可编程序控制器实验指导书（西门子S7-200）

1、可编程序控制器 训练指导书 （s7-200 系列 plc） 景绍学 编写 电气工程系 淮安信息职业技术学院 2010.1 目 录 第第 1 章章 s7-200 简介简介.1 1.1 s7-200 系列 plc 简介.1 1.2 cpu226cn 的技术指标.1 1.3 cpu 226 cn（ac/dc/rly）的硬件接线.2 1.4 step7-micro/win32 编程软件简介 .3 第第 2 章章 s7-200 plc 电机控制实验电机控制实验.4 2.1 电动机点动控制实验.4 2.2 电动机连续运行控制实验.7 2.3 电动机正反转运行控制实验.12 2.4 电动机的 y-降压起动运

2、行控制实验.17 2.5 三台电机顺序起动逆序停止控制实验.21 第第 3 章章 s7-200 plc 应用系统设计应用系统设计.25 3.1 抢答器控制.25 3.2 闪光频率控制.31 3.3 交通灯控制.36 3.4 九秒钟倒计时钟控制.48 附录 a step7-micro/win32 编程软件.51 第第 1 章章 s7-200 简介简介 1.1 s7-200 系列系列 plc 简介简介 s7200 是一种超小型的 plc，功能具有大、中型 plc 的水平、而价格却和小型 plc 一样，主要有 cpu21*、cpu22*。 基本单元：cpu221、cpu222、cpu224、cpu2

3、24xp 和 cpu226、cpu226xm 等。 数字量 io 模块：em221、 em222、em223 等，其中 em223 有 6 种类型，包括 24v dc 4 入/4 出，24v dc4 入/继电器 4 出。24v dc8 入/8 出，24v dc8 入/继电器 8 出。24v dc16 入/16 出，24vdc16 入/继电器 16 出。 模拟量 i/o 模块：模拟量输入模块 em231、模拟量输出模块 em232、模拟量混合模块 em235。em231 具有路模拟量输入，输入信号可以是电压也可以是电流；em232 具有 2 路模拟量输出；em235 具有路模拟量输入和路模拟量输

4、出。 通信模块：em277 模块，em277 模块是 profibus-dp 从站模块 1.2 cpu226cn 的技术指标的技术指标 cpu226 本机集成了 24 点输入16 点输出共有 40 个数字量 i/o。可连接 7 个扩展模块， 最大扩展至 248 点数字量 i/o 点或 35 路模拟量 i/o。cpu226 有 13k 字节程序和数据存贮 空间，6 个独立的 30khz 小型控制系统。 存储器： 程序存储器 4096 字 用户数据存储器 2560 字 存储器类型 eeprom 存储卡 eeprom 数据后备（超级电容） 190 小时 编程语言 lad，fbd 和 stl 程序组织

5、 一个组织块（可以包含子程序和中断程序） 系统 i/o： 本机 i/o 24 入16 出 扩展模块数量 7 个模块 数字量 i/o 映像区 256（128 入128 出） 数字量 i/o 物理区 248（128 入120 出） 模拟量 i/o 映像区 32 入32 出 模拟量 i/o 物理区 35（287）或 14 出 附加功能： 内置高速计数器 6 个（30kh） 内置模拟电位器 2 个（位分辨率） 脉冲输出 2 个高速输出（20khz） 通讯中断 1 发送器2 接收器 定时中断 2 个（1ms255ms） 输入中断 4 个 实时时钟 内置 口令保护 3 级口令保护 通讯：2 个 rs-48

6、5 通讯口可用作 ppi 接口、mpi 从站接口和自由口 cpu226 集成 40 个数字量 i/o 点的地址分配为： 输入点地址为 i0.0i0.7、i1.0i1.7、i2.0i2.7； 输出点地址为 q0.0q0.7、q1.0q1.7） 1.3 cpu 226 cn（ac/dc/rly）的硬件接线）的硬件接线 1.电源的接入： 基本单元的供电一般有 2 种情况：ac、dc 2.输入口器件的接入方法： （1）输入器件一般为：开关，按钮和传感器，这些器件都是 2 端器件，由两个接线端 子，其中一个端子接 plc 的一个输入点 ix.y，另外一端接电源的正（+） ；其中该输入点对 应的公共端（n

7、m）接负（-） ； （2）需要注意的是，有源传感器接入时必须与机内电源的极性配合； （3）模拟信号的输入需要专门的模拟量扩展单元。 3.输出口器件的接入： 输出口上连接的器件一般为继电器、接触器和电磁阀的线圈，这些器件都采用机外电 源供电，plc 只提供一组开关接点。 具体的接法是：线圈的一端接输出点端子 qx.y，另外一端接电源的负（-） 。该输出 q 对应的 nl 接电源的正（+） 。 cpu 226 cn (ac/dc/rly) 1l0.00.10.20.32lnl1 1m0.00.10.20.3ml+0.4 km fr dc24v sb l n l n dc 输入继电器输出（以 cpu

8、226 为例）： dc 输入端由 1m、0.01.4 为第组，2m、1.52.7 为第 2 组，1m、2m 分别为各组 的公共端。 继电器输出端由 3 组构成，其中 n(-)、1l、0.00.3 为第 1 组，n(-)、2l、0.41.0 为 第组，n(-)、3l、1.11.7 为第 3 组。各组的公共端为 1l、2l 和 3l。 第组负载电源的一端 n 接负载的 n(-)端，电源的另外一端 l(+)接继电器输出端的 1l 端。负载的另一端分别接到 cpu226 各个继电器输出端子。第 2 组、第 3 组的接线与第 1 组相似。 1.4 step7-micro/win32 编程软件简介编程软件

9、简介 此处仅作简单介绍，详细的介绍请参考附录。 1、软件的启动和退出 启动：在桌面上双击 step7-micro/win32 的图标或点击“开始”进入程序组启动编程 软件。 退出：文件关闭 2、文件操作 （1） 、创建新文件： 文件新建菜单项 （2） 、打开文件：文件打开 （3） 、保存文件：文件保存 或文件另存为 3、梯形图编程 （1）编辑操作：点击指令树前面的“+”可以展开指令树，双击要输入的逻辑可以输 入相应的逻辑； （2）程序编译：plc全部编译，观察输出窗口可以了解程序编译结果； （3）不同编程语言转换：通过查看stl、梯形图或fbd，可实现不同编程语 言之间的转换。 （4）程序的传

10、送：完成 pc 和 plc 的物理连接以后，确认 pc 和 plc 通信正常后， 通过文件下载把编辑好的程序传送到 plc 中。 （5）plc 内程序读出：点击文件上载把 plc 存储器里的程序读出来到 pc 中。 （6）plc 的运行与停止：使用plcrun（运行）或stop（停止）运行或停止 plc。 （7）程序运行监视：可以通过调试开始程序状态监控监控 plc 的输入输出元件 的当前状态。 第第 2 章章 s7-200 plc 电机控制实验电机控制实验 2.1 电动机点动控制实验电动机点动控制实验 2.1.1 实验目的 1. 初步 step7-micro/win32 编程软件的使用方法；

11、 2. 初步掌握 plc 应用系统设计的步骤； 3.会进行电路图绘制和元器件选择； 4.能进行主电路和 plc 的硬件接线； 5.能使用编程软件进行点动控制程序的编制； 6.能进行软件和硬件的调试，熟悉实验设备的操作。 2.1.2 实验设备 序号设备名称型号规格数量 1电脑联想1 2 plc（cpu 226 cn） ac/dc/rly1 3直流电源dc24v，120w1 4三相断路器dz47-63/3p，16a1 5单相断路器dz47-63/1p，1a3 6三相熔断器rt18-32/3p，6a1 7单相熔断器rt18-32/1p，2a3 8交流接触器 cjx2- 0901，ac220v 1 9

12、热继电器jr36-2.51 10三相交流电动机0.37kw1 11控制按钮lay71 12导线1.0mm2若干 13工具电工工具1 套 14万用表数显1 个 2.1.3 实验原理 点动控制原理： 按下按钮 sb，接触器 km 线圈得电，电动机 m 启动运转；松开 sb，接触器 km 线圈 失电，电动机停止运转。主电路如下图所示。 点动控制主电路 2.1.4 实验步骤 （1）按照上面的主电路接线进行接线 （2）plc 输入输出分配 plc 输入输出分配表 输 入输 出 输入元件输入点作用输出元件输出点作用 sbi0.0控制按钮kmq0.0接触器线圈 （3）plc 外部接线 cpu 226 cn

13、(ac/dc/rly) 1l0.00.10.20.32lnl1 1m0.00.10.20.3ml+0.4 km fr dc24v sb l n ln （4）编制控制梯形图 （5）连接 plc 和 plc 的通信电缆； （6）接通 plc 电源和 dc24v 电源，将编译无误后下载到 plc 中。 （7）接通主电路 qf 电源； （8）按下 sb，观察电动机运转情况，松开 sb，观察电动机运转情况。 （9）断开所有电源，拆除相应导线，整理实验场所。 2.1.5 思考与练习 1.根据实验过程，总结进行 plc 系统设计的一般步骤。 2.若使用实验中的电路完成连续运行控制功能，对实验设备有哪些改变即

14、可？ 2.2 电动机连续运行控制实验电动机连续运行控制实验 2.2.1 实验目的 1. 初步 step7-micro/win32 编程软件的使用方法； 2. 初步掌握 plc 应用系统设计的步骤； 3.会进行电路图绘制和元器件选择； 4.能进行主电路和 plc 的硬件接线； 5.能使用自锁电路和置位复位电路进行连续运行控制电路设计； 6.能进行软件和硬件的调试，熟悉实验设备的操作。 7.能设计既能点动又能连续运行电路和多地点控制连续运行电路 2.2.2 实验设备 序号设备名称型号规格数量 1电脑联想1 2 plc（cpu 226 cn） ac/dc/rly1 3直流电源dc24v，120w1

15、4三相断路器dz47-63/3p，16a1 5单相断路器dz47-63/1p，1a3 6三相熔断器rt18-32/3p，6a1 7单相熔断器rt18-32/1p，2a3 8交流接触器 cjx2- 0901，ac220v 1 9热继电器jr36-2.51 10三相交流电动机0.37kw1 11控制按钮lay72 12导线1.0mm2若干 13工具电工工具1 套 14万用表数显1 个 2.2.3 实验原理 电动机连续运行控制原理： 按下启动按钮 sb1，接触器 km 线圈得电，电动机 m 启动并连续运转；按下停止按钮 sb0，接触器 km 线圈失电，电动机停止运转。主电路如下图所示。 电动机连续运

16、行控制主电路 2.2.4 实验步骤 （1）按照上面的主电路接线进行接线 （2）plc 输入输出分配 plc 输入输出分配表 输 入输 出 输入元件输入点作用输出元件输出点作用 sb0i0.0停止按钮kmq0.0接触器线圈 sb1i0.1启动按钮 （3）plc 外部接线 cpu 226 cn (ac/dc/rly) 1l0.00.10.20.32lnl1 1m0.00.10.20.3ml+0.4 km fr dc24v sb0 l n ln sb1 （4）编制控制梯形图 方法 1：使用自锁电路实现 方法 2：使用置位复位指令实现 方法 3：使用 rs 触发器实现 方法 4：使用子程序实现 主程序

17、 子程序 （5）连接 plc 和 plc 的通信电缆； （6）接通 plc 电源和 dc24v 电源，将编译无误后下载到 plc 中。 （7）接通主电路 qf 电源； （8）按下启动按钮 sb1，观察电动机运转情况，松开 sb1，观察电动机运转情况；按下停 止按钮 sb0，观察电动机运行情况； （9）断开所有电源，拆除相应导线，整理实验场所。 2.2.5 思考与练习 1.根据实验过程，总结自锁电路、置位复位指令和 rs 触发器的异同。 2.总结使用子程序进行程序设计的方法和步骤。 3.设计一个既能点动又能连续运行的控制电路。 4.设计三地控制的电动机控制系统 2.3 电动机正反转运行控制实验电

18、动机正反转运行控制实验 2.3.1 实验目的 1. 进一步熟悉 step7-micro/win32 编程软件的使用方法； 2. 初步掌握 plc 应用系统设计的步骤； 3.会进行电路图绘制和元器件选择； 4.能进行主电路和 plc 的硬件接线； 5.能使用编程软件进行电动机正反转运行控制程序的编制； 6.能进行软件和硬件的调试，熟悉实验设备的操作； 7. 能设计带有电气互锁和（或）机械互锁的正反转电路。 2.3.2 实验设备 序号设备名称型号规格数量 1电脑联想1 2 plc（cpu 226 cn） ac/dc/rly1 3直流电源dc24v，120w1 4三相断路器dz47-63/3p，16

19、a1 5单相断路器dz47-63/1p，1a3 6三相熔断器rt18-32/3p，6a1 7单相熔断器rt18-32/1p，2a3 8交流接触器 cjx2- 0901，ac220v 2 9热继电器jr36-2.51 10三相交流电动机0.37kw1 11控制按钮lay73 12导线1.0mm2若干 13工具电工工具1 套 14万用表数显1 个 2.3.3 实验原理 电动机正反转运行控制原理： 按下正向启动按钮 sb0，接触器 km1 线圈得电，电动机 m 正向启动并连续运转；按 下反向启动按钮 sb1，接触器 km2 线圈得电，电动机 m 反向启动并连续运转；按下停止 按钮 sb2，接触器 k

20、m1、km2 线圈均失电，电动机停止运转。要求电动机运转时可以直 接反转。主电路如下图所示。 电动机正反转运行控制主电路 2.3.4 实验步骤 （1）按照上面的主电路接线进行接线 （2）plc 输入输出分配 plc 输入输出分配表 输 入输 出 输入元件输入点作用输出元件输出点作用 sb0i0.0 正向 启动按钮 km1q0.0 正向运行 接触器线圈 sb1i0.1 反向 启动按钮 km2q0.1 反向运行 接触器线圈 sb2i0.2停止按钮 （3）plc 外部接线 cpu 226 cn (ac/dc/rly) 1l0.00.10.20.32lnl1 1m0.00.10.20.3ml+0.4

21、km1 fr dc24v sb0 l n ln sb1 km2 km2 km1 sb2 （4）编制控制梯形图 方法 1：使用自锁电路实现 方法 2：使用置位复位指令实现 （5）连接 plc 和 plc 的通信电缆； （6）接通 plc 电源和 dc24v 电源，将编译无误后下载到 plc 中。 （7）接通主电路 qf 电源； （8）按下正向启动按钮 sb0，观察电动机运转情况，按下反向启动按钮 sb2，观察电动机 运转情况，按下停止按钮 sb2，观察电动机运转情况。 （9）断开所有电源，拆除相应导线，整理实验场所。 2.3.5 思考与练习 1.使用 rs 触发器和子程序指令完成实验控制要求。

22、2.若要求电动机启动后不能直接反向运转，请修改程序完成功能。 2.4 电动机的电动机的 y-降压起动运行控制实验降压起动运行控制实验 2.4.1 实验目的 1. 进一步熟悉 step7-micro/win32 编程软件的使用方法； 2. 初步掌握 plc 应用系统设计的步骤； 3.会进行电路图绘制和元器件选择； 4.能进行主电路和 plc 的硬件接线； 5.能使用自锁电路、互锁电路和定时器电路进行 y-降压起动控制设计； 6.能使用编程软件进行 y-降压起动控制程序的编制； 7.能设计延时启动和延时停止电路。 。 2.4.2 实验设备 序号设备名称型号规格数量 1电脑联想1 2 plc（cpu

23、 226 cn） ac/dc/rly1 3直流电源dc24v，120w1 4三相断路器dz47-63/3p，16a1 5单相断路器dz47-63/1p，1a3 6三相熔断器rt18-32/3p，6a1 7单相熔断器rt18-32/1p，2a3 8交流接触器 cjx2- 0901，ac220v 3 9热继电器jr36-2.51 10三相交流电动机0.37kw1 11控制按钮lay72 12导线1.0mm2若干 13工具电工工具1 套 14万用表数显1 个 2.4.3 实验原理 电动机星三角降压启动运行控制原理： 按下启动按钮 sb0，电源接触器 km1 线圈和星形运行接触器 km2 线圈得电，电

24、动机 m 星形启动；延时 3 秒后，星形接触器 km2 线圈失电，三角形接触器 km3 线圈得电，电 动机 m 进入三角形运行阶段；按下停止按钮 sb1，所有接触器线圈均失电，电动机停止运 转。主电路如下图所示。 电动机星三角降压运行控制主电路 2.4.4 实验步骤 （1）按照上面的主电路接线进行接线 （2）plc 输入输出分配 plc 输入输出分配表 输 入输 出 输入元件输入点作用输出元件输出点作用 sb0i0.0启动按钮km1q0.1电源接触器 sb1i0.1停止按钮km2q0.2星形接触器 km3q0.3三角接触器 （3）plc 外部接线 cpu 226 cn (ac/dc/rly)

25、1l0.00.10.20.32lnl1 1m0.00.10.20.3ml+0.4 km1 fr dc24v sb0 l n ln sb1 km2 km2 km3 km3 （4）编制控制梯形图 （5）连接 plc 和 plc 的通信电缆； （6）接通 plc 电源和 dc24v 电源，将编译无误后下载到 plc 中。 （7）接通主电路 qf 电源； （8）按下启动按钮 sb0，观察电动机运转情况，降压启动完毕后，按下停止按钮 sb2，观 察电动机运转情况。 （9）断开所有电源，拆除相应导线，整理实验场所。 2.4.5 思考与练习 1.分别使用置位复位指令和 rs 触发器指令完成实验控制要求。 2

26、.试设计三台电动机顺序延时 4s 启动，同时停止的控制电路并调试。系统设有一个启 动按钮一个停止按钮。 3.试设计三台电动机同时启动顺序延时 4s 停止的控制电路并调试。系统设有一个启动 按钮一个停止按钮。 2.5 三台电机顺序起动逆序停止控制实验三台电机顺序起动逆序停止控制实验 2.5.1 实验目的 1. 进一步熟悉 step7-micro/win32 编程软件的使用方法； 2. 初步掌握 plc 应用系统设计的步骤； 3.会进行电路图绘制和元器件选择； 4.能进行主电路和 plc 的硬件接线； 5.能使用自锁电路和定时器电路进行三台电机顺序起动逆序停止控制电路设计； 6.能使用编程软件进行

27、两台电机顺序起动逆序停止控制程序的编制； 7.能设计较为复杂时间控制电路。 2.5.2 实验设备 序号设备名称型号规格数量 1电脑联想1 2 plc（cpu 226 cn） ac/dc/rly1 3直流电源dc24v，120w1 4三相断路器dz47-63/3p，16a1 5单相断路器dz47-63/1p，1a3 6三相熔断器rt18-32/3p，6a1 7单相熔断器rt18-32/1p，2a3 8交流接触器 cjx2- 0901，ac220v 1 9热继电器jr36-2.51 10指示灯dc24v3 11控制按钮lay73 12导线1.0mm2若干 13工具电工工具1 套 14万用表数显1

28、个 2.5.3 实验原理 三台电动机顺序启动逆序停止运行控制原理： 启动时，按下启动按钮 sb0，接触器 km1 线圈得电，电动机 m1 启动运转，5s 后接触 器 km2 线圈得电，电动机 m2 启动运转，再过 5s，接触器 km3 线圈得电，电动机 m3 启 动运转；运行过程中，电动机 m2 运行的前提是电动机 m1 正在运行，电动机 m3 运行的 前提是 m2 正在运行；停止时，按下停止按钮 sb1，电动机 m3 立即停止，3s 后电动机 m2 停止，再过 3s 电动机 m1 停止。必须保证电动机 m3 停止后电动机 m2 才能停止，电动机 m2 停止后 m1 才能停止。系统另设一个紧急

29、停止按钮 sb2，按下 sb2，可随时停止所有电 动机。系统主电路如下图所示。 三台电动机顺序启动逆序停止控制主电路 2.5.4 实验步骤 （1）按照上面的主电路接线进行接线 （2）plc 输入输出分配 plc 输入输出分配表 输 入输 出 输入元件输入点作用输出元件输出点作用 sb0i0.0启动按钮km1q0.1m1 接触器 sb1i0.1停止按钮km2q0.2m2 接触器 sb2i0.2急停按钮km3q0.3m3 接触器 （3）plc 外部接线 注意急停按钮 sb2 接线时使用的是带自锁功能的常闭触点。 cpu 226 cn (ac/dc/rly) 1l0.00.10.20.32lnl1

30、1m0.00.10.20.3ml+0.4 km1 dc24v sb0 l n ln km2km3 fr1 km fr2 km fr3 sb1sb2 （4）编制控制梯形图 （5）连接 plc 和 plc 的通信电缆； （6）接通 plc 电源和 dc24v 电源，将编译无误后下载到 plc 中。 （7）接通主电路 qf 电源； （8）按下启动按钮 sb0，观察电动机启动情况，启动完毕后，按下停止按钮 sb1，观察电 动机停止情况。 （9）分别中电动机启动过程、运行过程和停止过程中按下急停按钮 sb2，观察电动机是否 停止； （10）断开所有电源，拆除相应导线，整理实验场所。 2.5.5 思考与练

31、习 1.若只要求中启动过程中满足顺序启动，运行过程中不再要求，请修改程序实现。 2.简要总结顺序启动控制和逆序停止控制的设计要点。 第第 3 章章 s7-200 plc 应用系统设计应用系统设计 3.1 抢答器控制抢答器控制 3.1.1 实验目的 1.掌握 plc 应用系统设计的步骤； 2.会进行电路图绘制和元器件选择； 3.能进行系统的硬件接线； 4.能使用传送指令和七段码驱动指令进行三路简易抢答器控制电路设计； 5.能使用编程软件进行三路简易抢答器控制程序的编制； 6.能进行软件和硬件的调试； 7.能使用传送指令和七段码驱动指令进行 plc 应用系统设计。 3.1.2 实验设备 序号设备名

32、称型号规格数量 1电脑联想1 2 plc（cpu 226 cn） ac/dc/rly1 3直流电源dc24v，120w1 4单相断路器dz47-63/1p，1a3 5单相熔断器rt18-32/1p，2a3 6数码管1 寸，dc241 7控制开关lay71 8指示灯dc24v2 9控制按钮lay73 10导线1.0mm2若干 11工具电工工具1 套 12万用表数显1 个 13 14 3.1.3控制要求与分析 （1）控制要求： 参加竞赛者有 3 组，每组设有一个抢答按钮，分别为 sb1、sb2 和 sb3。竞赛者若要 回答主持人所提问题时，需抢先按下桌上的按钮。 （a）系统设计一个指示灯和一个数码

33、管显示器。抢答成功后，指示灯亮，同时数码管 显示抢答成功的组的编号：1、2 或 3。 （b）如果竞赛者在主持人闭合抢答开关的 10 秒钟内压下按钮，抢答才有效。否则本 轮抢答作废。 （c）无论抢答成功还是作废，需待主持人断开抢答开关复位及指示灯灭后，方可进行 下一轮抢答。 （2）分析 根据控制要求，系统要解决两个主要问题：一是抢答器本身的逻辑功能，主要是互锁 的处理；二是组号的显示功能，可以使用基本逻辑指令实现，但是要注意“双线圈”问题； 也可以通过手动译码把译码结果传送给数码管，这就用到传送指令；其实，在 s7-200 系列 plc 中，专门有一条数码管驱动指令，就是七段码译码指令 seg。

34、下面就使用不同的方法 来解决这些问题。 3.1.4 设计方案 方案 1：使用基本指令实现 （1）方案 1 的输入输出分配表 输入输出 输入元件输入点输出元件输出点 （2）梯形图）梯形图 本方案完全使用基本指令实现控制要求，可用一个定时器 t 来确定抢答时效 10 秒， 用三个内存位（辅助继电器）m 来保存抢答结果，用基本输出指令 = 来驱动七段码数码 管，值得注意的是，由于显示不同字符时可能会点亮同一段数码管，直接输出会导致“双 线圈”现象，可以以输出 q 为对象分别驱动，把相应的 m 并联起来。具体的梯形图请读 者自行绘制。 （3）plc 外部接线 （4）编制控制梯形图 （5）连接 plc

35、和 plc 的通信电缆； （6）接通 plc 电源和 dc24v 电源，将编译无误后下载到 plc 中。 （7）根据控制要求进行调试；如不满足控制要求，修改程序进行调试。 （8）断开所有电源，拆除相应导线，整理实验场所。 方案 2：使用功能指令 segd 实现 本方案与方案 1 不同的地方在于：抢答成功后，用变量寄存器 vb 直接保存该组的编 号，然后使用段码指令 seg 直接驱动数码管显示。seg 指令的格式如下： 段码指令的梯形图表示：段码指令由指令助记符 seg、指令允许输入 en、字节数据 输入端 in 和段码输出端 out 构成。 段码指令的语句表表示：段码指令由指令操作码 seg、

36、字节数据输入 in 和段码输出 out 构成，其梯形图和语句表表示如图。 段码指令的操作：该指令可以将字节数据转换成 7 段段码输出。当转换允许时，字节 数据 in 被转换成 7 段段码，其结果传送到 out 中。 通过段码指令可以产生一个能点亮 7 段码显示器的位模式段码值。 段码指令中的 in/out 关系如下： 输入值 in01234567 段码值 out3f065b4f666d7d07 输入值 in89abcdef 段码值 out7f63777c395e7971 段码和点亮的七段显示器的数码关系与上相同。 数据范围： 字节数据 in：vb、ib、qb、mb、smb、sb、ac、常数、l

37、b、*vd、*ac、*ld。 段码数据 out：vb、ib、qb、mb、smb、sb、ac、lb、*vd、*ac、*ld。 具体实施： （1）输入输出分配表同上 （2）梯形图 使用 seg 指令的梯形图请读者自行完成。 方案 3：使用传送指令 mov_b 实现七段码驱动。 七段码的驱动也可以使用 mov_b 指令完成。若七段数码管的字段定义如图（a）所示， 并且 ag 段分别由 q0.0 q0.6 驱动。例如，要显示数字“0” ，则对应的字段 a、b、c、d、e、f 必须为“1” ，即为二进制数字 2#00111111，对应于十六进制数 16#3f， 用 mov_b 指令把相应数据传送到 qb

38、0 中即可，如图（b）所示。 图（a）七段数码管示意图 图（b） 具体实施： （1）输入输出分配表同上 （2）梯形图（自行完成） a b c d e f g 3.2 闪光频率控制闪光频率控制 3.2.1 实验目的 1.掌握 plc 应用系统设计的步骤； 2.会进行电路图绘制和元器件选择； 3.能进行系统的硬件接线； 4.能使用跳转指令、子程序相关指令进行闪光频率控制电路设计； 5.能使用编程软件进行闪光频率控制程序的编制； 6.能进行软件和硬件的调试； 7.进一步掌握跳转指令、子程序相关指令的使用方法。 3.2.2 实验设备 序号设备名称型号规格数量 1电脑联想1 2 plc（cpu 226

39、cn） ac/dc/rly1 3直流电源dc24v，120w1 4单相断路器dz47-63/1p，1a3 5指示灯dc24v1 6控制开关lay72 7导线1.0mm2若干 8工具电工工具1 套 9万用表数显1 个 10 11 12 13 14 3.2.3 控制要求与分析 （1）控制要求 设计一个闪光信号灯，若快速开关 sa1 接通，信号灯闪光周期为 1 秒，若慢速开关 sa2 接通，信号灯闪光周期为 2 秒。其他情况下闪光灯均熄灭。 （2）要求分析 本项目中有三个问题需要考虑：一是 1 秒和 2 秒的周期闪烁信号如何获得？可以使用 定时器组合完成；另外，如果能获得 1 秒的脉冲信号，也可以使

40、用分频的方法获得 2 秒周 期的信号。二是两种不同情况怎么切换？可以直接使用输入开关的不同组合实现，也可以 使用跳转指令或者子程序调用的方法实现。三是要注意“双线圈”问题，因为两种情况都 是对同一个输出元件进行驱动。 3.2.4 设计方案实施 方案 1：使用基本指令实现 在本方案中，闪烁周期使用定时器完成，输出驱动使用输出指令“=”指令完成，设 计中使用两个辅助继电器 m0.1 和 m0.2 来保存周期 1 秒和周期 2 秒的闪烁信号，它们并联 后驱动输出，以解决“双线圈”问题。 （1）输入输出分配表 （2）梯形图 方案 2：使用秒脉冲和分频电路获得相应信号 s7-200 系列 plc 中有一

41、个特殊辅助继电器 sm0.5 就是秒脉冲输出，故可以使用它达 到 1 秒闪烁的目的。2 秒闪烁信号可以对它使用分频方法获得，下图为一个二分频电路， 输入每接通一次就对输出 q0.0 取反，达到来分频的目的。 （1）输入输出分配表（同上） （2）梯形图 方案 3：使用跳转指令实现 本方案中，我们把两种闪烁状态分别编程，当需要慢闪时，程序跳转到慢闪程序处执 行，当需要快闪时，程序跳转到快闪程序处执行。1 秒周期闪烁使用 sm0.5 获得，2 秒周 期闪烁使用上述的分频电路实现。需要特别注意的是，跳转指令执行后，要注意对前面的 相应的元件的状态及时复位。另外，为了避免前面程序执行完后顺序往下执行又执

42、行了本 不该执行的程序，放在前面的处理程序的最后要跳过不需执行的那段处理程序。 下面简单介绍跳转指令的格式。 关于跳转操作：在执行程序时，可能会由于条件的不同，需要产生一些分支，这些分 支程序的执行可以用跳转操作来实现。跳转操作是由跳转指令和标号指令两部分构成的。 跳转指令和标号指令的表示：跳转指令由跳转条件、跳转助记符 jmp 和跳转的标号 n 构成。标号指令由标号指令助记符 lbl 和标号 n 构成。跳转指令和标号指令的梯形图和语 句表表示如图 3-8-7。 关于跳转操作：跳转指令可以使程序流转到具体的标号（）处。当跳转条件满足时， 程序由 jmp 指令控制转至标号 n 的程序段去执行。如

43、果完成转移，堆栈顶的值总是逻辑 1。 标号指令标记转移目的地 n 的位置。 注意事项：跳转指令和标号指令必须位于主程序、子程序或中断程序内。不能从主程 序转移至子程序或中断程序内的标号，也不能从子程序或中断程序转移至该子程序或中断 程序之外的标号。 数据范围：n：0 到 255 （1）输入输出分配表（同上） （2）梯形图 方案 4：使用子程序指令实现 本方案中，使用了四个子程序，分别是初始化处理、快闪处理、慢闪处理和输出驱动 处理子程序。其中，初始化处理子程序用来解决不同闪烁状态切换时的前面状态复位的问 题，两个闪烁处理子程序使用 sm0.5 和分频电路实现，输出处理子程序用来把快闪和慢闪 子

44、程序的输出结果驱动输出继电器。 下面简单介绍子程序的使用方法。 可采用下列方法创建子程序：从编辑菜单，选择插入子程序。从程序编辑器视窗，右 击鼠标并从弹出菜单中选择插入子程序。只要插入了子程序，程序编辑器底部都将出现一 个新标签，标志新的子程序名。此时，可以对新的子程序编程。 如果要为子程序指定参数，可以使用该子程序的局部变量表来定义参数。s7-200 为每 个程序都安排了局部变量，每个程序内都有独立的局部变量表。必须利用选定该子程序后 出现的局部变量表为该子程序定义局部变量。编辑局部变量表时，必须保证选定正确标签。 子程序调用与返回指令的梯形图表示：子程序调用指令由子程序调用允许端 en、子

45、程序 调用助记符 srb 和子程序标号 n 构成。子程序返回指令由子程序返回条件、子程序返回助 记符 ret 构成。 子程序调用与返回指令的语句表表示：子程序调用指令由子程序调用助记符 call、 和子程序标号 n 构成。子程序返回指令由子程序返回条件、子程序返回助记符 cret 构成。 如果子程序带有参数时，可以附上调用时所需的参数。子程序调用与返回指令的梯形图和 语句表表示如图所示。 子程序的操作：主程序内使用的调用指令决定是否去执行指定子程序。子程序的调用 由调用指令完成。当子程序调用允许时，调用指令将程序控制转移给子程序 sbr n，程序 扫描将转到子程序入口处执行。当执行子程序时，子

46、程序将执行全部指令直至满足返回条 件而返回，或者执行到子程序末尾而返回。当子程序返回时，返回到原主程序出口的下一 条指令执行，继续往下扫描程序。 数据范围：n： 063 子程序编程步骤如下：子程序编程步骤如下：（1）建立子程序(sbr n)；（2）在子程序(sbr n)中编写应用 程序；（3）在主程序或其它子程序或中断程序中编写调用子程序(sbr n)指令 实施： （1）输入输出分配表（同上） （2）梯形图 3.3 交通灯控制交通灯控制 3.3.1 实验目的 1. 掌握 plc 应用系统设计的步骤； 2.会进行电路图绘制和元器件选择； 3.能进行硬件接线； 4.能使用经验设计法、顺序控制设计法

47、和功能指令进行交通灯控制电路设计； 5.能使用编程软件进行交通灯控制程序的编制； 6.能进行软件和硬件的调试； 7.能使用比较指令进行其他 plc 应用系统设计； 8.掌握循环控制电路的设计方法； 9.能熟练使用七段码驱动指令。 3.3.2 实验设备 序号设备名称型号规格数量 1电脑联想1 2 plc（cpu 226 cn） ac/dc/rly1 3直流电源dc24v，120w1 4单相断路器dz47-63/1p，1a3 5指示灯dc24v6 6导线1.0mm2若干 7工具电工工具1 套 8万用表数显1 个 9 10 11 12 13 14 3.3.3 项目引入与分析 （1）控制要求 用 pl

48、c 设计交通信号灯控制系统。要求如下：当 plc 运行后，东西、南北方向的交通 信号灯按照如下的时序运行：东西方向：绿灯亮 8 秒，闪动 4 秒后熄灭，接着黄灯亮 4 秒 后熄灭，红灯亮 16 秒后熄灭；与此同时，南北方向：红灯亮 16 秒后熄灭，绿灯亮 4 秒， 闪动 4 秒，接着黄灯亮 4 秒后熄灭，如此循环下去。交通灯的运行时序图如下图所示： 东西绿灯 东西黄灯 东西红灯 南北绿灯 南北黄灯 南北红灯 8秒4秒 4秒8秒4秒 4秒 交通灯时序图 （2）要求分析 根据要求，可以看出，交通灯的控制是一个典型的由时间控制的顺序进行的循环过程。 可以使用多种方法实现控制要求。 3.3.4 设计方

49、案 方案 1：使用自锁电路实现 本方案中，我们使用经验设计法中的启保停电路配合定时器来实现项目要求，本方法 也是经常使用的一种方法。在设计梯形图的过程中，每个方向的交通灯单独编程。如东西 方向，交通灯的点亮顺序是：绿灯亮、绿灯闪烁、黄灯亮、红灯亮，然后循环；由于南北 方向的红灯点亮的时间和东西方向绿灯亮、东西绿灯闪烁以及东西方向黄灯亮的时间一致， 故可以把上述三个输出的常开触点并联起来驱动南北方向的红灯，以简化梯形图设计。具 体的梯形图如下： （1）输入输出分配表 （2）梯形图 方案 2：使用 set、rst 指令实现 本方案中，由于交通灯的状态切换是通过定时器实现的，所以可以用定时器的触点来

50、 停止当前状态、启动下一个状态，即用定时器的触点对相应的输出进行置位和复位。 （1）输入输出分配表（同上） （2）梯形图 方案 3：单序列 sfc 实现 从交通灯运行时序图上我们可以看到，一个运行循环可以分为六个独立状态，这六个 状态顺序转换，为一个单序列结构 sfc。可以分别使用辅助继电器 m 和状态元件 s 进行编 程，他们的分配关系如下表所示。另外还要添加一个初始状态，所以本项目中总共有七个 状态。 表 2.122 交通灯控制状态表 状 态 初始状态 1状态 2状态 3状态 4状态 5状态 6 灯 状 态 全熄灭 绿灯亮 红灯亮 绿灯闪 红灯亮 黄灯亮 红灯亮 红灯亮 绿灯亮 红灯亮 绿

51、灯闪 红灯亮 黄灯亮 m0.0m0.1m0.2m0.3m0.4m0.5m0.6 编 程 元 件 s0.0s0.1s0.2s0.3s0.4s0.5s0.6 根据上表，可以绘制出系统的基于 m 的顺序功能图和基于 s 的顺序功能图。 m0.0 m0.1 m0.2 sm0.1 m0.0 t38 t39 （q0.0） （t38 8s) m0.3 m0.4 m0.5 t40 t41 t42 m0.6 t43 （q0.5） q0.0 （t39 4s) q0.5 q0.1 t40 4s q0.5 q0.2 t41 8s q0.3 q0.2 t42 4s q0.3 q0.2 t43 4s q0.4 sm0.5

52、 sm0.5 基于 m 的顺序功能图 基于 m 的梯形图如下： s0.0 s0.1 s0.2 sm0.1 s0.0 t38 t39 q0.0 t38 8s s0.3 s0.4 s0.5 t40 t41 t42 s0.6 t43 q0.5 q0.0 t39 4s q0.5 q0.1 t40 4s q0.5 q0.2 t41 8s q0.3 q0.2 t42 4s q0.3 q0.2 t43 4s q0.4 sm0.5 sm0.5 基于 s 的顺序功能图 基于 s 的梯形图如下： 方案 4：使用并行序列 sfc 实现 （1）输入输出分配表 表 2-9 输入输出分配表 输出输出 输出继电器作用输出继

53、电器作用 y000 东西方向绿灯y003南北方向绿灯 y001东西方向黄灯y004南北方向黄灯 y002东西方向红灯y005南北方向红灯 （2）梯形图 从交通灯运行时序图上我们可以看到，东西方向和南北方向两个方向交通灯是在满足 配合关系的前提下独立并行工作的。其中，东西方向交通灯的状态转换规律为：绿灯亮 绿灯闪黄灯亮红灯亮，然后循环；与此同时，南北方向交通灯的状态转换规律为：红 灯亮绿灯亮绿灯闪黄灯亮，然后循环。如表所示。 交通灯控制状态表 a东西方向 东西方向状态 1状态 2状态 3状态 4 灯状态绿灯亮绿灯闪黄灯亮红灯亮 编程元件m0.1m0.2m0.3m0.4 编程元件s0.1s0.2s

54、0.3s0.4 b南北方向 南北方向状态 1状态 2状态 3状态 4 灯状态红灯亮绿灯亮绿灯闪黄灯亮 编程元件m0.5m0.6m0.7m0.8 编程元件s0.5s0.6s0.7s0.8 两个方向交通灯的灯是并行工作的，可以分别作为一个分支，根据上表，可以绘制出 系统的基于 m 的顺序功能图和基于 s 的顺序功能图。 m0.0 sm0.1 m0.0 m0.1 m0.2 t38 t39 q0.0 t38 8s m0.3 m0.4 t40 t3 q0.0 t39 4s q0.1 t40 4s q0.2 t41 16s sm0.5 m0.5 m0.6 t4 t43 m0.7 m0.8 t44 t45

55、q0.5 t42 16s q0.3 t43 8s q0.4 t45 4s q0.3 t44 4s sm0.5 基于 m 的并行顺序功能图 基于 m 的并行功能图对应的梯形图如下： s0.0 sm0.1 s0.0 s0.1 s0.2 t38 t39 q0.0 t38 8s s0.3 s0.4 t40 t3 q0.0 t39 4s q0.1 t40 4s q0.2 t41 16s sm0.5 s0.5 s0.6 t4 t43 s0.7 s0.8 t44 t45 q0.5 t42 16s q0.3 t43 8s q0.4 t45 4s q0.3 t44 4s sm0.5 基于 s 的并行序列顺序功能

56、图 基于 s 的并行序列功能图对应的梯形图如下： 方案 5：使用比较指令实现 首先介绍一下比较指令： 比较指令的梯形图和语句表表示：比较指令由比较数 1（inl） 、比较数 2（in2） 、比较 关系符和比较触点构成。 比较指令的语句表表示：比较指令由比较操作码（ld 加上数据类型 b/w/d/r） 、比较 关系符（等于=、大于、小于、不等、大于等于=、小于等于200 时，q0.0 也等 于 l。从整数比较例子中可以看出，当 vw02002 时，q0.0 也等于 l。从双整数比较例子中可以看出，当 vd02002 时， q0.0 也等于 l。从实数比较例子中可以看出，当 vd0200.3 时，

57、q0.0 也等于 l。 操作数范围： 字节比较操作数 in1/in2： ib、qb、mb、smb、vb、sb、lb、ac、常数、 *vd、*ac、*ld。字比较操作数 in1/in2： iw、qw、mw、smw、t、c、vw、lw、aiw、ac、常数、*vd、*ac、*ld。双字 比较操作数 in1/in2： id、qd、md、smd、vd、ld、hc、ac、常数、 *vd、*ac、*ld。实数比较操作数 in1/in2： id、qd、md、smd、vd、ld、ac、常 数、*vd、*ac、*ld。 方案实施： （1）输入输出分配表）输入输出分配表 （2）梯形图）梯形图 从交通灯运行时序图上我

58、们可以看到，交通灯每个周期的运行时间是固定的，可以使 用一个定时器来进行控制。并且每个交通灯都是在固定的时间区间里运行的，如东西方向 绿灯，在时间区间0，8秒内点亮，南北方向红灯在0，16秒内点亮，。使用本项目前 面介绍的触点比较指令判断定时器的当前值在哪个区间里。 上述方法可以应用在前面几个方案中，请分别设计梯形图。 3.4 九秒钟倒计时钟控制九秒钟倒计时钟控制 3.4.1 实验目的 1.掌握 plc 应用系统设计的步骤； 2.会进行电路图绘制和元器件选择； 3.能进行系统的硬件接线； 4.能使用四则运算指令和七段码驱动指令进行九秒倒计时钟控制电路设计； 5.能使用编程软件进行九秒钟倒计时钟

59、控制程序的编制； 6.能进行软件和硬件的调试； 7.能使用四则运算进行其他 plc 应用系统设计。 3.4.2 实验设备 序号设备名称型号规格数量 1电脑联想1 2 plc（cpu 226 cn） ac/dc/rly1 3直流电源dc24v，120w1 5单相断路器dz47-63/1p,1a2 6单相熔断器rt18/1p,1a2 7控制开关lay72 8指示灯dc24v1 9导线1.0mm2若干 10工具电工工具1 套 11万用表数显1 个 3.4.3 项目引入与分析 （1）控制要求 设计一个九秒钟倒计时钟。接通控制开关，数码管显示“9” ，随后每隔 1 秒，显示数 字减一，减到“0”时，起动

60、蜂鸣器报警，断开控制开关停止显示并停止蜂鸣器。 （2）要求分析 本设计中有两个问题需要解决：首先是秒信号的获取，可以使用如下的两种方法：一 是使用定时器定时实现；二是可以直接使用特殊辅助继电器 sm0.5。第二个问题是显示的 实现，即如何对七段数码管进行驱动的问题，也有两种方法：使用输出指令“=”实现， 或者使用段码指令 seg 实现。 方案 1：使用经验设计法（使用定时器控制时间、使用 seg 指令显示） （1）输入输出分配表）输入输出分配表 （2）梯形图）梯形图 方案 2：使用顺序控制设计法实现（单序列：自锁、互锁或 stl 指令） 根据控制要求，控制开关闭合后，每过一秒数码管上显示的数字