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文档简介
西门子PLC实验指导书
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《可编控制器技术》实验
及工程应用综合设计
实验指导书
中南大学信息科学与工程学院
3月
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目录
第一章可编程控制器实验装备使用介绍..........................................错误!未定义书签。
LITVT-90系列可编程控制器训练装置简介.....................................错误!未定义书签。
1.2电源模块的使用..........................................................错误!未定义书签。
1.3电源模块、CPU单元和继电器扩展模块的使用.................................错误!未定义书签。
1.4输入输出模块的使用.......................................................错误!未定义书签。
1.5实验单元板的使用.........................................................错误!未定义书签。
第二章实验....................................................................错误!未定义书签。
实验一熟悉STEP7V5.3编程软件的使用及基本逻辑指令的编程方法..................错误!未定义书签。
实验二、比较指令与定时指令的基本编程及应用.....................................错误!未定义书签。
实验三、计数指令的基本编程及应用...............................................错误!未定义书签。
实验四传送指令和移位以及循环移位指令的基本编程及应用........................错误!未定义书签。
实验五浮点型数学运算基本指令的编程及应用....................................错误!未定义书签。
第三章综合程序设计训练.......................................................错误!未定义书签。
综合设计实验一电动机控制...................................................错误!未定义书签。
综合设计实验二天塔之光.....................................................错误!未定义书签。
综合设计实验三交通灯自控与手控.............................................错误!未定义书签。
综合设计实验四水塔水位自动控制.............................................错误!未定义书签。
综合设计实验五多种液体自动混合系统.........................................错误!未定义书签。
综合设计实验六自动装车送料系统.............................................错误!未定义书签。
综合设计实验七邮件分拣......................................................错误!未定义书签。
综合设计实验八电梯控制.....................................................错误!未定义书签。
综合设计实验九自动售货机....................................................错误!未定义书签。
综合设计实验十温度控制系统.................................................错误!未定义书签。
综合设计实验十一电镀流水线..................................................错误!未定义书签。
综合设计实验十二霓虹灯控制..................................................错误!未定义书签。
综合设计实验十三自动化仓库系统.............................................错误!未定义书签。
综合设计实验十四机械手装配搬运流水线........................................错误!未定义书签。
综合设计实验十五自控飞锯....................................................错误!未定义书签。
综合设计实验十六自动扶梯系统...............................................错误!未定义书签。
综合设计实验十七无塔供水系统................................................错误!未定义书签。
综合设计实验十八接触器联锁正反转三相异步电机控制...........................错误!未定义书签。
综合设计实验十九三相电机顺序控制...........................................错误!未定义书签。
综合设计实验二十时间继电器控制Y-△三相电机降压起动控制....................错误!未定义书签。
综合设计实验二十一、触摸屏使用实验...........................................错误!未定义书签。
综合设计实验二十二、变频器控制异步电机实验...................................错误!未定义书签。
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第一章可编程控制器实验装备使用介绍
1.1TVT-90系列可编程控制器训练装置简介
TVT-90系列可编程控制器训练装置由可编程序控
制器主机、编程用计算机、电源模块、输入输出模块和
16块模拟控制对象单元实验板组成。用实验连接导线将
主机板上的有关部分与输入输出模块连接可完成指令系
统训练,用实验连接导线将主机板与模拟实验板有关部
分连接能够完成程序设计训练,用连接导线将主机与实
际系统的部件连接可作为开发机使用,进行现场调试。
1.TVT-90系列可编程控制器训练装置的基本配置及其
结构
主机(S7-300CPU314C-2DP)及电源模块PS307
1个
变频器(MM420)
1个
触摸屏(MT5600V)
1个
三相电源模块
1块
输入输出模块
1块
实验单元板
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16块
通讯适配器
1套
实验台
1张
实验连接导线
1套
2.主要技术参数
1)CPU单元模块
主机采用德国西门子S7-314C-2DP型,其主要技
术数据如下:
数字输入点数
24(缺省地址:1124.0—1126.7)
数字输出点数
16(缺省地址:Q124.0-1125.7)
模拟输入通道
5(缺省地址:AI752-AI761)
模块输出通道
2(缺省地址:A0752-A0755)
计数器/频率计数器
4个通道
频率计数器
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3个通道,最大60KHz
脉冲输出
1个通道
2)电源单元PS307
额定输入电压:170-264VAC
额定输入电流:0.6A
额定输出电压:24V
3)实验板单元
额定输入电压:24VDC
4)扩展继电器单元
扩展八个继电器输出,继电器输出24VDC/2A,
230VAC/2A,分成2组
5)电力拖动及继电器控制单元
①三相断电器单元
1套
②倒顺开关
1套
③按钮组合单元
1套
④行程开关
1组
⑤定时器单元
1组
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⑥三相继电器单元
1组
⑦交流电动机单元
1台
⑧直流电动机单元
1台
6)变频器单元
变频器主要技术参数见表所示。
表i-i变频器技术参数
特性技术规格
200V至240V±10%单相,交流0.12kW-3.0kW(0.16hp-4.0hp)
电源电压和功率
200V至240V±10%三相,交流0.12kW-5.5kW(0.16hp-7.5hp)
范围
380V至480V±10%三相,交流0.37kW-11.0kW(0.50hp-15.0hp)
输入频率47Hz至63Hz
输出频率0Hz至650Hz
功率因数0.98
变频器效率96%至97%
过载能力在额定电流基础上过载50%,持续时间60s,间隔周期时间5分钟
合闸冲击电流小于额定输入电流
线性V/f控制;带磁通电流控制(FCC)的线性V/f控制,平方V/f控制;多点V/f
控制方法
控制
脉冲调制频率2kHz至16kHz(每级调整2kHz)
固定频率7个,可编程
跳转频率4个,可编程
0.01Hz数字输入;0.01Hz串行通讯输入;10位二进制的模拟输入
设定值的分辩率
(电动电位计0.1Hz[0.1%(PID方式)])
数字输入3个可编程的输入(电气隔离的),可切换为高电平/低电平有效(PNP/NPN)
1个,(0至10V)用于频率设定值输入或PI反馈信号,可标定或用作第4个数
模拟输入
字输入
继电器输出1个,可编程,30VDC/5A(电阻性负载),250VAe/2A(电感性负载)
模拟输出1个,可编程(0mA至20mA)
串行接口RS-485,选件RS-232
电磁兼容性可选EMC滤波器,EN55011标准A或B级,也可选内部A级滤波器
制动直流注入制动,复合制动
防护等级IP20
温度范围-10℃至+50℃(14°F至122°F)
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存放温度-40℃至+70℃(-40°F至158°F)
相对湿度<95%相对湿度-无结露
工作地区的海拔海拔1000m以下不需要降低额定值运行
高度
欠电压,过电压,过负载,接地,短路,电机失步,电动机锁定保护,电动机过
保护的特征
温,变频器过温,参数联锁
标准UL,cUL,CE,C-tick
CE标记符合EC低电压规范73/23/EEC和电磁兼容性规范89/336/EEC的要求
7)触摸屏单元
触摸屏技术参数如表1-2所示。
表1-2触摸屏技术参数
MT510TMT510SMT506SMT506L
硬件规格
型号10.4"TFT10.4.DSTN5.1"STN5.1"Blue
亮度250cd/m2150cd/m2150cd/m260cd/m2
颜色256色256色256色4灰度级
对比度100:130:130:115:1
分辨率640x480640x480320x240320x240
(WxH)
背光灯CCFLx2CCFLx2CCFLxlCCFLxl
CCFL寿命最少15,000小时最少15,000小时最少15,000小时最少15,000小
时
触控面板8线电阻式4线电阻式
触控精度2mm
表面硬度4H
通信口一个RS-232□(连接PC或slave)一个RS-232/485口(连接PLC)
处理器32bitRISCCPU133MHz
存储器4MBDRAM,1MBFlashRom(可选用2MB)4MBDRAM,1MBFlashRom
打印口标准打印口N/A
RTC和配方记忆卡可选
系统诊断电源失效自动侦测
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一般规格
电源21-30V直流
功耗430mA*24VDC440mA*24VDC220mA*24VDC200mA*24VDC
CE符合EN50081-2和EN50082-2标准
FCCFCCA级
耐压500VAC(1)
绝缘500VDC50M.以上
防震10to25Hz(X,Y,Z方向2G30分钟)
防护结构IP65前面板(0环密封)
使用温度0~45.C
环境湿度10-90%RH(非浓缩)
外壳塑料ABS+PC
外型尺寸315x238x60mm204x150x75mm
WxHxD
显示去尺寸302x225mm192x138mm
重量约.2.0kg约1.0kg
1.2电源模块的使用
1.三相曳嚅
良由断电
380V
ofc功能分布
控断
的
九
图i-i三相电源模块功能分布图
主要功能:电源模块上装有24V直流稳压电源,供
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入输出,同时输出交流380V
茜群警疆艇
能确保主—O
的24V直流电源请不要与"此j邨g"块混用。.
如果出现七君由'
待、DV24V区出
电源。―
操作步爨:4用即峰表小示型的断24路耀路盘信上开关
SA,DC2K4V灯Z直To9日门u主以u
十电源..…'为AC220V电源,联计算机
和PLC主;।,豆朗登埴勿插入!
S7300CPU时晶春事项:
要渭鬻5〜PLC%E
,PLC的L+、2L+、3L+、
2M、3M、4M、5「M以、C免O、发C生l、短C路2、!实C3号
连。严禁接J1WI
妻膏用料,':流220V,/里鼠….
寸“DC24”的输出指最不灯鬻亮。旌麟3
△
注意:SA为AC220V电源开关,不用时,请不要
闭合。LN输出为AC220V高电压,小心触电!
系统模块及PLC输入均使用DC24V电源,严禁
接入AC220V电源,以免损坏设备。
2.交直流电源模块的使用
交直流电源模块单元采用三相五线制380V输入,
可输出三相AC380V、单相AC220V、直流24V、交流
12V-24V-36V>励磁输出200V、可调直流电源输出0〜
200V(供直流电机电枢调压用),直流电流、电压表指示、
TCL工业级豪华型单相、三相插座。电源模块面板为环
氧树脂绝缘板,上贴优质PC膜。交直流电源模块功能
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分布图如图1・2所示。
图1-2交直流电源模块功能分布图
①电源指示灯:显示三相电源供电情况。
②断路器:交直流电源单元模块总电源。
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③三相四线插座:可提供三相四线制电源。
④单相五孔插座:可输出单相220V电源。
⑤24V电源开关,控制面板上直流24V输出。
⑥电枢电压表:可指示电枢电压输出值。
⑦电枢电流表:可指示电枢电流输出值。
⑧电位器:可调电枢电压。
1.3电源模块、CPU单元和继电器扩展模块的使用
该单元包括西门子电源单元PS307、CPU314C-2DP
单元和继电器扩展模块单元,其中电源单元只针对CPU
单元供电,至于外围设备的供电由外部电源单元提供。
电源模块及CPU单元示意图如图1-3所示。
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图1-3电源模块及CPU单元示意图
使用方法;
1卖验连将PLC的与相帚的馥
模块有连,PLC字量输入力
3L+、,通接电源板一的反1短犷端,
的IM、2MT3iC5M、CO、Cl、C2、C3与DCOV
、•比连接近同1
PS307上的开
美拨到'般『播
指示大冗O
.②.输入输
口方入蓿尊;・就连接Vn>Ain
liill+、i
Xn>Alnlffi(An>Ain
VRMANA蹿噫:•娘选
+、别表示亳压焦圈的+、
端);.选n、MANA端(An、
MANA篇公共点■o接0V。5M为电
3
源的
1.4输入输出模块的使用
赵
电
窗
部分
包
要
主
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三
入0^f
兀
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源
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筋
3fDC表
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、
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、
、
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、
、0
、
成
示
所
一
如
意
功
分
输
输
出
单
元s
O不O
1--4
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1.工作电源输入区
工作电源输入区由电源输入端子和电源指示灯组成。
主要做模块工作电源用,电源输入端子接24V直流电源,
当供电正常,电源指示灯亮,表示线路正常。
2输入单元
■输入单元由数字量输入单元和模拟量输入单元组成。
数字量输入单元由4个按钮、8个钮子开关以及两组
拨码开关等组成。如果将按钮或钮子开关与主机输入点
(10.0~12.7)相接,经过改变开关的状态,能够对PLC
的输入状态进行改变;
如果利用BCD拨码开关,可对主机输入8421开关量,
每次改变4位输入点的状态;以第一组拨码开关为例进
行说明,4位输入接线的I/O分配表如表1-3所示。
表1-34位输入点接线的I/O分配表
拨码开PLC输
关端入端
810.0
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410.1
210.2
110.3
则当拨码开关的旋转轮显示5时,对应的PLC输入端
的状态表如表1-4所示。
★接线注意事
拨码开关的公共点CO、Cl以及钮子开关的公共点C
应与第镰块中加24输出端中的“0V”相连接。
模拟量输出区主要由电压源和电流源组成,电压源输
出工业标准的0〜10V可调电压,电流源输出4〜20mA
的可调电流。
当使用电压源和电流源时,电源区的“+24V”和“0V”
应与电源模块单元中的直流输出端对应连接。
3、输出单元
输出单元由数字量输出单元和模拟量输出指示单元
等组成。
数字量输出单元由数码管显示区、继电器区等组成。
数码显示区由标准七段显示编码方式输出,公共端点C2
应与电源模块中DC24V输出端的“24V”端相连接。
继电器区由4组继电器单元组成,可控制4组交流电
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的通断。
继电器控制电路采用直流24V供电,可控制主电路中
交流220V电源的通断,为了防止电源极性颠倒,在其
控制电路中加入了保护二极管防止反向电压输入。
接线时,继电器的端接电源模块中的DC24V输
出端的“+24V”端,其“一”端与PLC输出端口相连。
模拟量输出指示单元由两块电压、电流表组成,可测
量0〜10V电压和4〜24mA电流。接线时注意指针表的
使用规范和表头的极性指示。
1.5实验单元板的使用
TVT-90系列可编程控制器训练装置共配置模拟实
验板16块:
1.TVT90HC-1电机控制
2.TVT90HC-2天塔之光
3.TVT90HC-3交通信号灯自控和手控
4.TVT90HC-4水塔水位自动控制
5.TVT90HC-7多种液体自动混合
6.TVT90HC-8自动送料装车系统
7.TVT90HC-9邮件分拣机
8.TVT90HC-10电梯控制
9.TVT90HC-11自动售货机
10.TVT90HC-12霓虹灯控制
11.TVT90HC-13温度控制系统
12.TVT90HC-14电镀流水线
13.TVT90HC-15自动化仓库系统
14.TVT90HC-16机械手装配搬运流水线
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15.TVT90HC-17自控飞锯系统
16.
TVT90HC-20无塔供水
系统
八”模拟实验板依据
系统原理图接线。DC
24V连接电源模块,注
意极性!开关量S、SQ
输入电路连接对应的
PLC的输入端口,输出
Y、M、L接PLC的输出
端口。应当注意,个
别实验模板为了形
象,采用动态LED指
示,传感器的状态系
统随程序要求自动给
定。
以TVT90HC-7多
种流体自动混合系统
为例进行说明。
将液位传感器信
号SI、S2、S3对应的
与PLC的10・0、10・1、
10.2连接,进水阀门
(Yl、Y2、Y3)、出水
阀门Y4和搅拌机M与
PLC的Q0.0、Q0.1、
Q0.2、Q0.3、Q0.4连接,DC24V与电源模块的DC24V
连接。当液位上升时,传感器S3、S2、S1按顺序依次
接通,储液罐的液位由LED自动指示,当电机旋转时,
由电机的LED指示运转状态。液位下降时,液位指示灯
依次下降,SI、S2、S3依次断开。Yl、Y2、Y3、Y4、M
的状态由LED指示,当LED亮时,表示其在运行。
特殊实验板的输入、输出单元电路在该板的实验中
介绍。
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图1-5多种流体自动混合系统图
第二章实验
实验一熟悉Step7V5.3编程软件的使用及基本逻辑指令的编程方法
一.实验目的
了解可编程控制器的基本单元和编程的基本结构,
熟悉Step7V5.3编程软件的使用及基本逻辑指令的编程
和调试程序的方法。
二.实验设备
1.TVT-90GT实验装置一台。
2.计算机一台。
3.输入输出模块一块
4.TVT90HC-1电机控制模拟实验板一块
5.TVT90HC-2天塔之光模拟实验板一块
6.连接导线若干。
三.实验内容与操作
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1.进入Step?v5.3软件
打开[程序],[Simatic]->[SIMATICManager],进入
STEP7编程界面。
*Siaatic►:由LicenseManage*ent
f!?|ssssss❽ST-200ExplorerVI0.3,8
9DXP2004QST-200PCAcc«»VI.0.0.56
■Proitl99SE物STEP7
STEP7-iicrofIMV4.0.308
TDKeypadD«si(n«rVI0308
&文档
由信息
4SIMATICMtntcer
图2-1进入STEP7编程界面图
图2-2项目向导图
系统默认的首选项是“新建项目向导”,在对软件使
用不太熟悉的情况下能够跟随向导进行下一步的操作。
在这里,为了操作方便,省略此项步骤。点击[取消]按
钮。
2.新建工程
图2-3工程建立界面
点击文件,新建菜单,出现上面的界面,输入项目
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的文件名与路径,建议以“名字”缩写加“学号,,,在这
里面,输入“fOl”作为工作文件名。
新建完成后,就会弹出一个界面框,出现以-01”
命名的工程文件夹。针对当前使用的硬件设备,需要插
△站点,站点为"S7-300站点”,操作如工程界面图所
不:
图2-4工程界面
插入一站点-2SIMATIC300站点
I^SIIATIClanager'-[fOl-E:\tvt\tvt90hcs7300\f01]I
自文怦Q)*««)PLC&)查看9逸项Q)»□«)
口1谢髀1:1」匚站点Q)'I1SWAHC400站点B
I&Elf子网a)♦
2snuncx站点
1SDuncPC站点
5其它站
H7住J
SsnAncss
IFG/PC
111
图2-5插入站点
更改站点名称,如TVT90HC-1
SIIATIClanacer-(fOl—E:\tvt\tvt90hcs73
0文怦①)«n<z>axa)nrsHsA9(Q)
口|国用=1Xl电炉I包5%国
IGUATIC闹T
图2-6站名更改
3.CUP314c-2DP硬件配置
1)进入配置界面
4SIIATICKanager-[fOl-E:\tvt\tvt9Ohcs730
日文件任)编辑迎)插入Q)FLC1)查看9选项Q)
fl
口同髀|=|住间•回引a[>S|lB|
眄TVT90HC-1智”工(1)
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图2-7进入配置界面
双击TVT90HC1站点
SI1ATIClanager-[fOl—E
色文件(D编辑&)插入Q)PLC0,)
口产I群尸III曰身四孑
I硬件
则TVT90HC-1
图2・8双击TVT90HCJ站点
双击硬件进入硬件配置界面
图2-9硬件配置界面
2)选择硬件
①选择底板
♦督PROFIBUSDP
德PROFIBUS-PA
♦需PROFINET10
-(3SIMATIC300
ffiCJC7
&QCP-300
.OCPU-300
g口FM-300
♦,口Gateway
国QIM-300
+口M7-EXTENSI0N
♦_JPS-300
-CJRACK-300
口ESQ
口SM-300
♦画SIMATIC400
♦园SIMATICPCBasedContro:
♦£SIMATICPCStation
图2・10选择底板
展开SIMATIC300fRACK-300后双击Rail
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(配置)-fOl]
HTConfig-[TVT9i
图2-11双击Rail展开图
②选择电源
♦#PROFIBUSDP-
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