可编程控制器（PLC）实验指导书.doc

可编程控制器（PLC）实验指导书一、 使用说明SIEMENS SIMATIC S7-200CPU226 可编程控制器，其编程元件的编号范围和功能说明如下表所示：元件名称代表字母编号范围功能说明输入继电器II0.0I2.7，共24点接收外部输入设备的信号输出继电器QQ0.0Q1.7，共16点输出程序执行结果并驱动外部设备辅助继电器MM0.0M31.7在程序内部使用，不能提供外部输出定时继电器TT0T255延时定时继电器，触点在程序内部使用计数继电器CC0C255加/减计数继电器，触点在程序内部使用梯形图编程规则（一般情况）1、 决定控制系统需要的动作及其次序使用可编程控制器的最重要一环就是决定控制系统所需要的输入及输出，这主要取决于系统所需的输入及输出接口分立元件。输入及输出的要求：一是设定控制系统的输入及输出数目，这可以由系统的输入及输出分立元件的数目直接取得。本模拟实验装置的输入输出点数是： S7-200CPU226型，输入输出为24/16点。二是决定控制先后次序、各个元件的相互关系以及它们能够做出何种反应。2、 对输入及输出目标元件进行编号每个输入/输出点，包括定时器、计数器、内置继电器等都有一个唯一的对应编号，不能混用。3、 画出梯形图根据控制系统的控制要求画出梯形图，梯形图有其特定的编制和绘制规则：梯形图的每一逻辑行必须从左边母线以接点输入开始，以线圈结束，线圈右边母线可以不画出；接点的使用次数可以不受限制；在一个程序中，一个线圈只能使用一次，不得重复使用；一段完整的梯形图程序必须用END指令(PLC执行程序阶段的结束标志)结束;编码表的设计原则是：根据梯形图，按从上到下，从左到右的顺序进行；梯形图中，触点应该画在水平线上，而不能画在垂直分支上；不包含触点的分支应放在垂直线上，不可放在水平位置，以便于识别触点的组合和对输出线圈的控制路径；不能将触点画在线圈的右边，只能在触点的右边接线圈；在有几个串联回路相并联时，应将触头最多的那个串联回路放在梯形图的最上边。在有几个并联回路相串联时，应将触点最多的并联回路放在梯形图的最左边。这种安排，所编制的程序简洁明了，语句较少。 4、 将梯形图转化为可编程控制器可以识别的程序编码（编译） 5、 用编程器或编程软件输入编制好的程序指令表6、 对程序进行测试、修改7、 保存完成的控制程序8、 在实验台上对所编制的程序进行验证，若与实际操作情况不符，需要做进一步的修改实验一 编程软件使用及基本指令编程练习一、 实验目的1、 熟悉PLC实验装置。2、 练习并掌握编程软件的使用。3、 熟悉控制系统的操作。掌握梯形图、指令表等编程语言。4、 通过练习实现与、或、非逻辑功能，初步熟悉编程方法。5、 掌握定时器、计数器的正确编程方法及其扩展方法。主机控制屏实验面板图二、 主机控制屏实验面板图在实验面板图中，从左至右依次为可编程控制器（S7-200CPU226）、数字量输入区、数字量输出区、模拟量I/O区。在图中，I0.0 I2.7为输入点，Q0.0 Q1.7为输出点，分别与PLC主机的相应输入、输出点连接。K0K27模拟开关量的输入，它们的通/断用PLC主机上相应的指示灯的亮/灭表示。三、 编制实验程序和梯形图： 1、实现与、或、非功能实验步骤 梯形图中的I0.1I1.3分别对应控制实验单元输入开关I0.1I1.3。 通过专用PC/PPI电缆连接计算机与PLC主机。打开编程软件STEP7，逐条输入程序，检查无误后，将所编程序下载到主机内,并将可编程控制器主机上的STOP/RUN开关拨到RUN位置，运行指示灯点亮，表明程序开始运行，有关的指示灯将显示运行结果。 拨动输入开关I0.1I0.3，观察输出指示灯.Q0.0、Q0.1、Q1.0、Q1.1是否符合与、或、非逻辑的正确结果。2、定时器认识定时器的控制逻辑是经过时间继电器的延时动作，然后产生控制作用。其控制作用同一般延时继电器。由于PLC的定时器和计数器都有一定的定时范围和计数范围。如果需要的设定值超过机器范围，我们可以通过几个定时器和计数器的串联组合来扩充设定值的范围。 3、计数器认识西门子S7-200系列的内部计数器分为加计数器,减计数器和加减计数器三种。实验参考程序：实验二 LED数码显示在LED数码显示控制实验区完成本实验，实验接线参见使用说明中相应主机接线图。一、 实验目的掌握移位寄存器指令SHRB与置位复位指令SET/RST在控制中的应用及编程方法。二、 置位与复位指令SET、RST的介绍SET为置位指令，它的作用是使动作保持；RST为复位指令，使操作保持复位。SET指令的操作目标元件为Q、M、S，RST指令的操作目标元件为Y、M、S、D、V、Z、T、C。这两条指令的程序步为1-3个。用RST指令可将定时器、计数器、数据寄存器和变址寄存器的内容清零。三、 控制要求按下启动按钮后，八段数码管开始显示：先是一段段显示，然后显示0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F，再返回初始显示，并循环不止。四、 LED数码显示控制的实验面板图上图中，下半部分框中的A、BH为香蕉插座，分别接主机的输出点Q0.0、Q0.1Q0.7；SD、ST为按钮，分别接主机的输入点I0.0、I0.1。上半部分框中的A、B、C、D、E、F、G、H用八段数码管模拟输出。五、 编制实验程序（指令表与梯形图）实验三 三相异步电动机Y/换接启动及正反转控制在电机进行正反向的转、换接时，有可能因为电动机容量较大或操作不当等原因使接触器主触头产生较为严重的起弧现象，如果在电弧还未完全熄灭时，反转的接触器就闭合，则会造成电源相间短路。用PLC来控制电机起停则可避免这一问题。一、实验目的1、 掌握自锁、互锁、定时等常用电路的编程2、 利用基本顺序指令编写电机正反转和Y/启动控制程序。3、 掌握电机星/三角换接启动主回路的接线。4、 学会用可编程控制器实现电机星/三角换接降压启动过程的编程方法。二、实验原理要实现三相鼠笼型异步电动机的正反转控制，只要把三相线当中的任意两相调换一下位置就可以了。如图2所示：假如接触器KM1闭合时电动机正转，则当接触器KM1断开，接触器KM2闭合时，电动机就会反转。对于正常运行时定子绕组接成三角形的鼠笼型异步电动机，在启动时，为了保护电动机，一般采用Y/降压启动方法来达到限制启动电流的目的。Y/降压启动的原理如图1所示：在启动过程中将电动机定子绕组接成星形，即接触器KMY闭合。此时电动机每相绕组承受的电压为额定电压的，启动电流为三角形接法时启动电流的1/3。接触器KMY闭合的同时定时器开始定时，定时时间到，接触器KMY断开，接触器KM闭合。电动机绕组为三角形接法，进入正常运行阶段。 图2 电动机正反转接线图图1 电动机Y/接线图三、实验要求合上启动（正转或反转）按钮后，电机先作星型连接启动，经延时6秒后自动换接到三角形连接运转。按下停止，电机停转。按下反转按钮后，进行反转的Y/启动。要求正反转互锁、Y/互锁。本实验采用PLC软件模拟电动机的换接启动过程。有兴趣的同学可以自己用接触器和电动机的实物进行相连，将实验区改造成一个简单的换接控制台，进行电动机换接的实际操作。四、三相异步电机星/三角换接启动控制的接线要求主机的输入点I0.0（表示启动）、I0.1（表示停止）I0.2（表示反转启动）；KM1、KM2和KM3、KM3分别接主机的输出点Q0.1、Q0.2和Q0.3、Q0.4。KM1（或KM2）、KM3接通时为Y型启动，KM1（或KM2）、KM4接通时为型启动），它们的动作用发光二极管来模拟。图3电机控制五、编制实验程序（指令表与梯形图）六、实验报告画出程序设计框图、梯形图及硬件连线图框图.3 实验四 十字路口交通灯控制说明：本实验作为综合性设计实验，要求学生观察某十字路口的交通灯运行状态，自行设计十字路口交通灯控制的实际动作，并根据动作要求设计I/O接口，可连接指示灯模拟交通灯动作。也可以在实验箱的十字路口交通灯控制实验区完成本实验。以下给出参考方案。一、实验目的熟练使用各基本指令，根据控制要求，掌握PLC的编程方法和程序调试方法，使学生了解用PLC解决一个实际问题的全过程。二、十字路口交通灯控制的实验面板图实验面板中，下半部分框中的南北红、黄、绿灯R、Y、G分别接主机的输出点Q0.2、Q0.1、Q0.O，东西红、黄、绿灯R、Y、G分别接主机的输出点Q0.5、Q0.4、Q0.3。三、交通路口红、黄、绿灯的基本控制要求如下： 路口某方向绿灯显示（另一方向亮红灯）20秒后，绿灯以占空比为50的一秒周期（0.5秒脉冲宽度）闪烁3次（另一方向亮红灯），然后变为黄灯亮2秒（另一方向红灯亮），如此循环工作。十字路口交通灯示意图十字路口交通灯时序图PLC I/O端口分配：SB1 I0.0 起动按钮SB2 I0.1 停止按钮 HL1（HL7） Q0.0 东西红灯 HL2（HL8） Q0.1 东西黄灯 HL3（HL9） Q0.2 东西绿灯 HL4（HL10） Q0.4 南北红灯 HL5（HL11） Q0.5 南北黄灯 HL6（HL12） Q0.6 南北绿灯PLC参考电路：图 交通灯控制PLC电气原理图四、实验内容及要求（1）按参考电路图完成PLC电路接线（配合通用器件板开关元器件）。（2）输入参考程序并编辑。（3）编译、下载、调试应用程序。（4）通过实验模板，显示出正确运行结果。注意：程序上、下载时，必须给PLC上电，并将CPU置于STOP状态。五、编制实验程序（指令表与梯形图）六、实验报告画出程序设计框图、梯形图及硬件连线图实验五 电梯控制系统三层楼电梯工作示意图说明：本实验作为综合性实验，要求学生自行设计电梯运行的实际动作，并根据动作要求设计I/O接口，可连接指示灯模拟电梯动作。也可以在实验箱的电梯控制系统实验区完成本实验。以下给出参考方案。一、实验目的1、 通过对工程实例的模拟，熟练的掌握PLC的编程和程序测试方法。2、 进一步熟悉PLC的I/O连接。3、 熟悉三层楼电梯自动控制的编程方法。二、 控制要求实验内容完成对三层楼电梯的自动控制，电梯上、下由一台电动机驱动：电机正转则电梯上升；电机反转则电梯下降。 每层楼设有呼叫按钮SB1、SB2、SB3，呼叫指示灯HL1、HL2、HL3和到位行程开关LS1,LS2和LS3。电梯上升途中只响应上升呼叫，下降途中只响应下降呼叫，任何反方向呼叫均无效。响应呼叫时呼叫楼层的呼叫指示灯亮，电梯到达呼叫楼层时指示灯熄灭；呼叫无效时，呼叫楼层的指示灯不亮。三层楼电梯的自动控制要求如下：（1）当电梯停于1F或2F时，如果按3F按钮呼叫，则电梯上升到3F，由行程开关LS3停止；（2）当电梯停于3F或2F时，如果按1F按钮呼叫，则电梯下降到1F，由行程开关LS1停止；（3）当电梯停于1F，如果按2F按钮呼叫，则电梯上升到2F，由行程开关LS2停止；（4）当电梯停于3F，如果按2F按钮呼叫，则电梯下降到2F，由行程开关LS2停止；（5）当电梯停于2F，而2F、3F按钮均有人呼叫时，电梯先上升到2F，由LS2控制暂停2S后，继续上升到3F，由LS3停止；（6）当电梯停于3F，而 1F、2F按钮均有人呼叫时，电梯下降到2F，由LS2控制暂停2S后，继续下降到1F，由LS1停止；（7）在电梯上升途中，任何反方向的下降按钮呼叫