可编程序控制器（PLC）实验
一、实验目的
1、学习可编程控制器的使用。
2、熟悉可编程控制器的基本指令及编程方法。 3、学习简单应用程序的设计。 二、实验原理 可编程序控制器，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。因此在现代工业控制中得到了广泛的运用。
可编程控制器主要由CPU模块、存储器、输入输出接口（I/O）、电源、编程器、扩展接口和外部设备接口等主要部件组成（如下图所示）。
按 钮选择开关限位开关电 源可编程序控制器输入模块输出模块接触器电磁阀指示灯电 源CPU模块编程装置
西门子S7-200系列PLC的编程可采用PG702编程器，也可采用STEP7编程软件在计算机上编程。本实验采用STEP7编程。
三、实验设备 序号 1 2 3 名 称 PLC实验箱 PC/PPI电缆 计算机及编程软件 型号与规格 S7-200系列CPU224XP 数量 1 1 1 备注 四、实验内容
1、用PLC实现对异步电动机的正、反转控制，利用输出Q0.0和Q0.1的指示灯的亮与灭来模拟电动机的运行与停止状态，其中Q0.0代表电动机正转，Q0.1代表电动机反转。 （1）、控制要求：接通正转启动开关，电动机正转；接通反转启动开关，电动机反转；接通停止开关，电动机停止运行。 （2）、确定I/O点数及其分配，见下表，共5个I/O点。
（3）在实验箱上连接PLC正反转控制电路的外部接线。 注意：
a、每块应用模板都要接主机模块电源才能工作， 即：V+接L+；COM接M。 b、输入公共端1M（或2M）接主机模块电源的L+，此时输入端是低电平有效。 c、输出公共端1L、2L接主机模块电源M，发光二极管在低电平输入时点亮。 （4）用计算机编程软件画出图3-1(a)所示梯形图，或写出对应的STL语句表，如图3-1(b)所示。
（5）把梯形图（或语句表）下载至PLC，调试并运行程序。观察连接Q0.0和Q0.1指示灯的亮与灭，判断电动机的正反转运行情况是否正确。
(a) (b)
图3-1 电动机正、反转控制程序
*2、利用PLC实现对异步电动机正反转的时间控制。 （1）、控制要求：接通电路开关，电机先正转，5秒后电机将自动反转，反转5秒后电机又重新正转。电机将一直如此循环运作直到电路开关断开为止。 （2）、确定I/O点数及其分配，如下表：共3个I/O点。
（3）连接PLC正反转控制电路的外部接线路。
（4）画出梯形图，如图14-2(a)所示，写出对应的STL语句，如图14-2(b)所示。 （5）把梯形图（或语句表）下载至PLC，调试并运行程序。观察连接Q0.0和Q0.1指示灯的亮与灭，判断电动机的正反转运行情况是否正确。
(a) (b)
图3-2 电动机正、反转时间控制程序
3、利用PLC实现对异步电动机的顺序控制。
（1）、控制要求：接通开关1，电机1先运行，电机1运行后，接通开关2，电机2运行，电机2运行后，接通开关3，电机3运行，最后3个电机同时运行10秒后电路自动断开。
（2）、确定I/O点数及其分配，如下表：共6个I/O点。
（3）连接PLC外部电路。
（4）画出梯形图，如图3-3所示。
图3-3 电动机顺序控制程序
（5）把梯形图下载至PLC，调试并运行程序。观察连接Q0.1、Q0.2和Q0.3 指示灯的亮与灭，判断电动机的顺序运行情况是否正确。 五、预习及思考
（1）阅读附录C 常用实验教学软件：C2 西门子 S7-200PLC编程软件使用说明，初步了解其使用方法。
（2）分析理解图3-2 电动机正、反转时间控制程序和图3-3电动机顺序控制程序，把每个程序中各梯形图网络的功能标注出来
六、实验报告要求
（1）写出图3-3对应的STL指令。如需实现3个电机同时运行100秒再停止，应如何实现？说明定时器的种类。
（2）总结实验的经验和体会。
西门子S7-200 PLC编程软件使用说明
C2.1
STEP 7-Micro/WIN32编程软件的基本界面及功能
基本界面如图C-15所示。
指令树
浏览条 程序编辑器
局部变量表
输出窗口
状态栏
图C-15 STEP 7-Micro/WIN32的基本界面
1、 菜单栏
利用鼠标单击或对应热键的操作，用于执行各种命令，如图C一16所示。
图C-16 菜单栏
2、 工具栏
提供常用命令或工具的快捷按键，可分为标准栏、调试工具栏、常用工具栏、LAD指 令工具栏，如图C-17~图C-20所示。 3、 浏览条
显示常用编程按钮，可用菜单“查看(V)|框架(M)|浏览条(V)”选择是否打开。
查看(V)：显示程序块、符号表、状态表、数据块、系统块、交叉参考及通信按钮。
局部编译
上载
正排序
选项
Undo（撤销）
全编译
下载
逆排序
图C-17 标准工具栏
状态表单次监控
运行
停止 暂停程序监控 强制 解除强制
程序监控
状态表连续监控
全部写入数据
解除全部强制
图C-18 调试工具栏
删除段
切换段注释
书签功能
切换符号信息表 图c -19 常用工具栏
下行线
左行线
触点
指令盒
添加段 切换程序注释
右行线
下行线 线圈
图C-20 LAD指令工具栏
工具(T)：显示指令向导、TD200向导、位置控制向导、EM253控制面板和扩展调制解调器向导按钮。 4、 指令树
提供编程时用到的所有快捷操作命令和PLC指令。可用“查看(V)|框架(M)|指令树(I)” 选择是否打开。 5、 交叉参考
查看程序的交叉引用和元件使用信息。 6、 数据块
显示和编辑数据块内容。 7、 状态图
可在联机调试时监视各变量的值和状态。 8、 符号表 在实际编程中，为了增加程序的可读性，常用带有实际含义的符号名称作为编程元件，如编程时用start作为编程元件，而不用I0.2。符号表是用来建立自定义符号与直接地址之间的对应，并可加注释。 9、 输出窗口
用来显示程序编译的结果信息。 10、状态栏 用来提供软件的操作状态信息。 11、程序编辑器 可用LAD(梯形图)、STL(语句表)和FBD(能块图)编程器编写用户程序，单击程序编辑器窗口底部的标签，可以在主程序(MAIN)、子程序(SBR_0)和中断服务程序(INT_0)之间切换。
12、局部变量表 包含对局部变量所作的定义赋值(即子程序和中断服务程序使用的变量)。
C2.2 STEP 7-Micro/WIN32的编程
1、 建立程序文件
可用菜单“文件(F)|新建(N)”建立一个新的程序文件，新建的程序文件自动命名为“项目1”，可单击“文件(F)|保存(S)”或“文件(F)|另存为(A)”对它重命名。 2、 编辑程序
STEP 7-Micro/WIN32支持LAD、STL和FBD三种编程方式，其中LAD（梯形图）是默认的编程模式。下面以图C-21所示的梯形图为例介绍一些基本编辑操作。 (1) 输入程序指令 有以下三种方法：
① 利用LAD指令工具栏(如图C-22所示)，单击触点、线圈或指令盒按钮，在弹出 的下拉菜单中选择所要的指令，单击即可输入指令。
② 在指令树窗口中，有按指令类别编排的若干子目录，如图C-20所示，进入子目录 找到要输入的指令后，用鼠标拖放(或双击)到编程器中。
③ 使用特殊功能键(F4、F6、F9)，与使用LAD指令工具栏的按钮相同。
输入操作数：如图C-23中的“??.?”表示此处必须有操作数，可单击“??.?”输入操作数，如“I0.0”、“Q0.0”等。 使用线段操作：对复杂的结构，必须使用线段操作，如下行线和上行线图C-23所示，当光标在“I0.0”时，单击下行线，即可与另一元件并联。
，如
图C-21 编程举例 图C-23中的
图C-22
指令类别
表示可在此继续输入元件，表示一个网络的开始。
图C-23 输入编程元
图C-24 插入和删除
注意：每个网络（程序段）相当于继电器控制图中的一个电流通路，一个网络内只能有一个能流通路，不能有两条互补联系的通路。
（2）插入和删除 在编辑区单击鼠标右键，弹出如图C-24所示的菜单，可以对行、列、竖直、网络、中断和子程序进行插入（或删除）的操作。 （3）块操作 在编辑器电源母线左侧用鼠标单击，可以选取整个程序段。块选择后，可以对块进行剪切、复制、删除和粘贴，操作十分方便。 （4）符号表
单击浏览条查看中的符号表
，或单击菜单栏“查看(V)|组件(C)|符号表(T)”打开符
号表。在符号列中输入符号名，在地址列中输入地址，在注释列中输入注释，如图C-25所示。
图C-25 符号表
执行一次编译指令，就可以使符号表应用于程序中，如图C-26所示。单击“查看(V)|符号寻址(A)”，可在符号寻址与绝对寻址方式之间切换。
注意：有些英文符号是系统保留的，不能作为符号名使用，Micro/WIN不允许输入这些保留字。
图C-26 使用符号寻址的程序
（5）局部变量表 将光标移到程序编辑器的上边缘，拖动上边缘向下，则自动显示出局部变量表。若要在局部变量表中加入一个参数，可把光标移到要加入参数的区域，单击鼠标右键，使用弹出的快捷菜单来插入新变量行。 （6）注释 如图C-27的LAD程序编辑窗口，为了使程序清晰易读，常需要加必要的注释。如单击工具栏上的
和
按钮，可切换注释和程序段注释的显示。用鼠标在注释处单击即可直
接编辑注释，可以输入多行的文本，也可以用中文注释。程序段标题也是直接输入即可。
图C-27 LAD程序编辑窗口 图C-28 信息输出窗口 （7）编译 程序编辑完成后，可用“PLC(P)|编译(C)”或“PLC(P)|全部编译(A)”选项，也可单击工具栏
或
按钮来执行编译功能。
编译：编译当前所在的程序窗口或数据块窗口。 全部编译：编译项目文件中所有可编译的内容。
执行编译后，在输出窗口会显示相关的结果，如图C-28所示。如果显示编译中发现 了程序错误，可双击错误信息，会自动在程序编辑器窗口中显示相应出错的程序段，以便修改。
C2.3 下载和运行
当程序编译无误后，便可下载到PLC中。下载前应将PLC置于STOP模式，有以 下两种方法：
① 把S7-200上的状态开关拨到“TERM”，再单击工具栏的（停止）图标。 ② 把S7-200上的状态开关拨到“STOP”位置。
然后单击工具栏下载按钮，若出现CPU类型不符，则需点击“改动项目”，再点击“下载”。当下载成功后，单击“确定”即可。另外键为上载，即把PLC中的程序调入电脑。
当程序下载到PLC后，要运行程序，须将PLC置于“RUN”状态，可单击工具栏的图标（当S7-200状态开关拨到“TERM”时）或把S7-200上的状态开关拨到“RUN”位置。
C2.4 程序监视
利用程序编辑器在PLC运行时
监视程序对各元件的执行结果，并可监视操作数的数值。 单击工具栏中的
按钮，并且
将PLC置于RUN模式，即可进入监控程序状态，如图B-28所示。
