《电气控制及PLC》实训指导书

电气控制及PLC实训指导书
机电工程系
项目一、PLC的硬件、软件环境及逻辑指令
一、实训课时：4
二、实训目的
1、了解PLC的硬件使用环境；
2、了解PLC的软件环境及组成；
3、能使用软件新建项目、编译程序及下载程序。

4、熟悉PLC实验装置及实验箱，S7-200系列编程控制器的外部接线方法
5、了解编程软件STEP7的编程环境，软件的使用方法。

6、掌握与、或、非逻辑功能的编程方法。

三、实验器材
1、PC机一台
2、KCBC-02D实验装置
3、编程电缆一根
4、导线若干
四、实训内容
工业自动化综合控制装置，应具有漏电保护装置和过流保护装置；交流380V电源输出；交流220V电源输出；直流24V电源输出等。

（1）工作电源：AC380±5%（三相五线），50HZ；
（2）环境温度：-50℃～40℃；
（3）相对湿度：≤85%RH（250℃）；
1、编程电缆
计算机 PLC
2、软件的安装
1、在我们提供的光盘中的根目录下找到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。

3、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，并保存项目文件。

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

4、点击< 通讯 >菜单下 <PC→PLC >。

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

）将程序下载至PLC 主机内的存储器中。

5、再选择< 运行PLC >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< 线上模式 >，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。

4、软件组成
菜单栏
工具栏
编程区
左母线
状态栏
主界面
5、逻辑指令
1）、基本指令编程练习的实验面板图6-1-1
基本指令编程练习的控制面板
上图中上面几列接线孔，通过防转叠插锁紧线与PLC的主机相应的输入输出插孔相接。

Xi为输入点，Yi为输出点。

图中中间3排X0～X27为输入按键，模拟开关量的输入。

八路一排Y0～Y27是LED指示灯。

2）、编制梯形图并写出程序
通过程序判断Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4的输出状态，然后输入程序并运行，加以验证。

实验参考程序，表6-1-1
梯形图参考图
四、实验步骤
梯形图中的I0.1、I0.3分别对应控制实验单元输入开关I0.1、I0.3。

通过专用的PC/PPI电缆连接计算机与PLC主机。

打开编程软件STEP7，逐条输入程序，检查无误后，将所编程序下载到主机内，并将可编程控制器主机上的STOP/RUN开关拨到RUN位置，运行指示灯点亮，表明程序开始运行，有关的指示灯将显示运行结果。

拨动输入开关I0.1、I0.3，观察输出指示灯Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4是否符合与、或非逻辑的正确结果。

项目二、PLC的基本指令及定时、计数器的使用
一、实训课时：6
二、实训目的
1、掌握PLC的基本指令；
2、掌握定时、计数器的使用；
3、掌握逻辑与、或、非的使用。

三、实验器材
1、PC机一台
2、KCBC-02D实验装置
3、编程电缆一根
4、导线若干
四、实训内容
1、定时器的认识实验
定时器的控制逻辑是经过时间继电器的延时动作，然后产生控制作用。

其控制作用同一般延时继电器。

实验参考程序，表6-1-2
梯形图参考图
2、定时器扩展实验
由于PLC的定时器和计数器都有一定的定时范围和计数范围。

如果需要的设定值超过机器范围，我们可以通过几个定时器和计数器的串联组合来扩充设定值的范围。

实验参考程序，表6-1-3
计数器及其扩展的梯形图
梯形图参考图
西门子S7-200系列的内部计数器分为加计数器，减计数器和加减计数器三种。

实验参考程序，表6-1-4
梯形图参考图
4、计数器的扩展实验
计数器的扩展与定时器扩展的方法类似（程序略）。

项目三、交通信号灯PLC自动控制
一、实训课时：6
二、实训目的
1、掌握十字路口交通信号灯的控制原理。

2、掌握PLC定时器、计数器的使用方法。

三、实验器材
1、PC机一台
2、KCBC-02D实验装置
3、编程电缆一根
4、导线若干
四、实训内容
1、交通信号灯PLC自动控制演示板结构如上图
2、本装置与交通信号实际控制一致，采用LED模拟信号灯，信号灯分东西、南北二组，分别有“红”“黄”“绿”三种颜色。

其工作状态由PLC程序控制，“启动”、“停止”按钮分别控制信号灯的启动和停止。

“白天/黑夜”开关控制信号灯白天/黑夜转换。

3、对“红”“黄”“绿”灯控制要求如下：
（1）假设东西方向交通比南北方向繁忙一倍，因此东西方向的绿灯通行的时间多一倍。

（2）按“启动”按钮开始工作，按下“停止”按钮停止工作，“白天/黑夜”开关按下闭合时为黑夜工作状态，这时只有黄灯闪烁，断开时按时序控制图工作。

4、根据具体情况还可增加控制要求，如紧急控制，某一方向绿灯常亮。

5、实验步骤：
（1）打开PLC-2型实验台电源，编程器与PLC连接。

（2）根据具体情况编制输入程序，并检查是否正确。

（3）实验台与PLC-DOME001连接，检查连线是否正确。

（4）按下启动按钮，观察运行结果。

五、推荐设计程序清单
1、I/O地址分配清单
输入地址：启动按钮I0.0 停止按钮I0.1 晚上开关I0.2
输出地址：红1 Q0.0 黄1 Q0.1 绿1 Q0.2 红2 Q0.3 黄2 Q0.4 绿2 Q0.5 1L/2L/3L接24V
2、程序（1）指令表
网络 1
LD SM0.1
R V0.0, 5 网络 2
LD I0.0
S V0.0, 1 网络 3
LD I0.1
R V0.0, 1 网络 4
LD I0.2
= M0.0
网络 5
LD C1
A V0.0
TON T37, +5 网络 6
LD SM0.5
A V0.0
LD T37
O I0.1
EU
CTU C1, +1 网络 10
LD T39
R V0.1, 1
S V0.2, 1
网络 11
LD V0.2
TON T40, +50
网络 12
LD T40
R V0.2, 1
S V0.3, 1
网络 13
LD V0.3
TON T41, +400
网络 14
LD T41
R V0.3, 1
S V0.4, 1
网络 15
LD V0.0
A V0.1
AN M0.0
= Q0.2
网络 17
LD V0.0
LD V0.3
O V0.4
ALD
AN M0.0
= Q0.0
网络 18
LD V0.0
LD V0.1
O V0.2
ALD
AN M0.0
= Q0.3
网络 19
LD V0.0
A V0.3
AN M0.0
= Q0.5
网络 20
LD V0.0
LD V0.4
O M0.0
网络 7
LD V0.4
TON T38, +50 网络 8
LD T38
O I0.0
R V0.4, 1
S V0.1, 1
网络 9
LD V0.1
TON T39, +200 网络 16
LD V0.0
LD V0.2
O M0.0
ALD
AN C1
= Q0.1
ALD
AN C1
= Q0.4
六、附加思考题
1、怎样延长红绿灯变换时间及黄灯闪烁次数，程序作怎样变化？
2、若用移位寄存器指令，程序如何编制？
3、如何利用实验台上的数码显示给演示装置加上一个两位时间显示？
项目四、四层电梯的PLC自动控制
一、实训课时：6
二、实训目的
1、掌握PLC控制的基本原理，各种指令的综合应用。

2、掌握置位、复位、步进指令的使用。

3、了解并掌握PLC电梯控制原理。

三、实验器材
1、PC机一台
2、KCBC-02D实验装置
3、编程电缆一根
4、导线若干
四、实训内容
1、四层电梯PLC自动控制演示板结构如图4.1所示。

2、图中SIN1~SIN4为四个霍尔开关，分别接到PLC的四个输入点，作为控制电梯的各程开关，当电梯经过霍尔开关时，开关输出0信号。

PO1~PO6是六个呼叫按钮，用来表示一到四层的呼叫信号，L1~L6是六个LED发光管，用来指示呼叫情况（PLC输出点不够时，可以省略），顶端的一个LED数码管用来显示电梯的所在位置。

“启动”“顺/逆”是步进电机的两个控制信号，电梯的升降依靠PLC控制步进电机带动皮带轮转动来实现，步进电机的驱动由演示板内部了一个单片机来控制。

3、控制要求：
（1）电梯上升
①电机停于某层，当有高层某一信号呼叫时，电梯上升到呼叫层停止。

例电梯在1楼，4楼呼叫，则电梯上升到4楼停止。

②电机停于某层，当有高层多个信号同时呼叫时，电梯先上升到低的呼叫层，停5S后继续上升到高的呼叫层。

例电梯在1楼，2、3、4层同时呼叫，则电梯先上升到2楼，停3S继续上升到3楼，再停3S后继续上升到4楼停止。

（2）电梯下降
①电机停于某层，当有低层某一信号呼叫时，电梯下降到呼叫层停止。

例电梯在4楼，1楼呼叫，则电梯下降到1楼停止。

②电机停于某层，当有低层多个信号同时呼叫时，电梯先下降到高的呼叫层，停5S后继续下降到低的呼叫层。

例电梯在4楼，3、2、1层同时呼叫，则电梯先下降到3楼，停3S继续下降到2楼，再停3S后继续下降到1楼停止。

（3）电梯在上升过程中，任何反向的呼叫按钮均无效。

（4）电梯在下降过程中，任何反向的呼叫按钮均无效。

（5）数码管应该显示电梯的即时楼层位置。

（6）I/O端口足够时，可以接入呼叫指示。

4、实验步骤：
（1）打开PLC-2型实验台电源，编程器与PLC连接。

（2）根据具体情况编制输入程序，并检查是否正确。

（3）实验台与PLC-DOME004连接，检查连线是否正确。

（4）按下启动按钮，观察运行结果。

五、设计程序清单
1、I/O地址分配
输入地址：SIN1 I0.0 SIN2 I0.1
SIN3 I0.2 SIN4 I0.3
PO1 I0.4 PO2 I0.5
PO3 I0.6 PO4 I0.7
PO5 I1.0 PO6 I1.1
输出地址： A Q0.0 B Q0.1
C Q0.2
D Q0.3
E Q0.4
F Q0.5
G Q0.6 L1 Q1.2
L2 Q1.3 L3 Q1.4
L4 Q1.5 L5 Q1.6
L6 Q1.7
启动Q1.0 升/降Q1.1
1L/2L/3L接24V
2、程序
（1）指令表
网络 1
LD I0.4 AN I0.0 AN M0.0
S V0.1, 1 网络 2
LD I0.0 TON T39, +7 网络 3
LD T39
S V1.1, 1 R V1.2, 3 网络 4
LD V1.1
LD T37
LD M0.0
A I0.0 OLD
ALD
R V0.1, 1 网络 5
LD I0.5
O I1.1AN I0.1
S V0.2, 1
网络 6
LD I0.1
TON T40, +7
网络 7
LD T40
S V1.2, 1
R V1.1, 1
R V1.3, 2
网络 8
LD V1.2
A T37
LD V1.2
O V1.1
A M0.1
AN I0.1
OLD
LD V1.2
O V1.3
O V1.4
A M0.0
AN I0.1
OLD
R V0.2, 1
网络 9
LD I0.6
O I1.0
AN I0.2
S V0.3, 1
网络 10
LD I0.2
TON T41, +7
网络 11
LD T41
S V1.3, 1
R V1.1, 2
R V1.4, 1
网络 12
LD V1.3
A T37
LD V1.3
O V1.4
A M0.0
AN I0.2
OLD
LD V1.3
O V1.2
O V1.1
A M0.1
AN I0.2
OLD
R V0.3, 1
网络 13
LD I0.7
AN I0.3
AN M0.1
S V0.4, 1
网络 14
LD I0.3
TON T42, +7
网络 15
LD T42
S V1.4, 1
R V1.1, 3
网络 16
LD V1.4
LD T37
LD M0.1
AN I0.3
OLD
ALD
R V0.4, 1
网络 17
LD T39
O M0.0
LD V0.2
O V0.3
O V0.4
ALD
LD T40
O M0.0
LD V0.3
O V0.4
ALD
OLD
LD T41
O M0.0
A V0.4
OLD
= M0.0
网络 18
LD T42
O M0.1
LD V0.1
O V0.2
O V0.3
ALD
LD T41
O M1.1
LD V0.1
O V0.2
ALD
OLD
LD T40
O M0.1
A V0.1
OLD
= M0.1
网络 19
LD V1.1
A V0.1
LD V1.2
A V0.2
OLD
LD V1.3
A V0.3 OLD
LD V1.4
A V0.4 OLD
S M0.2, 1 网络 20 LD M0.2 TON T37, 网络 24
LD V1.2
O V1.3
= Q0.0
网络 25
LD V1.1
O V1.2
O V1.3
O V1.4
= Q0.1
= Q0.4
网络 29
LD V1.4
= Q0.5
网络 30
LD V1.2
O V1.3
O V1.4
= Q0.6
网络 31
= Q1.7
网络 34
LD I0.6
O Q1.4
A V0.3
= Q1.4
网络 35
LD I1.0
O Q1.6
A V0.3
+30
网络 21 LD T37
R M0.2, 1 网络 22 LD M0.0
O M0.1 AN M0.2 = Q1.0
网络 23 LD M0.0 = Q1.1 网络 26
LD V1.1
O V1.3
O V1.4
= Q0.2
网络 27
LD V1.3
O V1.2
= Q0.3
网络 28
LD V1.2
LD V0.1
= Q1.2
网络 32
LD I0.5
O Q1.3
A V0.2
= Q1.3
网络 33
LD I1.1
O Q1.7
A V0.2
= Q1.6
网络 36
LD V0.4
= Q1.5
六、思考题
1、如果I/O端口足够，在演示板要加上呼叫指示，即当有呼叫时相应的指示灯亮，直到电梯到达该层，指示结束。

程序应该怎样修改？
2、如果是四层以上电梯，该怎样控制？试着画出流程图和梯形图。

项目五艺术彩灯造型的PLC控制
一、实验目的
1、掌握PLC控制的基本原理。

2、掌握移位寄存器的使用。

3、掌握PLC直接驱动小型负载。

二、实验器材
1、PLC-2型可编程控制器实验台1台
2、PLC-DEMO006艺术彩灯造型控制演示板1块
3、PC机或手持编程器1台
4、编程电缆1根
5、自锁式连接导线若干
三、实验原理与实验步骤
1、艺术彩灯造型PLC控制演示板结构如图6.1所示。

2、图中A、B、C、D、E、F、G、H为八路LED发光管，模拟彩灯显示。

上面八路形成一个环形，下面八路形成一字形，上下同时控制，形成交辉相映的效果。

3、控制要求：
B→ABCDEFGH←
（1）打开PLC-2型实验台电源，编程器与PLC连接。

（2）根据具体情况编制输入程序，并检查是否正确。

（3）实验台与PLC-DOME006连接，检查连线是否正确。

（4）按下启动按钮，观察运行结果。

四、设计程序清单
1、I/O地址分配清单：
输入地址：启动I0.0 停止I0.1 输出地址： A Q0.0 B Q0.1
C Q0.2
D Q0.3
E Q0.4
F Q0.5
G Q0.6 H Q0.7
1L/2L/3L接24V
2、程序
（1）指令表
网络 1 LD I0.0 AN T34 TON T33, +1
网络 2
LD T33 TON T34, 1 = M0.0
网络 3
LD M0.0 LD M0.2 CTU C0, +5网络 4
LD C0
AN M10.0
= M0.2
网络 5
LD M1.1
TON T37,
+10
S M10.0 , 1
网络 6
LD T37
R M10.0 , 1
网络 7
LDN
M1.2
AN M1.3
AN M1.4
AN M1.5
AN M1.6
AN M1.7
AN M2.0
AN M2.1
AN M2.2
= M1.1
网络 8
LD M2.2
EU
A M10.1
= M0.7
网络 9
LD M2.2
EU
O M10.1
AN M0.7
= M10.1
网络 10
LD M0.2
EU
SHRB M1.1, M1.2, -9
网络 11
LD M1.1
LD M2.1
A M10.1
OLD
LD M1.2
AN M10.1
OLD
= Q0.0
网络 12
LD M1.1
LD M2.0
A M10.1
OLD
LD M1.3
AN M10.1
OLD
= Q0.1
网络 13 LD M1.1 LD M1.7 A M10.1 OLD
LD M1.4 AN M10.1 OLD
= Q0. 网络 14
LD M1.1
LD M1.6
A M10.1
OLD
LD M1.5
AN M10.1
OLD
= Q0.3
网络 15
LD M1.1
LD M1.5
A M10.1
OLD
LD M1.6
AN M10.1
OLD
= Q0.4
网络 16
LD M1.1
LD M1.4
A M10.1
OLD
LD M1.7
AN M10.1
AN M10.1
OLD
= Q0.5
网络 17
LD M1.1
LD M1.3
A M10.1
OLD
LD M2.0
AN M10.1
OLD
= Q0.6
网络 18
LD M1.1
LD M1.2
A M10.1
OLD
LD M2.1
AN M10.1
OLD
= Q0.7
网络 19
LD M2.2
R M1.2, 8。