PLC实验指导书2014

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。

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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

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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

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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

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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

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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

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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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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/bhg6.html