THPFSF~3A型使用手册（西门子）

目录

第一章可编程序控制系统设计师综合实训装置简介2

一、产品概述2

二、装置特点3

三、技术性能3

四、装置配置3

五、实训工程5

第二章可编程控制器概述6

PLC的分类及特点6

一、PLC的构造与工作原理8

二、S7-200PLC的硬件组成及指令系统9

三、PLC控制系统的设计与故障诊断10

四、PLC的应用及展望10

第三章实训工程11

实训I-PLC认知实训11

实训二十字路口交通灯控制13

实训三自动售货机控制14

实训四四层电梯控制16

实训五光电检测、定位控制18

实训六温度PID控制20

实训七变频器功能参数设置与操作22

实训八外部端子点动控制24

实训九变频器无级调速25

实训十多段速度选择变频调速26

实训十一基于PLC数字量方式的变频器外部端子正反转控制28

实训十二基于PLC数字量方式多段速控制29

实训十三基于PLC模拟量方式变频开环调速控制30

实训十四电动机加载控制31

实训十五基于PLC模拟量方式的变频闭环调速33

实训十六基于触摸屏控制方式的根本指令编程练习35

实训十七基于触摸屏控制方式的数码显示控制36

实训十八基于触摸屏控制方式的温度PID控制37

实训十九PLC、触摸屏及变频器通信控制38

实训二十五自由度机械手控制40

实训二十一PPI网络的组建42

实训二十二PPI网络的MCGS组态监控44

附录一STEP7MicroWIN软件使用入门45

附录二PLC仿真实训软件使用帮助48

附录三MCGS工控组态软件使用说明书49

附录四触摸屏的使用入门52

附录五S7-200PLC指令集55

附录六可编程序控制系统设计师综合实训装置使用说明书56

附录七五自由度机械手使用说明书58

第一章可编程序控制系统设计师综合实训装置简介

一、产品概述

"THPFSF-3A/3B/3c型可编程序控制系统设计师综合实训装置”是根据人力资膈口社会保障部制定的

"可编程序控制系统设计师"培训及国家职业标准考核大纲内容，适当增加新技术，按照职业教育培训、职

照能鉴定和实训教学要求而研制的。适合职业培训学校、职教中心、鉴定站/所对可编程序控制系统设计师

的四级、三级开展培训及技能鉴定。

五自由度栅或手计算机用户自备

二、装置特点

1.采用模块组合式构造，含开关量、模拟量、变频调速、触摸屏、通信模块等,配套MCGS工控组态

监控软件，实现仿真化、信息化实训教学.

2.工程实训模块：利用目前典型的可编程控制器及总线技术完成对工业生产中典型案例的模拟对象、实

物模型中的逻辑、模拟、过程、运动等的控制。

三、技术性能

L输入电源：三相四线〔或三相五线〕~380V±10%50Hz

2.工作环境：温度-10℃~+40℃相对湿度＜85%（25℃）海拔＜4000m

3.装置容量：＜l.OkVA

4.重量:100kg

5.控制屏尺寸：1780mmx730mmx1460mm

6.对象系统尺寸：1000mmx640mmx1300mm

7.平安保护:具有漏电压、漏电流保护装置，平安符合国家标准。

四、装置配置

实训装置由控制屏、实训桌、PLC模块、通信模块、变频器模块、柳以实训模块、触摸屏模块、五自由

度机械手、交流电机、电机导轨、测速机构、加载系统、MCGS工控组态软件〔配加密狗〕等组成

㈠控制屏（铁质双层亚光密纹喷塑构造,铝质面板）

1.交流电源输入、输出及控制

1）三相四线电源输入，经漏电保护开关后，通过启动、停顿按钮操作,控制三相电源输出的接通和断开,

并设有急停按钮；

2）设有450V指针式交流电压表1只，通过切换开关可分别指示电网输入的三相线电压；

3）三相交流电源输出:三相电源采用三相四线制，并由启动、停顿按钮来控制，设有5A带灯保险丝及

短路软保护电路；

4）交流电源接口：提供三芯、四芯电源插座各1只；

5）用户体系

电流型漏电保护：采用漏电保护型空气开关，控制屏假设有漏电现象，当漏电电流到达一定值时，即切

断总电源；

电压型漏电保护：当对线路有漏电现象时，控制屏内接触器便跳闸，及时切断电源并发出告警声；

短路保护：在电路出现相间短路或相线对中簸路时，及时切断三相电源的输出，保护设备的平安，并

发出告警声；在短路故障排除后，可重新启动设备。

2.给定信号源：提供4~20mA电流信号源1路，带数码显示；提供0~10V电压信号源1路，带数码

显示；

3.定时器兼报警记录仪：平时作时钟使用，具有设定时间、定期艮警、切断电源等功能；还可自动记录

由于接线蟾作错误所造成的漏电告警次数。

（二）实训模块配置

1.PLC实训组件

序号堀但与=PLC实训组件〔三选一〕备注

S7-200PLC实训|组件：

配置西门子CPU226CN（AC/DC/RLY）PLC,内靛字量I/O

1SB10〔24路数字量输入/16路继电器输出〕；EM235模拟＞模块（4THPFSF-3A型

路模拟量输入/I路模拟量输出〕；将所有PLC输入输出端子全

部引致平安插座，配套PC/PPI编程电缆。

FXPLC实训组件：

配置三菱FX2N-48MR-001PLC,内置数字量I/O〔24路数字

2SB10量输入/24路继电器输出〕；FX0N-3A模拟量模块（2路模拟THPFSF-3A型

量输入/I路模拟量输出〕；FX2N-485BD通信模块符所有PLC

输入输出端子全部引致平安插座，配套SC-90编程电缆。

CP1EPLC实训|组件：

配置欧姆龙CP1E-N40DR-APLC,内赘字量I/O〔24路数

字量输入/16路继电器输出〕；CP1W-MAD11模拟量模块（2

3OM10THPFSF-3c型

路柳媾输入/I路模拟量输出〕；CP1W-CIF11通信模块，将

所有PLC输入输出端子潮引致平安插座,配套USB编程电

缆。

2.实训H慢块

序号但=实训模块

变频器实训模块：

1FA11配置FR-D720S-0.4kW变频器，功率0.4kW,AC220V供电，

带有RS485通彳奇妾口及根本操作面板。

开关量控制模块：

2SF11

十字路口交通灯、自动售货机、四层电梯。

温度、光电控制模块：

侬控制：由驱动模块、电加幅、温威送器、出传感器、

3SF12温度表及测温角蜷按钮等组成。

光电控制：由调光触发控制电路、色标传感器、多种颜色板、

直流电机驱动电路、移动滑轨等组成。

4SF13触摸屏实训模块：西门子Smart700彩色触摸屏，7英寸

磁粉制动器加载实训组件

5SF14

该挂件与ML01磁粉制动器配套使用，完成对ML01磁粉制

动器加雌制，同时显示相应加载黠瓦挂件提供一路连续可

调恒流源阳一路冷却风扇电源，完成对电机的加载，最大加载

转矩为

2N-m0

采用磁粉制动器克制涡流测功机在低转速时无法保证恒转矩

6ML01加载的缺点，同时磁粉制动器内部还设有强制冷却风扇和温度

传感器。

电机导轨、光码盘测速系统及数显转速表：

包含光码盘测速系统〔配有欧姆龙1024光电编码器〕、数显

7DD03-3转速表及固定电机的不锈钢导轨等。不锈钢导轨平整度好，能

保证电机与编码盘之间峰的同心度不超过±5丝，能较好满

足实训要求。

8WDJ16交流380V“，功率100W,三相鼠笼异步电机

（三）实训桌

实训桌为铁质双层亚光密纹喷塑构造，桌面为防火、防水、耐磨高密度板；设有带锁抽屉，用于放置工

具及资料，电脑桌联体设计,造型美观大方。

（四）五自由度机械手

由型材实训桌〔尺寸：1000mmX640mmx790mm〕、五自由度机械手及电气控制三局部组成。五自由

度叫戒手运动耐局部包括底座水平移动、底电解专、大臂上下摆动，小臂上下摆动，手由专，手爪夹紧

与松开，用于实现定位功能.电气控制局部包含PLC及通信模块、漏电保护器、电机驱动器、开关电源等组

成，其中PLC及通信模块跟PLC实训组件配套（三菱采用FX1N-24MT及FX1N-485BD模块，西门子采用

CPU224模块，欧姆龙采用CP1E-N30DT及CP1W-MAD11模块），通过传感器信号采集,PLC编程五自由度

机械手进展位置控制、时序逻辑控制，实现对机械手在工作台面范围内物体抓取、移、放的功能。

五、实训工程

1.PLC根本编程练习

2.十字路口交通灯控制

3.自动售货机控制

4.四层电梯控制

5.光电检测、定位控制

6.温度闭环控制

7.变频器功能参数设置与操作

8.外部端子点动控制

9.变频器无极调速

10.多段速度选择变频调速

11.基于PLC数字量方式的变频器外部端子正反转控制

12.基于PLC数字量方式多段速控制

13.基于PLC模拟量方式变频开环调速控制

14.电动机加载控制

15.基于PLC模拟量方式的变频闭环调速

16.基于触摸屏控制方式的根本指令

17.基于触摸屏控制方式数码显示控制

18.基于触摸屏控制方式的温度PID控制

19.PLC,触摸屏与变频器通信控制

20五自由度机械手控制

21.RS485网络组建〔网络读写控制〕

22.RS485网络的MCGS组态监控

第二章可编程控制器概述

PLC的分类及特点

可编程控制器简称PLC[ProgrammableLogicController),在1987年国际电工委员会

(InternationalElectricalCommittee)公布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：PLC是一种专门

为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存

储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输

出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整

体，易于扩展其功能的原那么而设计。

(-)PLC的分类

按产地分，可分为日系、欧美、韩台、大陆等。其中日系具有代表性的为三菱、欧姆龙、松下、光洋

等；欧美系列具有代表性的为西门子、A-B、通用电气、德州仪表等；韩台系列具有代表性的为LG、台达

等；大陆系列具有代表性的为和利时、浙江中控等；

按点数分，可分为大型机、中型机及小型机等。大型机T殳I/O点数＞2048点；具有多CPU,16位

/32位处理器，用户存储器容量8~16K，具有代表性的为西门子S7-400系列、通用公司的GE-IV系列等;

中型机一般I/O点数为256~2048点单热CPU用户存储器容量2~8K具有代表性的为西门子S7-300

系列、三菱Q系列等；小型机一般I/O点数＜256点，单CPU,8位或16位处理器，用户存储器容量4K

字以下，具有代表性的为西门子S7-200系列、三菱FX系列等；

按构造分，可分为整体式和模块式。整体式PLC是将电源、CPU、I/O接口等部件都集中装在一个机

箱内，具有构造紧凑、体积小、价格低的特点；小型PLC一般采用这种整体式构造。模块式PLC由不同

I/O点数的根本单元〔又称主机〕和扩展单元组成。根本单元内有CPU、I/O接口、与I/O扩展单元相连

的扩展口，以及与编程器或EPROM写入器相连的接口等；扩展单元内只有I/O和电源等，没有CPU;

根本单元和扩展单元之间一般用扁平电缆连接；整体式PLC一般还可配备特殊功能单元，如模拟量单元、

位置控制单元等，使其功能得以扩展。这种模块式PLC的特点是配置灵活，可根据需要选配不同规模的系

统，而且装配方便，便于扩展和维修。大、中型PLC一般采用模块式构造。还有一些PLC1各整体式和模

块式的特点结合起来，构成所谓叠装式

PLCO

按功能分，可分为低档、中档、高档三类。低档PLC具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、

监控等根本功能；还可有少量模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比拟、通信等功能；主要用于逻

辑控制、顺序控制或少量模拟量控制的单机控制系统。中档PLC除具有低档PLC的功能外，还具有较强

的模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比拟、数制转换、远程I/O、子程序、通信联网等功能；有些

还可增设中断控制、PID控制等功能，适用于复杂控制系统。高档PLC除具有中档机的功能外，还增加了

带符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其它特殊功能函数的运算、制表及表格传送功能

等；高档PLC机具有更强的通信联网功能，可用于大规模过程控制或构成分布式网络控制系统，实现工厂

自动化。

(二)PLC的特点

1.可靠性高，抗干扰能力强

高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺

制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障

工作时间那么更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相

比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自

我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断

程序,使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就

不奇怪了。

2.配套齐全，功能完善，适用性强

PLC开展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。

除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC

的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能

力的增强及人机界面技术的开展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。

3.易学易用，深受工程技术人员欢送

PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术

人员承受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制

指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算

机从事工业控制翻开了方便之门。

4.系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造

PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为

缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合

多品种、小批量的生产场合。

5.体积小，重量轻，能耗低

以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm,重量小于150g,功耗仅数瓦。由于体

积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。

(=)PLC的应用领域

目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运

输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。

1.开关量的逻辑控制

这是PLC最根本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用

于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、

包装生产线、电镀流水线等。

2.模拟量控制

在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了

使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量(Analog)和数字量〔Digital〕之间的A/D转换及D/A转

换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。

3.运动控制

PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接

位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴

位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、五自由

度机械手、电梯等场合。

4.过程控制

过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样

的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有

PID模块,目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶

金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。

5.数据处理

现代PLC具有数学运算〔含矩阵运算、函数运算、逻辑运算〕、数据传送、数据转换、排序、查表、

位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比拟，完成

一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型

控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型

控制系统。

6.通信及联网

PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的开展，工厂自动化网

络开展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都

具有通信接口，通信非常方便。

一、PLC的构造与工作原理

PLC的构造

PLC的类型繁多，功能和指令系统也不尽一样，但构造与工作原理那么大同小异，通常由主机、输入

/输出接口、电源、编程器扩展器接口和外部设备接口等几个主要局部组成。

7.主机

主机局部包括中央处理器〔CPU〕、系统程序存储器和用户程序及数据存储器。CPU是PLC的核心，

它用以运行用户程序、监控输入/输出接口状态、作出逻辑判断和进展数据处理，即读取输入变量、完成

用户指令规定的各种操作，将结果送到输出端，并响应外部设备〔如编程器、电脑、打印机等〕的请求以

及进展各种内部判断等。PLC的内部存储器有两类，一类是系统程序存储器，主要存放系统管理和监控程

序及对用户程序作编译处理的程序，系统程序已由厂家固定，用户不能更改；另一类是用户程序及数据存

储器，主要存放用户编制的应用程序及各种暂存数据和中间结果。

8.输入/输出(I/O)接口

I/O接口是PLC与输入/输出设备连接的部件。输入接口承受输入设备〔如按钮、传感器、触点、行

程开关等〕的控制信号。输出接口是将主机经处理后的结果通过功放电路去驱动输出设备〔如接触器、电

磁阀、指示灯等〕。I/O接口一般采用光电耦合电路，以减少电磁干扰，从而提高了可靠性。I/O点数即输

入/输出端子数是PLC的一项主要技术指标，通常小型机有几十个点，中型机有几百个点，大型机将超过

千点。

9.电源

图中电源是指为CPU、存储器、I/O接口等内部电子电路工作所配置的直流开关稳压电源，通常也为

输入设备提供直流电源。

10.编程器

编程器是PLC的一种主要的外部设备，用于手持编程，用户可用以输入、检查、修改、调试程序或

监示PLC的工作情况。除手持编程器外，还可通过适配器和专用电缆线将PLC与电脑联接，并利用专用

的工具软件进展电脑编程和监控。

11.输入/输出扩展单元

I/O扩展接口用于连接扩大外部输入/输出端子数的扩展单元与根本单元〔即主机〕。

12.外部设备接口

此接口可将编程器、打印机、条码扫描仪黝卜部设备与主机相联，以完成相应的操作。

PLC的工作原理

PLC是采用"JII页序扫描，不断循环”的方式进展工作的。即在PLC运行时，CPU根据用户按控制要

求编制好并存于用户存储器中的程序，按指令步序号〔或地址号〕作周期性循环扫描，如无跳转指令，那

么从第一条指令开场逐条顺序执行用户程序，直至程序完毕。然后重新返回第一条指令，开场下一轮新的

扫描。在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。

PLC的扫描一个周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。

PLC在输入采样阶段:首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或输

入数据读入，并将其写入各对应的输入状态存放器中，即刷新输入。随即关闭输入端口，进入程序执行阶

段。

PLC在程序执行阶段：按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令，执行的结果再写入输出状

态存放器中，输出状态存放器中所有的内容随着程序的执行而改变。

输出刷新阶段:当所有指令执行完毕，输出状态存放器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中，

并通过一定的方式〔继电器、晶体管或晶闸管〕输出，驱动相应输出设备工作。

二、S7-200PLC的硬件组成及指令系统

硬件组成

S7-200CPU将一个微处理器、一个集成电源和数字量I/O点集成在一个紧凑的封装中，从而形成了

一个功能强大的微型PLC,具体见以下图：

S7-200CPU模块包括一个中央处理器〔CPU〕、电源以及I/O点，这些都被集成在一个紧凑、独立

的设备中。

CPU负责执行程序和存储数据，以便对工业自动控制任务或过程进展控制

输入和输出时系统的控制点：输入局部从现场设备中〔例如传感器或开关〕采集信号，输出局部那么

控制泵、电机、指示灯以及工业过程中的其他设备。

电源向CPU及所连接的任何模块提供电力支持。

通信端口用于连接CPU与上位频其他工业设备

状态信号灯显示了CPU工作模式，本机I/O的当前状态，以及检查出的系统错误

指令系统

L标准触点指令

LE常开触点指令，表示一个与输入母线相连的动合接点指令，即动合接点逻辑运算起始。

LDN常闭触点指令，表示一个与输入母线相连的动断接点指令，即动断接点逻辑运算起始。

A与带开触点指令，用于单个动合接点的串联。

AX与非常闭触点指令，用于单个动断开接点的串联。

0或常开触点指令，用于单个动合接点的并联。

ON或非常闭触点指令，用于单个动断接点的并联。

LD、LDN、A、AN、0、ON触点指令中变量的数据类型为布尔(BOOC)型。LD、LDN两条指令用

于将接点接到母线上，A、AN、0、ON指令均屡次重复使用，但当需要对两个以上接点串联连接电路块

的并联连接时，要用后述的OLDB指令。

2.串联电路块的并联连接指令OLD

两个或两个以上的接点串联连接的电路叫串联电路块。串联电路块并联连接时，分支开场用LD、LDN

指令，分支完毕用OLD指令。OLD指令与后述的ALD指令均为无目标元件指令，而两条无目标元件指

令的步长都为一个程序步。OLD有时也简称或块指令。

3.并联电路的串联连接指令ALD

两个或两个以上接点并联电路称为并联电路块，分支电路并联电路块与前面电路串联连接时，使用

ALD指令。分支的起点用LD、LDN指令，并联电路完毕后，使用ALD指令与前面电路串联。ALD指令

也简称与块指令，ALD也是无操作目标元件，是一个程序步指令。

4.输出指令

(=)输出指令与线圈相对应，驱动线圈的触点电路接通时，线圈流过"能流"，输出类指令应放在梯

形图的最右边，变量为Bool型。

5.置位与复位指令S、R

S为置位指令，使动作保持；R为复位指令，使操作保持复位。从指定的位置开场的N个点的映像存

放器都被置位或复位,N=1~255如果被指定复位的是定时器位或计数器位，将去除定时器或计数器的当前

值。

6.跳变触点EU.ED

正跳变触点检测到一次正跳变(触点得输入信号由0到1)时，或负跳变触点检测到一次负跳变触点得

输入信号由1到0)时触点接通到T扫描周期.正/负跳变的符号为EU和ED,他们没有操作数，触点符号中

间的"P"和"N"分别表示正跳变和负跳变

7.空操作指令NOP

NOP指令是一条无动作、无目标元件的1程序步指令。空操作指令使该步序为空操作。用NOP指

令替代已写入指令，可以改变电路。在程序中参加NOP指令，在改动或追加程序时可以减少步序号的改

变。

8.程序完毕指令END

END是一条无目标元件的1程序步指令。PLC反复进展输入处理、程序运算、输出处理，假设在程

序最后写入END指令，那么END以后的程序就不再执行，直接进展输出处理。在程序调试过程中,按段

插入END指令，可以按顺序扩大对各程序段动作的检查。采用END指令将程序划分为假设干段，在确认

处于前面电路块的动作正确无误之后，依次删去END指令。要注意的是在执行END指令时，也刷新监视

时钟。

三、PLC控制系统的设计与故障诊断

L分析被控对象

分析被控对象的工艺过程及工作特点，了解被控对象机、电之间的配合，确定被控对象对PLC控制

系统的控制要求。根据生产的工艺过程分析控制要求。如需要完成的动作（动作顺序、动作条件、必须的保

护和连锁等）、操作方式（手动、自动、连续、单周期、单步等）

2.确定输入/输出设备

根据系统的控制要求，确定系统所需的输入设备〔如：按钮、位置开关、转换开关等〕和输出设备〔如：

接触器、电磁阀、信号指示灯等〕。据此确定PLC的I/。点数。

3.选择PLC

包括PLC的机型、容量、I/O模块、电源的选择。

4.分配I/O点

分配PLC的I/O点画出PLC的I/O端子与输入/输出设备的连接图或对应表。〔可结合第2步进展〕。

5.设计软件及硬件

进展PLC程序设计，进展控制柜〔台〕等硬件及现场施工。由于程序与硬件设计可同时进展，因此

PLC控制系统的设计周期可大大缩短，而对于继电器系统必须先设计出全部的电气控制电路后才能进展施

工谢十。

其中PLC程序设计的一般步骤在上一课题中已进展介绍。

其中硬件设计及现场施工的步骤如下：

1）设计控制柜及操作面板电器布置图及安装接线图。

2）设计控制系统各局部的电气互连图。

3）根据图纸进展现场接线，并检查。

6.联机调试

联机调试是指，等模拟调试通过的程序进展在线统调。

7.整理技术文件

包括设计说明书、电气安装图、电气元件明细表及使用说明书等。

四、PLC的应用及展望

1.PLC的国内外状况

世界上公认的第一台PLC是1969年美国数字设备公司〔DEC〕研制的。限于当时的元器件条件及计

算机开展水平，早期的PLC主要由分立元件和中小规模集成电路组成，可以完成简单的逻辑控制及定时、

计数功能。20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使PLC增加了运算、数

据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。为了方便熟悉继电器、接触器系统的

工程技术人员使用，可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言，并将参加运算及

处理的计算机存储元件都以继电器命名。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。

20世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化开展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，

使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能

及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获

得广泛应用。这个时期可编程控制器开展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。这个阶段的另

一个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟

阶段。

20世纪末期，可编程控制器的开展特点是更加适应于现代工业的需要。从控制规模上来说，这个时

期开展了大型机和超小型机；从控制能力上来说，诞生了各种各样的特殊功能单元，用于压力、温度、转

速、位移等各式各样的控制场合；从产品的配套能力来说，生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用

可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。目前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、

汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的开展。我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着

改革开放开场的。最初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。接下来在各种企业的生产设备及产品中

不断扩大了PLC的应用。目前，我国自己已可以生产中小型可编程控制器。上海东屋电气生产的CF系列、

杭州机床电器厂生产的DKK及D系列、大连组合机床研究所生产的S系列、苏州电子计算机厂生产的YZ

系列等多种产品已具备了一定的规模并在工业产品中获得了应用。止匕外，无锡华光公司、上海乡岛公司等

中外合资企业也是我国比拟著名的PLC生产厂家。可以预期，随着我国现代化进程的深入，PLC在我国将

有更广阔的应用天地。

2.PLC未来展望

21世纪，PLC会有更大的开展。从技术上看，计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的

设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现；从产品规模上看，会进一步向

超小型及超大型方向开展；从产品的配套性上看，产品的品种会更丰富、规格更齐全，完美的人机界面、

完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求；从市场上看，各国各自生产多品种产品的情况会

随着国际竞争的加剧而打破，会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面，会出现国际通用的编程语言；从

网络的开展情况来看，可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术

的开展方向。目前的计算机集散控制系统DCS(DistributedControlSystem)中已有大量的可编程控制

器应用。伴随着计算机网络的开展，可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成局部，

将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。

第三章实训工程

实训一PLC认知实训

一、实训目的

1.了解PLC软硬件构造及系统组成

2.掌握PLC外围直流控制及负载线路的接法及上位计算机与PLC通信参数的设置

二、实训设备

序号名称型号与规格数量备注

1.可编倒空制器实训装置THPFSF-3A1

2.S7-200PLC实训组件SB101

3.开关量控制模块SF111

4.实训导线3号假设干

5.通讯电缆PC/PPI1西门子

6.实训指导书THPFSF-3A1

7.计算机1自备

三、PLC外形图

四、控制要求

1.认知西门子S7-200系列PLC的硬件构造，详细记录其各硬件部件的构造及作用；

2.翻开编程软件，编译根本的与、或、非程序段，并下载至PLC中；

3.能正确完成PLC端子与开关、指示灯接线端子之间的连接操作；

4.拨动SQ1、SQ2，指示灯能正确显示；

五、功能指令使用及程序流程图

1.常用位逻辑指令使用

标准触点

常开触点指令〔LD、A和与常闭触点〔LDN、AN、ON）从存储器或过程映像存放器中得到参

考值。当该位为1时，常开触点闭合；当该位为0时，常闭触点为1；

输出

输出指令〔=〕将新值写入输出点的过程映像存放器。当输出指令执行时，S7-200将输出过程映像存

放器中的位接通或断开。

与逻辑：如上所示：10.0.10.1状态均为1时，Q0.0有输出；当10.0.10.1两者有任何一个状态为0,

Q0.0输出立即为0。

或逻辑：如上所示：10.0.10.1状态有任意一个为1时,Q0.1即有输出；当10.0、10.1状态均为0,

Q0.1输出为0。

非逻辑：如上所示：10.0.10.1状态均为0时,Q0.2有输出；当10.0.10.1两者有任何一个状态为1,

Q0.2输出立即为0.

2程序流程图

六、端口分配及接线图

1.1/0端口分配功能表

PLC地址

序号电气符号SF11功能说明

SB10

1.10.0SQ1常开触点01

2.10.1SQ2常开触点02

3.Q0.0SL1"与"逻辑输出指示

4.Q0.1SL2"或"逻辑输出指示

5.Q0.2SL3"非"逻辑输出指示

6.+24VV+四层电梯

7.COMGND四层电梯

8.主机1M、面板V+接电源+24V电源正端

主机IL、2L、3L、面板COM接电源

9.电源地端

GND

2.控制接线图

七、操作步骤

1.按以下图连接上位计算机与PLC;

2.按"控制接线图"连接PLC外围电路；翻开软件，点击，在弹出的对话框中选择"PC/PPI

通信方式"J由式，性⑥□二二|,设置PC/PPI属性；

3.点击罩,在弹出的对话框中，双击瑞吏搜寻PLC,寻找到PLC后，选择该PLC;至此,

PLC与上位计算机通信参数设置完成；

4.编译实训程序,确认无误后，点击工，将程序下载至PLC中，下载完毕后，将PLC模式选择开关

拨至RUN状态。一

5.将SQ1、SQ2均拨至OFF状态，观察记录L0指示灯点亮状态；

6.将SQ1拨至ON状态，将SQ2拨至OFF状态，观察记录L1指示灯点亮状态；

7.将SQ1、SQ2均拨至ON状态，观察记录L2指示灯点亮状态；

八、实训总结

1.详细描述S7-200PLC的硬件构造

2.总结出上位计算机与S7-200PLC通信参数的设置方法

九、例如程序〔参见配套光盘〕

实训二十字路口交通灯控制

一、实训目的

1.掌握置位字左移指令的使用及编程方法

2.掌握十字路口交通灯控制系统的接线、调试、操作方法

二、实训设备

序号名称型号与规格数量备注

1.可编程控制器实训装置THPFSF-3A1

2.S7-200PLC实训组件SB101

3.开关量控制模块SF111

4.实训导线3号假设干

5.通讯电缆PC/PPI1西门子

6.实训指导书THPFSF-3A1

7.计算机1自备

三、面板图

四、控制要求

五、功能指令使用及程序流程图

1.字左移指令使用

字左移指令将输入字UN］数值向左移动N位,并将结果载入输出字〔OUT〕。如上所示:当每有一

个M0.0的上升沿信号时，那么VW2中的数据就向左移动1位，并将移位后的结果存入VW2中。

2.程序流程图

六、端口分配及接线图

1.1/0端口分配功能表

电气符号

序号PLC地址〔PLC端子〕功能说明

〔面板端子〕

110.0SD启动

2Q0.0东西灯G

3Q0.1东西灯Y

4Q0.2东西灯R

5Q0.3南北灯G

6Q0.4南北灯Y

7Q0.5南北灯R

8主机输入1M接电源+24V;电源正端

9主机IL、2L、3L.面板GND接电源GND电源地端

2.控制接线图

七、操作步骤

1.按控制接线图连接控制回路；

2.将编译无误的控制程序下载至PLC中，并将模式选择开关拨至RUN状态；

3.拨动启动开关SD为0N状态，观察并记录东西、南北方向主指示灯及各方向人行道指示灯点亮状

态；

4.尝试编译新的控制程序，实现不同于例如程序的控制效果。

八、实训总结

1.尝试分析整套系统的工作过程；

2.尝试用其他不同于例如程序所用的指令编译新程序,实现新的控制过程。

九、例如程序〔参见配套光盘〕

实训三自动售货机控制

一、实训目的

1.掌握可逆计数器指令的使用及编程

2.掌握自动售货机控制系统的接线、调试、操作

二、实训设备

序号名称型号与规格皿备注

1.可编不声空制器实训装置THPFSF-3A1

2.S7-200PLC实训组件SB101

3.开关量控制模块SF111

4.实训导线3号假设干

5.通讯电缆PC/PPI1西门子

6.实训指导书THPFSF-3A1

7.计算机1自备

三、面板图

自动售货机

四、控制要求

1.总体控制要求：如面板图所示，按Ml、M2、M3按钮，模拟投入货币，Y0显示投入的货币的数量，

按动"QS"和"CF"按钮分别代颉'普吟里太和簿愉啡”。出口处的"E"和"F"表示"汽水"和"咖

啡”已经取出。购置后Y0显示剩余与货币J安下找零按键，

2.按下"Ml"、"M2"、"M3?E个产美，模拟艇入1元、2元、3元的货币，投入的货币可以累加

起来，通过Y0的数码管显示出当前摭入的货币总窣色

3.售货机内的二种饮料有相对应价睁户当投入南钱币大于等于其售价时，对应的汽水指示灯J咖啡

指示灯D点亮，表示可以购置。则厚国::二

4.当可以购置时，按下相应的“净水端丑"或/娜啡按钮〃,同时与之对应的汽水指示灯C或咖啡指

示灯B点亮。表示已经购置了汽水或加啡。G

5.在购置了汽水或咖啡后，丫0显示当前的余额，按下“找零按钮”后，Y0显示00,表示已经清零

MlM2M3QSCFZLV+COM

五、功能指令使用及程序流程图

YABCDEFG

1.可逆计数器指令使用

在此程序功能块的输入端"CU”处每输入一个脉冲信号，对计数器加1；输入端"CD”处每输入一

个脉冲信号，即对计数器加1；输入端"R"处每输入一个脉冲信号，即对计数器清零。

2.程序流程图

六、端口分配及接线日

1.端口分配及功前

序号PL功能说附

11元投币

22元投币

33元投币

4汽水按钮

5咖啡按钮

6找零按钮

7货币指示

8汽水按钮指示

9咖啡按钮指示

10汽水

11Q0.4D咖