PLC实验指导书

1、PLC实验指导书任国梅编重庆科技学院前言可编程序控制器简称PLC是一种数字运算的电子操作系统装置，专为工业现场应用而设计的，它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作的指令，并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。目前PLC已广泛应用于冶金、矿业、机械、轻工等领域，为工业自动化提供了有力的工具；为此，各高校的电气自动化、机电一体化等相关专业相继开设了有关可编程序控制器原理及应用的课程。可编程序控制器课程是一门实践性很强的课程，要学好可编程序控制器，除了在课堂上的书本中作基本的传授外，通过实验手段进行自动控制系统的模拟设计与

2、程序调试，进一步验证、巩固和深化控制器原理知识与硬软件设计知识是必不可少的；通过实验还可以加强对常见工控设备的认识和了解。本实验指导书就是基于这样一个出发点，从工程实践出发，由易到难，循序渐进，在典型应用的基础上，逐步解决实际问题。本指导书的全部实验均是以目前用得较普遍的德国西门子公司的S7-200型PLC为实训样机，用梯形图编程。要说明的是：每个实验按要求设计的控制程序既不是唯一的，也不一定是最优的；读者可根据对指令的理解和掌握，重新进行编程。本书可作为高等学校电气自动化、机电一体化等相关专业的实验教材，以及各级各类PLC培训班的实验教材，也可以作为广大电气技术人员的技术参考书。由于编者的水

3、平有限，难免存在疏漏和错误，欢迎读者批评指正。 编者 2008年1月目 录一、 实验一基本逻辑指令编程实验4二、 实验二 移位比较指令编程实验16三、 实验三算术运算、数据处理指令编程实验23四、 实验四程序流程控制指令编程实验26五、 实验五设计性实验29六、 实验六继电接触控制实验35PLC实验指导书实验一基本逻辑指令编程实验一、 实验目的：1.熟悉S7-200PLC的组成，电路接线和开机步骤。2.熟悉西门子STEP7 MicroWIN32编程软件的使用方法。3.掌握基本逻辑指令LD、LDI、AND、ANI、OR、ORI的使用方法。4.掌握定时器、计数器指令的使用方法及定时器、计数器波形的

4、画法和含义。5.掌握置位、复位及脉冲指令的使用方法。6.学会用PLC改造继电器典型电路的方法。7.学会用基本逻辑指令实现顺控系统的编程。8.学会PLC程序调试的基本步骤及方法。二、 实验设备：TKPLC-2实验台：主机挂件（西门子S7200 PLC）、基本逻辑指令实验挂件、继电器实验挂件、电动机、PC机、连接导线三、预习内容：1.熟悉西门子STEP7 MicroWIN32编程软件的使用方法，请自学教材第6章的全部内容。2.熟悉西门子S7 200 PLC的基本位设备：I、Q、M、T、C的编址。3.熟悉西门子基本逻辑指令与、或、输出、定时器、计数器、置位、复位及脉冲指令的基本格式及使用方法。4.熟

5、悉典型继电器电路的工作原理。5.预习本次实验内容，在理论上分析运行结果，预先写出程序的调试步骤。四、实验步骤：1.了解S7200 PLC的组成，熟悉PLC的电源，输入信号端I和公共端1M4M，输出信号端Q和公共端1L5L；PLC及PC机的串行通讯口、编程电缆的连接；PLC上扩展单元插口的连接方法；RUN/STOP开关及各类指示灯的作用等。2.电源电路连接好后经指导教师检查无误，并将RUN/STOP开关置于STOP后，方可接入220V交流电源。3.在PC机启动西门子STEP7 MicroWIN32编程软件，新建工程，进入编程环境。4.根据实验内容，在STEP7 MicroWIN32编程环境下输入

6、梯形图程序，编译后，下载到PLC中。5.程序运行调试并修改。6.写实验报告。五、实验内容：（一）必做实验1.走廊灯两地控制程序(1) 控制要求：走廊灯两地控制：楼上开关、楼下开关均能控制走廊灯的亮灭。(2) 输入/输出信号定义：输入：I0.0楼上开关（非自复式开关）输出：Q0.0走廊灯I0.1楼下开关（非自复式开关）(3) 参考程序（梯形图），如图1.1：图1.1 两地控制PLC程序 (4) 程序分析：I0.0 I0.1 Q0.00 0 0 1 1 0 1 1 运行结果由于，故当I0.0和I0.1中任I0.0和I0.1中任一输入点状态变化时，均能影响到输出点Q0.0的状态。(5) 思考： 上机

7、运行以上程序，写出运行结果. 编程实现走廊灯三地控制：走廊东侧开关、走廊中间开关、走廊西侧开关均能控制走廊灯的亮灭。2. 电动机的点动连动程序(1) 系统控制要求： 电动机的点动控制：按下点动启动按钮，电动机启动运行；松开点动启动按钮，电动机停止运行。 电动机的连动控制：按下连动启动按钮，电动机启动运行；松开连动启动按钮，电动机仍然继续运行；只有当按下停止按钮时，电动机才停止运行。 保护：系统中有失压、欠压保护，过载保护。 PLC的带载能力有限，不可以直接驱动电动机，而是通过中间继电器KA控制接触器线圈再控制电动机，要求绘制PLC的电气原理图。(2) 输入/输出信号定义：输入：I0.0点动控制

8、按钮 输出：Q0.0电动机运行I0.1连动控制按钮 I0.2停车按钮I0.3FR过载保护(3) PLC电气原理图绘制： 主电路：从电源到电动机的大电流电路，与继电器电路相同，见图1.2（a）。 控制电路：PLC到接触器线圈电路，取代继电器电路中的控制电路，见图1.2（b）。图1.2 点动连动电路PLC电气原理图(4) 参考程序（梯形图）如图1.3所示：图1.3 点动连动PLC程序(5) 程序分析：本例主要说明了PLC中辅助继电器M的用途，因为PLC的工作原理与继电器控制系统的工作原理不一样，它没有继电器控制系统中的先断后合的概念，故点动控制与连动控制状态必须分别用M0.0、M0.1保存，M0.

9、0、M0.1均能分别影响到输出点Q0.0的状态。(6) 调试运行： 在基本逻辑指令实验挂件上模拟调试，验证程序的正确性 在将主机、继电器实验挂件、电动机、PC机连接在一起，调试运行真实系统(7) 思考： 上机运行以上程序，写出运行结果 写出以上程序的逻辑表达式 说出模拟调试与真实系统调试时的优缺点 电动机在连动、点动运行可不可以任意切换，若不可以，程序将怎样改动3.断电延时脉冲控制程序 (1) 控制要求：编制输入/输出信号波形图如下的程序。 输入I0.0： 10S 输出Q0.0： S 要求用通电延时型定时器实现，定时器分辨率为100ms(2) 参考程序（梯形图）如图1.3： (3) 程序分析：

10、当I0.0接通，M0.0.0线圈接通并自锁，同时T37线圈断电； 当I0.0断开，则T37线圈通电，T37开始延时，同时Q0.0线圈通电；延时时间到后，T37常闭触点断开使得M0.0.0、Q0.0断开。图1.3 断电延时脉冲控制程序(4) 思考：用断电延时型定时器实现 4. 汽车转弯灯控制程序（较难题）(1) 控制要求：汽车驾驶台上有一个转换开关。当开关扳向左边时，左灯闪亮（亮灭各一秒）；当开关扳向右边时，右灯闪亮（亮灭各一秒）；当开关扳向中间时，关左、右灯。若司机忘了关灯，则过10秒钟自动停止闪亮。(2) 输入/输出信号定义：输入：I0.0开关打在中间 输出：Q0.0左灯 I0.1开关打在左

11、边 Q0.1右灯图1.4 转弯灯控制程序I0.2开关打在右边(3) 参考程序（梯形图）如图1.4：(4) 程序分析：当I0.1（或者I0.2）接通时，T37与T38构成一振荡器，T37的触点波形为一周期为2秒，占空比为50的方波，根据接通的触点是I0.1还是I0.2，控制Q0.0（左灯）或Q0.1（右灯）闪光。计数器C0对T38的上升沿进行计数，当计数值为5时（时间为10秒），C0常闭触点断开，Q0.0（或Q0.1）不再闪光。司机将I0.0接通后，C0被复位，可以进行下一次的计数工作。(5) 思考： 分析上述程序，Q0.0、Q0.1会不会同时通电，为什么？ 画出Q0.0、Q0.1的波形图。5.

12、单按钮单路启/停（跟斗开关）输出控制程序(1) 控制要求：用一只按钮控制一盏灯，第一次按下时灯亮，第二次按下时灯灭，奇数次灯亮，偶数次灯灭。(2) 输入/输出信号定义：输入：I0.0按钮 输出：Q0.0灯(3) 参考程序（梯形图）如图1.5：ba图1.5 跟斗开关控制程序(4) 程序分析:a图程序：I0.0上升沿来到时，M0.0产生一个宽度为一个时钟周期的脉冲；如果此时Q0.0断开，则Q0.0被接通；如果此时Q0.0接通，则Q0.0被复位，实现程序的要求。b图程序：当I0.0上升沿来到时，M0.0产生一个宽度为一个时钟周期的脉冲；如果此时Q0.0断开，则M0.1被置位；如果此时Q0.0断开，则

13、M0.1被复位（即将Q0.0的状态取反之后存放在M0.1中），然后再将M0.1状态通过Q0.0输出，实现程序的要求。(5) 思考： 上机运行以上程序，分析运行结果，根据输入信号的波形画出输出信号的波形图。 输入I0.0： 输出M0.0： 输出M0.1： 输出Q0.0： 以上程序为几分频电路？在此基础上，试编程实现一个四分频电路。（二）选做实验1. 电动机正、反转控制程序(1) 控制要求：电动机能正/反转、停车；正/反转可任意切换；有自锁、互锁环节(2) 输入/输出信号定义：输入：I0.0正转启动按钮 输出：Q0.0电动机正转 I0.1反转启动按钮 Q0.1电动机反转I0.2停车按钮I0.3FR

14、过载保护(3) PLC电气原理图绘制 主电路：从电源到电动机的大电流电路，与继电器电路相同见图1.6（a）。 控制电路：PLC到接触器线圈电路，取代继电器电路中的控制电路，在硬件图上必须有互锁环节，见图1.6（b）。图1.6 正反转电路PLC电气原理图图1.7 正反转程序(4) 参考程序（梯形图）见图1.7：(5) 程序分析：在反转输出Q0.1、停止按钮I0.2断开的情况下，按下正转输入按钮I0.0，此时正转输出Q0.0接通并自锁，电机正转。反转的情况类似。该程序可实现电动机的正停反控制。(6) 调试运行： 在基本逻辑指令实验挂件上模拟调试，验证程序的正确性 在将主机、继电器实验挂件、电动机、

15、PC机连接在一起，调试运行真实系统(7) 思考： 上机运行以上程序，写出运行结果 写出以上程序的逻辑表达式 说出模拟调试与真实系统调试时的图1.8 电动机顺序控制电路 优缺点。2. 将继电器控制系统改为PLC控制系统。(1) 控制要求：将图1.8的继电器控制系统改为PLC控制系统。 (2) 电路工作原理：该电路是一个顺序启动，顺序停车的电路。启动顺序：电动机M0.1启动电动机M0.2启动停车顺序：电动机M0.2停车电动机M0.1停车 电动机M1:启动：压下启动按钮SB2接触器KM1线圈通电，其常开触点闭合电动机M1运行，同时KM1形成自锁，为接触器KM2线圈通电做好准备。停车：电动机M2没有启

16、动，压下停止按钮SB1接触器KM1线圈断电，其常开触点断开电动机M1停止运行，同时KM1自锁解除。 电动机M2:启动：电动机M1已启动压下启动按钮SB4接触器KM2线圈通电，其常开触点闭合电动机M2运行，同时KM2形成自锁。停车：压下停止按钮SB3接触器KM2线圈断电，其常开触点断开电动机M2停止运行，同时KM2自锁解除。 保护环节：电动机M1与M2均设有过载保护FR1、FR2，任意一台电动机过载，两台电动机均停止运行。主电路上还设有短路保护。(3) 输入/输出信号定义：输入：I0.0M0.1启动按钮SB2 输出：Q0.0电动机M0.1运行 I0.1M0.1停车按钮SB1 Q0.1电动机M0.

17、2运行I0.2M0.2启动按钮SB4I0.3M0.2停车按钮SB3I0.4M0.1过载保护FR1I0.5M0.2过载保护FR2(4) PLC电气原理图绘制 主电路：从电源到电动机的大电流电路，与继电器电路相同见图1.8（a）。 控制电路：PLC到中间继电器KA到接触器KM线圈电路，取代继电器电路中的控制电路，自行设计。(5) 参考程序（梯形图）：自行设计。(6) 运行调试： 不使用PLC，按照图1.6在继电器实验挂件、电动机上接线并运行 使用PLC，按自行设计的PLC电气原理图在继电器实验挂件、电动机上接线并运行(7) 思考： 比较PLC系统与继电器系统在连线上的复杂性3. 方波（2S）发生器

18、控制程序I0.0Q0.02秒(1) 控制要求：编制输入/输出信号波形图如右的程序。图1.9 方波发生器控制程序 (2) 参考程序（梯形图）见图1.9：(3) 程序分析： 当I0.0接通，Q0.0接通、 T37线圈通电开始延时，延时时间到后，T37常闭触点断开使得Q0.0断开；T37常开触点接通，使得T38线圈通电开始延时，延时时间到后，T38常闭触点使得T37线圈断电，T38线圈断开；Q0.0接通、 T37线圈通电开始延时，产生方波，直到I0.0断开，所有输出断开。(4) 思考：用定时时间为1ms的定时器实现上述波形，比较两者有何不同？图1.10 按钮计数控制程序4. 按钮计数控制程序(1)

19、控制要求：按钮I0.0按下3次，信号灯Q0.0亮；再按下3次，信号灯灭。(2) 参考程序（梯形图）如图1.10：(3) 程序分析：I0.0每接通一次，C0计数值增加1；当C0计数值为3时，Q0.0接通，并且此后C1开始对I0.0的上升沿进行计数；当C1计数值为4时，C0被复位，C0的常闭触点也将C1进行复位，开始下一次的计数。(4) 思考： 上机运行程序，分析运行结果，根据输入信号的波形画出输出信号的波形图。输入I0.0 输出Q0.0： 若要求按按钮时长按0.5秒计一次，而单次按下时，按一下，计一次，程序应作如何修改？ 若要求按按钮时采用两个按钮输入，一个按钮按下，计数器的计数值加一次，而另一

20、个按钮按下，计数器的计数值减一次，程序应作如何修改？5. 长定时控制程序（较难题）(1) 控制要求：压下启动按钮SB1，长定时器开始定时，此时即使松开启动按钮SB1，长定时器仍然继续定时；4小时后，指示灯HL0亮；此时，只有压下停止按钮SB2，指示灯HL0才会熄灭。(2) 输入/输出信号定义：输入：I0.0启动按钮SB1 输出：Q0.0指示灯图1.11 长定时控制程序 I0.1停止按钮SB2 (3) 参考程序（梯形图）如图1.11：(4) 程序分析：当I0.0接通时，M0.0通电并自锁；T37延时0.5小时，T37常开触点接通一个扫描周期，计数器C0对T37的上升沿进行计数，同时M0.1常闭触

21、点断开一个扫描周期，使T37复位，实现下一次计时；C0计满8次即0.854小时后，C0常开触点控制Q0.0指示灯亮。当I0.1接通时，M0.0断电，T37、C0、Q0.0均断电。(5) 思考： 上机运行该程序时，将T37的设定值改为K50，写出运行结果；为什么具体实验时要将T37的设定值改小？ T37 的设定值不变，改变C0的设定值，可实现最长多少时间的定时？六、实验报告本次实验为学生第一次实验，实验类型主要为验证型实验，要求学生在实验过程中重点是熟悉编程环境、如何进行PLC外围接线、编写程序、下载程序、调试程序、观察结果、修改程序。本次实验报告的内容主要是：1. 实验目的：本次实验主要达到的

22、要求及目的。2. 实验设备：本次实验的主要设备。3. 预习内容：预习本次实验内容后，写出理论分析程序运行结果及程序调试步骤。4. 实验具体步骤：如何连接硬件、编写程序、下载程序、调试程序、观察结果、修改程序。5. 实验程序上机验证：写出运行后得到的结果，并分析与预习中的结果是否相同.6. 做思考题并写出程序。7. 心得体会：本次实验中遇到的问题、解决方法及收获。注：本次实验为验证型实验，要求学生的实验报告中不要出现已有的梯形图程序，只出现思考题的程序。实验二移位、比较指令编程实验一、实验目的： 1. 掌握功能指令的编程方法。2. 掌握传送、比较、移位指令的编程方法。3. 通过程序的调试，进一步

23、牢固掌握常用功能指令的特点。 4. 学会常用功能指令编程的方法。二、实验设备：TKPLC-2实验台：主机挂件（西门子S7200 PLC）、基本逻辑指令实验挂件、PC机、天塔之光实验挂件、LED数码显示实验挂件、直线运动实物、继电器实验挂件PC机、连接导线三、预习内容：1.熟悉S7-200 PLC功能指令的执行方式，操作数的种类。2.熟悉西门子S7-200 PLC的传送、比较、移位指令的格式。3.预习本次实验内容，在理论上分析运行结果，预先写出程序的调试步骤。 四、实验步骤：1.电路连接好后经指导教师检查无误，并将RUN/STOP开关置于STOP后，方可接入220V交流电源.2.在PC机启动西门

24、子STEP7 MicroWIN32编程软件，新建工程，进入编程环境。3.根据实验内容，在STEP7 MicroWIN32编程环境下输入梯形图程序，转换后，下载到PLC中。4.程序运行调试并修改。5.写实验报告。五、实验内容：1. 按钮计数控制程序(1) 控制要求：用1个计数器实现：按钮I0.0按下3次，信号灯Q0.0亮；再按下3次，信号灯灭，再按下3次，信号灯Q0.0亮；反复进行；按钮I0.1按下，信号灯Q0.0灭。(2) 参考程序（梯形图）如图2.1：(3) 程序分析：I0.0每接通一次，C0计数值增加1；当C0计数值为3时，用触点比较指令及置位指令使Q0.0接通， C0继续对I0.0的上升

25、沿进行计数，当C0计数值为6时，.Q0.0、C0被复位，开始下一次的计数。(4) 思考： 上机运行程序，分析运行结果，根据输入信号的波形画出输出信号的波形图。输入I0.0 输出Q0.0： 说明程序中SM0.1的作用？ 若要求按按钮时采用两个按钮输入，一个按钮按下，计数器的计数值加一次，而另一个按钮按下，计数器的计数值减一次，程序应作如何修改？图2.2 5灯循环控制程序图2.1 按钮计数控制程序2. 循环移位指令编程：(1)控制要求：应用循环左移指令（RLR）编写5灯循环点亮程序。Q0.0Q0.4分别控制5盏灯，按启动按钮I0.0后，Q0.0亮1SQ0.0灭、Q0.1亮1SQ0.1灭、Q0.2亮

26、1SQ0.4灭、Q0.0亮周而复始运行，按停止按钮I0.1后，灯全灭。编写并运行程序，写出运行结果。(2)参考程序（梯形图）如图2.2：(3)程序分析：学生完成，重点说明程序中如何实现以下功能： 初始置位：Q0.0为1 5灯循环如何实现？ 比较指令的作用是什么？可否使用计数器？ (4) 思考：图2.3 LED数码显示控制面板若要求按停止按钮I0.1后，灯不灭，而是停止循环，再按I0.0后，灯继续循环，只有按I0.2后，灯全灭。程序如何修改？3. LED数码显示控制（1）控制要求：按一次启动按钮后，由八组LED发光二极管模拟的八段数码管（见图2.3）开始显示：先是一段段显示，显示次序是A、B、C

27、、D、E、F、G、H段码。随后显示数字及字符，显示次序是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9再返回初始显示，并循环不止。时间间隔为2秒。再按一次启动按钮后，停止。右图中，下框中的A、BH分别接主机的输出点Q0.0、Q0.1Q0.7；SD接主机的输入点I0.0。上框中的A、B、C、D、E、F、G、H用发光二极管模拟输出。（2）参考程序（梯形图）如图2.4：（3）程序分析：这是一个指令综合应用程序，有以下几段功能程序构成：跟斗开关程序：I0.0压下，M0.1为1，I0.0再次压下，M0.1为0；由M0.0控制模拟的八段数码管是否显示。八段数码显示分别由Q0.0Q0.7控制，一段段显示由M4.0M

28、4.7控制，09显示分别由M3.0M2.1控制，具体输出情况见下表： 位码数值A(Q0.0)B(Q0.1)C(Q0.2)D(Q0.3)E(Q0.4)F(Q0.5)G(Q0.6)0（M3.0）+1（M3.1）+2（M3.2）+3（M3.3）+4（M3.4）+5（M3.5）+6（M3.6）+7（M3.7）+8（M2.0）+9（M2.1）+ 注：+号表示输出为1由T37构成2秒脉冲由1个位移位指令控制一段段显示和09顺序显示组合输出：如，A段段码要显示，则M4.0、M3.0、M3.2、M3.3 、M3.5、M3.7、M2.0、M2.1有任一个为1即可，用并联触点实现。参考程序中Q0.3-Q0.7的输

29、出请学生自行完成图2.4 LED显示控制PLC程序4. 四节传送带控制(1) 控制要求：有一个用四条皮带运输机的传送系统，分别用四台电动机带动，模型见下图，用移位指令实现顺序控制。启动（SB1）时：4条传送带上均无重物，先起动最末一条皮带机M4，经过10秒延时，再依次起动其它皮带机，时间间隔均为10秒。停止（SB2）时应先停止最前一条皮带机M1，待M1料运送完毕后M1停止，即该传送带上无重物；依次停止其它皮带机。上图中SB1（启动）、SB2（停止），A为ON代表1号带有重物，A为OFF代表1号带卸料完毕；B为2号带、C为3号带、D为4号带，含义同A。电动机M1，M2，M3、M4用信号灯来模拟.

30、（2）参考程序（梯形图）如图2.5：（3）程序分析：学生自行分析六、实验报告本次实验为验证性实验，要求学生在实验前加强预习，实验过程中重点是运行、调试及修改自己设计的程序。本次实验报告的内容主要是：1.实验目的：本次实验主要达到的要求及目的。2.实验设备：本次实验的主要设备。3.预习内容：预习本次实验内容后，写出理论分析程序运行结果及程序调试步骤。4.实验具体步骤：如何连接硬件、编写程序、下载程序、调试程序、观察结果、修改程序。5.实验程序上机验证：写出运行后得到的结果，并分析与预习中的结果是否相同.6.做思考题并写出程序。7.心得体会：本次实验中遇到的问题、解决方法及收获。注：本次实验为验证

31、型实验，要求学生的实验报告中不要出现已有的梯形图程序，只出现调试步骤及思考题的程序。图2.5 四节传送带PLC程序（二）实验三算术运算、数据处理指令编程实验一、实验目的： 1. 掌握功能指令的编程方法。2. 掌握算术运算、数据处理指令的编程方法。3. 通过程序的调试，进一步牢固掌握常用功能指令的特点。 4.学会用常用功能指令编程的方法。二、实验设备：PLC实验台：主机挂件（西门子S7200 PLC）、基本逻辑指令实验挂件、PC机、连接导线三、预习内容：1.熟悉S7-200 PLC功能指令的执行方式，操作数的种类。2.熟悉西门子S7-200 PLC算术运算、数据处理指令的格式。3.本次实验为验证

32、+设计性实验，要求学生在实验前根据具体内容完成以下任务：(1) 确定输入/输出信号(2) 分析控制要求，画PLC电气原理图（按实验内容要求）(3) 编写PLC（梯形图）程序(4) 写出程序调试步骤四、实验步骤：1.电路连接好后经指导教师检查无误，并将RUN/STOP开关置于STOP后，方可接入220V交流电源.2.在PC机启动西门子STEP7 MicroWIN32编程软件，新建工程，进入编程环境。3.根据实验内容，在STEP7 MicroWIN32编程环境下输入梯形图程序，转换后，下载到PLC中。4.程序运行调试并修改。5.写实验报告。五、实验内容：1.数据转换编程（验证型）（1）控制要求：按

33、钮I1.0压3次，从IB0处以BCD码形式任意输入一个小于99的正数，分别以二进制、BCD、实数的形式在VW0、VW2、VD4处显示出来。（2）参考程序（梯形图）如图3.1：（3）程序分析：学生自行分析 (4) 思考: 运行程序,写出你输入的数为?VW0、VW2、VD4中的数为多少？图3.1 数据转换程序2.算数运算指令编程：(1) 自行编程分别计算327671？、327681？控制要求：分别用16位整数的加、减指令，32位整数的加、减指令及自增1、自减1指令编程，要求运行后观察标志位的状态，并分析原因。(2) 自行编程计算3000×20？15/4？控制要求：分别用16位整数的乘、除

34、指令编写并运行程序，观察运行结果，指出乘积、商及余数所存在的单元及内容。注：以上两个题目可以分别编程，也可以合在一起编程。3.数据处理指令编程： (1) 自行编程分别计算：20与11=?、20或11=?、20异或11=？控制要求：编写并运行程序，写出运行结果。(2) 自行编程：从I0.0-I1.7传送一个数到VW0，若为正数则不处理，若为负数则取补后再传送到VW0。注：以上两个题目可以分别编程，也可以合在一起编程。4.求圆的面积：控制要求：计算半径为2的圆的面积，圆的半径由IB0输入，面积由QB0显示。编写并运行程序，写出运行结果。5. 数据转换及显示程序设计：控制要求：由IB0、IB2输入一

35、个4位BCD码，如1235，则由QB0、QB2显示的数为5321，六、实验报告本次实验为设计类实验，要求学生在实验前加强预习，实验过程中重点是运行、调试及修改自己设计的程序。本次实验报告的内容主要是：1.实验目的：本次实验主要达到的要求及目的。2.实验设备：本次实验的主要设备。3.预习内容：预习本次实验内容后，按实验内容编写PLC梯形图程序以及程序调试步骤。4.实验具体步骤：重点写程序的运行、调试、修改的过程。5.实验程序上机验证：写出运行后得到的结果，并分析与预习中的结果是否相同6.心得体会：本次实验中遇到的问题、解决方法及收获。注：本次实验为设计型实验，要求学生的实验报告中必须写出最终的梯

36、形图程序。实验四程序流程控制指令编程实验一、实验目的：1. 掌握基本控制功能指令的编程方法。2. 掌握主控、跳转、子程序调用、中断、循环、刷新警戒定时器指令的编程方法。3. 通过程序的调试，进一步牢固掌握控制程序流程类指令，及它们之间的异同点。 4.学会程序模块化式的编程方法。二、实验设备：PLC实验台：主机挂件（西门子S7200 PLC）、基本逻辑指令实验挂件、PC机、连接导线三、预习内容：1.熟悉S7-200 PLC程序控制类功能指令的执行方式，操作数的种类。2.熟悉西门子S7-200 PLC的程序流程类指令的基本格式。3.熟悉软件流程图的画法及含义。4.本次实验为验证+设计性实验，要求学

37、生在实验前根据具体内容完成以下任务：(1) 编写PLC（梯形图）程序(2) 写出程序调试步骤四、实验步骤：1.电路连接好后经指导教师检查无误，并将RUN/STOP开关置于STOP后，方可接入220V交流电源.2.在PC机启动西门子STEP7 MicroWIN32编程软件，新建工程，进入编程环境。3.根据实验内容，在STEP7 MicroWIN32编程环境下输入梯形图程序，转换后，下载到PLC中。4.程序运行调试并修改。5.写实验报告。五、实验内容：1. 应用主控指令对分支程序A和B进行控制编程 (1) 控制要求：A程序段为每秒一次闪光输出，而B程序段为每2秒一次闪光输出。要求按钮I0.0导通时

38、执行A程序段，A灯每秒一次闪光，按钮I0.0断开时，执行B程序段，B灯每2秒一次闪光.(2) 输入/输出信号定义：输入：I0.0按钮输出：Q0.0A灯 Q0.1B灯 (3) 程序：（梯形图）自行编程(4)思考：上机运行程序后，观察：当I0.0的状态发生变化时，程序中的输出点的状态是否会保存？2. 应用跳转指令对分支程序A和B进行控制编程(在主控指令的基础上修改)(1) 控制要求：A程序段为每秒一次闪光输出，而B程序段为每2秒一次闪光输出。要求按钮I0.0导通时执行A程序段，A灯每秒一次闪光，按钮I0.0断开时，执行B程序段，B灯每2秒一次闪光.(2) 输入/输出信号定义：输入：I0.0按钮输出

39、：Q0.0A灯 Q0.1B灯 (3) 程序：（梯形图）自行编程(4) 思考：上机运行以上程序，观察：当I0.0的状态发生变化时，程序中的输出点的状态是否会保存？比较 跳转指令与主控指令的区别。3.应用子程序调用编程，注意子程序调用后各类线圈状态的变化规律(1)控制要求： 无参调用子程序A：A程序段为每秒一次闪光输出， 无参调用子程序B：B程序段为每2秒一次闪光输出。 要求按钮I0.0导通时执行A程序段，按钮I0.0断开时执行B程序段(2)程序：（梯形图）自行设计上机运行以上程序，观察：当I0.0的状态发生变化时，程序中的输出点的状态是否会保存？比较程序调用指令与跳转指令的区别。4. 应用中断、

40、循环、刷新警戒定时器指令编程，并注意中断服务子程序中定时器对输出线圈的控制作用（比较Q0.1和Q0.3的亮灭情况）(1) 程序运行过程： 仅执行循环程序：I1.0=OFF，监控M0.0、及VW0，并注意（VW0）=+32767+1（VW0）=-32768；观察Q0.0亮灭与（VW0）值的关系。 第一次中断：先使I1.1=ON，并点动I0.0，则Q0.2先亮，而Q0.1后亮，Q0.3不亮。Q0.3的状态必须等到再一次中断时才能发生变化。 第二次中断：在I1.1=ON时，再次点动I0.0，则Q0.2、Q0.1亮，然后Q0.3亮。 I1.1由ON变OFF，再次中断时，Q0.2=OFF，Q0.1=OF

41、F、Q0.3=OFF.(2) 参考程序（梯形图）如6.1：(3) 思考题：上机运行以上程序，回答以下问题 程序调试过程中程序修改和参数的变化对运行结果的影响。 在循环程序中，加入WDR指令的目的是？六、实验报告本次实验为设计+验证型实验，要求学生在实验过程中重点是熟悉编程环境、掌握控制程序流程类指令的基本应用，以及它们之间的异同点。本次实验报告的内容主要是：1.实验目的：本次实验主要达到的要求及目的。2.实验设备：本次实验的主要设备。3.预习内容：预习本次实验内容后，写出理论分析程序运行结果及程序调试步骤。4.实验具体步骤：重点写程序的调试过程。5.实验程序上机验证：写出运行后得到的结果，并分

42、析与预习中的结果是否相同，做思考题。6.心得体会：本次实验中遇到的问题、解决方法及收获。图6.1 中断程序应用举例 主程序 中断服务子程序注：本次实验为设计+验证实验，要求学生预习。实验五设计性实验一、实验目的： 1.在掌握指令的基本应用的基础上，通过综合设计性实验的训练，达到提高综合分析问题、解决问题能力的目的。2.通过程序的调试，掌握PLC的编程技巧和编程调试方法二、实验设备：PLC实验台：主机挂件（西门子S7200 PLC）、基本逻辑指令实验挂件、PC机、连接导线、其余挂件由学生根据所选题目自行选择。图5.1 天塔之光实验面板图三、预习内容：1.掌握学过的S7 200 PLC的指令格式。

43、2.了解PLC设计控制系统的基本方法。3.自行选题和分组4.本次实验为设计性实验，要求学生在上机实验前根据具体内容完成以下任务：(1)了解所选题目需用到的实验挂件的接线方式(2)根据工艺要求，确定控制方案(3)明确I/O点数，PLC选型，编写I/O编址表(4)绘制PLC电气原理图(5)编写PLC控制程序(6)撰写实验报告四、实验步骤：1.硬件配置并接线2.调试PLC控制程序3.撰写实验报告五、实验题目：（每组任选一题）1.天塔之光（彩灯）PLC控制系统设计(1)天塔之光实验面板：图5.1中，下框中的L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8、L9分别接主机的输出点Q，手动按钮、启动按钮、停

44、止按钮，闪烁频率选择开关等需另外连线(2)控制要求： 实现手动、自动、单周期三种工作方式，用转换开关控制 手动：每个灯单独点亮和熄灭，点动控制 单周期：彩灯工作一个周期后自动停止，若运行过程中按停止按钮，所有灯全部熄灭。 自动：彩灯工作一个周期后，不停止，而是开始下一个周期，若运行过程中按停止按钮，彩灯不会全部熄灭，而是要等到本周期结束后，再全部熄灭。 彩灯有三种闪烁频率1HZ、0.5HZ、0.1HZ，可用转换开关控制 彩灯工作一个周期中要有单灯循环点亮、多灯循环点亮、全亮、全灭的过程(2)设计指导：本程序可用基本逻辑指令及功能指令完成，用功能指令（循环移位指令）编程，程序更简洁关键问题：循环

45、移位指令只能为16位或32位循环，本题为9灯循环，所以必须设条件判断一个周期的结束本系统为多种工作方式，用模块式程序设计思路来设计2. 三相步进电动机的PLC控制系统设计(1) 三相步进电动机的工作原理1）概述：步进电动机是利用电磁铁的作用原理将电脉冲转变成直线位移或角位移。在非超载的情况下，电动机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电动机加一个脉冲信号，电动机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电动机只有相邻性误差而无累积误差等特点，使得在速度、位置等控制领域用步进电动机来控制变得非常的简单。步进电动机通常用于数控机床、绘图机、自动控制和记录

46、仪表等。2）结构：图5.2是一个三相反应式步进电机结构图。从图中可以看出，它分成转子和定子两大部分，定子是由硅钢片叠成的，两个相邻定子齿之间的夹角为60°，转子由软磁材料制成。步进电动机三个励磁绕阻绕过相对的两个定子齿，构成一相（A-A， B-B，C-C），定子齿上有5个均匀分布的矩形小齿；转子上没有绕组，而有40个小齿均匀分布在其圆周上。当某相绕组通电时，相应的两个磁极就分别形成N-S极，产生磁场，并与转子形成磁路。如果这时定子的小齿与转子的小齿没有对齐，则在磁场的作用下转子将转动一定的角度，使转子齿与定子齿对齐，从而使步进电机向前“走”一步。反应式步进电机的动力来自于电磁力。在电

47、磁力的作用下，转子被强行推动到最小磁阻的位置(定子小齿和转子小齿对齐的位置)，并处于平衡状态。对三相步进电机来说，当某一相的磁极处于最小磁阻位置时，另外两相必须处于非最小磁阻位置(定子小齿和转子小齿不对齐的位置)。把定子小齿与转子小齿对齐的状态称为对齿；把定子小齿和转子小齿不对齐的状态称为错齿。错齿的存在是步进电机能够旋转的前提。因为定子齿距角和转子相同，所不同的是，转子的齿是圆周分布的，而定子的齿只分布在磁极上，属于不完全齿。当某一相处于对持状态时，该相磁极上的定子的所有小齿都与转子上的小齿对齐。图5.2 三相步进电动机结构图步进电机转动的角度（步距角）的大小与转子的齿数及通电的方式有关36

48、0°/Z2N其中：步距角Z2转子齿数N电动机运行拍数可见步进电机转动的速度与脉冲频率成正比，而转动方向则与脉冲的顺序有关。3) 旋转: 以三相步进电动机，四齿转子为例，见图5.3所示。电流脉冲的施加方式，共有三种。 单相三拍方式-按单相绕组施加电流脉冲ABC正转ACB反转 双相三拍方式-按双相绕组施加电流脉冲ABBCCA正转ACCBBA反转 三相六拍方式-单相绕组和双相绕组交替施加电流脉冲AABBBCCCAAACCCBBBA正转反转三拍方式的每一拍步进角为30°，六拍的步进角则为15°。因此，在六拍下，步进电机的运行平稳柔和，但在同样的运行角度与速度下，六拍驱动脉

49、冲的频率需提高一倍，对驱动开关管的开关特性要求较高。本实验题目中步进电动机采用六拍工作方式，其工作原理（图5.3）如下： A相首先通电，转子齿与定子AA级对齐(图5.3 a )。 在A相继续通电的情况下接通B相，这时定子BB极对转子齿24产生磁拉力，使转子顺时针方向转动，但是AA'极继续拉住齿13，因此，转子转到两个磁拉力平衡为止，这时转子的位置如图5.3b所示，即转子从图5.3 a位置顺时针转过了15°。 A相断电，B相继续通电。这时转子齿24和定子BB极对齐(图5.3c)，转子从图5.3b的位置又转过了15°。其位置如图5.3 c所示。图5.3 三相步进电动机动作原理图这样，如果按A-AB-B-BC-C-CA-A的顺序轮流通电，则转子便沿顺时针方向一步一步地转动，步距角15°。电流换接六次，磁场旋转一周，转子前进了一个齿距角。如果按A-AC-C -CB-B-BA-A的顺序通电，则电动机转子逆时针方向转动。(2)控制要求：能控制三相步进电动机的转速：分慢速、中速、快速