S7-200實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、可編程序控制器應(yīng)用實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書可 編 程 控 制 器（P L C）實(shí)驗(yàn)任務(wù)書輸變電1505/06班指導(dǎo)老師：梁 峰安徽水電學(xué)院PLC實(shí)驗(yàn)室201704實(shí)驗(yàn)一基本邏輯指令編程實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.熟悉S7-200PLC的組成，電路接線和開(kāi)機(jī)步驟。2.熟悉西門子STEP7 MicroWIN32編程軟件的使用方法。3.掌握基本邏輯指令LD、LDI、AND、ANI、OR、ORI的使用方法。4.掌握定時(shí)器、計(jì)數(shù)器指令的使用方法及定時(shí)器、計(jì)數(shù)器波形的畫法和含義。5.掌握置位、復(fù)位及脈沖指令的使用方法。6.學(xué)會(huì)用基本邏輯指令實(shí)現(xiàn)順控系統(tǒng)的編程。7.學(xué)會(huì)PLC程序調(diào)試的基本步驟及方法。二、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備：TKPL

2、C-2實(shí)驗(yàn)臺(tái)：主機(jī)掛件（西門子S7200 PLC）、基本邏輯指令實(shí)驗(yàn)掛件、繼電器實(shí)驗(yàn)掛件、電動(dòng)機(jī)、PC機(jī)、連接導(dǎo)線三、預(yù)習(xí)內(nèi)容：1.熟悉西門子STEP7 MicroWIN32編程軟件的使用方法，請(qǐng)自學(xué)教材第2章的全部?jī)?nèi)容。2.熟悉西門子S7 200 PLC的基本位設(shè)備：I、Q、M、T、C的編址。3.熟悉西門子基本邏輯指令與、或、輸出、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、置位、復(fù)位及脈沖指令的基本格式及使用方法。4.預(yù)習(xí)本次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，在理論上分析運(yùn)行結(jié)果，預(yù)先寫出程序的調(diào)試步驟。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1.了解S7200 PLC的組成，熟悉PLC的電源，輸入信號(hào)端I和公共端1M4M，輸出信號(hào)端Q和公共端1L5L；PLC及PC

3、機(jī)的串行通訊口、編程電纜的連接；PLC上擴(kuò)展單元插口的連接方法；RUN/STOP開(kāi)關(guān)及各類指示燈的作用等。2.電源電路連接好后經(jīng)指導(dǎo)教師檢查無(wú)誤，并將RUN/STOP開(kāi)關(guān)置于STOP后，方可接入220V交流電源。3.在PC機(jī)啟動(dòng)西門子STEP7 MicroWIN32編程軟件，新建工程，進(jìn)入編程環(huán)境。4.根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，在STEP7 MicroWIN32編程環(huán)境下輸入梯形圖程序，編譯后，下載到PLC中。5.程序運(yùn)行調(diào)試并修改。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：（一）必做實(shí)驗(yàn)1.走廊燈兩地控制程序(1) 控制要求：走廊燈兩地控制：樓上開(kāi)關(guān)、樓下開(kāi)關(guān)均能控制走廊燈的亮滅。(2) 輸入/輸出信號(hào)定義：輸入：I0.0樓上開(kāi)關(guān)

4、（非自復(fù)式開(kāi)關(guān)）輸出：Q0.0走廊燈I0.1樓下開(kāi)關(guān)（非自復(fù)式開(kāi)關(guān)）(3) 參考程序（梯形圖），如圖1.1：圖1.1 兩地控制PLC程序 (4) 程序分析：I0.0 I0.1 Q0.00 0 0 1 1 0 1 1 運(yùn)行結(jié)果由于，故當(dāng)I0.0和I0.1中任I0.0和I0.1中任一輸入點(diǎn)狀態(tài)變化時(shí)，均能影響到輸出點(diǎn)Q0.0的狀態(tài)。(5) 思考： 上機(jī)運(yùn)行以上程序，寫出運(yùn)行結(jié)果. 編程實(shí)現(xiàn)走廊燈三地控制：走廊東側(cè)開(kāi)關(guān)、走廊中間開(kāi)關(guān)、走廊西側(cè)開(kāi)關(guān)均能控制走廊燈的亮滅。2. 汽車轉(zhuǎn)彎燈控制程序（較難題）(1) 控制要求：汽車駕駛臺(tái)上有一個(gè)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。當(dāng)開(kāi)關(guān)扳向左邊時(shí)，左燈閃亮（亮滅各一秒）；當(dāng)開(kāi)關(guān)扳向右

5、邊時(shí)，右燈閃亮（亮滅各一秒）；當(dāng)開(kāi)關(guān)扳向中間時(shí)，關(guān)左、右燈。若司機(jī)忘了關(guān)燈，則過(guò)10秒鐘自動(dòng)停止閃亮。(2) 輸入/輸出信號(hào)定義：輸入：I0.0開(kāi)關(guān)打在中間 輸出：Q0.0左燈 I0.1開(kāi)關(guān)打在左邊 Q0.1右燈圖1.4 轉(zhuǎn)彎燈控制程序I0.2開(kāi)關(guān)打在右邊(3) 參考程序（梯形圖）如圖1.4：(4) 程序分析：當(dāng)I0.1（或者I0.2）接通時(shí)，T37與T38構(gòu)成一振蕩器，T37的觸點(diǎn)波形為一周期為2秒，占空比為50的方波，根據(jù)接通的觸點(diǎn)是I0.1還是I0.2，控制Q0.0（左燈）或Q0.1（右燈）閃光。計(jì)數(shù)器C0對(duì)T38的上升沿進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)值為5時(shí)（時(shí)間為10秒），C0常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，Q0.

6、0（或Q0.1）不再閃光。司機(jī)將I0.0接通后，C0被復(fù)位，可以進(jìn)行下一次的計(jì)數(shù)工作。(5) 思考： 分析上述程序，Q0.0、Q0.1會(huì)不會(huì)同時(shí)通電，為什么？ 畫出Q0.0、Q0.1的波形圖。（二）選做實(shí)驗(yàn)1. 電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)控制程序(1) 控制要求：電動(dòng)機(jī)能正/反轉(zhuǎn)、停車；正/反轉(zhuǎn)可任意切換；有自鎖、互鎖環(huán)節(jié)(2) 輸入/輸出信號(hào)定義：輸入：I0.0正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕 輸出：Q0.0電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn) I0.1反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕 Q0.1電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)I0.2停車按鈕I0.3FR過(guò)載保護(hù)(3) PLC電氣原理圖繪制 主電路：從電源到電動(dòng)機(jī)的大電流電路，與繼電器電路相同見(jiàn)圖1.6（a）。 控制電路：PLC到接觸器線圈

7、電路，取代繼電器電路中的控制電路，在硬件圖上必須有互鎖環(huán)節(jié)，見(jiàn)圖1.6（b）。圖1.6 正反轉(zhuǎn)電路PLC電氣原理圖圖1.7 正反轉(zhuǎn)程序(4) 參考程序（梯形圖）見(jiàn)圖1.7：(5) 程序分析：在反轉(zhuǎn)輸出Q0.1、停止按鈕I0.2斷開(kāi)的情況下，按下正轉(zhuǎn)輸入按鈕I0.0，此時(shí)正轉(zhuǎn)輸出Q0.0接通并自鎖，電機(jī)正轉(zhuǎn)。反轉(zhuǎn)的情況類似。該程序可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正停反控制。(6) 調(diào)試運(yùn)行： 在基本邏輯指令實(shí)驗(yàn)掛件上模擬調(diào)試，驗(yàn)證程序的正確性 在將主機(jī)、繼電器實(shí)驗(yàn)掛件、電動(dòng)機(jī)、PC機(jī)連接在一起，調(diào)試運(yùn)行真實(shí)系統(tǒng)(7) 思考： 上機(jī)運(yùn)行以上程序，寫出運(yùn)行結(jié)果 寫出以上程序的邏輯表達(dá)式 說(shuō)出模擬調(diào)試與真實(shí)系統(tǒng)調(diào)試時(shí)的

8、圖1.8 電動(dòng)機(jī)順序控制電路 優(yōu)缺點(diǎn)。2. 將繼電器控制系統(tǒng)改為PLC控制系統(tǒng)。(1) 控制要求：將圖1.8的繼電器控制系統(tǒng)改為PLC控制系統(tǒng)。 (2) 電路工作原理：該電路是一個(gè)順序啟動(dòng)，順序停車的電路。啟動(dòng)順序：電動(dòng)機(jī)M0.1啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)M0.2啟動(dòng)停車順序：電動(dòng)機(jī)M0.2停車電動(dòng)機(jī)M0.1停車 電動(dòng)機(jī)M1:啟動(dòng)：壓下啟動(dòng)按鈕SB2接觸器KM1線圈通電，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合電動(dòng)機(jī)M1運(yùn)行，同時(shí)KM1形成自鎖，為接觸器KM2線圈通電做好準(zhǔn)備。停車：電動(dòng)機(jī)M2沒(méi)有啟動(dòng)，壓下停止按鈕SB1接觸器KM1線圈斷電，其常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)電動(dòng)機(jī)M1停止運(yùn)行，同時(shí)KM1自鎖解除。 電動(dòng)機(jī)M2:啟動(dòng)：電動(dòng)機(jī)M1已啟動(dòng)壓下

9、啟動(dòng)按鈕SB4接觸器KM2線圈通電，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合電動(dòng)機(jī)M2運(yùn)行，同時(shí)KM2形成自鎖。停車：壓下停止按鈕SB3接觸器KM2線圈斷電，其常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)電動(dòng)機(jī)M2停止運(yùn)行，同時(shí)KM2自鎖解除。 保護(hù)環(huán)節(jié)：電動(dòng)機(jī)M1與M2均設(shè)有過(guò)載保護(hù)FR1、FR2，任意一臺(tái)電動(dòng)機(jī)過(guò)載，兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)均停止運(yùn)行。主電路上還設(shè)有短路保護(hù)。(3) 輸入/輸出信號(hào)定義：輸入：I0.0M0.1啟動(dòng)按鈕SB2 輸出：Q0.0電動(dòng)機(jī)M0.1運(yùn)行 I0.1M0.1停車按鈕SB1 Q0.1電動(dòng)機(jī)M0.2運(yùn)行I0.2M0.2啟動(dòng)按鈕SB4I0.3M0.2停車按鈕SB3I0.4M0.1過(guò)載保護(hù)FR1I0.5M0.2過(guò)載保護(hù)FR2(4) PL

10、C電氣原理圖繪制 主電路：從電源到電動(dòng)機(jī)的大電流電路，與繼電器電路相同見(jiàn)圖1.8（a）。 控制電路：PLC到中間繼電器KA到接觸器KM線圈電路，取代繼電器電路中的控制電路，自行設(shè)計(jì)。(5) 參考程序（梯形圖）：自行設(shè)計(jì)。(6) 運(yùn)行調(diào)試： 不使用PLC，按照?qǐng)D1.6在繼電器實(shí)驗(yàn)掛件、電動(dòng)機(jī)上接線并運(yùn)行 使用PLC，按自行設(shè)計(jì)的PLC電氣原理圖在繼電器實(shí)驗(yàn)掛件、電動(dòng)機(jī)上接線并運(yùn)行(7) 思考： 比較PLC系統(tǒng)與繼電器系統(tǒng)在連線上的復(fù)雜性六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告本次實(shí)驗(yàn)報(bào)告的內(nèi)容主要是：1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模罕敬螌?shí)驗(yàn)主要達(dá)到的要求及目的。2. 實(shí)驗(yàn)設(shè)備：本次實(shí)驗(yàn)的主要設(shè)備。3. 預(yù)習(xí)內(nèi)容：預(yù)習(xí)本次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容后，寫出理

11、論分析程序運(yùn)行結(jié)果及程序調(diào)試步驟。4. 實(shí)驗(yàn)具體步驟：如何連接硬件、編寫程序、下載程序、調(diào)試程序、觀察結(jié)果、修改程序。5. 實(shí)驗(yàn)程序上機(jī)驗(yàn)證：寫出運(yùn)行后得到的結(jié)果，并分析與預(yù)習(xí)中的結(jié)果是否相同.6. 做思考題并寫出程序。7. 心得體會(huì)：本次實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題、解決方法及收獲。實(shí)驗(yàn)二設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)第1題某專用鉆床用來(lái)加工圓盤狀零件上均勻分布的6個(gè)孔(見(jiàn)下圖)。1、控制要求：操作人員放好工件后，按下起動(dòng)按鈕X0，Y0變?yōu)镺N，工件被夾緊，夾緊后壓力繼電器X1為ON，Y1和Y3使兩只鉆頭同時(shí)開(kāi)始工作，鉆到由限位開(kāi)關(guān)X2和X4設(shè)定的深度時(shí)，Y2和Y4使兩只鉆頭同時(shí)上行，升到由限位開(kāi)關(guān)X3和X5設(shè)定的起始位置

12、時(shí)停止上行。兩個(gè)都到位后, Y5使工件旋轉(zhuǎn)60°，旋轉(zhuǎn)到位時(shí)X6為ON，同時(shí)設(shè)定值為3的計(jì)數(shù)器C0的當(dāng)前值加1，旋轉(zhuǎn)結(jié)束后又開(kāi)始鉆第二對(duì)孔。3對(duì)孔都鉆完后，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值等于設(shè)定值3，Y6使工件松開(kāi)，松開(kāi)到位時(shí)，限位開(kāi)關(guān)X7為ON，系統(tǒng)返回初始狀態(tài) 2、實(shí)操任務(wù)要求（1）編制主要設(shè)備材料表；（2）I/O地址分配表；（3）編制PLC控制梯形圖；（4）控制設(shè)備安裝接線；（5）檢查后加電試運(yùn)轉(zhuǎn)與故障排除；（6）記錄總結(jié)運(yùn)行結(jié)果，編制操作說(shuō)明書；第2題兩種液體混合裝置控制系統(tǒng)要求：有兩種液體A、B需要在容器中混合成液體C待用，初始時(shí)容器是空的，所有輸出均失效。按下啟動(dòng)信號(hào)，閥門X1打開(kāi)，注入

13、液體A；到達(dá)I時(shí)，X1關(guān)閉，閥門X2打開(kāi)，注入液體B；到達(dá)H時(shí)，X2關(guān)閉；開(kāi)啟攪拌器R，攪拌5s鐘；打開(kāi)閥門X3，釋放液體C；當(dāng)最低位液位傳感器L=1時(shí)，關(guān)閉X3進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。按下停止按鈕,要求停在初始狀態(tài)。液體A液體B混合液C閥X3閥X2閥X1攪拌器RH I L             混合裝置控制系統(tǒng)PLC控制要求請(qǐng)用PLC控制兩種液體混合的一個(gè)自動(dòng)工作過(guò)程，包括以下四個(gè)步驟：（1）手動(dòng)按下起動(dòng)按鈕（SB1），閥門X1打開(kāi)，注入液體A；（2

14、）液位到達(dá)I時(shí)，X1關(guān)閉，閥門X2打開(kāi)，注入液體B；（3）液位到達(dá)H時(shí)，X2關(guān)閉，開(kāi)啟攪拌器R，攪拌5s鐘；（4）打開(kāi)閥門X3，釋放液體C，當(dāng)最低位液位傳感器L=1時(shí)，關(guān)閉X3進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。直到按下停止按鈕停止所有工作。實(shí)操任務(wù)要求：（1）編制主要設(shè)備材料表；（2）I/O地址分配表；（3）編制PLC控制梯形圖；（4）控制設(shè)備安裝接線；（5）檢查后加電試運(yùn)轉(zhuǎn)與故障排除；（6）記錄總結(jié)運(yùn)行結(jié)果，編制操作說(shuō)明書；（7）提交材料清單： PLC接線圖、設(shè)備材料表、I/O地址分配表、操作說(shuō)明書。第3題送料小車控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1送料小車系統(tǒng)說(shuō)明送料車示意圖如圖B.1所示。該車由電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，車子前

15、進(jìn)，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，車子后退。控制任務(wù)說(shuō)明如下：（1） 單周期工作按動(dòng)送料按鈕，預(yù)先裝滿料的車子便自動(dòng)前進(jìn)。到達(dá)卸料處，SW2自動(dòng)停止運(yùn)行，開(kāi)始卸料，經(jīng)過(guò)10s 時(shí)間后卸料完畢，送料車回到裝料處（SW1），裝滿料等待下一次送料。（2） 自動(dòng)循環(huán)方式工作要求送料車在裝料處裝料后，當(dāng)按動(dòng)送料按鈕時(shí)，送料車開(kāi)始送料，到達(dá)卸料處停10s進(jìn)行卸料后，自動(dòng)返回裝料處裝料，預(yù)設(shè)裝料時(shí)間是20s，送料車在20s后自動(dòng)到卸料處卸料，然后再返回裝料，如此反復(fù)，自動(dòng)運(yùn)行。（3） 小車可以緊急停止，而且可以手動(dòng)控制送料車的前進(jìn)和后退。2設(shè)計(jì)要求根據(jù)系統(tǒng)說(shuō)明要求和目標(biāo)，理清輸入/輸出信號(hào)的關(guān)系和狀態(tài)，列出I/O分配表，繪制

16、PLC硬件接線圖和順序功能圖，設(shè)計(jì)控制梯形圖程序或語(yǔ)句表。3.設(shè)計(jì)報(bào)告報(bào)告內(nèi)容包括設(shè)計(jì)思路和方案，器件的選擇，I/O地址分配表，功能圖，梯形圖，程序清單，調(diào)試過(guò)程和心得。 圖 送料小車示意圖第4題 水塔水位控制實(shí)操要求：利用PLC、液位繼電器和變頻調(diào)速器實(shí)現(xiàn)水塔水位的多級(jí)速度控制。水箱水位控制要求：初始狀態(tài)：水箱沒(méi)有水，液位開(kāi)關(guān)S4斷開(kāi)（S4為OFF）。本裝置上電后，按動(dòng)啟動(dòng)按鈕，電動(dòng)閥Y通電（Y為ON）水箱開(kāi)始注水，水箱水位達(dá)到S4高度后，液位開(kāi)關(guān)S4閉合（S4為ON），水箱水位達(dá)到S3高度(水滿)時(shí)，液位開(kāi)關(guān)S3閉合（S3為ON） 注水電動(dòng)閥Y斷電（Y為OFF），水箱停止注水。此后，隨著水塔水泵抽水過(guò)程的進(jìn)行，水箱液面逐漸降低，液位開(kāi)關(guān)S3（S3OFF）復(fù)位，隨著抽水過(guò)程的繼續(xù)進(jìn)行，水箱液面繼續(xù)降低，當(dāng)液面低于開(kāi)關(guān)S4時(shí)，液位開(kāi)關(guān)S4復(fù)位（S4為OFF） 電動(dòng)閥Y再次通電（Y為ON）水箱(自動(dòng))注水，水位達(dá)到S3時(shí)再次停止注水。如此循環(huán)，使水箱水位保持在S3S4之間。水塔水位控制要求：水塔水位（水深5米），其中最高和最低液位使用液位繼電器檢測(cè)，其它液位用開(kāi)關(guān)替代。水泵電機(jī)要求使用變頻調(diào)速器控制，水泵電機(jī)共設(shè)置低速、中速、全速三個(gè)抽水速度，水泵電機(jī)全速運(yùn)行時(shí)，變頻調(diào)速器停止工作。當(dāng)水箱水位高于S4液位，并且水塔水位（水深5米）低于水塔最低允許液面開(kāi)關(guān)S2時(shí)（