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S7-200系列可编程序控制器实验系统实验指导书杭州电子科技大学自动化学院I目录第一章实验系统概述...................................................................................................................21.1S7-200系列可编程序控制器实验系统简介......................................................................21.2PLC基本实验平台..............................................................................................................31.2.1PLC基本实验平台概述......................................................................................................41.2.2实验界面介绍......................................................................................................................41.2.3实验接线..............................................................................................................................8第二章PLC实验程序设计..........................................................................................................92.1PLC实验程序设计概述......................................................................................................92.2程序设计步骤..............................................................................................................................92.3基本入门程序设计实验............................................................................................................12实验一熟悉S7-200编程软件的使用及程序编写方法...........................................................12实验二基本指令练习................................................................................................................22实验三基本指令实验…………………………………………………………………………..27实验四十字路口交通信号灯控制实验………………………………………………………..29实验五液体混合装置控制的模拟……………………………………………………………..31实验六四节传送带的模拟..........................................................................................................33第一章实验系统概述2第一章实验系统概述1.1S7-200系列可编程序控制器实验系统简介S7-200系列可编程序控制器实验系统是一套融合实验、实训及综合开发的新型学习系统，系统包括PLC基本实验平台、PC机以及柔性机电对象平台三个部分结构如图1.1所示。（1）PLC基本实验平台：包括基本的PLC输入输出点接口，开关按钮，指示灯，继电器，电源，A/D、D/A模拟量转换以及人机界面。（2）PC机：安装有SIMATICS7-200PLC系列使用的编程软件STEP7--Micro/WIN，SIMATICS7-300PLC系列使用的编程软件STEP以及人机界面使bcaa、PLC基本实验平台b、PC机c、柔性自动化机电对象图1.1实验系统构成第二章PLC实验程序设计3用的MCGS组态软件，并且设有串口，可以连接PLC和人机界面实现程序上传下载的功能。（3）柔性机电对象平台：机电对象平台由步进电机、伺服电机、交流异步电机及低压电器组成。三个电机各自驱动一台机构，其安装布局具有一定的层次性，便于模拟一些的工程实例。伺服电机输出轴端安装有分度转盘，其上的步进电机驱动滚珠丝杠直线运动机构，可与分度盘组成一个二自由度坐标系统。右侧交流异步电机驱动一个带轮机构，皮带上固定有黑色方块。黑色方块在带轮的驱动下可以上下直线运动，结合一侧的八个霍尔元件，可以实现直线运动位置控制实验（如传送带、电梯升降等实验）。机柜侧面安装有接线端子面板，各连接器信号端子，指示灯，传感器，输入输出电源端子汇总于此界面上，学生可以与PLC基本实验平台连接实验线运作电机进行实验。1.2PLC基本实验平台1.2.1PLC基本实验平台概述S7-200系列可编程控制器实验平台是浙江三鑫科技有限公司设计、制造的教学用实验仪器。该教学仪器实验台为台式设计，外形为方形，采用输入输出等功能分区界面，外置接线端子，便于使学生学习时接线。其面板端子按各型可编程控制器标准排布，可用于不同实验，扩展配置实验执行对象。本平台型号为SXPLC-226235，使用的CPU模块为西门子SIMATICCPU226CNDC/DC/DC，基本扩展模块为EM235模拟量输入/输出模块。该型号又分为两个子型号，用于工业现场总线网络和工业以太网络，分别配有PROFIBUS-DP模块EM277和工业以太网模块CP243-1。型号分别为SXPLC-226235-DP和SXPLC-226235-EN。组态人机界面选用和利时HT6720T型（或昆仑通态TPC7062KS型）7英寸高亮度TFT液晶显示屏。可配合S7-200PLC程序执行各类组态。1.2.2实验界面介绍S7-200系列可编程控制器实验平台的实验界面共分为6部分，分别为PLC输入端子界面，PLC输出端子界面，模拟量A/D、D/A转换界面开关电源界面，PLC安装槽以及组态人机界面，具体布局如图1-2：第二章PLC实验程序设计4图1-2PLC基本实验平台界面布局输入端子界面：位于PLC基本实验台右下方面板，如图1-3。主要包括PLC输入接线端子和开关按钮输入，其中PLC输入接线端子数量与可编程控制器输入侧接线端子使用数量相等，即可编程控制器输入侧接线端子外置延伸至输入面板上，方便学生接插。并以黑色与黄色区别公共端和输入点。图1-3输入端子界面输入点布局十二对钮子开关和按钮开关组，可选择上述输入接线端子连线。也可以根据需要，按钮与扭子开关串联搭配连接，如图1-4。图1-4输入端子界面按钮开关布局输出端子界面：位于PLC实验台右上方面板，，主要包括PLC输出接线端子（如图1-5）和LED输出（如图1-6）和继电器输出（如图1-7），其中PLC输出接线端子数量与可编程控制器输出侧接线端子使用数量相等，即可编程控制器输出侧输出端子界面PLC安装槽输入端子界面开关电源界面模拟量A/D、D/A转换界面组态人机界面第二章PLC实验程序设计5接线端子外置延伸至输入面板上，方便学生接插。图1-5输出端子界面输出点布局图1-6输出端子界面LED负载布局16个微型继电器的常开触点接线端子位于几面右侧32位接线端子上。端子按节电器的顺序编号自上而下的排列。学生根据需要挑选端子接线。图1-7输出端子界面继电器负载布局开关电源界面包括实验平台开关，-15-+15VDC电压表，以及相应的接线端子。与该区域相关供电体有AC-DC开关电源两个。其中，明纬S-35-24接220VAC输出24VDC电压，该开关电源为可编程控制器和触摸屏供电；另一个鸿海图1-8开关电源界面布局第二章PLC实验程序设计6JMD10-D12开关电源接220VAC输出12VDC电压，该开关电源为运放电路板供电。模拟量A/D、D/A转换界面位于PLC基本实验台输入端子界面中部，如图1-10。由模拟量端子排和两个电位器RP1和RP2组成，模拟量端子排中有两路A/D输入端子A+A-B+B-和一路D/A输出端子MO、VO，外部电压输入A或B端子组后经过实验台内部的一个跟随电路后输入EM235模块的A或B端子组，经程序运作后从EM235模块下方MO、VO端子输出，经由跟随电路后连接至面板上的MO、VO端子。其原理图如图1-10A+A-B+B-MOVOEM235A+A-B+B-MOVOMOVOA+A-B+B-INOUT输入面板跟随电路图1-10模拟量输入输出转换电路原理模拟量电压输入方向模拟量电压输出方向图1-9开关电源界面布局第二章PLC实验程序设计7两个电位器通电情况下，分别调节旋钮，两组OUT端与GND端可以各输出-12VDC—+12VDC的电压。PLC安装槽位于PLC基本实验台的中部（如图1-11），安装有一条标准DIN电器安装导轨，并且有PLC模块安装于其上。导轨长度最多适合安装一个40点I/O的S7-200PLC的CPU模块和三个16点I/O的扩展模块，安装好各模块需要用专用固定块将模块列紧固。图1-11PLC安装槽布局组态人机界面位于PLC基本实验台左上面板区域。1.2.3实验接线（1）电源引线的连接在开关电源界面区上有24VDC电源输出端，如下图所示：当PLC的输入输出回路或者其他用电器需要DC24V电源时，只需要从该电源输出端引出电源线即可。24VDC输出正端24VDC输出负端图1-1224VDC输出端子第二章PLC实验程序设计8禁止将电位器RP1和RP2的OUT和GND两端与该电源相连，否则将造成实验设备损坏！如果电源输出电压不正常，请先检查外部供电电源是否正常，然后再检查保险丝是否损坏，检查完毕如果都正常，请查看开关电源是否正确。（2）PLC的输入输出接线PLC的输入输出端子在接线之前，应将其对应的COM端口与电源的相关的端子进行连接。具体连接方式如下：PLC输出输出端的1M或2M接电源输出负端，连接完PLC的COM端以后，输出界面上1L+或2L+接电源输出正端。按钮、扭子开关的COM接电源输出正端，LED或继电器负载的COM端接电源输出负端。根据系统的IO接线图将对应的输入输出端子与各执行器或检测器件进行连接。第二章PLC实验程序设计9第二章PLC实验程序设计2.1PLC实验程序设计概述前面几章节分别对S7-200系列可编程序控制器实验系统进行了整体上的介绍和使用说明，包括对设备及元器件的型号，设备的软硬件结构、电气原理图、工作原理等。本章节将以实验为例说明实验系统的使用。引导学生和读者学习使用PLC程序编写和自动化系统控制。本章节从“标准化”、“工程化”、“规范化”等角度，教学生从PLC实验中体会到控制系统的设计步骤。选用的PLC实验具有代表性、先进性、实用性，体现出当前工业生产中一些主要的生产流程的特点，并且根据学生掌握知识的水平特点，由浅入深、循序渐进地安排实验内容。因此，作者选择了一些当前广泛应用的工程实例，如十字路口交通灯实验、运料小车、简易电梯等。这些实验的工艺流程清晰，且接近日常生活，对象的行为灵活多变，是很好的教学素材。2.2程