可编程控制器(PLC)综合实验指导书.doc

可编程控制器(PLC)综合实验指导书（宣城实验室）编 写：秦剑 许月霞 审 核：朱程辉合肥工业大学电气与自动化工程学院电气自动化专业实验中心2015年1月编写说明可编程控制器(PLC)综合实验指导书,是为配合宣城校区开设的“电器与可编程控制器技术”课程而编写的本实验是为培养和锻炼学生实际编程和应用能力，由任课教师和实验室老师共同讨论所做的实验方案实验装置由浙江天煌科技实业有限公司制造它集西门子公司的可编程逻辑控制器S7-200和实验控制对象于一体，利用STEP 7-MicroWIN SMART编程软件、通过电缆与计算机连接，具有非常友好的编程界面在本实验箱上，可进行PLC的基本指令练习以及12个PLC实际应用的模拟实验PLC实验室注意事项1. 学生进入实验室必须遵守实验纪律，听从实验室老师的安排2. 实验课和课堂教学一样，应按时进入实验室，不得无故迟到和早退3. 在实验室，首先注意人身安全，不要随意触摸电源及开关，爱护实验仪器设备4. 实验前一定要按要求进行预习，了解实验要求及步骤和方法，编写程序框图5. 注意实验室卫生，不得随地吐痰，乱扔废纸及杂物目 录第一部分 S7-200可编程控制器与THSMS-1型实验箱 一、可编程控制器概述4 二、STEP 7-MicroWIN SMART编程软件....................................................8 三、THSMS-1型实验箱的结构及使用方法...................................................10第二部分 实验内容 实验一 可编程控制器基本指令编程的练习................................................12 实验二 水塔水位自动控制模拟....................................................................21 实验三 LED数码显示控制...........................................................................23 实验四 天塔之光控制模拟............................................................................25 实验五 机械手动作控制模拟........................................................................27 实验六 十字路口交通信号灯控制模拟........................................................29 实验七 步进电机控制模拟............................................................................31 实验八 装配流水线控制模拟........................................................................33 实验九 多种液体混合装置控制模拟............................................................35 实验十 四节传送带控制模拟........................................................................37 实验十一 自动配料控制模拟............................................................................39 实验十二 自动售货机控制模拟........................................................................41 实验十三 三层升降电梯控制模拟....................................................................43第一部分 S7-200可编程控制器与THSMS-1型实验箱一、可编程控制器概述可编程序控制器，英文称Programmable Logical Controller，简称PLC。

它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以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指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的复杂接线、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是PLC的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便用户在购到所需的PLC后，只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的用户程序的编制工作，就可灵活方便地将PLC应用于生产实践1）可编程控制器的基本结构 可编程控制器主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程器组成（如下图所示）1、CPU模块CPU模块又叫中央处理单元或控制器，它主要由微处理器（CPU）和存储器组成它用以运行用户程序、监控输入/输出接口状态、作出逻辑判断和进行数据处理，即读取输入变量、完成用户指令规定的各种操作，将结果送到输出端，并响应外部设备（如编程器、电脑、打印机等）的请求以及进行各种内部判断等。

PLC的内部存储器有两类，一类是系统程序存储器，主要存放系统管理和监控程序及对用户程序作编译处理的程序，系统程序已由厂家固定，用户不能更改；另一类是用户程序及数据存储器，主要存放用户编制的应用程序及各种暂存数据和中间结果2、I/O模块 I/O模块是系统的眼、耳、手、脚，是联系外部现场和CPU模块的桥梁输入模块用来接收和采集输入信号输入信号有两类：一类是从按钮、选择开关、数字拨码开关、限位开关、接近开关、光电开关、压力继电器等来的开关量输入信号；另一类是由电位器、热电偶、测速发电机、各种变送器提供的连续变化的模拟输入信号 可编程序控制器通过输出模块控制接触器、电磁阀、电磁铁、调节阀、调速装置等执器， 可编程序控制器控制的另一类外部负载是指示灯、数字显示装置和报警装置等3、电源可编程序控制器一般使用220V交流电源可编程序控制器内部的直流稳压电源为各模块内的元件提供直流电压4、编程器 编程器是PLC的外部编程设备，用户可通过编程器输入、检查、修改、调试程序或监视PLC的工作情况也可以通过专用的编程电缆线将PLC与电脑联接起来，并利用编程软件进行电脑编程和监控5、输入/输出扩展单元I/O扩展接口用于将扩充外部输入/输出端子数的扩展单元与基本单元（即主机）连接在一起。

6、外部设备接口此接口可将编程器、打印机、条码扫描仪,变频器等外部设备与主机相联，以完成相应的操作本实验装置选用的主机型号为S7-200系列的主机2）可编程控制器的工作原理 可编程控制器有两种基本的工作状态，即运行（RUN）状态与停止（STOP）状态在运行状态，可编程序控制器通过执行反映控制要求的用户程序来实现控制功能为了使可编程序控制器的输出及时地响应随时可能变化的输入信号，用户程序不是只执行一次，而是反复不断地重复执行，直至可编程序控制器停机或切换到STOP工作状态除了执行用户程序之外，在每次循环过程中，可编程序控制器还要完成内部处理、通信处理等工作，一次循环可分为5个阶段（如图所示）在内部处理阶段，可编程序控制器检查CPU，模块内部的硬件是否正常，将监控定时器复位，以及完成一些别的内部工作在通信服务阶段，可编程序控制器与带微处理器的智能装置通信，响应编程器键入的命令，更新编程器的显示内容在输入处理阶段，可编程序控制器把所有外部输入电路的接通/断开（ON/OFF）状态读入输入映像寄存器 在程序执行阶段，即使外部输入信号的状态发生了变化，输入映像寄存器的状态也不会随之而变，输入信号变化了的状态只能在下一个扫描周期的输入处理阶段被读入。

在输出处理阶段，CPU将输出映像寄存器的通/断状态传送到输出锁存器3）可编程控制器的内存区域的分布及I/O配置 S7-200CPU224部分编程元件的编号范围与功能说明如下表所示元件名称编号编号范围功 能 说 明输入寄存器II0.0～I1.5共14点接受外部输入设备的信号输出寄存器0.0～Q1.1共10点输出程序执行结果并驱动外部设备位存储器MM0.0～M31.7在程序内部使用，不能提供外部输出定时器TT0,T64保持型通电延时1msT1～T4,T65～T68保持型通电延时10msT5～T31,T69～T95保持型通电延时100msT32,T96ON/OFF延时,1msT33～T36,T97～T100ON/OFF延时,10msT37～T63,T101～T255ON/OFF延时,100ms计数器CC0～C255加法计数器，触点在程序内部使用高速计数器HCHC0～HC5用来累计比CPU扫描速率更快的事件顺序控制继电器SS0.0～S31.7提供控制程序的逻辑分段变量存储器VVB0.0～VB5119.7数据处理用的数值存储元件局部存储器LLB0.0～LB63.7使用临时的寄存器，作为暂时存储器特殊存储器SMSM0.0～SM549.7CPU与用户之间交换信息特殊存储器（只读）SMSM0.0～SM29.7CPU执行时标志位的状态累加寄存器ACAC0～AC3用来存放计算的中间值（4）可编程控制器的编程语言概述现代的可编程控制器一般备有多种编程语言，供用户使用。

IEC1131-3—可编程序控制器编程语言的国际标准详细的说明了下述可编程控制器编程语言：1）顺序功能图2）梯形图3）功能块图4）指令表5）结构文本其中梯形图是使用的最多的可编程控制器图形编程语言梯形图与继电器控制系统的电路图很相似，具有直观易懂的优点，很容易被工厂熟悉继电器控制的电气人员掌握，特别适用于开关量逻辑控制，主要特点如下：1）可编程控制器梯形图中的某些编程元件沿用了继电器这一名称，如输入继电器、输出继电器、内部辅助继电器等，但是它们不是真实的物理继电器（即硬件继电器），而是在软件中使用的编程元件每一编程元件与可编程序控制器存储器中元件映像寄存器的一。