西门子S7-200PLC实验实操指导书

一、实验基础认知S7-200系列PLC是西门子面向小型自动化场景设计的紧凑型控制器，具备硬件结构紧凑、编程简单、扩展性强等特点，广泛应用于单机设备、小型产线的逻辑控制。本指导书围绕S7-200的硬件操作、编程调试、功能应用展开，帮助读者掌握PLC的核心实验技能。1.1系统组成S7-200PLC系统主要包含：CPU模块：如CPU224/226，集成电源、I/O接口、通信端口，是核心控制单元。扩展模块：数字量输入/输出（如EM221、EM222）、模拟量模块（如EM231），用于扩展I/O点数。编程设备：安装STEP7-Micro/WIN软件的PC，通过PC/PPI电缆与PLC通信。外围设备：按钮、指示灯、传感器、执行器等，构成控制回路。1.2实验目的与要求目的：熟悉S7-200硬件连接规范，掌握STEP7-Micro/WIN编程与调试方法，理解数字量、定时器/计数器等核心指令的应用逻辑。要求：实验前明确原理，操作中遵守安全规范，记录关键步骤与现象，实验后分析结果并优化程序。二、实验准备工作2.1硬件器材清单S7-200CPU（如CPU224XP）、数字量输入模块（EM221）、数字量输出模块（EM222）。PC/PPI编程电缆（USB或串口型）、24V直流电源、按钮（≥1个）、指示灯（≥1个）、导线、实验台（或面包板）。2.2软件环境搭建1.安装STEP7-Micro/WIN：2.驱动安装：2.3硬件连接规范电源连接：CPU的`L+`接24V电源正极，`M`接负极；扩展模块的电源端（如EM221的`L+`/`M`）与CPU电源并联，确保极性一致。输入输出接线：数字量输入（如EM221的`I0.0`）：按钮一端接24V+，另一端接`I0.0`，输入公共端（`1M`）接24V-。数字量输出（如EM222的`Q0.0`）：指示灯一端接`Q0.0`，另一端接24V-，输出公共端（`1L`）接24V+（若为晶体管输出，需注意负载极性）。通信连接：PC/PPI电缆一端接PC的USB（或串口），另一端接PLC的`PORT0`（或`PORT1`）。三、基础实验项目实验一：硬件连接与系统上电目的：熟悉PLC硬件结构，掌握电源、通信的正确连接方法。器材：CPU224、24V电源、PC/PPI电缆、PC。步骤：1.电源接线：将24V+接CPU的`L+`，24V-接`M`，检查接线无短路后上电，观察CPU的`RUN/STOP`指示灯（上电后默认`STOP`，灯常亮）。2.通信连接：PC端插入编程电缆，PLC端接`PORT0`，确认电缆指示灯（如USB-PPI的LED）正常闪烁。注意：上电前用万用表测电源端电压（24V±5%），避免过压损坏模块；通信电缆连接时PLC可保持上电状态。器材：同实验一，加STEP7-Micro/WIN软件。步骤：1.新建项目：打开软件，点击“新建”，选择CPU型号（如`CPU224`），设置项目名称。2.通信配置：点击“通信”按钮，选择“PC/PPI电缆”，设置波特率（默认`9.6kbps`），点击“搜索”，列表中出现PLC后点击“确认”。3.编写程序：在“程序块”中，输入简单逻辑（如网络1：`LDSM0.0`（常ON）、`=Q0.0`（输出））。实验三：按钮控制指示灯（数字量I/O）目的：掌握数字量输入输出的编程逻辑与硬件接线。器材：CPU224、EM221（输入）、EM222（输出）、按钮、指示灯、24V电源、导线。步骤：1.硬件接线：输入：按钮一端接24V+，另一端接EM221的`I0.0`；EM221的`1M`接24V-。输出：指示灯一端接EM222的`Q0.0`，另一端接24V-；EM222的`1L`接24V+（若指示灯为LED，注意正负极）。2.软件编程：网络1：`LDI0.0`（按钮按下为ON）、`=Q0.0`（指示灯亮）。注意：输入公共端（`1M`）与输出公共端（`1L`）需分别接电源，避免短路；LED指示灯反接时不亮，需调整接线。四、进阶实验项目实验四：定时器控制（闪烁灯）目的：掌握定时器（`TON`）的应用，实现周期性输出。器材：同实验三，加定时器编程逻辑。步骤：1.硬件接线：同实验三（`Q0.0`接指示灯）。2.软件编程（实现“亮1s、灭1s”循环）：网络1：`TONT37,10`（`T37`为100ms时基，定时1s（10×100ms））。网络2：`LDT37`、`=T38,10`（`T38`定时1s，与`T37`交替工作）。网络3：`LDT38`、`RT37`（`T38`定时到，复位`T37`）。网络4：`LDT37`、`=Q0.0`（`T37`定时中，`Q0.0`=1；`T38`定时中，`Q0.0`=0）。注意：定时器时基与编号对应（`T37`属于100ms时基，`T200`为10ms时基），复位逻辑需闭环，避免定时器卡死。实验五：计数器应用（按钮计数）目的：掌握计数器（`CTU`）的应用，实现输入次数统计。器材：CPU224、EM221（`I0.0`接按钮）、EM222（`Q0.0`接指示灯）、按钮、指示灯。步骤：1.硬件接线：同实验三（`I0.0`接按钮，`Q0.0`接指示灯）。2.软件编程（计数5次后点亮指示灯）：网络1：`LDI0.0`、`EU`（上升沿触发，避免持续计数）、`CTUC1,5`（计数5次）。网络2：`LDC1`、`=Q0.0`（计数到5次，`Q0.0`=1）。注意：计数器需用`EU`（上升沿）触发，避免按钮持续按下时重复计数；复位逻辑需独立触发（如单独按钮）。五、故障排查与维护5.1通信故障排查：检查编程电缆是否插紧，驱动是否正常（设备管理器无感叹号）；PLC波特率与软件设置一致（默认9.6kbps）；PLC上电且`PORT`端口无损坏。5.2程序运行故障现象：输出不符合逻辑、程序无响应。排查：用“状态表”监控`I`/`Q`/`T`/`C`的实时状态，验证输入信号是否正确（如按钮按下时`I0.0`是否为`ON`）；检查程序逻辑（如定时器时基、计数器复位条件）；确认PLC处于`RUN`模式。5.3硬件故障现象：模块`SF`灯亮、输出无电压。排查：测电源电压（24V±10%），检查接线是否短路（如输出端与电源短接）；更换模块测试（如换EM222模块，观察`Q0.0`输出）。六、安全操作规范6.1电气安全上电前用万用表测电源端，确保无短路、极性正确；操作时避免直接接触带电端子，防止触电。断电后等待1分钟（电容放电），再插拔模块。6.2设备防护操作模块时佩戴防静电手环，或先接触接地金属（如机箱），避免静电损坏芯片。模块存放