实验指导书

可编程控制器使用说明书

青岛金博士自动化技术有限公司

目 录

实验设备的组成及连接方法???????????????????2 S7-200系列PLC的特点和编程软件的安装?????????3 JPSM-H1四层电梯控制实验??????????????????5 JPSM-H2交通灯、数码管、天塔之光实验任务书??????8

JPSM-H2-1天塔之光实验????????????????8 JPSM-H2-2拨码盘数码管的实验?????????????????10 JPSM-H2-3交通灯控制实验?????????????????12 JPSM-H4 旋转运动实验板?????????????????16

JPSM-H4-1直流电动机旋转实验 ??????????????????16 JPSM-H4-2步进电动机旋转实验?????????????????? 17 JPSM-H5 直线运动模型实验板?????????????????? 19

JPSM-H5-1直流电动机直线运动实验???????????????? 19 JPSM-H5-2步进电动机直线运动实验???????????????? 22 JPSM-H6混料罐控制实验????????????????????? 24

JPSM-H7 机械手实验??????????????????????? 26

手动控制实验??????????????????????????26 左右定距运行实验????????????????????????28 单步控制实验??????????????????????????29 机械手自动控制实验???????????????????????30 JPSM-H8 多级皮带和材料分拣实验板???????????????32

JPSM-H8-1 多级皮带控制实验???????????????????32 JPSM-H8-2材料分拣控制实验??????????????????33 JPSM-H10 音乐喷泉广场实验板?????????????????35

PID回路控制指令????????????????????????37 JPSM-H11 液位控制实验板?????????????????39 JPSM-H12 电动机-发电机组和温度控制实验板?????????40

JPSM-H12-1电动机-发电机组控制实验???????????????40 JPSM-H12-2温度控制实验?????????????????????41 建立组态王工程的一般过程??????????????????? 43

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实验设备的组成及连接方法

本实验装置是本公司针对大学PLC实验和课程设计而开发的、实验种类齐全的一套可编程控制器实验装置。由十几种不同的实验面板组成，可进行开关量实验和模拟量实验，大多采用实物模型，使实验直观具有趣味性，为学生提供了一个有较大工作量的、接近实际应用的课程设计项目，为进行可编程控制器系统设计、方案论证、软件编程、现场调试等诸多方面能力的培养、训练提供了极好的条件。本公司开发许多种类的实验装置，可以登陆本公司网站http://www.qdjinboshi.com/了解我们公司的特色产品。

实验挂箱便于拆卸，便于观察，便于维修，便于运输，使用方便，尺寸都为420×297平方毫米、其尺寸与A3打印纸相同, 其面板为2毫米厚的铝板表面烤漆，面板后面的箱体为铁板喷塑。实验板正面上有形象直观的彩色工业现场模拟图和实物模型。

实验台上必须配有可编程控制器主机和电源挂箱，此挂箱上包括选用的PLC主机模块和12v、24v的开关电源、开关和保险丝座等，本挂箱配合其他的实验面板共同来完成实验。挂箱之间配合需要用插线来连接，不同的PLC主机的接线方式不同，下图是西门子S7-224XP主机具体的连接原理图：

为了便于接线，我们已经把数字量信号进行了统一的转换，输入输出都是24V直流信号。我们接线时直接把PLC的‘L+’接电源的24V的正上，PLC的‘M’

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接电源的COM端上。其他实验板上的电源对应电源模块连接。输入输出信号直接与PLC上的输入输出端相连接。在插线时先不要通电，应先分析好电路原理和实验内容的要求，以避免短路、反接和交叉等问题的出现，通电前同学们尽量互相检查一遍。

S7-200系列PLC的特点和编程软件的安装

本装置控制采用德国西门子公司的S7-200系列的PLC，它可以满足多种多样的自动化控制需要，具有紧凑的结构，良好的扩展性，低廉的价格以及强大的指令系统，这使得S7-200可以近乎完美地满足小规模的控制要求。此外，丰富的CPU类型和电压等级使其在解决用户的工业自动化问题时，具有很强的适应性。S7-200的编程工具包括了位逻辑、中断、计数器、定时器、复杂数学运算以及与智能模块通讯等内容，从而使它能够监视输入状态，改变输出状态以达到控制目的。

在晶体管输出型的主机中，Q0.0和Q0.1除了有普通开关量输出功能外，还可以作为高速脉冲输出口使用，完成PWM脉宽调制和PTO脉冲串输出的功能。尤其是S7-224XP主机在原224的基础上又增加了2个模拟量输入通道和1个模拟量输出通道，更加完备了其控制的功能。

西门子200系列的PLC配套的编程软件使用的是V4.0 STEP 7 MicroWIN SP3，是汉化版的编程软件。其安装也非常简单：首先将我们配套光盘放入光驱，打开文件夹STEP7 V4.0，双击Setup.exe文件，按照步骤操作来进行英语版的安装。

如果想升级为汉化版，还需安装STEP7_MicroWIN_V40_SP3。在其安装过程中会提示卸载刚安装的STEP7 V4.0程序，只有卸载了它才能继续安装。安装完以后，执行下列操作：

1.打开程序；

2.点击菜单选项里的Tools选项，选择Options；

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3.选择左侧General里Language选项中的Chinese；

4.点击OK，再打开程序，就完成了版本的汉化。

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JPSM-H1四层电梯控制实验

一、实验目的：练习基本指令、定时器、逻辑控制等指令。掌握构建实际PLC

控制系统的能力。

二、系统特点：

实验装置能够进行电梯轿厢升降和电梯门开关两组控制，且可以结合起来进行实验。轿厢升降和电梯门开关由两个直流电机分别控制。每层电梯门旁都装有呼叫电梯上下行的按钮，轿厢内有1至4层的内部选择按钮和开关门按钮，轿厢运行的井道内装有楼层定位行程开关，电梯门两侧有开关门定位行程开关。

系统选用了按钮功能与指示灯功能合一的高级发光按钮，按钮信号与指示灯信号能够分别控制，既可关联亦可分离，不仅直观生动，而且更接近生活实际。其中，开门关门按钮是与指示灯相关联的，按钮按下的同时指示灯发光，按钮弹起指示灯熄灭。

PLC输入信号有6个外部呼叫按钮信号、4个内部选择按钮信号、4个楼层定位信号、2个内部开关门按钮信号和2个开关门定位信号共18个；

PLC输出信号有2个升降控制信号、2个开关门控制信号、6个外呼指示灯信号和4个内选指示灯信号共14个。

为防止电机越位运行发生故障，系统设计了硬件保护电路。只要轿厢碰到一楼的行程开关，升降电机电源即刻便被切断，电梯停止下降，但上升运行功能不受影响；若轿厢碰到四楼的行程开关，电机即刻断电使电梯停止上升，同时不影响电梯下降。开关门运行系统也具有相同功能。 三、PLC编程要求： 1.开关门控制实验：

按下开门按钮，电梯门打开，碰到开门限位停止一段时间，自动关门； 开门过程中按关门按钮，则停止开门动作，电梯门立刻关闭； 关门过程中按开门按钮，则停止关门动作，电梯门立刻打开。 2．外呼升降控制实验：

按4层下呼按钮，按钮指示灯亮，电梯上升；升到四层时停止，4层下呼按钮指示灯灭；

按1层上呼按钮，按钮指示灯亮，电梯下降；降到一层时停止，1层上呼按钮指示灯灭。

当电梯响应4层下呼信号时，电梯向上运行，此时可以接收并记忆1层的上呼按钮的信号；电梯上升到4层并等待一段时间后，响应1层上呼信号。电梯响应1层上呼信号时，同样可以记忆4层下呼按钮信号。 3．内选升降控制实验：

电梯响应内部面板信号1—4，顺向优先执行。对内选信号具有记忆功能。有

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内选信号输入时对应的指示灯亮，命令完成后消除。 4．综合控制实验：

(1) 行车方向由内选信号和外呼信号共同决定,顺向优先执行； (2) 行车途中如遇呼梯信号时,顺向截车,反向不截车； (3) 内选信号、呼梯信号具有记忆功能,执行后解除； (4) 内选信号、呼梯信号均由信号灯指示； (5) 到达呼梯层后自动开门，延时自动关门，在此过程中按开关门按钮可以随

时改变其动作；

(6) 自动关门后，根据呼叫信号自动行车； (7) 行车时不能开门，开门时不能行车。

I/O分配:

输入信号 信号元件及作用 元件或端子位置 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 I1.6 I1.7 I2.0 I2.1 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 关门按钮 1层上呼按钮 2层下呼按钮 2层上呼按钮 3层下呼按钮 3层上呼按钮 4层下呼按钮 开门按钮 关门限位信号 在本面板 1层限位信号 2层限位信号 3层限位信号 4层限位信号 开门限位信号 1层内呼按钮 2层内呼按钮 3层内呼按钮 4层内呼按钮 关门控制信号 1层上呼指示灯 2层下呼指示灯 2层上呼指示灯 3层下呼指示灯 3层上呼指示灯 6 第 页

输出信号 控制对象及作用 元件或端子位置 在本面板 Q0.6 4层下呼指示灯 Q0.7 开门控制信号 Q1.0 下降控制信号 Q1.1 上升控制信号 Q1.2 1层内呼指示灯 Q1.3 2层内呼指示灯 Q1.4 3层内呼指示灯 Q1.5 4层内呼指示灯 四、组态王画面设计任务: 1、用组态王画面来离线完成PLC控制的效果。即不用PLC，只用计算机来模拟PLC

控制的效果。

2、组态王画面在线显示PLC控制结果。

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JPSM-H2交通灯、数码管、天塔之光实验任务书

JPSM-H2-1天塔之光实验

一．实验目的: 练习基本指令，把握编程的灵活性和简洁性；

发光二极管的排列顺序。

二．PLC编程任务: 1、发射型闪烁控制：

L1灯亮2秒后灭，接着L2、L3、L4、L5灯同时亮2秒后灭，接着L6、L7、L8、L9灯同时亮2秒后灭，接着L10、L11、L12、L13 灯同时亮2秒后灭，接着L1灯亮2秒后灭，??如此循环。 I/O分配: 输出信号 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 控制对象及作用 元件或端子位 L1 L2、L3、L4、L5 天塔之光实验板 L6、L7、L8、L9 L10、L11、L12、L13 8 第 页

2、顺序型闪烁控制：

L1灯亮2秒后灭，然后L2灯亮2秒后灭， L3灯亮2秒后灭 ??L13灯亮2秒后灭，接着L1灯亮??如此循环。

I/O分配: 输出信号 控制对象及作用 元件或端子位 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.0 Q1.1 Q1.2 Q1.3 Q1.4 L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8 L9 L10 L11 L12 L13 天塔之光实验板

3、顺序亮控制：

L1灯亮，2秒后L2灯亮，再过2秒后L3灯亮 ??再过2秒后L13灯亮，此时灯全部点亮。再过2秒后全部灯灭，接着L1灯亮??如此循环。 I/O分配:

输出信号 控制对象及作用 元件或端子位 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.0 Q1.1 Q1.2 L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8 L9 L10 L11 9 第 页

天塔之光实验板

Q1.3 L12 Q1.4 L13 4、有时间可以将上述三个实验连接在一起，连续交叉循环控制。或者根据需要可以进行其他组合,达到完全熟悉编程的目的。 三．上位机画面设计任务: 1、用组态王画面来离线完成PLC控制的效果。即不用PLC，只用计算机来模拟PLC控制的效果。

2、用组态王画面在线显示PLC控制结果。用组态王画面的按钮可以在线进行控制。

JPSM-H2-2拨码盘数码管的实验

一、实验目的:学习和掌握数值之间的转换，七段码显示转换。了解位选交替控

制的原理和控制要求。

二、实验原理:

拨码盘的工作原理：该实验板所用的拨码盘可将十进制数字转换成8421码后输出。由于有两位数字需要显示，为了节省PLC输入输出口故采用了位选信号。整个电路原理如下图：

数码管的工作原理：数码管的显示我们也采用了交替扫描显示的办法，即两个数码管共用一组码段输出口，具体的分配需要位选信号来控制。因为扫描速度快，而且发光管的余辉作用和人眼本身的延迟性，可以使两个管子的闪烁看不出。

下面给出段码指令中所使用的七段码段码表：

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三．PLC编程任务:

1、读单个拨码盘的数据，并显示在单个数码管上，在拨码盘改变了数字后，数码管马上跟随变化。实验时将拨码盘和数码管选定的一组位选端直接与电源的24V连接。 I/O分配:

输入信号 信号元件及作用 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 拨码盘1口 拨码盘2口 拨码盘4口 拨码盘8口 元件或端子位置 拨码盘数码管实验区 输出信号 控制对象及作用 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 数码管a段 数码管b段 数码管c段 数码管d段 数码管e段 数码管f段 数码管g段 元件或端子位置 拨码盘数码管实验区

2、读两个拨码盘的数据，并分别显示在两个数码管上。

要求：两个数码管显示清晰不闪烁并可随时跟随各自的拨码盘数字的改变而改变。 I/O分配: 输入信号 信号元件及作用 第11 页

元件或端子位置 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 拨码盘1口 拨码盘2口 拨码盘4口 拨码盘8口 拨码盘数码管实验区 输出信号 控制对象及作用 元件或端子位置 Q0.0 数码管a段 Q0.1 数码管b段 Q0.2 数码管c段 Q0.3 数码管d段 Q0.4 数码管e段 Q0.5 数码管f段 拨码盘数码管实验区 Q0.6 数码管g段 Q1.0 拨码盘个位位选 Q1.1 数码管个位位选 Q1.2 拨码盘十位位选 Q1.3 数码管十位位选 四．上位机画面设计任务: 1.用组态王画面来离线完成PLC控制的效果。即不用PLC，只用计算机来模拟PLC控制的效果。

2. 用组态王画面在线显示PLC控制结果。用组态王画面的按钮可以在线进行控制。

JPSM-H2-3交通灯控制实验

一．实验目的: 练习基本指令，把握编程的灵活性和简洁性。 二．PLC编程任务:

本实验在十字路口交通灯控制实验区内完成,交通灯分东西、南北两组，控制规律相同,工作时序图如下:

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I/O分配:

输出信号 控制对象及作用 元件或端子位置

Q0.0 东西绿信号灯 Q0.1 东西黄信号灯 Q0.2 东西红信号灯 交通信号灯实验区 Q0.3 南北绿信号灯 Q0.4 南北黄信号灯 Q0.5 南北红信号灯 2.上述实验中增加如下控制内容：绿灯亮时本实验板的数码管显示15，然后每隔1秒钟，数码管显示的数减1，减小到5秒后，数码管显示的数闪亮，直到数码管的显示数为0。黄灯亮时数码管灭，红灯亮时重复绿灯亮时的过程。进行本实验条件为开关量输出口大于等于15个，其I/O分配如下： I/O分配:

输出信号 控制对象及作用 元件或端子位置 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 东西绿信号灯 东西黄信号灯 东西红信号灯 南北绿信号灯 南北黄信号灯 南北红信号灯 数码管个位选 数码管十位选 第13 页

交通信号灯实验区 交通信号灯实验区 交通信号灯实验区 交通信号灯实验区 交通信号灯实验区 交通信号灯实验区 数码管实验区 数码管实验区 Q1.0 数码管线a 数码管实验区 Q1.1 数码管线b 数码管实验区 Q1.2 数码管线c 数码管实验区 Q1.3 数码管线d 数码管实验区 Q1.4 数码管线e 数码管实验区 Q1.5 数码管线f 数码管实验区 Q1.6 数码管线g 数码管实验区 3.按钮人行道的控制 人行道口常态亮红灯,当人行道口的按钮按下时，人行道的交通灯绿灯随下一次十字路口的南北绿灯亮一次,之后再次一直亮红灯。在人行道亮过绿灯的1分钟内按下人行道按钮均不响应。1分钟之后按下可重复前面的动作 。 I/O分配:

输入信号 信号元件及作用 元件或端子位置 I0.1 人行道按钮 交通信号灯实验区 输出信号 控制对象及作用 元件或端子位置 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 东西绿信号灯 东西黄信号灯 东西红信号灯 南北绿信号灯 交通信号灯实验区 南北黄信号灯 南北红信号灯 人行道绿灯 人行道红灯

三．上位机画面设计任务:

1.用组态王画面来离线完成PLC控制的效果。即不用PLC，只用计算机来模拟PLC控制的效果。

2.用组态王画面在线显示PLC控制结果。用组态王画面的按钮可以在线进行控制。

组态王设计示例图：

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JPSM-H4 旋转运动实验板

JPSM-H4-1直流电动机旋转实验

一、实验目的：学习PLC输出口PWM的控制要求和方法，了解模拟量输入的原理

和转换方法

二、系统的组成

设定值：0-10V连续变化的电压模拟量； PWM：电动机输入电压的占空比； DIR：电动机正反转控制信号。

PLS：电动机转动角度的测量 三、 系统的特点

直流电机采用了PWM脉宽调制的方法对转速进行控制，实现了电动机转速可调的功能。PWM脉冲是通过编程，由PLC输出口Q0.0或Q0.1来输出完成的，通过外加的驱动电路来直接控制直流电动机的运转。DIR信号控制电动机的正反转，为0时，电动机正转，为1时，电动机反转。

旋转圆盘的旁边安装了一个对射式的光电传感器，圆盘被黑条分成了20等份，这样，根据光电传感器在圆盘旋转时接收到的脉冲信号就可以计算出圆盘旋转的角度了。在测量脉冲个数时，程序中选用的测量口要将输入的滤波值设得尽量小一些。修改的位置是在编程软件的系统块中的输入滤波器中。 四、PLC编程任务

1．电动机的正反转控制：

在电机正向旋转的时候，当按下正反转开关，电机先停止3秒钟后开始反方向旋转。当弹起正反转开关后，电机也先停止3秒钟后再改变方向运转。PWM周期在100—2000之间选择，占空比为50%。 2．电动机的的模拟量开环控制（设定值为模拟量输入）：

用输入的0-10V对应PWM脉冲的占空比0-100%，来控制输出给电动机的电压变化，以达到电动机转速模拟量开环控制的目的。 3．直流电动机的闭环PID闭环控制：

如果没有模拟量输入模块，而有拨码盘数码管实验板，则系统的设定值可以由拨码盘完成。速度的测量是由PLS计数输入值与时间之间的比值计算出来的，可以用数码管将其转速直接的显示出来。执行机构是由PLC输出的PWM信号来控制的。 I/O分配: 输入信信号元件及作用 元件或端子位置 号 I0.0 启动按钮 旋转运动 I0.1 停止按钮 直流电机区 第16 页

I0.2 I0.3 A+ 输出信号 Q0.0 Q0.1 正反转 脉冲输入PLS 设定值 控制对象及作用 元件或端子位置 PLS DIR 旋转运动 直流电机区

四、 上位机画面设计任务

用组态王画面在线显示PLC控制结果：历史数据在线显示。在组态王画面可设定PID参数，可改变设定值。

组态王程序示例图：

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JPSM-H4-2步进电动机旋转实验

一、实验目的：学习PLC输出口PWM的控制要求和方法，了解PLC脉冲输出的方法

和步进电机的工作原理。

二、系统的组成

设定值：0-10V连续可调的电压模拟信号； PLS：步进电动机脉冲输入口；

DIR：步进电动机正反转控制信号。 三、系统的特点

步进电机需要的是一个占空比固定为50%，频率和脉冲个数可调的PTO脉冲信

号，我们选用的步进电机是每接收一个脉冲走一步，其步距角为7.5度，即48个脉冲转一圈。频率的调节可以完成速度的控制，脉冲个数的调节可以实现转动角度的控制。 四、PLC编程任务

1. 电动机的正反转控制：

电极开始正转， PLC收到反转信号输入时，先停止旋转3秒，再改变方向反向旋转。PLS的频率为200Hz。 2. 步进电动机的模拟量开环转速控制

用输入的0-10V对应步进电机可调范围内的脉冲频率，以达到步进电动机转速模拟量开环控制的目的。

步进电动机的转速变化率过快，会出现丢步甚至堵转。所以增减速时，要按事先经过实验确定的脉冲变化范围来改变步进电动机输入口的脉冲频率。

3. 步进电动机的转速控制（设定值用拨码盘输入）

如果不用模拟量输入模块，可以用拨码盘数码管实验面板，系统的设定值可以由拨码盘完成。拨码盘上的0～99对应运行周期4000us～1000us。

I/O分配: 输入信信号元件及作用 元件或端子位置 号 I0.0 启动按钮 I0.1 停止按钮 I0.2 正反转 旋转运动 I0.3 拨码盘8 步进电机区 I0.4 拨码盘4 I0.5 拨码盘2 I0.6 拨码盘1 第18 页

输出信号 Q0.0 Q0.1 模拟量 输入 A+ 控制对象及作用 元件或端子位置 PLS脉冲信号 正反转DIR信号 信号元件作用 电压模拟量设定值 旋转运动 步进电机区 元件或端子位置 旋转运动 步进电机区

五、 上位机画面设计任务:

用组态王画面在线显示PLC控制结果：历史数据在线显示。

JPSM-H5 直线运动模型实验板 JPSM-H5-1直流电动机直线运动实验

一、 实验目的：学习基本指令、比较指令、PWM和PTO等；

了解计数器的工作方式和用计数功能测量运动距离的编程方法。

二、系统的组成:

配有减速箱的直流电机带动一个滑块(小车)上下运动。在小车的运动范围内还安装了四个接近开关、与它对应的四个按钮和四个指示灯。面板上有刻度，可以直接测量小车的运动距离。

本系统配有计数器，其工作原理如下。电动机的后部安装了一个对射式的光电传感器，电机自身的主轴上连接了一个半圆的小挡板，这样电机主轴每转一圈，小挡板就会遮挡一次光电传感器的光源，光电传感器产生一个脉冲。脉冲经过放大整形后输出给PLC。

编写并运行对主轴的旋转圈数记数的程序，再查看滑块的实际运行距离后，可计算小车运行单位距离所需要的脉冲数。

有了上述计数器，可以对小车进行位置控制。

可以在编程软件系统块中的输入滤波器中，设定输入滤波值。编程中用计数器时，程序中选用的测量口的输入滤波值尽量设的小一些为好。 三、 PLC编程任务:

1．自动固定运行实验：按启动按钮，小车（滑块）向下运行到限位开关1处后向上运行，到限位开关3处后向下运行，到限位开关2处后向上运行，到限

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位开关4处后向下运行，到限位开关1处后重复上述动作。

SQ1 SQ2 SQ3 SQ4 限位开关1 限位开关2 限位开关3 限位开关4 控制时序为：

启动后小车先自动到达SQ1，

SQ1-----?SQ3-----?SQ2----?SQ4----?SQ1(重复执行) 1． 配制鸡尾酒实验：

“酒杯”从开始位置出发，分别到三个不同的位置取酒，然后回到初始位置，完成三色鸡尾酒的配制。酒杯最初停在初始位置SQ1处，按下SB1按钮，酒杯向前运行到第一个储酒罐SQ2处停后取酒，再按下SB1按钮，酒杯继续向前运动到第二个储酒罐SQ3处停止后取酒，再按下SB1按钮，酒杯再次向前运行到第三个储酒罐SQ4处停后取酒，最后再按一下SB1按钮，酒杯将回到初始位置处停止。

3．小车送料实验：四个按钮控制小车为对应的 四个地点送料，按下启动按钮小车可以运行，按下停止按钮小车立即停止运行。当小车响应了某个地点的请求后，小车运行到该地点。小车运行期间和到某地后装卸料期间不能响应其他按钮的请求。装卸料期间所用时间为5秒，装卸料期间亮灯。因装卸料期间不能响应其他按钮的请求，所以亮灯期间不能响应其他按钮的请求。

4．钻床钻孔实验：钻头从初始位置开始向下进行钻深孔操作，钻孔过程中，钻头向下钻一段距离后，返回初始位置退刀，然后再向下钻一段距离后，再返回初始位置，如此反复，完成钻深孔的工作过程。按下启动按钮开始钻孔过程，按下停止后钻头运行立即停止。

5．固定距离的运行： 按启动按钮，滑块运行到限位开关2处，启动记忆置位。滑块上行，脉冲计数达到100个时下行，脉冲计数达到300个时上行，脉冲计数达到400个时脉冲计数清零，重复上述运行过程。

6．指定距离的运行：同上位机组态王连接，可以实现在计算机上指定小车的运行距离和方向，由小车来自动执行的功能。

I/O分配: 输入信号 I0.0 I0.1 I0.2 信号元件及作用 脉冲输入 PLS 限位开关 SQ1 限位开关 SQ2 第20 页

元件或端子位置 直线运动 直流电机区 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 输出信号 QO.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5

限位开关 SQ3 限位开关 SQ4 按钮SB1 按钮SB2 按钮SB3 按钮SB4 启动按钮 停止按钮 控制对象及作用 正转 反转 灯 L1 灯 L2 灯 L3 灯 L4 元件或端子位置 直线运动 直流电机区

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JPSM-H5-2步进电动机直线运动实验

一、 实验目的：

了解步进电动机的特点和工作方式。学习PLC高速脉冲输出的计算和使用。 二、系统的组成

二相步进电机带动滑块(小车)运动。在小车的运动范围内还安装了四个接近开关、与它对应的四个按钮和四个指示灯。面板上画上了刻度，可以直接测量小车的运动距离。

驱动步进电机需要占空为50%、频率和脉冲个数可调的PTO脉冲信号。本系统的步进电机是每接收一个脉冲走一步，其步距角为7.5度，即48个脉冲转一圈。小车走1毫米所需要的脉冲数，可以通过实验自己来计算。调节频率可以完成小车运行速度的控制，调节脉冲个数可以实现对小车运行距离的控制。 二、 PLC编程任务

a) 自动固定运行实验：

按启动按钮，小车向下运行到限位开关5处后向上运行，到限位开关7处后向下运行，到限位开关6处后向上运行，到限位开关8处后向下运行，到限位开关5处后重复上述动作。

按停止按钮则停止运行，按启动按钮则继续运行。

SQ5 SQ6 SQ7 SQ8

限位开关5 限位开关6 限位开关7 限位开关8

控制时序为：

启动后小车先自动到达SQ5，

SQ5-----?SQ7-----?SQ6----?SQ8----?SQ5(重复执行)

2．配制鸡尾酒实验：程序运行后“酒杯”运行到初始位置SQ5处，按下SB5按钮，酒杯运行到第一个储酒罐SQ6处停止后取酒，再按下SB5按钮，酒杯运动到第二个储酒罐SQ7处停止后取酒，再按下SB5按钮，酒杯运行到第三个储酒罐SQ8处停止后取酒，再按一下SB5按钮，酒杯回到初始位置处停止。

3．本程序为小车运料程序。四个按钮控制小车为对应的 四个地点送料，按下启动按钮小车可以运行，按下停止按钮小车立即停止运行。当小车响应了某个地点的请求后，小车运行到该地点。小车运行地期间和到某地后装卸料期间不能响应其他按钮的请求。装卸料期间所用时间为5秒，装卸料期间亮灯。因

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装卸料期间不能响应其他按钮的请求，所以亮灯期间不能响应其他按钮的请求。 按启动按钮时，如小车不在限位开关处则移动到有限位开关处。

4．钻床钻孔实验：钻头从初始位置（限位开关8处）开始向下进行钻深孔操作.钻孔过程中,钻头向下钻一段距离后,返回初始位置,然后再向下钻一段距离后再返回初始位置,如此反复,完成钻深孔的工作过程.

按启动按钮后,滑块移动到限位开关8处，开始钻孔过程,按下停止后钻头运动立即停止

5．固定距离的运行：通过给定步进脉冲数来控制小车移动的距离.

具体要求：按启动按钮小车运行到限位开关5处，接着步进电机正转（滑块向上运行）210步，接着反转100步，接着正转300步，接着反转410步，接着正转210步后停止运行。按停止按钮后再按启动按钮则重复上述过程。按停止按钮则电机立刻停止运行。

6．指定距离的运行：同上位机组态王连接，可以实现在计算机上指定小车的运行距离和方向，由小车来自动执行的功能。

四．I/O分配:

输入信号 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 输出信号 QO.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 信号元件及作用 限位开关 SQ5 限位开关 SQ6 限位开关 SQ7 限位开关 SQ8 按钮 SB5 按钮 SB6 按钮 SB7 按钮 SB8 启动按钮 停止按钮 控制对象及作用 PLS脉冲输出信号 正反转DIR信号 L5 L6 L7 L8 元件或端子位置 直线运动 步进电机区 元件或端子位置 直线运动 步进电机区

第23 页

JPSM-H6混料罐控制实验

一、实验目的：练习基本指令，定时器指令和循环控制功能，也可练习顺序控

制指令。

二、PLC编程任务：

该实验板模拟两种不同液体材料的混合流程。两种液体分别由两个泵控制(泵1输出液体A，泵2输出液体B)，按下启动按钮后，A和B两种不同液体分别进入混料罐内，然后由搅拌电机带动叶轮对液体进行充分搅拌，搅拌完成后由泵3将混合得到的液体送入下道工序，如此循环运转。在运行过程中，如果按下停止按钮，系统并不立即停止，而是在完成这一次的混料过程之后停止，不再进行下一个周期的工作。

我们可以按下面的时序对泵和搅拌电机进行控制。

图中的 T1，T2，T3，T4 时间长短可由实验者根据实验的实际情况来选择，大约一般在5—15秒钟。不过一定要保证进入混料罐的两种液体的和不能超过总液位的2/3，这样可以避免溢漏；但也不能低于搅拌叶片的位置，这样就会造成搅拌电机的空载运行，影响电机的使用寿命。

如果有能力的话，可以将四个时间均设为变量，分别放置于PLC内部的四个寄存器中。这样当运行程序时可以利用MICROWIN的状态图监视，用数据强制功能进行修改，利用数据传送命令送到PLC中实现时间的修改功能。在编写了上位机组态王程序的基础上，也可以在组态王中连接时间变量，来调整运行时间。 I/O分配: 输入信号 信号元件及作用 元件或端子位置 I0.0 I0.1 启动按钮1 停止按钮2 泵顺序控制 实验面板 输出信号 控制对象及作用 元件或端子位置 第24 页

Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 搅拌 泵1 泵2 泵3 泵顺序控制 实验面板

三、组态王画面设计任务:

1.用组态王画面来离线完成PLC控制的效果。即，不用PLC，只用计算机来模拟PLC控制的效果。

2.用组态王画面在线显示PLC控制结果。用组态王画面的按钮可以在线进行控制。 组态王设计示例图：

第25 页

JPSM-H7 机械手实验

系统特点：

实验系统的运动部分有两个自由度，能够左右、上下运行。

左右行电机装在实验箱内，可以通过两个轮轴带动机械手装置沿两条不锈钢平行导轨运动。左右行轨道两端各装有一个行程传感器，机械手行驶到轨道终点时，传感器就会被触发，产生一个输入信号，编程时可以用此信号限定机械手的行程，防止其撞击轨道两端的轮轴。

左右行部分选用的是带减速箱的直流电机，可以将数千转乃至上万转的转速降到百转以下。实验箱内装有一个对射式光电传感器，电机主轴连接着一个弧形挡板，主轴每转一圈，挡板就触发光电传感器一次，产生一个脉冲，脉冲经放大整形后输入到PLC。实验时可以通过PLC编程软件的监视功能来查看主轴旋转的圈数，用其与实际运行距离相除，即是机械手行走单位距离所需的脉冲数，这样就可以对机械手在各货位之间左右运行实现精确控制。

升降电机安装在机械手顶端。当它运行时，一个与其主轴相连的螺杆随之旋转，带动升降装置沿竖直轨道完成上下运行动作。在上下轨道的两端，安装了两个行程开关。当升降机构运动到上下限位位置时，只要碰到行程开关，电机便自动断电，升降运动停止。由于从硬件上实现了这种保护功能，即使编程错误，升降机构也不至于上下碰撞损坏部件。

升降装置下端连接着一个电磁铁装置，在实验面板的“磁铁”端口接通24V电时，可以吸取钢球。

机械手的下方水平嵌装着一块铝质物料托钣，钣上有七个凹孔，可以放置实验用的钢球。面板上与凹孔对应的位置印有刻度线及序号，实验中可起到记录或检测左右行脉冲数等作用。

需要注意的是：电磁铁长时间通电会发热甚至烫手，实验时切忌用手触摸，以免烫伤；同时为维持电磁铁的使用寿命，连续通电时间不宜过长。

手动控制实验

一、实验目的: 熟悉基本指令以及实验设备的使用方法。 二、PLC编程任务: 实现机械手手动控制。由于逻辑关系和程序复杂，应将程序

分步按控制要求设计。 1、控制要求：

实现机械手左右移动。

按下向左按钮，机械手向左移动，到达左限位开关后停止； 按下向右按钮，机械手向右移动，到达右限位开关后停止。

第26 页

2、控制要求：

实现机械手上下移动。

按下向上按钮，机械手向上移动，到达上限位开关后停止； 按下向下按钮，机械手向下移动，到达下限位开关后停止。 3、控制要求：

实现机械手左右、上下移动。

按住向左按钮，机械手向左移动，到达左限位开关后停止； 按住向右按钮，机械手向右移动，到达右限位开关后停止； 按住向上按钮，机械手向上移动，到达上限位开关后停止； 按住向下按钮，机械手向下移动，到达下限位开关后停止。 4、控制要求：

机械手下方是一个有7个货位的物料托钣，货物是可以被机械手电磁铁吸引的钢球。当机械手运行到最下端时，按下吸附（或松开）按钮后可以吸住或释放物料。可手动操作实现物料从一个位置移动到另一个位置。

I/O分配: 输入信号 信号元件及作用 元件或端子位置 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 向左按钮 向右按钮 向上按钮 向下按钮 吸附按钮 松开按钮 左限位 右限位 上限位 下限位 机械手实验面板 输出信号 控制对象及作用 元件或端子位 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 机械手左行 机械手右行 机械手上行 机械手下行 电磁铁吸附 机械手实验区 第27 页

左右定距运行实验

一、实验目的：了解计数电路的工作原理，掌握脉冲计数计算和编程方法。 二、PLC编程任务：实现机械手左右指定距离的运行。 1、测量要求：

机械手的左右运行可以由一个计数电路来测量其移动距离。

1）手动将机械手移动到货位1的位置（从电源模块直接将24V+连接到机械手面板的“左行”端，就可以实现机械手左行）。

2）编写脉冲计数程序，下载到PLC中运行，打开PLC的实时监视功能后，按下启动按钮，机械手向右运行，当机械手运行到货位7时及时按下停止按钮，机械手停止运行。查看监视画面中计数器的计数值，根据运动距离来计算每运行1个货格所需要的脉冲数。

可以根据这个计算值来控制机械手左右的运动距离。在测量脉冲个数时，为避免漏记脉冲，程序中选用的测量口要将输入滤波值尽量设的小一些，修改的位置是在编程软件的系统块中的输入滤波器中。

（注意：运行每格距离约需脉冲67个，从“1”到“7”约需脉冲400个，对于不同电机，需要的实际脉冲数目略有差异，实验时请自行调整） 2、控制要求：

第一次按下启动按钮，机械手向上向左运动，直到碰到上限位和左限位位置停。再次按下启动按钮后，机械手向右运行到货位1处，具体的脉冲个数根据提前的测量计算出来(从左限位到货位1处经验值为10个脉冲)。 3、控制要求：

当再次按下启动按钮后让机械手向右运行到货位2停止，再次按下，运行到3的位置停止，依次类推。当到达7的位置后，再次按下启动按钮，机械手将会换向运行到6停止，再次按运行到5，可如此循环反复。

I/O分配：

输入信号 信号元件及作用 元件或端子位置 I0.0 I0.1 I0.4 I0.5 I0.6 I1.0 I1.1 I1.4 向左按钮 向右按钮 吸附按钮 松开按钮 启动按钮 左限位 右限位 PLS 机械手实验面板 第28 页

输出信号 控制对象及作用 元件或端子位 Q0.0 Q0.1 机械手左行 机械手右行 机械手实验区 单步控制实验

一、实验目的: 熟悉基本指令以及实验设备的使用方法。 二、PLC编程任务: 实现机械手单步控制：

首先实现自动原点复位和初始位置（货位1处）定位功能。程序运行后，第一次按下启动按钮，机械手自动回到左限位和上限位位置（原点位置），再向右运行到货位1位置停止。在此基础上按启动按钮可以依次完成如下功能：

第二次按下启动按钮，机械手向下移动，到达下限位停止； 再按下启动按钮，机械手电磁铁吸附物料并向上移动，到达上限位停止； 再按下启动按钮，机械手向右移动，到达货位7停止； 再按下启动按钮，机械手向下移动，到达下限位停止； 再按下启动按钮，机械手电磁铁释放物料并向上移动，到达上限位停止； 再按下启动按钮，机械手向左移动，到达货位1停止。

再次按下启动按钮，机械手又会重复前面的动作，如果运行时间长，而引起累计误差的话，可以复位一次（复位的方法是将PLC停止后重新运行，再按启动按钮一次）。

（对于不同电机，从“1”至“7”所需实际脉冲数目与参考程序中略有差异，实验时请自行调整）

I/O分配： 输入信号 信号元件及作用 元件或端子位置 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 启动按钮 停止按钮 左限位 右限位 上限位 下限位 PLS 机械手实验面板 输出信号 控制对象及作用 元件或端子位 Q0.0 Q0.1 Q0.2 机械手左行 机械手右行 机械手上行 第29 页

机械手实验区

Q0.3 Q0.4 机械手下行 电磁铁吸附 机械手自动控制实验

一、实验目的: 熟悉基本指令以及实验设备的使用方法。 二、PLC编程任务: 实现机械手自动控制。

自动运行控制要求：

将PLC调到运行状态后，机械手首先自动回到左限位和上限位位置（即原点位置），然后向右运行到货位1位置（初始位置）停止。以上动作完成后，按下启动按钮一次，机械手连续运行“单步控制实验”中的动作，实现自动运行控制。

按下停止按钮时，机械手并不立即停止运行，而是到达货位7处，释放钢球后才停止。

I/O分配： 输入信号 信号元件及作用 元件或端子位置 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 启动按钮 停止按钮 左限位 右限位 上限位 下限位 PLS 机械手实验面板 输出信号 控制对象及作用 元件或端子位 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 机械手左行 机械手右行 机械手上行 机械手下行 电磁铁吸附 机械手实验区

三、上位机画面设计任务：

如果有时间，可以用组态王画面在线显示PLC控制结果，包括机械手的上下左右和吸附释放钢球效果。

第30 页

第31 页

JPSM-H8 多级皮带和材料分拣实验板

JPSM-H8-1多级皮带控制实验

一、实验目的:练习基本指令，定时器指令和循环控制功能，也可练习顺序控

制指令。

二、系统特点：模拟实际传送带，一级皮带将物品传送到二级皮带上，二级皮

带开始负责运送，接着二级皮带又将物品传送到三级皮带上。一般都不会把货物留在传送带上，所以我们编制程序的时候要考虑到实际情况，工作结束的时候，要顺次延时，将皮带上的物品传送完。当下部传送带出故障的时候，上面的传送带都要立刻停止传送，防止物品的堆积，而下部皮带则要先完成这一次的任务后才能停止。 三、PLC编程任务：

1.多级皮带输送机的控制规则如下：

按启动按钮后，下皮带输送机马上启动，2秒后中皮带输送机自动启动，再过2秒后上皮带输送机自动启动。

正常运行时，如果按停止按钮，上皮带输送机马上停止运动，2秒后中皮带输送机自动停止运动，再过2秒下皮带输送机自动停止运动。

正常运行时，如果上皮带输送机出故障（故障由故障按钮1模拟），则上皮带马上停止运行，表示出了故障。过2秒后中皮带停止运行，再过2秒后下皮带停止运行。

正常运行时，如果中皮带输送机出故障（故障由故障按钮2模拟），则中皮带马上停止运行，表示出了故障。上皮带也马上停止运行，过2秒后下皮带停止运行。

正常运行时，如果下皮带输送机出故障（故障由故障按钮3模拟），则下皮带马上停止运行，表示出了故障。上皮带和中皮带也马上停止运行。

皮带运行时对应的灯亮。 I/O分配: 输入信号 信号元件及作用 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 启动按钮 停止按钮 故障1 故障2 故障3 元件或端子位置 多级皮带 输送机控制面板 输出信号 控制对象及作用 元件或端子位置 Q0.1 M1、L1灯 多级皮带 Q0.2 M2、L2灯 输送机控制面板 Q0.3 M3、L3灯 2.前述运行规则的最后一条“皮带运行时对应的灯亮”改为：

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第一次按故障按钮则对应的灯亮，表示出故障。第二次按故障按钮则对应的灯灭，表示排除故障。第三次按故障按钮则对应的灯亮 ?，以此类推。有故障的情况下，按启动按钮则对应的灯闪烁，以表示有故障，此时三个电动机都不能启动。

I/O分配: 输入信号 信号元件及作用 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 启动按钮 故障1 故障2 故障3 停止按钮 元件或端子位置 多级皮带 输送机控制面板 输出信号 控制对象及作用 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 L1灯 L2灯 L3灯 M1 M2 M3 元件或端子位置 多级皮带 输送机控制面板

四、组态王画面设计任务:

1.用组态王画面来离线完成PLC控制的效果。即，不用PLC，只用计算机来模拟

PLC控制的效果。

2.用组态王画面在线显示PLC控制结果。用组态王画面的按钮可以在线进行控

制。

JPSM-H8-2材料分拣控制实验

一、实验目的:练习基本指令，定时器指令和循环控制功能，也可练习顺序控制

指令。

二、系统特点：

本实验功能是将钢球玻璃球分拣开来，检测元件使用的是金属传感器。当在传感器检测口处有金属时，传感器输出检测信号。实验具体的控制要求是，两种小球随机混合放置在上面的料口处，电磁铁1按照一定的频率动作来推动小球运动，当经过传感器处是钢球时，电磁铁2动作，便将钢球挡在第一个物料盒里，如果是玻璃球，电磁铁2不动作，球就滚到第二个物料盒里了，这样就完成了物料的分拣过程。

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三、PLC编程任务:

完成材料分拣的基本功能。

1）电磁铁1按一定的周期进行动作，一个周期进行一次分拣； 2）当传感器检测到金属球的时候，电磁铁2动作；

3）当传感器没有检测到金属球的时候，电磁铁不动作。 I/O分配: 输入信号 信号元件及作用 I0.0 I0.1 I0.2 传感器 启动按钮 停止按钮 元件或端子位置 材料分拣实验 面板 元件或端子位置 输出信号 控制对象及作用 Q0.1 电磁铁1 材料分拣实验 Q0.2 电磁铁2 面板 四、上位机画面设计任务: 组态王画面来离线完成PLC控制的效果。即，不用PLC，只用计算机来模拟PLC控制的效果。

用组态王画面在线显示PLC控制结果。 下面给出组态王示例图：

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JPSM-H10 音乐喷泉广场实验板

一、实验目的：练习基本指令，把握编程的灵活性和简洁性。 二、系统组成：

喷泉1、喷泉2、喷泉3和喷泉4分别是水泵1至水泵4的输入口。可用PWM对水泵的转速进行调速，以达到对喷水高度的控制目的。PLC主机一般只有Q0.0和Q0.1两个输出口可以输出可调脉冲，所以，建议喷泉1和喷泉2并联接Q0.0口，喷泉3和喷泉接Q0.1口。喷泉1、喷泉2、喷泉3和喷泉4不能独立地对水泵进行控制，必须和下面介绍的灯1、灯2、灯3和灯4接口配合。喷泉2和灯1决定泵1；喷泉2和灯2决定泵2；喷泉3和灯3决定泵3；喷泉4和灯4决定泵4。

1、2、3、4、5、6、7、i 分别接PLC主机的输出口，可以结合灯1、灯2、灯3和灯4对发光二级管进行控制。

灯1、灯2、灯3和灯4接PLC主机的输出口，分别作为组选信号，用来选中其对应组的彩灯和水泵。

现在举例说明：

如果灯1为1,即接PLC主机的灯1的输出口为1时，第一个电机及其上边的发光二级管才有可能得电：此时，如果喷泉1为1，则水泵1得电，如果1、2、3、4、5、6、7、i中的任何接口为1，则水泵1上边的对应接口的发光二级管得电。水泵1上边的发光二级管得电的数量无限制。

在某一时刻，灯1、灯2、灯3和灯4可以为1的数量不限。

只要1、2、3、4、5、6、7、i任意一个口上有信号，扬声器就发出对应的音调，如果同时有几个口有信号，则扬声器按照最高的一个音调发出声音。

三、PLC编程任务：

1．反复唱2、4、6、i ，第一个水泵的喷水高度随音乐的高低而变，第一

排发光二级管的发亮高度随音乐的高度而变。发亮高度以下的发光二级管同时亮。

2．反复唱2、4、6、i ，第一个水泵的喷水高度随第一个音符的高低而变，第

一排发光二级管的发亮高度随音符的高低而变。发亮高度以下的发光二级管同时亮。第二个水泵的喷水高度随第二个音符的高低而变，第二排发光二级管的发亮高度随音符的高低而变。发亮高度以下的发光二级管同时亮 ??，接着是第三个，第四个，第一个，依次类推依次类推。 3. 写歌曲，按前述的方法随音乐，对发光二级管和水泵进行控制

注：因为每个电机都会有一定不同，所以PWM要根据当前泵的喷水能力进行调

节。 I/O分配: 输入信号 信号元件及作用 元件或端子位置 第35 页

I0.0 I0.1 启动按钮 停止按钮 本实验板 元件或端子位置 输出信号 控制对象及作用 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.0 Q1.1

泵1泵2 泵3泵4 音符1音符2 音符3音符4 音符5音符6 音符7音符i 灯1 灯2 灯3 灯4 本实验板 如果使用输出点在14个以上的PLC，以按以下要求做实验： 1．反复唱1、2、3、4、5、6、7、i ，第一个水泵的喷水高度随音乐的高低而

变，第一排发光二级管的发亮高度随音乐的高度而变。发亮高度以下的发光二级管同时亮。

2．反复唱1、2、3、4、5、6、7、i ，第一个水泵的喷水高度随第一个音符的

高低而变，第一排发光二级管的发亮高度随音符的高低而变。发亮高度以下的发光二级管同时亮。第二个水泵的喷水高度随第二个音符的高低而变，第二排发光二级管的发亮高度随音符的高低而变。发亮高度以下的发光二级管同时亮 ??，接着是第三个，第四个，第一个，依次类推依次类推。

3. 写歌曲，按前述的方法随音乐，对发光二级管和水泵进行控制

注：因为每个电机都会有一定不同，所以PWM要根据当前泵的喷水能力进行调

节。 I/O分配: 输入信号 信号元件及作用 I0.0 I0.1 启动按钮 停止按钮 元件或端子位置 本实验板 元件或端子位置 输出信号 控制对象及作用 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 泵1泵2 泵3泵4 音符1 音符2 音符3 第36 页

本实验板 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.0 Q1.1 Q1.2 Q1.3 Q1.4 Q1.5 音符4 音符5 音符6 音符7 音符i 灯1 灯2 灯3 灯4

三、 上位机画面设计任务:

用组态王画面在线显示PLC控制结果：喷水的高度变化，相应的发光二级管亮。

PID回路控制指令

在过程控制中，经常涉及到模拟量的控制，构成闭环控制系统。而对于模拟量的处理，除了要对模拟量进行采样检测外，一般还要对采样值进行PID（比例+积分+微分）运算，根据运算结果，形成对模拟量的控制作用。

在S7-200中，通过PID回路指令来处理模拟量是非常方便的。

在闭环控制系统中，PID调节器的控制作用是使系统在稳定的前提下，偏差最小。

设偏差（E）为系统给定值（SP）与过程变量（PV）之差，即回路偏差，则输出M(t)与比例项、积分项和微分项的运算关系为：

M(t)?KC?e+KC?edt?M0+KC?de/dt

0t 式中的各个量都是时间t的连续函数，KC为回路增益，M0为回路输出的初始值。

为了便于计算机处理，需要将连续函数通过周期性采样的方式离散化。

Mn?KC?(SPn?PVn)?KC?TS/TI?(SPn?PVn)?MX?KC?TD/TS(PVn?1?PVn)

式中：Mn为第n个采样时可计算出来的回路控制输出值； en为第n个采样时刻的回路偏差；

en?1为第n-1个采样时刻（即前一次采样）的回路偏差； KC为回路增益；

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KI为积分项的比例系数； KD为微分项的比例系数； M0为初始值。 将上式改写如下：

Mn?KC?(SPn?PVn)?KC?TS/TI?(SPn?PVn)?MX?KC?TD/TS(PVn?1?PVn)

式中：KC为回路增益；

SPn为第n个采样时刻的给定值； PVn为第n个采样时刻的过程变量值； TS为采样时间间隔； TI为积分时间常数；

MX为第n-1个采样时刻的积分项值。

此公式包含9个参数，用于进行PID运算的监视和控制。在执行PID指令前，

要建立一个PID参数表，PID参数表如下

地址偏移PID参数 I/O类描 述 数据格式 量 型 0 I 过程变量当前值，0.0-1.0 PVn 4 8 12 16 20 24 28 32 SPn Mn KC TS TI TD I I/O I 双字，实数 I I I I/O I/O 给定值，0.0-1.0 输出值，0.0-1.0 回路增益，正、负常数 采样时间，单位为s,正数 积分时间常数，单位为min,正数 微分时间常数，单位为min,正数 积分项前值，0.0-1.0 最近一次PID运算的过程变量值 MX PVn?1 为执行PID指令，要对PID参数表进行初始化处理，即将PID参数表中有关的参数（给定值Mn、回路增益KC、采样时间TS、积分时间常数TI、微分时间常数TD），按照地址偏移量写入到变量寄存器V中。一般是调用一个子程序，在子程序中，对PID参数表进行初始化处理。

每个回路的给定值和过程变量都是实数,其大小、范围和工程单位可

能不同。在PLC进行PID控制之前，必须将其转换成标准化浮点表示法。步骤如下：

(1)将数值从16位整数转换成32位浮点数或实数；

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(2)将使数转换成0.0～1.0之间的标准化数值。

实际数值的标准化数值=实际数值的标准化数值或原始实数/取值范围+偏移量

其中：取值范围=最大可能数值-最小可能数值=3200（单极数值）或6400（双极数值）；

偏移量：对单极数值取0.0，对双极数值取0.5； 单极（0～3200）,双极（-3200～3200）

程序执行后，PID回路输出0.0～1.0之间的标准化实数数值，必须被转换

成16位成比例整数数值，才能驱动模拟输出

JPSM-H11 液位控制实验板

一、系统的组成：

设定值：连续可调的0-10V标准模拟量，对应期望的液位范围0-200mm； 测量值：4-20mA工业标准信号，对应的液位高度为0-200mm；

输出值：调节PLC输出的PWM信号的占空比控制水泵的转速，来调节进水量。 二、PLC编程任务：

本实验装置需要使用带模拟量的PLC模块来控制。

根据设定值，测量值和输出值进行PID运算来进行液位控制。

可进行手动/自动控制切换。手动方式可以用设定值旋钮改变液位高度，自动方式下进行PID运算，保持液位在某一高度。

通过改变进料量进行PID控制，调节阀门，改变出料量进行干扰，液位仍然保持不变。

I/O分配: 输入信号 信号元件及作用 A+ B+ I0.0 I0.1 I0.2 液位（模拟量） 设定值（模拟量） 启动按钮 停止按钮 自动 元件或端子位置 液位控制实验板 输出信号 控制对象及作用 Q0.0 水泵 元件或端子位置 液位控制实验板 三、上位机画面设计任务： 用组态王画面在线显示PLC控制结果：液位在线变化，历史数据在线显示。

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在组态王画面可设定PID参数，可改变设定值。 组态王设计示例图：

JPSM-H12 电动机-发电机组和温度控制实验板

JPSM-H12-1电动机-发电机组控制

一、系统的组成

设定值：连续可调的0-10V标准模拟量，对应期望的发电机发电电压0-10V； 测量值：0-10V工业标准信号，对应发电机发出的电压0-10V；

输出值：调节PLC的PWM信号的占空比控制电动机的转速，来调节发电机发出

的电压。

二 、PLC编程任务

本实验装置通过一个电动机驱动一个发电机发电，由设定值来决定发电机发出的电压。带动的发电机输出的电压经测量后由PLC进行PID运算，输出一个脉冲宽度可调的脉冲信号来控制电动机的转速，最终达到控制发电电压的目的。设定值上的电压要比测量值高一些，是由于传动有一定的能量损耗。

1、 通过旋钮改变设定值后，按下启动按钮，用PID控制电机转速，使测量值

的数值与设定值保持一致。

2、 用PID设置向导完成PID部分的参数设定，按下启动按钮，进行PID控制，

同样可以完成上述要求

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I/O分配: 输入信号 信号元件及作用 A+ B+ I0.0 I0.1 测量值（模拟量）设定值（模拟量） 启动按钮 停止按钮 元件或端子位置 本实验区 元件或端子位置 本实验区 输出信号 控制对象及作用 Q0.0

PWM脉冲

三、 上位机画面设计任务:

用组态王画面在线显示PLC控制结果：液位在线变化，历史数据在线显示。在组态王画面可设定PID参数，可改变设定值。

JPSM-H12-2温度控制实验

温度、压力，流量和液位是四种最常见的过程变量。其中温度是一个非常重要的过程变量，因为它直接影响燃烧、化学反应、发酵、烘烤、煅烧、蒸馏、浓度、挤压成形，结晶以及空气流动等物理和化学过程。温度控制不好就可能引起生产安全，产品质量和产量等一系列问题。 一、 系统的组成

设定值：连续可调的0-10V标准模拟量；

测量值：0-10V工业标准信号，对应实际温度的测量；

输出值：调节PLC的PWM信号的占空比控制灯泡的加热温度； 风扇：可用来快速降温，也可作为干扰来使用；

热敏电阻的阻值可以随着温度的改变而改变,通过测量热敏电阻的阻值可以得到电灯的表面温度。对应设定值的0-10V模拟量信号。

二、PLC编程任务

1.将设定值调大一些，对设定值进行PID运算，调节控制PWM输出信号的占空比，使灯泡温度与设定值电压相对应。

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2.在温度控制稳定后，让风扇运行，产生干扰，对温度进行PID控制。 注意：加热时面板玻璃和铝壳会发烫，避免皮肤的直接接触。 I/O分配: 输入信号 信号元件及作用 元件或端子位置 A+ 测量值（模入） B+ 设定值（模入） 温度控制实验面板 Q0.0 启动按钮 Q0.1 停止按钮 输出信号 控制对象及作用 元件或端子位置 Q0.0 PWM 温度控制实验面板 Q0.1 风扇 三、上位机画面设计任务: 用组态王画面在线显示PLC控制结果（历史数据）。在组态王画面可设定PID参数，可改变设定值。示例图如下：

建立组态王工程的一般过程

组态王的连接可以分为下面几步：

新建一个工程，在工程浏览器里，进行以下设置；

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1）组态王与PLC连接的通讯设置：

2）在数据词典中创建各种变量：

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3）绘制组态王画面：

4）对画面进行动画连接和变量连接：

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5）连接PLC运行进行检验调试。

按照以上的步骤来工作，我们就可以很轻松的实现组态王的设计和连接。具体的操作请参阅帮助或组态王手册。

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