可编程控制器实验指导书

1、可编程控制器实验指导书孙蓉、李冰 编写控制工程实验教学中心2014年8月前 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

2、，通过实验手段进行自动控制系统的模拟设计与程序调试，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。本指导书的实验是以目前用得较普遍的西门子S7-200/300小型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。由于编者的水平有限，难免存在疏漏和错误，欢迎读者批评指正。编者2014年8月目 录一、实验一 材料分拣教学模型控制

3、系统实验二、实验二 电梯教学模型控制系统实验三、实验三 模拟量设计、应用实验四、附录一 材料分拣教学模型使用说明五、附录二 五层电梯教学模型使用说明六、附录三 八层电梯教学模型使用说明七、附录四 西门子S7-300 PLC 的基础知识及其使用实验一 材料分拣教学模型控制系统实验一、实验目的：1.掌握STEP 7-MICRO/WIN编程软件的使用方法。2.掌握基本逻辑指令、定时器和计数器的使用方法。3.学会用常用功能指令编程的方法。二、实验设备：1.个人PC 机1 台2.西门子S7-200 PLC 1 套3.材料分拣装置一台三、预习内容：1.掌握学过的西门子S7-200 PLC 的指令格式。2.

4、熟悉西门子S7-200 PLC的常用应用功能指令的格式和执行方式，操作数的种类。3.了解PLC设计控制系统的基本方法。3.本次实验为设计型实验，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，画出程序流程图，编写PLC（梯形图）程序；(3) 写出程序调试步骤；(4) 写出程序运行过程。四、实验步骤：1.在PC机启动STEP 7-MICRO/WIN编程软件，新建工程，进入编程环境，并与硬件进行通讯。2.根据实验内容，在STEP 7-MICRO/WIN编程环境下输入梯形图程序，编译后，下载到PLC中。3.程序运行调试并修改。4.写实验报告。五、实验内容：

5、材料分拣基本功能的设计与调试：1.控制要求：当物料口有物料时，传送带启动，出料汽缸把物料依次出入传送带；传送带上的各种物料经过各自的出料口时由出料汽缸对物料进行分选；传送带及物料口没有物料时，传送带停止运动；物料分选过程中禁止出现错选、漏选及无物料时出料汽缸误动作等现象出现。参考输入、输出地址分配表如下：序号输入输出1I0.0编码器输入Q0.0推出气缸2I0.1料仓料块检测传感器Q0.1分拣1气缸3I0.2电感式识别传感器Q0.2分拣2气缸4I0.3电容识别传感器Q0.3分拣3气缸5I0.4颜色识别传感器Q0.4分拣4气缸6I0.5推出气缸外定位Q0.5传送带电机7I0.6分拣1气缸外定位8I

6、0.7分拣2气缸外定位9I1.0分拣3气缸外定何10I1.1分拣4气缸外定位11I1.2自动、手动切换开关2.设计要求：(1)编写输入/输出信号表。(2)编写PLC程序。(3)调试程序并修改程序。3.设计指导：(1)系统运行后，光电编码器即发生所需要的脉冲。(2)电机运行，带动传输带传送物料向前运行。(3)系统启动后，下料传感器检测仓储有料，出料气缸开始动作，将待测料推动传送带上。(4)在传送过程中利用铁传感器，铝传感器，颜色传感器对物料进行检测并分别推入相应的滑轨，完成分拣。(5)剩余的非金属材料被送到最后一个出料气缸位置时，气缸动作将待测物推下。(6)当仓储无料时，传送带运行一个行程后停止

7、。4.思考：除基本的位逻辑指令外还用到了哪些指令，分别完成什么功能？并画出其逻辑时序图。六、实验报告本次实验为设计型实验，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：写出实际输入、输出地址分配表，叙述材料分拣工作过程，并分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

8、。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形图程序。实验二 电梯教学模型控制系统实验一、实验目的：1. 掌握常用应用功能指令的编程方法。2. 通过程序的调试，进一步牢固掌握常用应用功能指令的特点。3. 学会用常用应用功能指令编程的方法。二、实验设备：1.个人PC 机1 台2.西门子S7-300 PLC 1 套3.五层电梯教学装置一台三、预习内容：1.掌握学过的西门子S7-300 PLC 的指令格式。2.熟悉西门子S7-300 PLC的常用应用功能指令的格式和执行方式，操作数的种类。3.了解PLC设计控制系统的基本方法。3.本次实验为设计型实验，要求学生在实验前根据具体内容

9、完成以下任务：(1) 确定输入/输出信号；(2) 分析控制要求，画出程序流程图，编写PLC（梯形图）程序；(3) 写出程序调试步骤；(4) 写出程序运行过程。四、实验步骤：1. 在PC机启动SIMATIC编程软件，新建工程，对PLC硬件进行组态，并对模块I/O点进行地址分配，进入编程环境。2. 根据实验内容，在SIMATIC编程环境下输入梯形图程序，编译后，下载到PLC中。3. 程序运行调试并修改。4. 写实验报告。五、实验内容：电梯基本功能的设计与调试(1)控制要求：电梯对外呼、内呼的呼梯信号进行登记并控制电梯的上下行，到达相应楼层后电梯自动定时开关门，并且电梯上行、下行状态分别由指示灯显示

10、，电梯所处楼层由数码管显示。在没有内呼和外呼信号的一定时间后，电梯回到一层等候。参考输入、输出地址分配表如下：序号输入输出1I1.0电梯一层上外呼叫Q11.0电梯下降2I1.1电梯二层下外呼叫Q11.1电梯上升3I1.2电梯二层上外呼叫Q11.2电梯开门4I1.3电梯三层下外呼叫Q11.3电梯关门5I2.0电梯三层上外呼叫Q12.0电梯一层上外呼叫显示6I2.1电梯四层下外呼叫Q12.1电梯二层下外呼叫显示7I2.2电梯四层上外呼叫Q12.2电梯二层上外呼叫显示8I2.3电梯五层下外呼叫Q12.3电梯三层下外呼叫显示9I3.0一层限位开关Q13.0电梯三层上外呼叫显示10I3.1二层限位开关Q

11、13.1电梯四层下外呼叫显示11I3.2三层限位开关Q13.2电梯四层上外呼叫显示12I3.3四层限位开关Q13.3电梯五层下外呼叫显示13I4.0五层限位开关Q14.0电梯上行显示14I4.1下极限限位开关Q14.1电梯下行显示15I4.2一层内呼Q14.2一层内呼显示16I4.3二层内呼Q14.3二层内呼显示17I5.0三层内呼Q15.0三层内呼显示18I5.1四层内呼Q15.1四层内呼显示19I5.2五层内呼Q15.2五层内呼显示20I5.3电梯开门控制Q15.3开门显示21I6.0电梯关门控制Q16.0关门显示22I6.1启停开关Q16.1数码管A段23Q16.2数码管B段24Q16.

12、3数码管C段25Q17.0数码管D段26Q17.1数码管E段27Q17.2数码管F段28Q17.3数码管G段(2) 设计要求： 编写输入/输出信号表。 编写PLC程序。 调试程序并修改程序。(3)设计指导：电梯的运行主要包括以下三部分：1.电梯上下行控制电梯对外呼、内呼的呼梯信号进行登记并控制电梯的上下行，在没有内呼和外呼信号的一定时间后，电梯回到一层等候。2.电梯开关门控制电梯到达指定楼层后执行定时开门、关门动作。3.电梯楼层显示控制电梯上行、下行状态分别由指示灯显示，电梯所处楼层由数码管显示。 (4) 思考：除基本的位逻辑指令外还用到了哪些指令，分别能完成什么功能？并画出其逻辑时序图。六、

13、实验报告本次实验为设计型实验，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：写出实际输入、输出地址分配表，叙述电梯运行过程，并分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。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形图程序。实验三 模拟量设计、应

14、用实验一、实验目的：1.熟悉STEP 7-MICRO/WIN编程软件的使用方法。2.掌握模拟量输出模块使用方法。3.掌握模拟量输入模块的使用方法。4.学会用基本逻辑指令实现顺控系统的编程。5.学会PLC程序调试的基本步骤及方法。二、实验设备：1.个人PC 机1 台2.西门子S7-300 PLC 1 套三、预习内容：1.掌握STEP 7-MICRO/WIN编程软件的使用方法，请详细阅读本书附录的全部内容。2.掌握西门子S7-300 PLC的模拟量输入/输出模块。3.掌握西门子S7-300定时器、计数器、触发器的使用方法。4.本次实验为设计型实验，要求学生在实验前根据具体内容完成以下任务：(1)

15、确定输入/输出信号；(2) 分析控制要求，编写PLC（梯形图）程序；(3) 写出程序调试步骤；(4) 写出程序运行过程。四、实验步骤：1. 在PC机启动SIMATIC编程软件，新建工程，对PLC硬件进行组态，并对模块I/O点进行地址分配，进入编程环境。2. 根据实验内容，在SIMATIC编程环境下输入梯形图程序，编译后，下载到PLC中。3. 程序运行调试并修改。4. 写实验报告。五、实验内容：1、产生占空比和幅值可调的方波并读回（1）控制要求利用模拟量输出模块产生占空比和幅值可调的方波；利用模拟量输入模块读出方波的幅值。参考波形如下：(2) 设计要求： 编写输入/输出信号表。 编写PLC程序。

16、 调试程序并修改程序。2、产生周期和幅值可调的锯齿波并读回(1)控制要求利用模拟量输出模块产生周期和幅值可调的锯齿波；利用模拟量输入模块读出锯齿波的幅值。(2) 设计要求： 编写输入/输出信号表。 编写PLC程序。 调试程序并修改程序。六、实验报告本次实验为设计型实验，要求学生在实验过程中重点是熟悉编程环境、如何编写程序、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：如何联机、编写程序、下载程序、调

17、试程序、观察结果、修改程序。5. 实验程序上机调试：写出实际输入、输出地址分配表，运行后得到的结果，并分析与预习中的结果是否相同，给出每条程序的详细说明。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形图程序。附录一 材料分拣教学模型使用说明材料分拣装置是一个模拟自动化工业生产过程的微缩模型，它使用了PLC、传感器、位置控制、电气传动和气动等技术，可以实现不同材料的自动分拣和归类功能，并可配置监控软件由上位计算机监控。适用于各类学校机电专业的教学演示、教学实验、实习培训和课程设计，可以培养学生对PLC控制系统硬件和软件的设计

18、与调试能力；分析和解决系统调试运行过程中出现的各种实际问题的能力。该装置采用架式结构，配有控制器(PLC)、传感器(光电式、电感式、电容式、颜色、磁感应式)、电动机、输送带、气缸、电磁阀、直流电源、空气过滤减压器等，构成典型的机电一体化教学装置。一主要技术参数1电源：AC220V±10(带保护地三芯插座)2气源：O.2MpaO.85Mpa洁净压缩空气3分拣内容：(1)金属与非金属料块(2)某一颜色料块(3)金属中某一颜色料块(4)非金属中某一颜色料块(5)金属中某一颜色料块和非金属中某一颜色料块建议分拣颜色为：黄、蓝；建议分拣材料为：铁、铝、塑料4外形尺寸：800X500X1100二

19、装置简介材料分拣装置由料块仓库、电动输送带、自动分拣部件、控制器和手动操作盘组成，如图一和图二所示。料块仓库是一个手动入库自动出库的部件。使用时可将料块放入仓库中，当光电传感器感测到料块时系统开始运行，即启动输送带并由出库气缸将库内最底层料块推入输送带。电动输送带是由交流减速电机驱动的皮带式水平输送装置。它将料块匀速平稳的送至自动分拣部件。自动分拣部件由传感器、微型直线气缸及滑道组成。当传感器检测到相应料块时，对应的气缸将其推入应去的滑道：当料块的材料或颜色为非分拣要求时，经旋转编码器计量后对应的气缸将其推入应去的滑道。图一 材料分拣装置结构图(正面)1输送带；2输送带驱动电机；3料块仓库；4

20、分类储存滑道；5料仓料块检测传感器；6电感式识别传感器；7电容式识别传感器；8颜色识别传感器；9旋转编码器；10手动操作盘。图二 材料分拣装置结构图(后面)1推出气缸；2分拣1气缸；3分拣2气缸；4分拣3气缸：5分拣4气缸；6调速阀；7气缸位置传感器；8减压阀；9电磁阀；10信号接口板；11控制器；12继电器控制器采用PLC。它接受料仓传感器、各料块传感器、旋转编码器、气缸位置传感器的信号，根据要求分别控制输送带电机和各电磁换向阀。手动操作盘可以通过按钮控制装置的各种动作，并实现自动运行的启动。本装置还可以与其他装置联机运行(如本厂生产的机械手模型)，构成连续性生产线模型。三使用与维护1验机与

21、准备(1)将装置水平放置，卸去为运输而设的固定件，检查各紧固件是否有松动脱落。(2)由空气过滤减压阀左侧进气口连接8软气管，另一端接气源。(3)将电源线插入操作面板后插孔，另一端接电源(电源必须有良好的保护接地)。(4)接通气源，向上拔出过滤减压阀的调节旋钮，左右旋转旋钮并观察压力表，将气压调整在0.2Mpa左右，然后将调节旋钮复原。如发现有漏气现象立即检查气路连接处的密封情况。(5)接通电源，电源指示灯、24V开关电源指示灯、PLC的RUN指示灯、气缸复位磁开关指示灯均应正常显示，否则检查电源保险管、气缸复位磁开关是否松动或偏移。(6)将手动操作盘上的“手动-自动”旋钮拨向手动位置，分别按下

22、不同功能的按钮，观察装置的相应动作是否正常。(7)运行PLC内的单机演示程序。将料块放入仓库中，将手动操作盘上的“手动-自动”旋钮拨向自动位置，装置将自动进行不同材料和不同颜包的分拣和归类。即从仓库出口沿着输送带的运行方向，第一套分拣部件将所有铁质银色料块存入第一个滑道中；第二套分拣部件将所有铝质黑色料块存入第二个滑道中；第三套分拣部件将所有塑料黄色料块存入第二个滑道中：第四套分拣部件将所有塑料蓝色料块存入筇四个滑道中，当仓库中无料块时进行完一个分拣过程后自动停机，进入等待状态。如以上过程不能正常进行则需要进行传感器位置和控制程序中某些数据的调整。2调试方法(1)通电状态下，在第一个电感传感器

23、下方的输送带上放置铁质料块，调整传感器上两螺母，使传感器上下移动，恰好使传感器上端指示灯发光，该高度即为传感器对铁质材料的检出点。(2)通电状态下，在第二个电容传感器下方的输送带上放置铝质料块，调整传感器上两螺母，使传感器上下移动，恰好使传感器上端指示灯发光，该高度即为传感器对铝质材料的检出点。(3)通电状态下，在第三个颜色传感器下方的输送带上放置某一颜色(如黄色)料块，观察其窗口中绿红指示灯，调整传感器的灵敏度调节螺钉，当传感器上红色指示灯亮时，该灵敏点即为传感器对该颜色料块的检出点。(4)将以上三种料块放入仓库中，装置自动运行。分别微调各传感器的前后位置，使对应气缸将料块恰好推入滑道中。调

24、整时松开传感器架的固定螺丝，使传感器在滑轨上前后移动，调整后将其固定。(5)将蓝色料块放入仓库中，装置自动运行。如果第四套分拣部件气缸推料位置不准确，可通过修改程序中计数器设定值进行调整：方法如下：修改计数器中立即数，如果推料偏早，增加该值：如果推利偏晚，则减少该值。(6)气源压力(气压表指示值)建议调定在0.2 Mpa。(7)气缸进气口装有阻尼气阀，用于调整气缸作用力的大小。在手动状态下调解该阀手轮使气缸出力合适，伸缩自如。调整后将手轮下部螺母紧固。(8)气缸上装有位置传感器，用于检测气缸的工作状态。在手动状态下将各气缸杆推出到相应位置，对应前端传感器指示灯发光，否则调整其位置。调整后将各螺

25、钉紧固。(9)输送带的松紧程度和偏移可由输送带末端的调整装置调整。3维护保养(1)装置的电源应设有良好的保护接地或电保护器。(2)非专业人员不得擅自打开汇线槽和面板盒。(3)电机及拖动原理。(4)光反射式工业传感器的原理及应用。(5)电感型接近式工业传感器的原理及应用。(6)电容型接近式工业传感器的原理及应用。(7)色标传感器的原理及应用。(8)电磁式传感器的原理及使用。(9)气动元器件在工业自动化中的应用。(10)气源装置-过滤器减压阀的使用。(11)电气转换装置-电磁阀的使用。(12)气动执行装置-直线气缸的使用。(13)工业自动控制系统的组成及结构原理。(14)可编程控制器(PLC)的原

26、理及结构。(15)PLC的编程训练及应用。(16)PLC的调试及运行。(17)自动控制系统的调试及运行。(18)机电一体化设备的使用及维护。五附件(1)电源线1副(2)银包铁质料块3个(3)黑色铝质料块3个(4)黄色塑料料块3个(5)蓝色塑料料块3个PLC I/O分配表：序号输入输出1I0.0编码器输入Q0.0推出气缸2I0.1料仓料块检测传感器Q0.1分拣1气缸3I0.2电感式识别传感器Q0.2分拣2气缸4I0.3电容识别传感器Q0.3分拣3气缸5I0.4颜色识别传感器Q0.4分拣4气缸6I0.5推出气缸外定位Q0.5传送带电机7I0.6分拣1气缸外定位8I0.7分拣2气缸外定位9I1.0分

27、拣3气缸外定何10I1.1分拣4气缸外定位11I1.2自动、手动切换开关附录二 五层电梯教学模型使用说明电梯模型既反映了PLC技术在日常生活中的应用，又带有典型的顺序、逻辑控制等多种特征，所以用此作为控制对象进行PLC教学有一定的代表性，很适合于大、中专院校进行教学演示、毕业设计、课程设计等。一、结构简介清华大学科教仪器厂开发制作的电梯模型整体结构分为主体、控制盒和底座，结构紧凑，外形美观大方（如图1所示）。电梯主体前面以直线与圆弧相交为轮廓，采用半圆有机玻璃作为前罩，既可与圆柱形轿厢相匹配，又可使同学们直观地看到轿厢动作。电梯上、下底板分别采用硬铝和钢板做材料，导向杆和支撑杆也采用钢材，经过

28、精密加工组装成电梯主体。电梯部分零件直接选用小型号的工用零件，使电梯的机械性能大大提高。整个电梯安装简便，接线简单灵活，同时设有机械、程序双重保护，避免轿厢冲顶。电梯内有可开关门的轿厢，轿厢内由门控电机控制，执行开关门动作，轿厢由顶部升降电机带动可上下运动。主体的每一层均设有限位开关、外呼按钮和指示灯。控制盒内装有开关电源，可为PLC和电梯模型供电。配备控制盒，方便电路的检查和各IO工作情况的监控。电梯提供接线端口，可方便的与多种型号的PLC相连接。 图1 电梯模型二、工作原理及控制功能电梯模型是作为PLC的控制对象来完成程序指令的。外呼按钮、轿厢内选层按钮和各层限位开关为PLC的输入，继电器

29、动作和指示灯为PLC的输出，电机由继电器控制。原理图如下：图4 原理图电梯主体有十个带指示灯的外呼叫按钮开关，分别是：一层上、二层下、二层上、三层下、三层上、四层下、四层上、五层下。十个三角形发光二极管作为轿厢当前运行方向指示（上升、下降）。七段数码管显示轿厢当前正在哪一层。主体内部的限位开关可使轿厢可靠地停在被选楼层，并可使数码管正确地显示轿厢位置。控制电机上下和开关门的继电器也装在主体内部（原理图中只画出了一个电机控制原理）。控制盒面板七个带指示灯的内选层按钮开关分别是一至五层和开、关门。主体内部的所有电源、信号线都通过扁平电缆连接到控制盒面板，以便与PLC相连。面板上输入/输出点按不同功

30、能分成若干组，公共端相互独立，更符合PLC在工业中的实际应用，可使同学的基本概念更清晰。当程序编好存入PLC以后，可通过执行该程序使电梯模型动作，来检验程序是否正确。电梯控制功能如下（仅供参考）：1、电梯所在楼层数字由7段数码显示管显示。1）上升过程中：轿厢在1、2层之间显示“2”；在2、3层之间显示“3”，依此类推。2）下降过程中：轿厢在1、2层之间显示“1”；在2、3层之间显示“2”，依此类推。2、电梯运行方向由轿厢上、下行指示灯显示。3、无论哪层有呼叫（包括电梯内呼叫或各层外呼叫），该层的未响应指示灯亮，表示轿厢将去那一层，直到该呼叫被响应后该指示灯灭。4、无论电梯处于何种状态，只要有电

31、梯内呼叫，轿厢运行到该层，即可响应此呼叫。5、当按电梯外呼叫按键时，该按键的指示灯亮，直到该呼叫被响应后熄灭。6、只有单一呼叫信号时，电梯运行到呼叫所在楼层等待乘客进入。7、当有多个呼叫信号时，电梯每响应一个呼叫，均开门停车，等待乘客进入，再去响应下一个呼叫。其响应次序遵循以下原则：1）如果电梯处于上升的状态，则优先响应上升呼叫和内呼叫信号，再返回响应下降呼叫信号。2）如果电梯处于下降的状态，则优先响应下降呼叫和内呼叫信号，再返回响应上升呼叫信号。例如：电梯最初停在2楼，3楼先有上升呼叫再有下降呼叫，同时4楼有下降呼叫。这时轿厢先上升至3楼，此时下降呼叫依然保持，轿厢开门等待1秒钟后关门继续上

32、升至4楼，开门等待1秒钟后再去响应3楼下降呼叫。如果3、4楼间只有下降呼叫时，则轿厢在3楼不停，直接升至4楼，开门等待1秒钟后再响应3楼下降呼叫。其它情况以此类推，这与电梯的实际操作情况基本一致。8、在电梯运行过程中不响应开门信号，电梯在停车等待和暂停期间可以手动开、关门。为了运行安全，不论何时发出关门信号，轿厢再次运行都要有4秒钟的间歇，以保证轿厢门可靠关闭。9、电梯每到一层停车时先打开轿厢门，1秒钟后自动关门。若有其它需响应的信号，轿厢继续运行；若无其它需响应的信号停车，轿厢等待。10、电梯关门停在某一层时，该层有外呼叫信号，门会自动打开，1秒钟后自动关门。11、电梯在任意楼层间行走不得超

33、过30秒钟，否则判定电梯运行出故障，电梯自动停止运行。12、电梯设有上、下极限位行程开关。当电梯运行到极限位置时，通过程序强行让电梯停止运行。三、接线说明1、电梯主体的所有信号线通过扁平电缆插接到控制板上2、主体内部有四个继电器，其中两个为升、降电机，两个为门控电机， 3、电梯的上极限是靠限位开关机械保护的，而下极限靠程序保护。4、当由于程序错误使轿厢触碰上极限而使电机停转，应断开上升输入信号，并在下降点外接输入信号，使电机反转轿厢下降，脱离上限位开关。图3 四、注意事项1、控制面板上所有的电源、信号的接线插孔都裸露在外面，请同学们注意不要将线或金属物放于控制盒的测试点上，避免短路。2、钢丝绳

34、缠绕方向应使直线部分垂直底板，也就是电机逆时针转动方向为轿厢上升。3、升降电机的启停是靠每层的限位开关控制的，而开关门电机则无到位控制，所以，开关门到位是靠程序设定时间来控制的，请同学们注意这一点。基本开门时间为3秒，同时由于机械原因将关门时间比开门时间加长0.5秒。4、为确保安全，在实验时，要把有机玻璃罩装好。5、在电梯通电运行之前，电梯的轿箱必须放在一层的限位开关上，然后才可通电运行。五、电梯调试方法首先检查12V和24V电源指示灯是否正常。1、 输入：利用连接线将后侧端子的输入口X22和X24相接1） 内呼选层调试方法：把万用表设置于通断档，一表笔控制盒的24V地，然后把另一表笔分别接：

35、A) 内呼选层一层上，然后按动一层选层开关，万用表响。B) 内呼选层二层上，然后按动二层选层开关，万用表响。C) 内呼选层三层上，然后按动三层选层开关，万用表响。D) 内呼选层四层上，然后按动四层选层开关，万用表响。E) 内呼选层五层上，然后按动五层选层开关，万用表响。2） 外呼选层调试方法：把万用表设置于通断档，一表笔控制盒的24V地，然后把另一表笔分别接：A) 外呼选层一层上，然后按动一层选层开关，万用表响。B) 外呼选层二层上，然后按动二层选层开关，万用表响。C) 外呼选层三层上，然后按动三层选层开关，万用表响。D) 外呼选层四层上，然后按动四层选层开关，万用表响。E) 外呼选层五层上，

36、然后按动五层选层开关，万用表响。3） 限位开关调试方法：把万用表设置于通断档，一表笔控制盒的24V地，然后把另一表笔分别接：A) 下极限开关上，限位开关在电梯内，可用手向上拖动电梯，触动开关，万用表响。B) 一层限位开关上，然后触动一层限位开关，万用表响。C) 二层限位开关上，然后触动二层限位开关，万用表响。D) 三层限位开关上，然后触动三层限位开关，万用表响。E) 四层限位开关上，然后触动四层限位开关，万用表响。F) 五层限位开关上，然后触动五层限位开关，万用表响。 2、 输出：利用连接线将后侧端子的输出口Y29和Y31相接1) 内呼显示调试方法：利用弹簧头连接线一头接控制盒上的24V，另一

37、头分别接控制盒上的：A) 一层内呼显示，亮即通。B) 二层内呼显示，亮即通。C) 三层内呼显示，亮即通。D) 四层内呼显示，亮即通。E) 五层内呼显示，亮即通。2) 外呼显示调试方法：利用弹簧头连接线一头接控制盒上的24V，另一头分别接控制盒上的:A) 一层外呼显示，亮即通。B) 二层下外呼显示，亮即通。C) 二层上外呼显示，亮即通。D) 三层下外呼显示，亮即通。E) 三层上外呼显示，亮即通。F) 四层下外呼显示，亮即通。G) 四层上外呼显示，亮即通。H) 五层外呼显示， 亮即通。3) 数码管显示调试方法：利用弹簧头连接线一头接控制盒上的24V+，另一头分别接控制盒上的:A) a段，灯亮。B)

38、 b段，灯亮。C) c段，灯亮D) d段，灯亮。E) e段，灯亮。F) f段，灯亮。G) g段，灯亮。H) 上行显示，灯亮。I) 下行显示，灯亮。4) 升降电机调试方法:利用弹簧头连接线一头接控制盒上的24V，另一头分别接控制盒上的：A) 接上升，电机逆时针转，电梯轿厢上升B) 接下降，电机顺时针转，电梯轿厢下降5) 开关门电机调试：利用弹簧头连接线一头接控制盒上的24V，另一头分别接控制盒上的:A) 接开门，门打开。B) 接关门，门关闭。附录四 西门子S7-300 PLC 的基础知识及其使用一、硬件基础知识S7-300CPU为模块化微型PLC 系统，满足中、小规模的性能要求，它的各种性能的模

39、块可以非常好地满足和适应自动化控制任务；它的简单实用的分布式结构和多界面网络能力，使得应用十分灵活；方便用户和简易的无风扇设计使得当控制任务增加时，可自由扩展；它具有大量的集成功能使它功能非常强劲1、S7-300CPU的分类1紧凑型CPU：CPU 312C，313C，313C-PtP，313C-2DP，314C-PtP和314C-2DP。各CPU均有计数、频率测量和脉冲宽度调制功能。有的有定位功能，有的带有I/O。2标准型CPU：CPU 312，CPU 313，314，315，315-2DP和316-2DP。3户外型CPU：CPU 312 IF

40、M，314 IFM，314户外型和315-2DP。在恶劣的环境下使用。4高端CPU：317-2DP和CPU 318-2DP。5故障安全型CPU：CPU 315F。2、S7-300CPU的功能1诊断功能：可以诊断出以下故障：失压，熔断器熔断，看门狗故障，EPROM、RAM故障。模拟量模块共模故障、组态/参数错误、断线、上下溢出。2过程中断功能：数字量输入信号上升沿、下降沿中断，模拟量输入超限，CPU暂停当前程序，处理OB40。3状态与故障显示功能（1）SF（系统出错/故障显示，红色）：CPU硬件故障或软件错误时亮。（2）BATF（电池故障，红色）：电池电压低或没有电

41、池时亮。DC 5V（5V电源指示，绿色）： 5V电源正常时亮。（3）FRCE（强制，黄色）：至少有一个I/O被强制时亮。（4）RUN（运行方式，绿色）：CPU处于RUN状态时亮；重新启动时以2 Hz的频率闪亮； HOLD（单步、断点）状态时以0.5Hz的频率闪亮。（5）STOP（停止方式，黄色）：CPU处于STOP，HOLD状态或重新启动时常亮。BUSF（总线错误，红色）。 4模式选择开关功能（1）RUN-P(运行-编程)位置：运行时还可以读出和修改用户程序，改变运行方式。（2）RUN (运行)位置：CPU执行、读出用户程序，但是不能修改用户程

42、序。（3）STOP（停止）位置：不执行用户程序，可以读出和修改用户程序。（4）MRES（清除存储器）：不能保持。将钥匙开关从STOP状态搬到MRES位置，可复位存储器，使CPU回到初始状态。3、 S7-300CPU的工作原理CPU的一个扫描周期过程见图1-1。图1-1 CPU的一个扫描周期4、 电源模块PS 307电源模块将120/230伏交流电压转换为24V直流电压，为S7-300/400、传感器和执行器供电。输出电流有2A、5A或10A 3种。电源模块安装在DIN导轨上的插槽1。5、数字量I/O模块模块SM374可用于三种模式中：作为 16 通道数字输入模块，作为 16 通道数字输出模块，

43、作为带 8 个输入和 8 个输出的混合数字输入/输出模块。6、模拟量I/O模块SM331模拟量输入模块，表1-1列出了SM331模拟量输入模块的模拟值。表1-1 SM331模拟量输入模块的模拟值百分比十进制十六进制±5V±10 V±20 mA上溢出18.515%327677FFFH5.926 V11.851V23.70 mA超出范围117.589%325117EFFH5.879 V11.759V23.52 mA正常范围100.000%0 %-100.000%276480- 276486C00H0H9400H5V0V-5V10 V0 V- 10 V20 mA0mA-

44、20 mA低于范围-117.593%- 325128100H-5.879 V- 11.759 V-23.52 mA下溢出-118.519%- 327688000H-5.926 V- 11.851 V-23.70 mA【例】压力变送器的量程为010MPa，输出信号为420mA，模拟量输入模块的量程为420mA，转换后的数字量为027 648，设转换后得到的数字为N，试求以kPa为单位的压力值。 解：010MPa(010 000kPa)对应于转换后的数字027 648，转换公式为：P = 10 000 *N / 27 648（kPa）。注意：在运算时一定要先乘后除，否则可能会损失原始数据的精度。二

45、、软件基础知识1、SIMATIC 管理器简介STEP 7用于S7，M7，C7，WinCC的编程、监控和参数设置，基于STEP 7 V5.2版。STEP 7具有以下功能：硬件配置和参数设置、通信组态、编程、测试、启动和维护、文件建档、运行和诊断功能等。2、编程基础（1）编程语言1顺序功能图(SFC) ：STEP 7中的S7 Graph2梯形图(LAD)：直观易懂，适合于数字量逻辑控制。“能流”(Power flow)与程序执行的方向。3. 语句表(STL)：功能比梯形图或功能块图强。4功能块图(FBD)：“

46、LOGO！”系列微型PLC使用功能块图编程。5结构文本(ST)：STEP 7的S7 SCL（结构化控制语言）符合EN 61131-3 标准。SCL适合于复杂的公式计算、复杂的计算任务和最优化算法，或管理大量的数据等。6S7 HiGraph 编程语言图形编程语言S7 HiGraph 属于可选软件包，它用状态图（state graphs）来描述异步、非顺序过程的编程语言。7S7 CFC 编程语言可选软件包CFC（Continuous Function Chart，连续功能图）用图

47、形方式连接程序库中以块的形式提供的各种功能。在STEP 7编程软件中，如果程序块没有错误，并且被正确地划分为网络，在梯形图、功能块图和语句表之间可以转换。如果部分网络不能转换，则用语句表表示。语句表可供喜欢用汇编语言编程的用户使用。语句表的输入快，可以在每条语句后面加上注释。设计高级应用程序时建议使用语句表。梯形图适合于熟悉继电器电路的人员使用；设计复杂的触点电路时最好用梯形图； 功能块图适合于熟悉数字电路的人使用； S7 SCL编程语言适合于熟悉高级编程语言（例如PASCAL或C语言）的人使用；S7 Graph，HiGraph和CFC可供有技

48、术背景，但是没有PLC 编程经验的用户使用；S7 Graph对顺序控制过程的编程非常方便，HiGraph适合于异步非顺序过程的编程，CFC适合于连续过程控制的编程。（2）存储区类型S7 CPU的系统存储区域分为下表中列出的地址区域。在程序中可以根据相应的地址直接读取数据。 地址区域 可以访问的地址单位 S7符号 (IEC) 描述过程映像输入表输入（位）I循环扫描周期开始时，CPU从输入模板读输入值并记录到该区域输入（字节）IB输入（字）IW输入（双字）ID过程映像输出表输出（位）Q在循环扫描周期中，程序计算输出值并记录到该区域。循环扫描周期结束时，CPU将计算结果写入相应的

49、输出模板输出（字节）QB输出（字）QW输出（双字）QD位存储器存储器（位）M该区域用于存储程序的中间计算结果存储器（字节）MB存储器（字）MW存储器（双字）MD定时器定时器 (T)T该区域提供定时器的存储计数器计数器 (C)C该区域提供计数器的存储数据块数据块，用"OPN DB"打开DB数据块中包含了程序的信息。可以定义为所有逻辑块共享 (shared DBs) 或指定给一个特定的 FB或 SFB 做背景数据块(instance DB)。数据位DBX数据字节DBB数据字DBW数据双字DBD数据块，用"OPN DI"打开DI数据位DIX数据字节DIB数据字

50、DIW数据双字DID局部数据局部数据位L该区域包含块执行时该块的临时数据。L堆栈还提供用于传递块参数及记录梯形逻辑网络中间结果的存储器局部数据字节LB局部数据字LW局部数据双字LD外设地址 (I/O)输入外设输入字节PIB主站及分布式从站（DP）外设输入输出区域允许直接存取外设输入字PIW外设输入双字PID外设地址 (I/O)输出外设输出字节PQB外设输出字PQW外设输出双字PQD（3） 基本指令1、位逻辑指令(Bit Logic)位逻辑指令处理布尔值“1”和“0”。在LAD表示的接点与线圈中，“1”表示动作或通电，“0”表示为动作或未通电。位逻辑指令扫描信号状态，并根据布尔逻辑对它们进行组合

51、。这些组合产生结果1或0，成为逻辑运算结果(RLO)。2、比较指令(Comparator)比较指令对两个输入IN1和IN2进行比较，比较的内容可以是相等、不等、大于、小于、大于等于和小于等于。如果比较结果为真，则RLO为“1”。比较指令有三类，分别用于整数、双整数和实数。3、转换指令(Converter)转换指令可以将参数IN的内容进行转换或更改符号，其结果可以输出到参数OUT。4、计数器指令(Counters)在CPU的存储器中，为计数器保留有存储区。该存储区为每一计数器地址保留一个16位字。指令集支持256个计数器，而能够使用的计数器数目由具体的CPU决定。5、数据块调用指令(DB Cal

52、l)打开数据块指令，该指令是一种数据块无条件调用。数据块打开后，可以通过CPU内的数据块寄存器DB或DI直接访问数据块的内容。6、逻辑控制指令(Jumps)逻辑控制指令通过标签(Label)和无条件或者有条件的跳转指令，实现用户程序中的逻辑控制。7、整数算术运算指令(Integer Function)实现16位或者32位整数之间的加、减、乘、除和取余等算术运算。8、浮点算术运算指令(Floating-point Function)实现对32位实数的算术运算。9、赋值指令(Move)MOVE(赋值指令)将在输入端IN的特定值复制到输出端OUT上的特定地址中。MOVE只能复制BYTE(字节)、WO

53、ERD(字)、或DWORD(双字)数据对象。用户定义的数据类型（例如数组或结构）必须使用系统功能“BLKMOVE”(SFC20)进行复制。10、程序控制指令(Program Control)程序控制指令包括块调用指令以及通过主控继电器(Master Control Relay)实现程序段使能控制的指令。11、移位和循环指令(Shift/Rotate)移位指令可以将输入参数IN中的内容向左或向右逐位移动；循环指令可以将输入参数IN中的全部内容循环地逐位左移或右移，空出的位用输入IN移出的位的信号状态填充。12、状态位指令(Status Bits)状态字是CPU中存储区中的一个寄存器，用于指示CPU运算结果的状态。状态位指令是位逻辑指令，针