《电器与PLC应用技术》实验指导书 西门子

SIMATIC S7-200 PLC实验指导书Experiment Instruction编写蒋冰华吴汉梅三峡大学电气信息学院二00八年八月目录前言 (1)第1章系统简介 (2)1.1.可编程序控制器（PLC）主机 (2)1.2.编程软件Step7-MicroWin简介 (3)1.3.输入输出部分 (4)1.4.输入/输出接口的使用方法 (4)1.5.DICE-PLC实验箱介绍 (6)第2章STEP 7--Micro/WIN软件的安装与使用 (8)2.1.STEP 7--Micro/WIN软件的安装 (8)2.2.STEP 7--Micro/WIN软件的使用 (8)第3章PLC控制实验 (9)3.1.实验一基本指令实验 (9)3.2.实验二定时器及计数器指令实验 (11)3.3.实验三移位寄存器指令实验 (14)3.4.实验四置位/复位及脉冲指令实验 (16)3.5.实验五跳转指令实验 (18)3.6.实验六常用功能指令实验 (20)3.7.实验七舞台灯的PLC控制 (24)3.8.实验八LED数码管显示控制 (26)3.9.实验九交通信号灯的自动控制 (27)3.10.实验十驱动步进电机的PLC控制 (28)3.11.实验十一电机的星/三角启动控制 (29)3.12.实验十二机械手的PLC自动控制 (30)3.13.实验十三四层电梯的PLC控制 (32)3.14.实验十四刀库捷径方向选择控制 (35)3.15.实验十五物料混合控制 (37)3.16.实验十六水塔水位控制 (38)3.17.实验十七邮件分拣控制 (40)3.18.实验十八四级传送带的控制 (42)3.19.实验十九电压控制实验 (43)3.20.实验二十电机调速控制实验 (45)第4章实验的基本要求和安全操作说明 (45)4.1.实验的基本要求 (45)4.2.安全操作说明 (45)前言本实验室是电工电子实验示范中心所属的专业实验室之一。

学生在实验室可以进行《电器与PLC应用技术》、《可编程控制器课程设计》以及毕业设计涉及的PLC控制技术方面的软件编程实验与实习。

实验室配置10组DICE-PLC可编程控制实验箱，由三峡大学电气信息学院设计配置、启东市计算机总厂生产。

实验箱主要由S7-200的CPU 226 PLC主机、EM 223 I/O扩展模块、EM 235 A/D扩展模块以及模拟对象实物演示屏等部分组成。

S7--200系列小型PLC（Micro PLC）可应用于各种自动化系统。

紧凑的结构、低廉的成本以及功能强大的指令集使得S7--200 PLC成为当前工业领域各种小型控制任务理想的解决方案。

S7--200产品的多样化以及基于Windows的编程工具，使您能够更加灵活地完成自动化任务。

本书宗旨是使学生学习熟悉DICE-PLC可编程控制实验箱的配置，学习掌握S7-200PLC可编程控制器的组成结构、循环扫描的工作原理，学习和验证基本指令与功能指令的使用方法，掌握LAD、STL、FBD的基本编程规则，了解和掌握可编程控制器编程软件的使用方法。

具备一定的PLC选型能力，为将来从事相应的专业工作打下坚实的基础。

本实验指导书共给出了20个指导性实验项目，主要分为基本指令、功能指令以及综合编程三个部分。

每个实验项目约需2学时。

本指导书适用于STEP 7--Micro/WIN 4.0版和S7--200 CPU产品系列。

本试验室面向自动化、电气工程及自动化等专业的本科及专科生。

编者第1章系统简介1.1.可编程序控制器（PLC）主机∙S7--200系列是Siemens公司生产的一种可编程序逻辑控制器（Micro PLCs）。

它能够控制各种设备以满足自动化控制需求。

∙S7--200的用户程序中包括了位逻辑、计数器、定时器、复杂数学运算以及与其它智能模块通讯等指令内容，从而使它能够监视输入状态，改变输出状态以达到控制目的。

结构紧凑、配置灵活和强大的指令集使S7--200成为各种控制应用的理想解决方案。

∙S7--200 CPU包括CPU 221、CPU 222、CPU 224、CPU 224XP和CPU 226等型号，它们有如下特性：1)新CPU硬件支持：通过关闭在运行模式下关闭编辑程序的可选功能来获取更多的程序存储区。

2)CPU 224XP支持集成的模拟量I/O和两个通讯端口。

CPU 226带有附加的输入滤波器和脉冲捕获功能。

新型存储卡支持；S7--200资源浏览器的使用、存储卡的转换、比较以及编程选择。

3)S7－200 CPU将一个微处理器、一个集成电源和数字量I/O点集成在一个紧凑的封装中，从而形成了一个功能强大的微型PLC，如图1-1。

在下载了程序之后，S7--200将保留所需的逻辑，用于监控应用程序中的输入输出设备。

Siemens公司提供多种CPU以适应各种应用，表1-1中对各种CPU的特性作了简单比较。

∙S7--200扩展模块为了更好地满足应用要求，S7--200系列为您提供多种类型的扩展模块。

您可以利用这些扩展模块完善CPU的功能。

表1-2列出了现有的扩展模块的有关信息。

本实验箱配置了CPU 226 PLC主机、EM 223 I/O扩展模块、EM 235 A/D扩展模块。

1.2.编程软件Step7-Micro/Win简介∙STEP 7--Micro/WIN 4.0版是用于S7--200的32位编程软件包，它包括：支持最新CPU增强功能的新软件工具和改进过的软件工具：PID自动整定控制面板、PLC内置位控向导、数据归档向导和配方向导。

∙新的诊断工具：可组态诊断LED。

∙新指令：夏令时（READ_RTCX和SET_RTCX）、间隔定时器（BITIM, CITIM）、清除中断事件（CLR_EVNT）以及诊断LED（DIAG_LED）。

∙POU和库的增强功能：新型字符串常量和添加的间接寻址支持更多存储类型，增强了使用USS库函数对西门子变频器读写参数功能的支持。

∙STEP 7--Micro/WIN编程软件为用户开发、编辑和监控自己的应用程序提供了良好的编程环境。

为了能快捷高效地开发您的应用程序，STEP 7--Micro/WIN软件为您提供了三种程序编辑器。

为了便于您找到所需的信息，STEP 7--Micro/WIN提供了一个详尽的在线帮助。

1.3.输入输出部分本试验箱较合理地配置了数字量及模拟量的输入和输出。

CPU 226 PLC主机具有24点输入和16点继电器型输出；EM 223 I/O扩展模块具有16点输入和16点继电器型输出；EM 235 A/D扩展模块具有4路模拟量输入和1路模拟量输出。

总数字量输入为40点；模拟量输入为4路。

数字量输出为32点；模拟量输出为1路。

1.4.输入/输出接口的使用方法1、输入接口：将输入接口的相应端口，根据需要与试验箱上钮子开关或按钮用双头线相连。

输入接口的控制端1M或2M接24V，钮子开关或按钮的公共端接0V。

这样，当开关闭合或按下按钮时，相应端口的输入指示灯就会点亮，表示有输入到PLC。

2、输出接口：将输出接口的相应端口，根据需要接发光二极管，输出接口的控制端1L或2L或3L接0V，发光二极管的公共端接24V。

这样当PLC的相应的输出端口有输出时，所接的发光二极管点亮。

图1-3 图1-43、EM235模块的配置表1-3所示为如何使用配置DIP开关配置EM235模块。

开关1至6可选择输入量程和分辨率。

所有的输入都设置为相同的模拟输入量程和格式。

表中所示为如何选择单极性/双极性（开关6）、增益（开关4和5）以及衰减（开关1，2和3），在该表中，ON是闭合，OFF是断开。

只在电源接通时读取开关设置。

1.5.DICE-PLC实验箱介绍实验装置采用模块化设计，采用LED模拟真实的控制方式。

实验装置采用微型计算机作为编程装置。

安装SIEMENS公司的STEP 7 MicroWIN V4.0版本PLC编译调试软件，用专用的编程电缆将电脑的RS232串口和PLC主机的编程接口PORT1连接起来。

运行STEP 7MicroWIN ，即可将PLC程序的编码表下载至PLC的存储器中，运行程序，即可进行各种控制实验。

DICE-PLC可编程控制实验箱由上、下两个面板构成。

实验箱下面板、上面板布置示意图分别如下：图1-8 实验箱下面板布置示意图图1-9 实验箱上面板布置示意图第2章STEP 7--Micro/WIN软件的安装与使用2.1.STEP 7--Micro/WIN软件的安装1、在我们提供的光盘中的MicroWIN目录下找到Setup.exe文件，运行Setup.exe，开始安装。

安装向导将引导你完成整个安装过程。

2、安装完成后，在桌面上会创建一个快捷方式。

2.2.STEP 7--Micro/WIN软件的使用1、双击桌面上的快捷方式，启动程序。

2、从文件菜单中点击新建命令，输入程序，并保存为“*.MWP”的项目文件。

3、在< PLC > 菜单下选择< 编译>，检查程序语法正确与否，直至没有错误。

4、点击< 文件>菜单下< 下载>。

（在做这步工作之前，请先用编程电缆将电脑的串口和PLC主机的通讯口1连接起来，并打开实验箱电源。

），将程序下载至PLC 主机内的存储器中。

5、再选择< PLC >菜单下< 运行>命令，就可以运行你自已的程序了。

6、在运行模式中，你可以选择< 调试>菜单下< 程序状态>，来查看各输入输出端口、内部触点的运行状态，以确定程序设计是否正确，提高你的调试效率。

7、以上是该软件的快速使用指南。

如想深入了解该软件的其他功能，请参阅帮助菜单下的帮助文档，那里有更详细的说明。

第3章PLC控制实验3.1.实验一基本指令实验3.1.1.实验目的1.掌握常用基本指令的使用方法。

2.学会用基本逻辑与、或、非等指令实现基本逻辑组合电路的编程。

3.熟悉编译调试软件的使用。

3.1.2.实验器材1.PC机一台2.PLC实验箱一台3.编程电缆一根4.导线若干3.1.3.实验内容SIEMENS S7-200系列可编程序控制器的常用基本指令有10条。

本次实验进行常用基本指令LD、LDN、A、AN、NOT、O、ON、ALD、OLD、= 指令的编程操作训练。

先简要介绍如下：1、取指令指令符：LD 梯形图符：数据：接点号。

除了数据通道之外，PC的其余继电器号都可以。

功能：读入逻辑行（又称为支路）的第一个常开接点。

2、取反指令指令符：LDN 梯形图符：数据：同LD指令功能：读入逻辑行的第一个常闭接点。

在梯形图中，每一逻辑行必须以接点开始，所以必须使用LD或LDN指令。

此外，这条指令还用于电路块中每一支路的开始，或分支点后分支电路的起始，并与其它一此指令配合使用。