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1、可编程控制器原理及应用实验指导书杨霞，郭洪澈，贺洪斌电气工程学院20096前 言可编程控制器的实验遵照循序渐进的原则，由浅入深的分为上机练习，参照样例程序的PLC应用练习实验和PLC控制系统设计的综合实验等部分。PLC实验方法有两种，一种是用PLC实验装置进行实验和应用程序的开发；另一种是用普通PLC外加若干导线进行简易的开发和实验。PLC实验装置具有直观，使用方便的优点，通常配有各种工业控制模板，可以形象地模拟工业现场控制，尤其是导线的插拔连接形式，适用于教学的重复使用。若无PLC实验装置，也可直接使用PLC配以外部连接导线，给出必要的输入信号进行实验，并且可以利用PLC自身的输出指示观察P
2、LC运行结果。实验是科学技术得以发展的重要保证，是研究自然科学的手段。可编程控制器原理及应用实验是可编程控制器原理及应用理论课程的重要组成部分，也是培养从事材料控制工程中的可编程控制器自动控制与应用能力的重要环节。一、实验设备序号设备名称序号设备名称1西门子s7-200可编程序控制器4五模型实验挂箱2装有STEP7-Micro/WIN32软件的微机5六模型实验挂箱3基本指令实验挂箱6专用PPI通讯电缆二、实验方法一）实验目的1.在PLC原理及应用理论课知识基础上，进行实验基本技能的训练。2.巩固和加深所学的理论知识，培养运用理论分析和解决实际问题的能力。3.培养实事求是、严肃认真的科学作风和良
3、好的实验习惯。二）技能要求1.能正确使用实验仪器设备，掌握实验方法及数据分析方法。2.能正确连接实验线路，读取数据，观察曲线，能初步分析和排除故障。3.能正确利用实验手段验证一些理论和结论。4.能正确书写实验报告和绘制图表，对数据进行处理，曲线进行分析，得出结论。三）实验要求（一）课前预习教学实验受时间及条件限制。在规定的时间内能否很好完成实验任务，达到实验目的与要求，很大程度上取决于课前准备的是否充分。因此，要求学生课前进行预习。1.仔细阅读实验指导书及相关参考资料，明确实验目的及任务，了解实验的基本原理及实验线路、方法及步骤，具此编写实验报告。2.对实验中要观察哪些现象，记录哪些数据曲线，
4、注意哪些注意事项做到心里有数。3.对实验指导书中提出的思考问题及注意事项要有深刻印象，以便在实验中观察和注意。（二）.实验操作1.学生到指定的实验台，认真领会指导老师对实验的讲解、要求及注意。2.实验中所用仪器设备连线操作规范。3.实验线路连接好后，认真检查后，一定要实验老师检查无误后，方可通电。4.实验过程中，认真调试观察，发现异常，及时查找原因处理。5.实验完毕，先切断电源，再根据实验要求核对实验数据，经指导教师审核通过后再拆线路，并将仪器、接线按要求安放整齐。（三）.实验报告实验报告是学生进行实验全过程的总结，是完成实验教学环节的凭证，要求文字简洁、工整、曲线图表清晰，结论要有科学根据。
5、实验报告应包括以下内容：1.实验目的2.实验仪器：实验中使用的主要仪器名称、规格型号与参数。3.实验原理4.实验步骤：具体任务要求，绘实验电路图。5.实验记录：数据表格、曲线。6.实验分析：数据计算，曲线及误差分析。7.实验结论：实验与理论相符，实验中发生的问题、现象及事故分析，对实验的建议和设想。8.思考问题：对实验指导书中思考问题进行解答。实验一 认识可编程控制器的硬件与软件 SIMATIC使用方法练习首先研究SIMATIC指令系统的基本操作方法，然后进行PLC的练习实验。本实验给出了PLC控制系统实验要求的样例程序，参考电路等PLC练习实验所需要的所有资料，可以通过程序输入、调试、运行，
6、逐步掌握PLC实验的基本方法。1. 实验目的（1）练习使用S7-200编程软件，了解PLC实验装置的组成。（2）掌握用户程序的输入和编辑方法。（3）熟悉基本指令的应用。（4）熟悉语句表指令的应用及其与梯形图程序的和转还。2. 实验内容（1）输入图1.1所示的梯形图，并转换成对应的语句表指令（也可结合教材习题练习）。（2）为梯形图1.1中段1注释，并用符号表为I0.0、I0.1、Q0.0添加符号名（符号名可任意设定）。（3）练习程序的编辑、修改、复制、粘贴的方法。（4）将图1.1中程序改成图1.2，并转换成语句表程序，分析OLD、ALD语句用法。（5）参考教材，练习栈操作指令的使用方法。（6）参
7、考教材，练习定时器和计数器指令及参数的输入方法，例如梯形图1.3。（7）练习系统块设置的方法。图1.1 梯形图练习1图1.2 梯形图练习2图1.3 洗衣机自动控制系统梯形图程序3. 实验步骤（1）开机（打开计算机电源，但不接PLC电源）。 （2）进入S7-200编程软件 。 （3）选择语言类型（SIMATIC）。 （4）输入CPU类型。 （5）由主菜单或快捷按钮输入、编辑程序。 （6）进行编译，并观测编译结果，修改程序，直至编译成功。4. 实验报告内容 （1）以图1.1为例，总结梯形图输入及修改的操作过程。 （2）写出梯形图添加注释及符号名的操作过程。 （3）总结OLD、ALD指令和栈操作指令
8、的使用方法。 （4）简述系统块设置的方法。5. 思考练习（1）分析各种定时器的使用方法及不同之处。（2）总结程序输入、调试的方法和经验。实验二 可编程控制器的硬件接线与软件编程电动机正反转控制和智力竞赛抢答器本实验仅给出PLC控制题目及要求，由实验者自行设计PLC外部接线和应用程序，并反复进行程序的输入、修改、调试，直至得出正确的运行结果，意在提高创新和独立思考能力及综合素质。一、 电动机正反转控制1.实验目的（1）学习西门子s7-200 PLC与外部设备的连接。（2）学习编程软件STEP7-Micro/WIN32的操作。（3）根据三相交流异步电机的原理图，学习用PLC来控制电机的正反转的方法
9、。2.实验设备（1）西门子s7-200 可编程序控制器一台（2）装有STEP7-Micro/WIN32软件的微机一台（3）三相交流异步电动机一台及相关实验设备。3.实验内容图2.1 三相异步电动机控制实验示意图图2.1为三相交流异步电机的实验原理及实验模拟图。此实验的控制对象是一台三相交流异步电动机，要完成的功能的是用PLC控制三相交流异步电动机的正反转和Y/启动。要完成这两项功能，除电机外，还需要四组三相交流接触器KM1、KM2、KMY和KM，以及3个按钮SB1、SB2、SB3。图中的M代表三相交流异步电动机，两个箭头旁分别有一个发光二极管，其中，红灯亮表示电机正转，绿灯亮表示电机反转，都不
10、亮表示电机停转；代表KM1、KM2、KMY和KM的发光二极管亮时表示该接触器线圈得电，对应的常开触点闭合。实验任务：当按下按钮SB1时，KM接通，KM1灯亮，电机正转；当按下按钮SB2时，KMY接通，KM2灯亮，电机反转；KMY和KM绝不能同时接通；正反转之间要联锁。I/O分配：输入信号信号元件及作用I0.0I0.1I0.2SB1：正转SB2：反转SB3：停止输出信号控制对象及作用Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3KM1KM2KMKMY参考梯形图程序：二、 智力竞赛抢答器1. 实验目的（1）掌握PLC外部输入、输出电路的设计和连接方法；（2）掌握应用软件的编程方法；（3）掌握应用符号地址编程的方
11、法。2. 实验设备（1）计算机（编程器）1台； （2）实验装置：按钮和指示灯。3. 实验内容及要求智力竞赛抢答器的要求：利用PLC控制系统设计1个4组的智力竞赛抢答器。抢答器的控制要求：（1）在主持人侧，设置抢答指示电路和启动、复位按钮。选手侧各设置1个抢答按钮。（2）主持人按动启动按钮，可以进行一次抢答，黄色发光二极管作允许抢答指示。（3）竟猜者抢答主持人所提的问题时，按动各自的抢答按钮。（4）收到第1个抢答信号后，主持人侧红色发光二极管作抢答指示，数码管显示抢先1组的组别，主持人按下复位按钮，指示灯和数码管熄灭。4. 实验步骤（1）设计PLC外部电路；（2）使用通用器件板开关元器件和实验板
12、连接PLC外部电路，采用符号地址、应用七段码指令编写用户程序；（3）输入、编辑、编译、下载、调试用户程序；（4）运行用户程序，观察程序运行结果。注意：程序上、下载时，必须给PLC上电，并将CPU置于STOP状态。5. 思考练习（1）继电器控制电路转换为梯形图法。（2）指出影响系统响应速度的因素。（3）利用CPU224 PLC制成的抢答器，最多为几组？试设计最多组时PLC的外部电路。三、实验报告内容（1）画出实验步骤中的线路图，并说明各器件的作用。（2）写出实验的操作步骤，控制梯形图。（3）写出实验心得实验三 可编程控制器的软件编程（高级语句使用）交通灯自动控制和电动机Y-起动控制实验一、 交通
13、灯自动控制1. 实验目的（1）练习定时器、计数器的基本使用方法。（2）掌握PLC的编程和调试方法。（3）对应用PLC解决实际问题的全过程有个初步了解。2. 实验设备（1）编程器1台（PC机）。（2）实验装置1台。（3）交通灯实验模板一块。（4）导线若干。3. 控制要求及参考交通路口红、黄、绿灯的基本控制要求如下：路口某方向绿灯显示（另一方向亮红灯）10秒后，黄灯以占空比为50的一秒周期（0.5秒脉冲宽度）闪烁3次（另一方向亮红灯），然后变为红灯（另一方向绿灯亮、黄灯闪烁），如此循环工作。PLC I/O端口分配：SB1 I0.0 起动按钮SB2 I0.1 停止按钮 HL1（HL7） Q0.0 东西红灯 HL2（HL8） Q0.1 东西黄灯 HL3（HL9） Q0.2 东西绿灯 HL4（HL10） Q0.4 南北红灯 HL5（HL11） Q0.5 南北黄灯 HL6（HL12） Q0.6 南北绿灯PLC参考电路：图3.1 红绿灯控制PLC电气原理图4. 实验内容及要求（1）按参考电路图完成PLC电路接线（配合通用器件板开关元器件）。（2）输入参考程序并编辑。（3）编译、下载、调试应用程序。（4）通过实验模板，显示出正确运行结果。注意：程序上、下载时，必须给PLC上电，并
