[工学]08级PLC_S7-200_实验指导书

1、可编控制器技术实验及工程应用综合设计指导书中南大学信息科学与工程学院2011年3月51 目 录第一部分 实验装备使用介绍1 1.1 tvt-90gt系列可编程控制器训练装置简介1 1.2 电源模块的使用1 1.3 cpu单元和接口单元板的使用3 1.4 输入输出模块的使用4 1.5 实验单元板的使用6第二部分 指令系统训练实验8实验一 熟悉s7 -200编程软件的使用及简单的编程方法8 实验二 比较及定时指令的基本编程与应用16 实验三 计数指令和特殊存储器的基本编程与应用20 实验四 传送、数据移位功能指令的编程与应用22第三部分 step 7 编程软件的使用27 3.1系统要求27 3.2

2、 软件的安装27 3.3 软件的基本操作28第四部分 综合程序设计训练35 实验一 电机控制35 实验二 天塔之光37 实验三 交通信号灯自控和手控40 实验四 水塔水位自动控制42 实验五 多种液体自动混合系统44 实验六 霓虹灯控制47 实验七 邮件分拣机49第一部分 实验装备使用介绍1.1 tvt-90gt系列可编程控制器训练装置简介tvt-90gt 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18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可以完成

3、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。1tvt-90gt可编程控制器训练装置的基本配置及其结构主机(s7-200 cpu224xp型plc） 1个 编程/监控用计算机 1台三相电源模块 1块输入输出模块 1块实验单元板 18块pc/ppi下载电缆 1根 实验台 1张实验连接导线 1套继电控制单元 1套 2主要技术参数1） cpu单元模块 主机采用德国西门子s7-200 cpu224xp型，其主要技术数据如下: 数字输入点数 14（地址：i0.0i1.5）数字输出点数(继电器或晶体管输出) 10 (地址：q0.0q1.1)模拟输入通道 2（ 地址：ai

4、0ai1）模块输出通道 1（ 地址：ao0）主机电源 (继电器或晶体管输出) 220v ac或 24v dc输出继电器允许工作电压:30v dc 电流:0.5a 输出晶体管允许工作电压:30v dc 电流:=、和等6种，而字符串比较指令只有=和两种。以整数比较为例，比较整数指令用于比较两个值：in1至in2。比较包括：in1 = in2、in1 = in2、in1 in2、in1 in2或in1 in2。整数比较带符号（16#7fff 16#8000）。在lad中，比较为真实时，触点打开。其整数比较指令符号如图2-13所示.：图2-13 整数比较指令符号（2）输入编程练习将图2-14的整数比较

5、指令编程举例输入下载到plc中运行，观察并比较六种整数比较指令的运行结果。图2-14 整数比较指令编程举例2定时器指令的使用说明及编程(1) 定时器的类型s7-200指令集提供三种不同类型的定时器： 接通延时定时器（ton），用于单间隔计时； 保留性接通延时定时器（tonr），用于累计一定数量的定时间隔； 断开延时定时器（tof），用于在输入关闭后，延迟固定的一段时间再关闭输出。（2）定时器分辨率和编号表2-4 定时器分辨率和编号定时器类型分辨率最大当前值/s定时器编号tonr132.767t0,t6410327.67t1-t4,t65-t681003276.7t5-t31，t69-t95to

6、n、tof132.767t32，t9610327.67t33-t36，t97-t1001003276.7t37-t63，t101-t253（3）定时器的操作表2-5 定时器的操作说明定时器类型当前值 = 预设值启用输入打开启用输入关闭电源循环首次扫描ton定时器位打开，当前值继续计数直至达到32,767当前值记录时间定时器位关闭，当前值0定时器位关闭，当前值0tonr定时器位打开，当前值继续计数直至达到32,767当前值记录时间定时器位及当前值保持最后的状态定时器位关闭，可保持当前值(1)tof定时器位关闭，当前值预设值，停止计数定时器位打开当前值0从打开转换为关闭后定时器开始计数定时器位关闭

7、，当前值0（4）输入编程练习将图2-15、2-16的编程举例的程序编辑输入下载到plc中运行，观察并记录三种不同类型定时器的运行结果。图2-15 三种不同类型定时器的编程举例图2-16 产生连续方波信号编程举例三种不同类型定时器的编程举例实验硬件需用一块输入输出模块和一块tvt90hc-2天塔之光模拟实验板，其i/o口的地址分配与接线如表2-6所示。表2-6 i/o地址分配表输入（接输入输出模块）输出（接天塔之光模拟实验板）plc端外接端口注释plc端外接端口注释i0.0sa1输入开关q0.0l1灯1c公共端接24v电源地（0v）q0.1l2灯2q0.2l3灯33编程设计内容与要求（可任选其中

8、1-2题做） （1）利用ton指令编程，产生连续方波信号输出，其周期设为3s，占空间比为2:1。编写梯形图程序和指令程序，并画出连续方波信号输出波形。 （2）设某工件加工过程分为4道工序完成，共需30s，其时序要求如图2-17所示，i0.0=on时，启动和运行；i0.0=off时停机。而且每次启动均从第一道工序开始。图2-17 时序图编程控制要求：以上控制可用二种方法实现。 用4个定时器分别设置4道工序的时间，通过程序依次启动之。 用一个定时器设置全过程时间，再用若干条比较指令来判断和启动各道工序。实验i/o分配：实验硬件需用一块输入输出模块和一块tvt90hc-2天塔之光模拟实验板，其i/o

9、口的地址分配与接线如表2-7所示。表2-7 i/o地址分配表输入（接输入输出模块）输出（接天塔之光模拟实验板）plc端外接端口注释plc端外接端口注释i0.0sa1（开关）启动工序q0.0l1工序1c公共端接24v电源地（0v）q0.1l2工序2q0.2l3工序3q0.3l4工序4（3）某公共设备常采用一种自动冲水装置，即在设备上安装一个传感器，当传感器检测到有人时，传感器动合触点自动闭合（只要人未离开，传感器触点就一直保持闭合状态），当人离开后，传感器触点自动断开，从而进行自动冲水控制。控制要求：传感器触点闭合时延时3s后冲水装置启动，冲水2s；传感器触点断开时，冲水5s后自动停止。i/o口

10、的地址分配与接线如表2-8所示。表2-8 i/o地址分配表输入端（i）（接输入输出模块）输出端（o）（接天塔之光模拟实验板）plc端外接端口注释plc端外接端口注释i0.0sa1（开关）传感器动合触点sq0.0l1（灯）冲水泵mc公共端接24v电源地（0v）用定时器指令完成自动冲水装置的定时控制程序，并将设计程序输入plc中进行调试和运行，观察并描述运行结果。四实验报告要求1写出比较和定时指令的格式（lad、stl）。2写出实验选做设计的梯形图程序，列出指令表。3写出执行该程序时观察到的结果，画出时序图。实验三 计数指令和特殊存储器的基本编程与应用一实验目的1熟悉计数指令；2. 学会时钟脉冲发

11、生器-特殊存储器sm0.4与sm0.5的运用；2掌握计数指令和特殊存储器sm0.4与sm0.5的基本应用。二实验使用设备1tvt-90gt实验装置一台； 2计算机一台；3. 输入输出模块一块；4. tvt90hc-2天塔之光模拟实验板一块；5. 编程电缆一根；6. 连接导线若干。三实验内容与操作1计数指令的使用说明与编程(1) 计数器的类型、编号及范围 计数器的类型有：增计数器ctu、增减计数器ctud和减计数器ctd等三种。 计数器的编号： 计数器的编号由计算器名称和数字（0255）组成。 计数器范围：cxxx=c0 至 c255。 计数器的计数范围：032767。（2）编程输入练习程序将图

12、2-18的编程举例的程序编辑输入下载到plc中运行，观察并记录三种不同类型计数器的运行结果。三种不同类型计数器的编程举例实验硬件需用一块输入输出模块和一块tvt90hc-2天塔之光模拟实验板，其i/o口的地址分配与接线如表2-8所示。表2-8 i/o地址分配表输入（接输入输出模块）输出（接天塔之光模拟实验板）plc端外接端口注释plc端外接端口注释i0.0sa1输入开关q0.0l1灯1i0.1sa2输入开关q0.1l2灯2i0.2sa3输入开关q0.2l3灯3c公共端接24v电源地（0v）（a）增计数器的编程 （b）减计数器的编程 （c）增减计数器的编程图2-18 计数器的用法举例2. 时钟脉

13、冲发生器-特殊存储器sm0.4与sm0.5使用说明与编程 （1）特殊存储器sm0.4与sm0.5在s7-200 中，产生时钟脉冲功能的特殊存储器有2个，它们分别是： sm0.4：触点以1次/min的频率作周期性振荡，产生1min的时钟脉冲，该脉冲在1min的周期时间内off（关闭）30s，on（打开）30s。 sm0.5: 触点以1次/s的频率作周期性振荡，产生1s的时钟脉冲，该脉冲在1s的周期时间内off（关闭）0.5s，on（打开）0.5s 。图2-19是特殊存储器sm0.5所产生的时钟脉冲。图2-19 特殊存储器sm0.5所产生的时钟脉冲（2）编程输入练习程序将图2-20的编程举例的程序

14、编辑输入下载到plc中运行，观察并记录运行输出结果。图2-20 特殊存储器sm0.4、sm0.5的用法举例3编程设计内容与要求（可任选其中1-2题做）（1）用一个按钮开关 (i0.2)控制三个灯 (q0.1、q0.2、q0.3)，按钮按三下1#灯亮0.5s，再按三下2#灯亮5s，再按三下3#灯亮30s，再按一下全灭。以此反复。用特殊存储器和计数器设计程序，实现以上控制。（2）做综合设计实验二 天塔之光控制程序，用定时器和计数器设计程序，并将设计程序输入plc中进行调试和运行，观察并描述运行结果。四实验报告要求1写出计数指令和特殊存储器的格式（lad、stl）。2写出实验选做设计的梯形图程序，列

15、出指令表。3写出执行该程序时观察到的结果，画出时序图。实验四 传送、数据移位功能指令的编程与应用一实验目的 1深入理解传送指令、数据移位指令及算术运算指令的功能。2掌握传送指令、数据移位指令和算术运算指令的应用。二实验使用设备1tvt-90gt实验装置一台； 2计算机一台；3. 输入输出模块一块；4. tvt90hc-12霓虹灯模拟实验板一块5. 编程电缆一根；6. 连接导线若干。三实验内容与操作1传送指令的使用说明及编程(1) 传送指令的类型与功能传送指令用来完成各存储单元之间进行一个或多个数据的传送，可分为单一传送指令和块传送指令。每种又可依传送数据的类型分为字节、字、双字或者实数等。.

16、单个数据传送：针对数据长度有四种，字节传送指令（movb）、字传送指令（movw）、双字传送指令（movd）和实数传送指令（movr），在不改变原值的情况下可以将in中的值传送到out。. 块传送: 针对块数据长度有三种，字节块（bmb）的传送、字块（bmw）的传送和双字节块的传送（bmd）指令。传送指定数量的数据到一个新的存储区，数据的起始地址为in，数据的长度为n个字节、字或双字，新块的起始地址为out。n的范围从1到255。.字节立即传送：针对数据长度有二种，字节立即传送指令含字节立即读指令（bir）及字节立即写（biw）指令，允许在物理i/o和存储器之间立即传送一个字节数据。（2）编程

17、输入练习程序.将图2-21数据传送指令的编程举例程序编辑输入下载到plc中运行，观察并记录运行结果。图2-21数据传送指令的编程举例. 将图2-22用存储器数据作计数器、定时器设定值的编程举例程序输入下载到plc中运行，观察并记录运行结果。图2-22 存储器数据作计数器、定时器的设定值编程举例2移位、循环移位指令的使用说明与编程 (1) 移位、循环移位指令的类型与功能移位、循环移位指令含移位、循环移位、移位寄存器及字节交换等类型。 .移位指令：移位指令包括左移和右移两种，根据所位移的长度不同可分为字节型、字型和双字型。左移位或右移位是把字节型（字型或双字型）输入数据in左移或右移n位后，再把结

18、果输出到out中。移位指令对移出位自动补零。最大实际可移位次数为8位（16位或32位）。.循环移位指令：循环移位指令包括循环左移和循环右移两种，根据所位移的长度不同可分为字节型、字型和双字型。循环左移或右移指令是把字节型（字型或双字型）输入数据in循环左移或循环右移n位，再将结果输出到out中。实际可移位次数为系统设定值取以8位（16位或32位）为低的模所得的结果。.移位寄存器指令：移位寄存器指（shrb）把输入的data数值移入移位寄存器，而该移位寄存器是由s-bit和n决定的。其中，s-bit指定移位寄存器的最低位，n指定移位寄存器的长度和移动的方向。（正向移位=n、反向移位=-n）。sh

19、rb指令输出的每一位都相继被放在溢出位（sm1.1）。 . 字节交换指令：字节交换指令是将字型输入数据in的高字节和低字节进行交换。（2）编程输入练习程序 将图2-23和2-24所示梯形图编辑输入下载到plc中运行，观察并记录运行结果。 （a）字节移位、循环移位指令实例 （b）字移位、循环移位指令实例 （c）双字移位、循环移位指令实例图2-23 移位、循环指令的编程举例图2-24移位寄存器位指令的编程举例4编程设计内容与要求1用移位指令或循环移位指令控制8盏灯从l1l8按顺序循环亮灭。2做综合设计实验六霓虹灯控制，用比较指令和传送指令设计程序，并将设计程序输入plc中进行调试和运行，观察并描述

20、运行结果。四实验报告要求1写出传送、移位寄存器的格式（lad、stl）。2写出实验选做设计的梯形图程序，列出指令表。3写出执行该程序时观察到的结果，画出时序图。第三部分 step 7 编程软件的使用 3.1系统要求 操作系统：windows 2000 sp3以上兼容机，内存256mb以上，vga显示器，至少100mb以上硬盘空间，windows 支持的鼠标。通信电缆：pc/ppi电缆（或使用一个通信处理器卡），用来将计算机与plc连接。2硬件连接可以用pc/ppi电缆建立个人计算机与plc之间的通信。这是单主机与个人计算机的连接，不需要其他硬件，如调制解调器和编程设备等。典型的单主机连接及cp

21、u组态如下图3-1所示。图3-1 主机与计算机连接3.2 软件的安装（1）打开系统安装软件step 7- micro/win v4.0 sp6，找到安装文件“setup.exe”，双击打开文件进入安装界面，如下图所示：（2）从下拉菜单中选择“英语”，出现如下安装进程提示：然后根据系统提示，一步一步完成软件的安装。3.3 软件的基本操作（1）软件使用语言的变更。系统默认的安装语言是英语，当系统安装成功后，可以通过修改参数设置，将软件的界面语言更换成中文，其操作步骤如下：1）打开软件，在“tools”选项中选择“options”，如下图所示：2）在打开的“options”对话框中，在左侧的树状选框

22、中选择“general”，然后在右面对应的“languages”选项下面选择“chinese”，然后点击“ok”，如下图所示，完成界面语言的变更。3）在弹出的对话框中，根据提示语言选择“保存现在项目”或者不保存，编程界面自动关闭，再次打开编程画面，系统进入纯中文编程界面。（2）通讯环境的设定。1）在编程界面左侧，选择“通信”图标，进入通信设置画面：通信参数 2）在弹出的画面中，查看通信参数：接口（pc/ppi cable(com1或com3、usb)）、传输速度：9.6kbps，然后在右侧的网络区域双击 “刷新”图标，搜索网络中的plc，如果检测到plc主机，则会显示其状态，否则就是设定错误。

23、如果出现通讯失败，一般从两个方面着手考虑：i、通讯端口设定与实际通讯端口参数不符合。检查所使用的电缆是西门子公司生产的pc/ppi电缆，确认其电缆的pc端头与计算机的通讯端口com1连接正确，如果所选择的通讯端口与设定不一致，方法一：更改硬件接线，使其保护一致。方法二：更改pg/pc接口设置，选择系统端口与实际端口一致，如下图所示：ii、传输速率与设定的传输速率不一致。解决方案是选择“搜索所有波特率”选项框，然后对击“刷新”图标，这样系统会在波特率从“9600”、“19200”区间段搜索所有地址的plc，当搜索成功后，根据系统提示的参数再次设定“pg/pc”接口，在选项“transmissio

24、n rate”中选择相应的波特率，从而完成系统参数的设定，如下图所示：4、软件的基本使用（1）软件的基本外观软件界面由操作栏、指令树、交叉参考、数据块、状态图窗口、符号表、全局变量表窗口、输出窗口、状态条、程序编程器窗口、局部变量表、菜单条、工具条等组成。其构成如下图所示：1）操作栏显示编程特性的按钮控制群组，包括“视图”和“工具”两个类别。在“视图”类别下可以选择“程序块”、“符号表”、“状态表”、“数据块”、“系统块”、“交叉引用”及“通讯”、“设置pg/pc接口”等控制按钮。在“工具”类别下可以选择“指令向导”、“文本显示向导”、“位置控制向导”、“em 253控制面板”、“调制解调器扩

25、展向导”、“以态网向导”、“as-i向导”、“因特网向导”、“配方向导”、“数据记录向导”等控制按钮。当操作栏包含的对象因为当前窗口大小无法显示时，操作栏显示滚动按钮，使用户能向上或向下移动至其他对象 。2）指令树提供所有项目对象和为当前程序编辑器（lad、fbd或stl）提供的所有指令的树型视图。用户可以用鼠标右键点击树中“项目”部分的文件夹，插入附加程序组织单元（pou）；也可以用鼠标右键点击单个pou，打开、删除、编辑其属性表，用密码保护或重命名子程序及中断例行程序。用户还可以用鼠标右键点击树中“指令”部分的一个文件夹或单个指令，以便隐藏整个树。用户一旦打开指令文件夹，就可以拖放单个指令

26、或双击，按照需要自动将所选指令插入程序编辑器窗口中的光标位置。用户可以将指令拖放在“偏好”文件夹中，排列经常使用的指令。3）交叉参考允许用户检视程序的交叉参考和组件使用信息。4）数据块允许用户显示和编辑数据块内容。5）状态图窗口允许用户将程序输入、输出或变量置入图表中，以便追踪其状态。用户可以建立多个状态图，以便从程序的不同部分检视组件。每个状态图在状态图窗口中有自己的标签。6）符号表全局变量表窗口允许用户分配和编辑全局符号（即可在任何pou中使用的符号值，不只是建立符号的pou）。用户可以建立多个符号表。可在项目中增加一个s7-200系统符号预定义表。7）输出窗口在用户编译程序时提供信息。当输出窗口列出程序错误时，可双击错误信息，会在程序编辑器窗口中显示适当的网络。当您编译程序或指令库时，提供信息。当输出窗口列出程序错误时，用户还可以双击错误信息，会在程序编辑器窗口中显示适当的网络。8）状态条提供用户在step 7-micro/win中操作时的操作状态信息。9）程序编辑器窗口包含用于该项目的编辑器（lad、fbd或stl）的局部变量表和程序视图。如果需要，可以拖动分割条，扩展程序视图，并覆盖局部变量表。当用户在主程序一节（ob1）之外，建立子程序或中断例行程序时，标记出现在程序编辑器窗口的底部。可点击该标记，在子程序、中断和