PLC实验指导书2014

xiaoxiao 10天前 5

哈尔滨工业大学学生实验守则 
 
一、上课前学生必须对所做实验进行充分预习,并写出预习报告。经指导教师检查合格后,方可进行实验。 二、必须爱护仪器设备,遵守操作规程,严禁乱动、乱拆。如有损坏丢失,必须立即报告指导教师,由实验室酌情处理。因违反规章制度、不遵守操作规程而造成仪器损坏者,需按规定进行赔偿。 
三、实验室内严禁吸烟、吐痰、吃东西和乱扔纸屑。除实验必须的讲义、记录纸及文具以外,个人的书包及衣物等一概不要放在实验台上。实验室内不得大声喧哗,注意保持肃静。 
四、实验做完后,需先经指导教师审查数据并签字,然后再将仪器设备按原样整理完毕,清理实验室。在得到教师允许后方可离去。 
五、学生必须认真做好实验报告,在规定的时间内交给教师批阅。批阅后的实验报告由学生妥善保管,以备考核。    
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目       录 
 
 
实验一  STEP7 MICRO/WIN32 的使用方法 .................................................. 1 
1.1  建立新项目 .......................................................................................... 1 练习1.1  建立一个项目 ............................................................................. 3 1. 2  LAD/STL编辑器 ............................................................................... 3 练习1.2  改变程序语言及在LAD状态下调试程序 ............................... 4 1. 3  程序调试工具 ..................................................................................... 4 练习1.3  使用“监视功能” ..................................................................... 5 实验二  PLC的基本指令 .................................................................................. 6 
练习2.1   练习2.2  基本指令 ................................................................. 6 练习2.3  画输出波形 ................................................................................. 9 练习2.4  四分频器 ................................................................................... 10 练习2.5  先输入优先电路 ....................................................................... 10 练习2.6  后输入优先电路 ....................................................................... 11 练习2.7  4中选2电路 ............................................................................ 11 实验三  典型逻辑电路设计 ............................................................................. 12 
练习3.1  测试定时器 ............................................................................... 12 练习3.2  测试计数器 ............................................................................... 12 练习3.3  编写延时断开定时器 ............................................................... 15 练习3.4  脉冲定时器(单稳态电路) ................................................... 16 练习3.5  多谐振荡器(方波发生器) ................................................... 16 练习3.6  电机定时启停 ........................................................................... 17 练习3.7  异步电机能耗制动 ................................................................... 17 练习3.8  电机顺序启动 ........................................................................... 18 练习3.9  单按钮起停电路 ....................................................................... 18 实验四   复杂程序设计 ................................................................................... 19 
练习4.1  小车顺序运动I ........................................................................ 19 练习4.2  小车顺序运动II(选作) ....................................................... 20 练习4.3  彩灯自动闪烁 ........................................................................... 21 练习4.4  十字路口交通灯控制 ............................................................... 22  
                    
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实验一  STEP7-MICRO/WIN SP3 的使用方法 
实验目的:掌握使用SIMATIC S7-200 PLC的编程软件STEP7- 
          MICRO/WIN SP3 来建立、编写、调试程序的基本方法。 
1.1  建立新项目 
1.启动MICRO/WIN 
  在桌面上双击  图标。或者在“开始”菜单中,单击Simatic →
STEP7 MicroWIN V4.0  →STEP7 MicroWIN ,可启动STEP7 
MICRO/WIN SP3编程软件。 
2.建立一个新项目 
选择菜单功能“File→New”,或者单击主工具棒 个新项目。 
 图标即可建立一
3.有关CPU的操作 
(1)选择PLC类型 
通过菜单PLC→Type,可选择要编程的PLC类型和站号。 (2)设置CPU时钟 
在主菜单中选择“PLC→Time of Day clock”功能可显示和修改当前CPU时钟。 (3)CPU的复位 
选择菜单“PLC→clear”,可复位CPU中指定的存储器区。 (4)查看CPU的信息 
选择菜单“PLC→Information”可显示CPU的类型、版本、运行方式、扫描周期等信息。 (5)改变运行方式 
当CPU的模式选择开关处于“TERM”位置时,选择菜单“PLC→Run”、“PLC→Stop”可改变CPU运行方式,亦可通过主工具棒的图标来改变。 

4.编写程序 
在STEP7 MICRO/WIN中,可使用梯形图或语句表编辑器来编写程序,通过菜单功能View→LAD/STL可选择当前编辑器。其中梯形图编辑器(LAD)允许使用图形符号来编程。 
(1)常用的LAD元件可直接在工具棒上找到。 (2)指令树窗口中给出了完整的分类指令集。 
5.获取帮助 
通过以下几种方法可获得帮助信息 (1) 选择菜单功能Help→Contents (2) 按功能键F1 
6.保存、上装、下装项目 
    程序编好后,应将其保存在编程器中,并下装到PLC的存储器里,相关操作如下: 
(1)保存项目:选择菜单功能“File→Save as” 
(2)下装项目:选择菜单功能“File→Download”或单击图标
可将
当前打开的项目中的指定部分拷贝到CPU中。 
 
注意:下装之前应保证CPU的模式选择器处于“TERM”位置,且CPU       处于STOP状态。 
(3)上装项目:选择菜单功能“File→Upload”或单击图标 
目中的指定部分拷贝到编程器上。         
 可将项

练习1.1  建立一个项目 
练习步骤:(1)打开STEP7  MICRO/WIN          (2)设置CPU类型          (3)选择STL编辑器 
         (4)在STL编辑器中输入以下程序               NETWORK 1  
     LD SM0.5      =  Q0.4         
         (5)选择菜单功能File →Save as 
         (6)将项目保存在目录“c:\\1A”下,项目名称为                “Exercise1.1” 
         (7)下装项目到CPU中 
        (8)将CPU切换到“RUN”方式 
              观察CPU上的指示灯,看到什么现象? 
1. 2  LAD/STL编辑器 
1.启动LAD/STL编辑器 
方法:选择菜单功能View→LAD/STL 
2. 在LAD状态下编写程序 
在程序中选中要插入指令的位置 
(1)单击指令树中相应目录(如Bit logic) (2)在目录中单击元件(如常开点),则元件被放在所选中的位置,再利
用Line工具可编成复杂的LAD程序。 
3. 在STL状态下编写程序 
使用语句表编写程序时,需要知道指令的名称,可通过在线菜单功能Help→Instruction sets →STL获得帮助。STL指令的帮助信息按照相似功能进行了组合与分类。 
 


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练习1.2  改变程序语言及在LAD状态下调试程序 
练习步骤:(1)在本组目录下建立新项目“Exercise 1.2”并编写以下程序               LD I1.2            AN I1.3            = Q0.4 
         (2)改变编程语言,分别在“LAD”和“STL”状态下显示程序。          (3)将该项目下装到CPU中(CPU应处于STOP模式)。          (4)将CPU切换为“RUN”模式。 
         (5)选择菜单功能“Debug→Program Status”来调试程序。          (6)改变输入开关I1.2、I1.3的状态,观察不同的显示结果。               回答问题:指示灯何时点亮?  
1. 3  程序调试工具 
1.“状态监视”功能 
    选择菜单功能“Debug→Program Status ”可激活或取消程序状态的监视功能。 
在监视状态下,LAD元件以不同的颜色来显示。如:当状态满足时,元件以蓝色背景填充。当状态不满足时,元件以白色背景显示。 
注意:当监视状态被激活时,不允许修改程序。如果切换显示状态(LAD
→STL)则监视状态自动取消。 
2.“监视和修改变量”功能 
    利用“监视和修改变量”工具可以以任何格式来监视程序的变量,同时也可修改CPU中变量的状态或内容。操作方法如下:  (1)打开“监视和修改变量”功能 
      选择菜单功能“View→Status Chart”或单击工具棒上的图标可打开该       工具,并显示一个变量。  (2)填写状态变量表 
      每个要监控的地址在变量表中占一行,变量表各列的含义如下:       Address:要监控变量的地址 
      Current Value:被监视变量的当前值 
      Format:变量显示的数据格式,单击该区域可改变显示格式 

      New value:修改变量时的期望值  (3)激活监视和修改功能 
监视功能:在“Status→Chart”窗口中的工具棒上单击 
状态一次。单击 
 图标,只更新
 图标,可连续地更新状态。 
修改功能:在变量表中相应变量“New Value”区域中输入期望的修改值,        然后单击 
 图标激活修改功能。 
练习1.3  使用“监视功能” 
练习步骤:(1)打开项目:“Exercise1.2” 
         (2)选择菜单功能“View→Status chart” 
         (3)根据“Exercise 1.2”中出现的地址填写变量表 
         (4)将CPU置为“RUN”方式,激活连续监视功能。改变输入               开关I1.2, I1.3的状态          (5)观察变量表中数据的变化 

实验二  PLC的基本指令 
实验目的:通过编写并调试以下几个程序,进一步熟悉编辑软件的使用        方法,同时分析设计几种基本逻辑电路功能。 
练习2.1   练习2.2  基本指令 
练习目的:理解常用指令及二进制逻辑组合指令,熟悉在“LAD”状态           下输入程序的方法。 
练习任务:输入并测试基本二进制逻辑指令。 练习步骤:(1)建立两个新项目“Exercise 2.1” “Exercise2.2” 
      (2)输入图2-1 (a) 、(b) 中所示指令,每个逻辑操作分别写            在一段里。 
(3)保存程序。 
   (4)下装程序到CPU中(CPU应处于STOP方式) (5)将CPU置于“RUN”方式 
(6)利用“状态监视”和“变量表”两种工具来测试程序。            记录每种逻辑功能的真值表  
  例如, 练习2.1 NETWORK 1   “ AND”逻辑的真值表为:         I1.2    0   0   1   1         I1.3    0   1   0   1 
Q0.4    0   0   0   1 

Network 1:   “AND”I 1.2I 1.3 Q0.4 Network 2:   “AND NOT”I 1.2I 1.3 Q0.5 Network 3:   “OR”I 1.4I 1.5 Q0.6 Network 4:   “OR before AND”I 1.2I 1.3I 1.4 Q0.7  
图2-1(a) Exercise2.1基本逻辑指令 
  

Network 4:   “Auxiliary memory bit”M 0.0 Q0.6 Network 5:   “XOR”I 1.2I 1.2I 1.3I 1.3 
图2-2 (b) Exercise2.2基本逻辑指令 
 
 Q0.7 
       


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练习2.3  画输出波形 
建立新项目“Exercise 2.3”,输入下图所示程序,通过调试分析,记录 Q0.1的输出波形。 
 
  Q0.0      
 Q0.1 9 
练习2.4  四分频器 
设计一个四分频电路,输入为SM0.5,输出为Q0.0。 将所调试的程序记录在下面。(项目名Exercise 2.4)           
练习2.5  先输入优先电路 
对于3个设备,编程实现如下功能: 
(1)设备1(Q0.0)的启动按钮地址为I0.0; 
设备2(Q0.1)的启动按钮地址为I0.1; 设备3(Q0.2)的启动按钮地址为I0.2; 所有设备的停止按钮地址为I0.3; 
(2)所有设备均停止时,按下某设备的启动按钮,该设备可启动;此后其
它按钮按下将无效。(即先按下的按钮有效) 
(3)当停止按钮按下后,所有设备停止,可重新启动其它设备。 将所调试的程序记录在下面。(项目名Exercise 2.5)            
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练习2.6  后输入优先电路 
对于3个设备,编程实现如下功能: 
(1)设备1(Q0.0)的启动按钮地址为I0.0; 
设备2(Q0.1)的启动按钮地址为I0.1; 设备3(Q0.2)的启动按钮地址为I0.2; 所有设备的停止按钮地址为I0.3; 
(2)所有设备均停止时,按下某设备的启动按钮,该设备可启动;此后按
下其它按钮时可停止先前运行的设备,启动当前按钮所对应的设备。(即后按下的按钮有效) 
(3)当停止按钮按下后,所有设备停止。 
将所调试的程序记录在下面。(项目名Exercise 2.6)         
练习2.7  4中选2电路 
对于4个输入信号(I0.0,I0.1,I0.2,I0.3)和1个输出信号(Q0.0),编程实现如下功能: 
只有当任意两个输入信号为1,另外两个为0时,输出信号为1。 将所调试的程序记录在下面。(项目名Exercise 2.7)        
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实验三  典型逻辑电路设计 
练习3.1  测试定时器 
按图3-1(a)、(b)所示以规定的时间关系改变输入开关的状态,观察并记录定时器输出信号的波形(波形图上的时间刻度单位为5秒),并简要说明两种定时器的主要区别。 
练习3.2  测试计数器 
练习任务:累加输入脉冲个数 
I1.2 加计数端 I1.3 减计数端 I1.4 复位端 预置值为7 
          如果达到计数目标值,输出端Q0.5置位 
按上述要求编写程序,并记录在下面。(项目名Exercise 3.2)             
回答问题:计数器的输出何时为“1”? 
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图3-1 (a)定时器TON 
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图3-1 (b)定时器TONR 
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练习3.3  编写延时断开定时器 
所有其它的定时器类型可用两种定时器(TON、TONR)来组成,试利用这两种定时器及其它逻辑指令来构成一个延时断开定时器,其时序如图3-2所示。具体要求如下: 
        (1) I1.2=1表示接通,I1.2=0表示断开。         (2) 利用M0.0来检测I1.2的下降沿。 
        (3) M0.0用来启动定时器T33,定时时间为5秒。         (4) 当延时时间到达时,复位M0.0。 
        (5) 当系统接通(I1.2=1)或延时标志位M0.0=1时,系统接 
通,指示灯亮(Q0.0=1)。 
 
 
图3-2 延时断开定时器的时序图 
 
将所调试的程序记录在下面。(项目名Exercise 3.3) 
 
 
       
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练习3.4  脉冲定时器(单稳态电路) 
编程实现如下波形所示的单稳态电路功能。(输出脉冲宽度为3秒) 输入输入I0.0 I0.0 输出Q0.0 3s3s 将所调试的程序记录在下面。(项目名Exercise 3.4)         
练习3.5  多谐振荡器(方波发生器) 
编程实现如下波形所示的方波发生电路功能。(周期为4秒) 输入I0.0 输出Q0.0 2s2s 将所调试的程序记录在下面。(项目名Exercise 3.5)         
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练习3.6  电机定时启停 
编程实现如下功能:一台电动机启动后,运行10s后停止5s,重复动作如此3次后,电机自动停止运行。输入/输出安排: 
启动按钮——I0.0 停止按钮——I0.1 
电动机接触器线圈——Q0.0 
将所调试的程序记录在下面。(项目名Exercise 3.6)           
练习3.7  异步电机能耗制动 
编程实现如下功能:按下启动按钮(I0.0)时,接触器KM1(Q0.0)闭合,异步电动机得电运转;按下停止按钮(I0.1)时,KM1断开,电动机切除三相交流电源,延时1秒后KM2(Q0.1)闭合,将定子绕组接入直流电源,使之能耗制动。制动5秒后,KM2断开,切断直流电源,制动结束。 将所调试的程序记录在下面。(项目名Exercise 3.7)          
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练习3.8  电机顺序启动 
对两台电动机M1、M2进行控制,控制要求分别为: (1) 启动:M1、M2同时启动。 
停止:M1先停止,M2才能停止。 
(2) 启动:M1先运转,M2才能运转。 
停止:M2先停止,M1才能停止。 分别编写程序实现上述两种控制功能。 
地址安排:M1启动按钮 I0.0,停止按钮I0.1,接触器线圈Q0.0           M2启动按钮 I0.2,停止按钮I0.3,接触器线圈Q0.1  将所调试的程序记录在下面。(项目名Exercise 3.8)          
练习3.9  单按钮起停电路 
在工业装置中,为节省费用和空间经常采用单按钮起停电路,即点动一个按钮可使输出在“0”“1”之间依次切换。采用下列地址编写并调试程序。 
控制按钮 I0.1 输出指示 Q0.0 
将所调试的程序记录在下面。(项目名Exercise 3.9)          
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实验四   复杂程序设计 
练习4.1  小车顺序运动I 
小车在初始位置时限位开关I0.1接通。此时按下启动按钮I1.0,小车自动按下图所示顺序运动,最后返回并停在初始位置。I0.1、I0.2、I0.3为限位开关,Q0.2、Q0.3为运动方向。编写程序实现上述控制功能。 
Q0.3Q0.2I0.3I0.1I0.2 
将所调试的程序记录在下面。(项目名Exercise 4.1)                    
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练习4.2  小车顺序运动II(选作) 
用SFC方法重新设计练习4.1程序,并将所调试的程序记录在下面。 (项目名Exercise 4.2)。 
                                
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练习4.3  彩灯自动闪烁 
按下启动按钮(I0.0),三个彩灯L1(Q0.0)、L2(Q0.1)、L3(Q0.2)按下列顺序定时闪烁: 
(1)首先L1亮 
(2)1秒后L1灭,L2亮 (3)又1秒后,L2灭,L3亮 (4)又1秒后,L3灭 
(5)又1秒后,L1、L2、L3全亮 (6)又1秒后,L1、L2、L3全灭 (7)1秒后回到步骤(1),如此循环执行。 运行时按下停止按钮(I0.1),彩灯自动闪烁停止。 
设计彩灯自动闪烁程序,并将所调试的程序记录在下面。 (项目名Exercise 4.3)。  
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练习4.4  十字路口交通灯控制 
控制要求如下: 
    信号灯受一个启动开关(I0.0)控制。当启动开关接通时,信号灯系统开始工作。 
(1)先南北红灯亮20秒 ,同时东西绿灯亮15秒。 
(2)15秒后东西绿灯闪3秒后熄灭(周期为1秒,亮0.5秒,熄0.5秒)。 (3)东西黄灯亮2秒。 
(4)然后东西红灯亮20秒,同时南北红灯灭,南北绿灯亮15秒。 
(5)15秒后南北绿灯闪3秒后熄灭(周期为1秒,亮0.5秒,熄0.5秒)。 (6)南北黄灯亮2秒。 
(7)2秒后,南北红灯亮,东西绿灯亮。开始下一周期的动作。 
以后周而复始地工作。 
当启动开关断开时所有信号灯熄灭。 
将所调试的程序记录在下面。(项目名Exercise 4.4)。 
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