体结构MCGS 软件系统包括组态环境和运行环境两个部分。组态环境相当于一套完整的工具软件，帮助用户设计和构造自己的应用系统。运行环境则按照组态环境中构造的组态工程，以用户指定的方式运行，并进行各种处理，完成用户组态设计的目标和功能。MCGS 组态软件（以下简称MCGS）由“MCGS 组态环境”和“MCGS 运行环境”两个系统组成。两部分互相独立，又紧密相关。图3-7 MCGS组态软件的整体结构MCGS 组态环境是生成用户应用系统的工作环境，由可执行程序McgsSet.exe

59、支持，其存放于MCGS 目录的Program 子目录中。用户在MCGS 组态环境中完成动画设计、设备连接、编写控制流程、编制工程打印报表等全部组态工作后，生成扩展名为.mcg 的工程文件，又称为组态结果数据库，其与MCGS 运行环境一起，构成了用户应用系统，统称为“工程”。MCGS组态软件五大组成部分MCGS 组态软件所建立的工程由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五部分构成，每一部分分别进行组态操作，完成不同的工作，具有不同的特性。主控窗口：是工程的主窗口或主框架。在主控窗口中可以放置一个设备窗口和多个用户窗口，负责调度和管理这些窗口的打开或关闭。主要的组态操作包括：定义工程

60、的名称，编制工程菜单，设计封面图形，确定自动启动的窗口，设定动画刷新周期，指定数据库存盘文件名称及存盘时间等。设备窗口：是连接和驱动外部设备的工作环境。在本窗口内配置数据采集与控制输出设备，注册设备驱动程序，定义连接与驱动设备用的数据变量。用户窗口：本窗口主要用于设置工程中的人机交互界面，诸如：生成各种动画显示画面、报警输出、数据与曲线图表等。实时数据库：是工程各个部分的数据交换与处理中心，它将MCGS工程的各个部分连接成有机的整体。在本窗口内定义不同类型和名称的变量，作为数据采集、处理、输出控制、动画连接及设备驱动的对象。运行策略：本窗口主要完成工程运行流程的控制。包括编写控制程序（ifth