PLC试验指导书.doc
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1、前 言2一、S7-200系列可编程控制器介绍3S7-200系列PLC特点3S7-200系列编程软件安装3S7-200基础数据类型及编程元件10S7-200基础指令12二、试验内容22基础指令试验221. 基础顺控指令试验222. 定时器应用试验243. 计数器应用试验264. 脉冲沿指令试验275. 旋转移位指令试验296. 常见应用指令试验30应用指令试验32六模型试验挂箱321. 步进电机控制试验322. 交通灯控制试验343. 输料线试验区364. 混料罐试验375. 天塔之光控制试验396. 直线运动、四层电梯控制试验区41五模型试验挂箱501. 自控轧钢机控制试验502. 三相交流异
2、步电动机控制试验533. 邮件分拣机试验554. 自动售货机试验575. 直流电动机旋转控制试验60直流电动机旋转试验60试验(一) 电动机正反转控制试验60试验(二) 电动机计数运行控制试验60试验(三) 直流电动机加减速控制试验61混料罐试验挂箱611. 混料管控制试验61电动机-发电机组和温度控制试验621、电动机-发电机组试验622、温度控制试验63西门子变频器试验挂箱和电动机控制64前 言可编程控制器(简称PLC或)是一个新型含有极高可靠性通用工业自动化控制装置。它以微处理器为关键,有机地将微型计算机技术自动化控制技术及通信技术融为一体。它含有控制能力强、可靠性高、配置灵活、编程简单
3、、使用方便、易于扩展等优点,是当今及以后工业控制关键手段和关键自动化控制设备。能够这么说,到现在为止,不管从可靠性上,还是从应用领域广度和深度上,还没有任何一个控制设备能够和PLC相媲美。多年来,德国西门子(SIEMENS)企业SIMATIC-S7系列PLC,在中国已广泛应用于各行各业生产过程自动控制中。为大力普及S7系列PLC应用,我们推出了一系列针对大学PLC试验和课程设计而开发、试验种类齐全可编程控制器试验装置。大多采取实物模型,试验直观生动,为学生提供了一个有较大工作量、靠近实际应用课程设计项目,为进行可编程控制器系统设计、方案论证、软件编程、现场调试等很多方面能力培养、训练提供了极好
4、条件。 一、S7-200系列可编程控制器介绍S7-200系列PLC特点 本装置控制采取德国西门子企业S7-200系列PLC,它能够满足多个多样自动化控制需要,含有紧凑结构,良好扩展性,低廉价格和强大指令系统,这使得S7-200能够近乎完美地满足小规模控制要求。另外,丰富CPU类型和电压等级使其在处理用户工业自动化问题时,含有很强适应性。S7-200编程工具包含了位逻辑、中止、计数器、定时器、复杂数学运算和和智能模块通讯等内容,从而使它能够监视输入状态,改变输出状态以达成控制目标。在晶体管输出型主机中,Q0.0和Q0.1除了有一般开关量输出功效外,还能够作为高速脉冲输出口使用,完成PWM脉宽调制
5、和PTO脉冲串输出功效。下面是PLC图:S7-200系列编程软件安装软件安装STEP7-Micro/WIN4编程软件安装步骤为:将装有STEP_7-MicroWIN_V4_SP4光盘放入光驱。单击“Set up”进入安装向导,根据安装向导安装,会出现要求重启电脑提醒,此时选择立即重启。单击“STEP_7-MicroWIN_V4_SP4”打开程序。点击菜单选项里Tools选项,选择Options。选择左侧General里Language选项中Chinese。点击OK,再打开程序,就完成了版本汉化。软件功效STEP7-Micro/WIN4编辑软件基础功效是在Windows平台编制用户应用程序,它关
6、键完成下列任务。在离线(脱机)方法下创建、编辑和修改用户程序。在离线方法下,计算机不直接和PLC联络,能够实现对程序编辑、编译、调试和系统组态,因为没有联机,全部程序和参数全部存放在计算机存放器中。在在线(联机)方法下经过联机通信方法上载和下载用户程序及组态数据,编辑和修改用户程序。能够直接对PLC做多种操作。在编辑程序过程中进行语法检验。为避免用户在编程过程中出现部分语法错误和数据类型错误,要进行语法检验。提供对用户程序进行文档管理,加密处理等工具功效。设置PLC工作方法和运行参数,进行运行监控和强制操作等。S7-200系列PLC主界面介绍PLC主界面分为以下多个部分:菜单条(含有8个主菜单
7、选项),工具条(快捷按钮),引导条(快捷操作按钮),引导条(快捷操作窗口),输出和用户程序(可同时或分别打开5个用户窗口)。各部分功效菜单条在菜单条中有8个主菜单选项。文件(File)。用鼠标单击菜单条中File选项,可出现一个下拉菜单,可分别选择文件操作如新建、打开、保留文件,上载和下载用户程序,打印预览,页面设置等操作。编辑(Edit)。编辑主菜单选项提供通常Windows平台下程序编程编辑工具。用鼠标单击菜单条中Edit选项,可出现一个下拉菜单,进行多种操作。视图(View)。视图主菜单选项用于设置STEP7-Micro/WIN32开发环境,打开和关闭其它辅助窗口。用鼠标单击菜单条中Vi
8、ew选项,用户可依据需要或喜好设置开发环境,实施引导窗口区选择项,选择编程语言程序编辑器,设置程序编辑器风格。可编程控制器(PLC)。PLC选项用于进行和PLC联机时操作。可用于选择PLC类型,PLC工作方法,查看PLC信息,PLC通信设置,清除用户程序和数据,进行在线编译,程序比较等功效。调试(Debug)。工具(Tools)。能够调用复杂指令向导,设置用户界面风格,在选项子菜单中也能够设置程序编辑器风格。窗口(Windows)。能够打开一个或多个窗口,并进行窗口之间切换。帮助(Help)利用帮助主菜单,能够很方便地检索多种相关帮助信息。在软件操作过程中,可随时按F1键,显示在线帮助。工具条
9、工具条功效是提供简单鼠标操作,将最常见操作以按钮形式安放到工具条。引导条其功效是在编程过程中进行编程窗口快速切换。程序块符号表为了增加程序可读性,在编程时常常见含有实际意义符号名称替换编程元件实际地址。比如,开启按钮为I0.0,假如在符号表中,将I0.0地址定义为开启,这么在梯形图中,全部用地址I0.0编程元件,全部由“开启”替换。在符号表中,还能够附加注释,是程序可读性深入增强。状态图表状态图表窗口用于连机调试时间是所选择变量状态及目前值。只需要在地址栏中写入欲监视变量地址,在数据格式栏中注明所选择变量数据类型数据块在数据块窗口中,能够设置和修改变量寄存器(V)中一个或多个变量值,要注意变量
10、地址,在数据格式(Format)栏中注明所选择变量数据类型,就能够在运行时监视这些变量状态及目前值。系统块关键用于系统组态。交叉索引当用户程序编译完成后,交叉索引窗口提供索引信息有:交叉索引信息、字节使用情况信息和位使用情况信息。通信通信窗口功效是建立计算机和PLC之间通信连接济设置通信参数。程序编辑(1)新建程序文件编写用户程序第一步是新建一个程序文件,能够使用菜单命令FileNew,或单击工具条中New按钮,在主窗口将显示新建程序文件主程序区。右图所表示为一个新建程序文件系统默认初始设置程序树。在新建程序文件时,要依据实际情况修改程序文件初始设置。确定CPU主机型号菜单命令PLC类型 选择
11、CPU类型为CPU 224XP。程序更名假如想更改子程序名或中止服务程序名,用鼠标右击子程序名或中止服务程序名,在弹出选择按钮中单击“重命名”,键入新程序名。添加子程序添加中止服务程序下图为三种添加子程序和中止程序方法a用菜单命令添加b在指令树窗口添加 c.在编辑窗口添加 编辑程序2编辑程序文件输入编程元件操作分别为下行线,上行线,左行线,右行线,触点,线圈,指令盒。插入和删除操作注意:删除元件后不能出现下图这种情况,程序中出现没有连接到母线元件或连线,这么会产生错误。块操作梯形图不能进行大面积复制,移动。只能转化成STL语言,然后操作方法和Word字处理方法类似。使用和编辑符号表打开符号表,
12、编写和直接地址对应符号名称,便以后又软件自动转换名称。使用局部变量表将光标移到程序编辑区上边缘后向下拉,能够修改局部变量表。在符号栏中写入局部变量名称,在数据类型栏中选择变量类型后,系统自动非培局部变量存放位置。添加注释能够在梯形图中修改每个地级网络标志。切换编程语言能够进行三种编程语言STL、LAD、FBD相互切换。程序编译当程序文件编辑结束后,要进行编译,在输出窗口显示编译结果信息。程序调试及监控选择扫描次数在联机通信时,选择PLC工作模式为STOP,使用菜单命令“调试/数次扫描”或“调试/单次扫描”,可选择扫描方法。经过在有限扫描次数内对用户程序监控,能够有效地提升用户程序调试效率。监控
13、状态图表在程序运行过程中,也能够使用状态图表来检视用户程序实施情况,并能够对表中编程元件进行强制操作。使用状态图表在引导窗口单击“状态表”,或使用菜单命令“查看状态表”,进入状态图表窗口。强制操作假如强制一个新值,可在状态图标新值栏输入新值,然后单击工具条强制按钮。假如强制一个已经存在值,可单击点亮目前值栏中值,然后单击工具条强制按钮。在运行模式下编辑程序能够在运行模式下对用户程序做少许修改,但在修改后下载到PLC时,会立即影响系统运行。程序监控STEP7-Micro/WIN32所提供三种程序编辑器全部能够在程序在线运行时间时监视各个编程元件状态及各个操作数数值。单击在工具条中按钮,就能够看到
14、程序运行情况。S7-200系列PLC编程语言PLC编程语言分为梯形图、语句表、逻辑功效图、次序功效图和高级语言。一、梯形图梯形图是一个图形编程语言,是面向控制过程一个“自然语言”,它沿用继电器触点、线圈、串并联等术语和图形符号,同时也增加了部分继电器接触器控制系统中没有特殊功效符号。梯形图语言比较形象、直观。本试验装置就是使用梯形图进行编程。PLC梯形图即使是从继电器控制线路图发展而来,但和其又有部分本质区分。PLC梯形图中一些编程元件沿用了继电器这一名称,比如:输入继电器、输出继电器、中间继电器等。不过,这些继电器并不是真实物理继电器,而是“软继电器”。这些继电器中每一个,全部和PLC用户程
15、序存放器中数据存放区中元件映像寄存器一个具体存放单元相对应。假如某个存放单元为“1”状态,则表示和这个存放单元相对应那个继电器“线圈得电”。反之,假如某个存放单元为“0”状态,则表示和这个存放单元相对应那个继电器“线圈断电”。这么,我们就能依据数据存放区中某个存放单元状态是“1”还是“0”,判定和之对应那个继电器线圈是否“得电”。PLC梯形图中仍然保留了常开触点和常闭触点名称。在梯形图中,当程序扫描到某个继电器触点时就去检验其线圈是否“得电”,即去检验和之对应那个存放单元状态是“1”还是“0”。比如:假如对应输出继电器Q0.0存放单元中状态是“1”(表示线圈得电),当程序扫描到Q0.0常开触点
16、时,就取它反状态“0”(表示常闭触点断开)。反之亦然。PLC梯形图中多种继电器触点串并联连接,实质上是将对应这些基础单元状态依次取出来,进行“逻辑和”“逻辑或等逻辑运算。而计算机队进行这些逻辑运算次数是没有限制所以,可在编制程序时无限次使用多种继电器触点,且可依据需要采取常开或常闭形式。注意,在梯形图程序中同一个继电器号线圈通常只能使用一次。在梯形图中有信息流或假象电流在流通,即在梯形图中流过电流不是武力电流,而是“能流”,使用户程序表示方法中满足输出实施条件形象表示方法,“能流”只能从左向右流动。在实施梯形图程序时,是自上而下,从左到右,串行扫描,不会发生触点竞争现象。PLC梯形图中输出线圈
17、之对应存放器中输出映像区对应位,不能用该编程元件(如中间继电器线圈、定时器、计数器等)直接驱动现场机构,必需经过指定输出继电器,经I/O接口上对应输出单元才能驱动现场实施机构。其它编程语言在STEP 7-Micro/WIN 命令菜单中选择“查看”,能够看到有三种编程模式:STL,梯形图,FBD。STL是指令语句,就是用助记符来表示PLC多种功效编程方法。它类似于计算机汇编语言,但比汇编语言通俗易懂。FBD是一个由逻辑功效符号组成功效块图来表示命令图形语言,这种编程语言基础上沿用了半导体逻辑电路逻辑方块图。 (a)梯形图 (b)FBD逻辑功效图LD I0.00 Q0.0AN I0.1= Q0.0
18、(C)指令语句表这三种编程语言各有各优点,因为梯形图应用最为广泛,所以我们给出程序全部是用梯形图编写。S7-200基础数据类型及编程元件S7-200基础数据类型在S7-200编程语言中,大多数指令要同含有一定大小数据对象一起进行操作。不一样数据对象含有不一样数据类型,不一样数据类型含有不一样数制和格式选择。程序中所用数据可指定一个数据类型。在指定数据类型时,要确定数据大小和数据位结构。 S7-200基础数据类型及范围:基础数据类型位数说明布尔型BOOL1位 范围:0,1字节型BYTE8字节 范围:0255字型 WORD16字 范围:065535双字型 DWORD32双字 范围:0(232-1)
19、整型 INT16整数 范围:-32768+32767双整形DINT32双字整数 范围:-231(231-1) 实数型 REAL32IEEE浮点数编程元件1.输入继电器I输入继电器就是PLC存放系统中输入影响寄存器。它作用是接收来自现场控制按钮、行程开关及多种传感器输入信号。经过输入继电器,将PLC存放系统和外部输入端子(输入点)建立起明确对应连接关系,它每1位对应1个数字量输入点。输入继电器状态是在每个扫描周期输入采样阶段接收到由现场送来输入信号状态(“1”或“0”)。2输出继电器Q输出继电器就是PLC存放系统中输出映像寄存器,将PLC存放系统和外部输出端子(输出点)建立起明确对应连接关系。3
20、变量寄存器VS7-200中有大量变量寄存器,用于模拟量控制、数据运算、参数设置及存放程序实施过程中控制逻辑操作中间结果。4辅助继电器M在逻辑运算中,常常需要部分辅助继电器,它功效和传统继电器控制线路中中间继电器相同。辅助继电器和外部没有任何联络,不可能直接驱动任何负载。每个辅助继电器对应着数据存放区一个基础单元,它能够由全部编程元件触点来驱动。5特殊继电器SM特殊继电器用来存放系统状态变量及相关控制参数和信息。它是用户程序和系统程序之间界面,用户能够经过特殊继电器来沟通PLC和被控对象之间信息,PLC经过特殊继电器为用户提供部分特殊继电器来沟通PLC和被控对象之间信息,用户也能够将对操作特殊要
21、求经过特殊继电器通知PLC。CPU224XP特殊继电器数量为SM0.0SM299.7对SMB0:有8个状态位。在每个扫描周期末尾,由S7-200CPU更新这8个状态位。所以这8个SM为只读性SM,这些特殊继电器功效和状态是由系统软件决定,和输入继电器一样,不能经过编程方法改变其状态,只能经过使用这些特殊继电器触点来使用它状态。 SM0.0:RUN监控,PLC在运行状态时,SM0.0总为ON。 SM0.1:初始脉冲,PLC由STOP转为RUN时,SM0.1 ON 1个周期。 SM0.2:当RAM中保留数据丢失时,SM0.2 ON 1个周期。 SM0.3:PLC上电进入到RUN状态时,SM0.3
22、ON 1个周期。 SM0.4:分时钟脉冲,占空比为50%,周期为1min脉冲串。 SM0.5:秒时钟脉冲,占空比为50%,周期为1s脉冲串。 SM0.6:扫描时钟,一个扫描周期为ON,下一个扫描周期为OFF,交替循环。 SM0.7:指示CPU上MODE开关位置,0=TERM,11=RUN,通常见来在RUN状态下开启自由口通信方法。6定时器T定时器是PLC关键编程元件,它作用和继电器控制线路中时间继电器基础相同。定时器设定值经过程序预先输入,当满足定时器工作条件时,定时器开始计时,定时器目前值从0开始根据一定时间单位增加,比如对于10ms定时器,定时器目前值间隔10ms加1。当定时器目前值达成它
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