PLC生产实习具体实施方案.doc

PLC生产实习内容一、 S7-200PLC的初步认识 （4学时）（一）PLC硬件介绍PLC实质上是一种工业控制计算机，PLC与计算机的组成十分相似。只不过它比一般的计算机具有更强的与工业过程相连接的接口，以及更为直接的适应于控制要求的编程语言。从硬件结构看，它也有中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出（I/O）接口、电源等组成。PLC的基本组成如图所示：（1） 中央处理器（CPU）：是PLC的核心部件，整个PLC的工作过程都是在CPU的统计指挥和协调下进行的。（2） 存储器：在PLC中使用两种类型的存储器，一种是只读类型的存储器，如EPROM和EEPROM，用来存放系统程序；另一种是可读写的随机存储器RAM，一般存放用户程序和系统参数。（3） 输入/输出（I/O）接口：是PLC与外界连接的接口。输入接口用来接收和采集两种类型的输入信号：一类是由按钮、选择开关、行程开关、继电器触点、按近开关、光电开关、数字拨码开关等开关量输入信号；另一类是由电位器、测速发电机和各种变送器等模拟量输入信号。输出接口用来连接被控对象中各种执行元件，如接触器、电磁阀、指示灯、调节阀（模拟量）、调速装置（模拟量）等。（4） 电源：PLC工作电源一般使用220V的交流电源，电源部件将交流电转换成供PLC的中央处理器、存储器等电路工作所需的直流电，使PLC能正常工作。（5） 其它模块、通信接口：除了上述部件外，还有扩展模块、通信接口。扩展模块本身不带CPU，与基本单元相连后，可以扩展输入输出点数，使用权PLC灵活配置。PLC可以通过通信接口与监视器、打印机、其它的PLC或计算机相连。（6） 编程器：是PLC常用的外部设备，它的作用是供用户进行程序的编制、编辑、调试和监视。计算机配了编程软件后，已成为一个功能强大的编程器。在计算机上对PLC进行设置、编程、调试、监控、显示、打印等工作。（二）S7-200软件介绍 没有软件的裸机是什么也干不成。PLC实质上是一台工业用计算机，因而也装有软件。PLC的软件分为两大部分：系统软件与用户程序。系统软件是制造商固化在机内，用以控制PLC本身的运作。用户程序由可编程控制器的使用者编制并输入，用于控制外部对象的运行。（1） 系统软件：又可分为系统管理程序、用户指令解释程序及标准程序模块和系统调用。（2） 用户程序：用户程序是可编程控制器的作者编制的针对具体控制对象的程序。在小型可编程控制器中，用户程序有三种形式指令表（STL）、梯形图（LAD）和顺序流程图（SFC）。用户程序的三种形式见图：STL LAD SFCLD I0.0实验室在计算机上安装是V4.0 STEP7-200编程软件，用于在线（联机）或者离线（脱机）开发用户程序，并可在线实时监控用户程序的执行状态。（三）实验箱介绍 该实验箱是PLC的控制对象，配备的是西门子S7-200的机型（CPU224、CPU226）。实验板布局由电源区、输入输出区、实验区、辅助输入输出信号区等几部分组成。（1） 电源区：在实验板的左上方。实验设备使用交流220V电源，并转换为直流5V电源（负载电源）和直流24V电源（PLC输入信号电源）。直流5V电源，将作为实验板上的声光和执行元件（如微电机、继电器、发光二极管、数码管、蜂鸣器等元件）的供电电源，亦称之为PLC的负载电源。直流24V将作为PLC输入信号电源。（2） 输入输出端子区：在实验板的左侧，由长方型DC3插座和与I/O编号对应的自锁紧台阶插座构成，它们之间按线已在线路板下面边好。通过扁平电缆，将PLC的输入和输出端子，全部引入实验设备的电源和I/O点台阶插座上。（3） 实验区：共分五部分：十字路口交通信号灯实验区、旋转控制实验、直线控制实验区、输料线控制实验区、混料罐控制实验区。（4）辅助输入输出信号区实验时用配备好的电源线接通电源，用扁平线电缆连接好PLC下实验板的输入与输出端口，根据实验内容，选择好所需的输入、输出元件信号台阶插座，用高级自锁紧接插线收入到输入、输出端子区上，即可完成电路连接工作。打开实验板电源开关，接通PLC电源，输入并运行程序，观察执行情况，看是否满足工艺要求，直到通过为止。实验时，用配备好的电源线接通电源，用扁平电缆连接好PLC与实验板的输入与输出端口，根据实验内容，选择好所需的输入、输出元件信号台阶插座，用高级自紧接插线引入到输入、输出端子区上，即可完成电路的连接工作。打开实验板电源开关，接通PLC电源，输入并运行程序，观察执行情况，看是否满足工艺要求，直到通过为止。操作时注意区别实验板上的输入和输出信号元件，因电压和电路不同，尽量不要接错。（四）PLC功能演示：在专用行车机构模型上进行演示、演示自动循环送料装置的PLC控制过程。（五）学生练习一：给定一个有启动按钮和停止按钮的自锁控制程序，按照所给出的操作步骤完成此项内容。并将此项内容写在实习报告中，完整的实习报告形式如下：实习练习一（一）实习项目名称：自锁控制（二）实习目的：了解实验箱各个实验区的功能和具体的操作流程，熟悉PLC的硬件、软件；熟悉实际程序的上载、下载及运行等基本操作及具体的接线方法。（三）实习内容和要求：当按钮SB1按下时，有一个灯亮，松开按钮SB1，灯仍然保持点亮状态；当按钮SB2按下时，灯熄灭，松开按钮SB2，灯仍保持熄灭状态。（四）实习设备：1.可编程控制器S7-200主机一台。2.装有STEP7软件的个人电脑一部。3.模拟实验箱一个。（五）接线方法： I/O地址分配表信号名称地址分配元件或端子位置按钮SB1(输入信号)I0.0直线运动实验区 脉冲按钮中任选按钮SB2(输入信号)I0.1直线运动实验区 脉冲按钮中任选显示灯（输出信号）Q0.1交通灯实验区 显示灯中任选（六）程序：写出给定的程序（七）操作步骤：1.编制程序：（参考给定程序）2.打开实验箱，根据要求，确认此次习练所在的实验区。3.连接导线：对照I/O地址分配表在实验箱上进行输入、输出口的接线。4.打开实验板电源开关，接通PLC电源，经检查无误后方能将程序下载到PLC主机上。5.运行程序，观察结果。6.若运行情况与设计要求不同，检查原因并改正直至达到设计要求。（八）结果（现象）及分析：将观察到的运行结果用文字表述出来，并对遇到实际问题加以分析。（九）教师评语及成绩：二、S7-200环境下编程初步 （4学时）基本指令依靠两个数字1或0工作，这两个数字组成了二进制系统，数字1和0称为二进制数或简称位（所以基本指令也叫做位操作指令）。在触点与线圈中，1表示启动或通电，0表示未启动或未通电。首先介绍两个基本概念：（1） 常开触点：在线圈不带电时，触点是断开的，触点的状态为OFF或为0。当线圈带电时，其触点是闭合的，触点的状态为ON或为1。表示为：（2） 常闭触点：在线圈不带电时，触点是闭合的，触点的状态为ON或为1。当线圈带电时，其触点是断开的，触点的状态为OFF或为0。表示为：（一）简单编程指令介绍（1）S7-200的主要编程元件：输入继电器I：就是PLC存储器中的输入映像寄存器。每次扫描开始，PLC对输入点（端子）“通”或“断”的状态进行采样，以“1”或“0”的方式定入输入映像器中。输入继电器的按位读取的，其编址方式为“字节.位”，如I0.1。输出继电器Q：就是PLC存储器中的输入映像寄存器。每次扫描的最后，PLC将输出映像寄存器的数值“1”或“0” 输出到物理输出点（端子）上，使其“接通”或“关断”。 输出继电器的按位读取的，其编址方式为“字节.位”，如Q0.1。辅助继电器M：它的功能相当于传统继电器控制线路中的中间继电器，它妈既有线圈以有无限的触点，但它与外部无任何联系，每个辅助继电器对应存储器的一位。辅助继电器一般以位为单位使用，如M0.1表示一个辅助继电器。特殊继电器SM：特殊继电器SM存储系统的状态住处及有关的控制参数和信息。SM0.0: RUN监控，PLC在运行状态时，SM0.0总为ON。此位总是打开。SM0.1：初始脉冲，PLC由STOP转为RUN时，SM0.1ON一个扫描周期。第一次扫描循环时此位打开，一项用途是用于错误内存位或启动特殊启动顺序的机制。SM0.5：1秒钟脉冲，占空比为50%，周期为1S的脉冲串。对于1S的循环时间，此位提供开0.5s、关0.5s的时钟脉冲。它提供作用简便的延迟或1s时钟脉冲。计时器T：作用与传统继电器控制线路中的时间继电器基本相似。就是实现PLC计时功能的计时设备。定时精度分为1ms、10ms和100ms三种，编程者根据精度需要来确定。A 接通延时定时器：功能是定时器计时到的时候，定时器常开 触点由OFF转为ON。B 断开延时定时器：功能是定时器计时到的时候，定时器常开 触点由ON转为OFF。计数器C：用于对输入脉冲的个数进行累计。就是PLC具有计数功能的计数设备。A增计数器：功能是每收到一个计数脉冲，计数器的计数加1。当计数值等于或大于设定时，计数器由OFF转变为ON状态。B减计数器：功能是每收到一个计数脉冲，计数器的计数减1。当计数值等于0时，计数器由OFF转变为ON状态。（2）基本逻辑指令介绍 主要介绍位操作指令：标准触点指令（常开触点、常闭触点）立即触点I输出操作指令（线圈驱动指令Q）逻辑与、或操作指令逻辑非操作指令串联电路的并联操作指令并联电路的并联操作指令置位、复位（S/R）指令上、下微分操作指令：（二）逻辑语句的编程（三）PLC程序演示（与、或、非逻辑处理指令演示）：在实验箱上进行与、或、非逻辑处理指令演示的演示，要求学生根据所给程序，独立完成I/O地址分配、导线连接、下载并运行程序，最后观察实验结果。（四）学生练习（电机正反转控制）：给出电机正反转控制的参考程序，要求学生尽可能自己编制，按照所给出的操作步骤完成此项内容。并将此项内容写在实习报告中，完整的实习报告形式如下：实习练习二（一）实习项目名称：电机正反转控制（二）实习目的：进一步了解实验箱各个实验区的功能和操作步骤，进一步熟悉PLC的硬件、软件；掌握实际程序的上载、下载及运行等基本操作及具体的接线方法，掌握简单编程指令。（三）实习内容和要求：该实验在旋转运动实验区完成，要求按下正转按钮，电机正转；按下反转按钮，电机反转；按下停止按钮，电机不论是正转还是反转，电机立即停止转动。观察松开停止按钮后，电机是继续维持原旋转方向还是立即停止转动。（四）实习设备：1.可编程控制器S7-200主机一台。2.装有STEP7软件的个人电脑一部。3.模拟实验箱一个。（五）接线方法：I/O地址分配表信号名称地址分配元件或端子位置正转按钮(输入信号)I0.0直线运动实验区按钮中任选反转按钮(输入信号)I0.1直线运动实验区按钮中任选停止按钮(输入信号)I0.2可选脉冲按钮（直线运动实验区）或自锁按钮（开关信号K1、K2、K3中任选）正转接触器（输出信号）Q0.1直线运动实验区正转插座反转接触器（输出信号）Q0.2直线运动实验区反转插座（六）程序：写出完整的程序（七）操作步骤：1.编制程序：（参考给定程序）2.打开实验箱，根据要求，确认此次习练所在的实验区。3.连接导线：对照I/O地址分配表在实验箱上进行输入、输出口的接线。4.打开实验板电源开关，接通PLC电源，经检查无误后方能将程序下载到PLC主机上。5.运行程序，观察结果。6.若运行情况与设计要求不同，检查原因并改正直至达到设计要求。（八）结果（现象）及分析：将观察到的运行结果用文字表述出来，并对遇到实际问题加以分析。（九）教师评语及成绩：三、定时器和计数器介绍 （4学时）（一）定时器指令的使用定时器是一个重要的编程元件。可以在编程时输入时间设定值，在PLC运行后，当定时器的输入条件满足时，开始定时。定时器的当前值从0开始按一定的时间单位递增，当等于或大于设定值时，定时器被置位，其常开触点闭合，常闭触点断开。定时器定时时间T的计算：T=设定值精度等级TON和TOF使用相同范围的定时器编号，需要注意的是，在同一个PLC程序中决不能报导同一个定时器呈同时用作TON和TOF。（二）计数器指令的使用 用来累计输入脉冲的数量。在CTU计数器R端为OFF的情况下，当CU端每输入一个脉冲的上升沿时，计数器的当前值加1，直至计数到最大值32767。当计数器的当前值大于等于设定值时，计数器被置位，其常开触点闭合，常闭触点断开。当计数器R端为ON是，计数器复位，状态位复位，妆前值被清零。在CTD计数器R端为OFF的情况下，当CD端每输入一个脉冲的上升沿时，计数器的当前值减1，当计数器的当前值减到0时，计数器被置位，其常开触点闭合，常闭触点断开。当CTD计数器LD端为ON是，计数器复位，状态位复位，当前值被置设定值，也可以使用复位指令R使CTD计数器复位。（三）PLC程序演示（闪烁电路控制演示）：在实验箱上进行闪烁电路控制的演示，要求学生根据所给程序，独立完成I/O地址分配、导线连接、下载并运行程序，最后观察实验结果。（注意强调该程序所用的启动按钮为自锁按钮。）（四）学生练习：给出十字路口交通信号灯控制程序（不同的二种程序，可从中选择一种程序）。要求学生独立进行接线、上载及下载程序、运行程序并观察执行情况。将此项内容写在实习报告中，完整的实习报告形式如下：实习练习三（一） 实习项目名称：十字路口交通信号灯控制（二） 实习目的：了解实验箱各个实验区的功能和操作步骤，熟悉PLC的硬件、软件；掌握实际程序的上载、下载及运行等基本操作，掌握具体的接线方法，为下一步编写程序打下一定的基础。（三） 实习内容和要求：该实验在十字路口交通信号灯实验区完成，交通信号灯分1、2两组（1为东西方向、2为南北方向），按下面编程要求完成实验。使用PLC数字量输入、输出控制交通信号灯, 达到下图所示的要求。 1秒 3秒红1红2 红1绿2 红1黄2 1 1 秒 秒 3秒 1秒黄1红2 绿1红2 红1红2（四） 实习设备：1.可编程控制器S7-200主机一台。2.装有STEP7软件的个人电脑一部。3.模拟实验箱一个。（五） 接线方法：PLC的一个输入接实验箱中一个自锁开关 ，六个输出端子按组分别接在交通灯的两个方向。（即启动信号为I0.0,东西方向的红、绿、黄灯分别接Q0.0、Q0.1、Q0.2,南北方向的红、绿、黄分别接Q0.3、Q0.4、Q0.5）。具体的I/O地址分配为：I/O地址分配表信号名称地址分配元件或端子位置启动开关(输入信号)I0.0开关信号（K1、K2、K3中任选）东西方向红灯（输出信号）Q0.0交通灯实验区中选择东西方向绿灯（输出信号）Q0.1交通灯实验区中选