1、可编程控制器（PLC）实验实训装置 实验指导书1一、YX-80 系列 PLC 实训装置结构和器件配置YX-80 系列 PLC 实训装置采用开放台式结构，由实验屏和实验桌组成。实验屏是由主机（PLC ） 、A/D 模块、 D/A 模块、数字量调试单元、模拟量指示调节单元以及精钢结构环氧聚塑喷涂的框架组成，实验板挂放在实验屏上移动方便，互换性强，根据实验内容的需要可方便地组合成不同实验线路，是当今世界最流行的既实用美观又结构紧凑的教学实验装置。实验桌下储存柜中装有 14 块实验板和实验连接导线。用实验连接导线连接数字量调试单元上的有关部分可完成指令系统训练，用实验连接导线将数字量调试单元或模拟量指
2、示调节单元与实验板有关部分连接，可完成程序设计训练。该机增加了模拟量指示调节单元板和模拟量输入输出实验板，实现了模拟量的输入和输出的 PLC 控制，使功能更加齐全。该机的主要特点是可以选用任何一种型号 PLC 作为主机，通用性和灵活性很强。1、主机本装置采用德国西门子公司生产的 S7-200 微型可编程控制器为主机，配以 S7-200 的编程软件 STEP7Micro/WIM4.02、主机接口电路由数字量调试单元和模拟量指示调节单元构成主机接口电路，所有输入、输出接线端子都已合理的连接到面板上的香樵插座，实验时，只需将相关部分用插头线连接，即可完成各种实验。输入单元由 10 个带常开常闭触点复
3、合按钮（SB0SB9）和 2 个拨码器（A0A1）组成。如果将按钮的某一个或几个与主机输入点（X0X27）相接，改变这些开关的通断状态，即可对主机输入所需要的开关量。拨码器的作用是将十进制数码转换为 BCD 码。模拟量指示调节单元，由电压指示电路、模拟量输入、输出端口、信号源电路和整机电源电路 4 部分组成。1）电压指示。在模拟量指示调节单元上安置 015V 电压表 1 块，将电压表并接在模拟量输出回路中可指示该回路电压的大小。2）模拟量输入输出端子。可编程控制器（PLC）实验实训装置 实验指导书23）信号源。信号源含电压源与电流源。电压源是为模拟量输入设计的，其电压值 010V 连续可调，为
4、提高调节精度，增设精密多圈微调电位器调整最约 0.1V。电流源是专为模拟量输入口输入模拟信号设计的，其电流 020mA 连续可调。为提高调节精度，增设精密多圈微调电位器，细调电位器调整量约 1mA。4）整机电源。电源为 24V 直流稳压电源，供数字量调试单元、模拟量指示调节单元以及实验板等电路使用。电源具有短路保护功能，对于可能出现的误操作，均能确保主机以及本电源的安全。3、模拟实验板YX-80 系列 PLC 实训装置共配置模拟实验板 14 块： 电机控制 八段码显示和天塔之光 交通信号灯自控和手控 水塔水位自动控制 自控成型机 自控轧钢机 多种液体自动混合 自动送料装车系统 邮件分拣机 电梯
5、自控模型 机械手控制系统 五相步进电机模拟控制 自控飞锯 自控正、回火炉模拟实验板一般的开关量输入电路，由多少个单元电路构成，依图形化的控制系统要求决定。单元电路由开关按钮串联构成。模拟实验板开关量输出电路，是由开关量输出单元组成，单元电路数依模拟实验板上图形化的控制系统要求而定。可编程控制器（PLC）实验实训装置 实验指导书34、使用方法第一步：将主机模块和与实验相关的单元模块挂在装置支架上；第二步：打开总电源开关，通过电压表读数确认电源电压为交流 220V；第三步：若用个人电脑编写程序，先将编程电缆（适配器）的一端插接在电脑的 COM1 或 COM2 端，另一端插接在 PLC 主机上的 “
6、信号读入、写出”端口；启动电脑进入 STEP7Micro/WIM4.0 编辑调试环境，即可编辑程序。第四 步 ： 根 据 后 面 的 实 验 指 导 说 明 书 ， 选 定 要 做 的 实 验 内 容 ， 用 导 线 连 好 主 机 模块 和 单 元 模 块 ， 按 控 制 要 求 编 制 程 序 ， 上 机 调 试 并 运 行 。5、注意事项1）连接电源线和适配器之前，务必把装置上的漏电保护开关置于 OFF（关）位置。2）用实验导线连接主机模块和单元模块时，将导线头插入端口，旋转一定的角度，确保接触良好。3）上机调试程序之前，请熟悉编程软件或便携式编程器的使用方法。4）程序写入编程设备（个人
7、电脑或编程器）后，需要与主机进行连接传送。传送前，主机电源开关必须置于 ON（否则电脑死机，丢失程序） ；而 PLC 主机运行开关必须置于 OFF（否则程序不能写入主机存储器内） ；传送成功后，将 PLC 运行开关置于 RUN，即可运行程序。5）要使单元模块上的模拟设备的发光二极管点亮，单元模块上的 0V 端和主机模块上的各个输出点的公共端（M 端）必须接在直流电源的 0，主机输入点的公共端（M 端）都必须接在直流电源输出的+24V 端。6、实验连线举例例：电机正反转实验1）I/O 分配：X0 正转启动按钮 SB1 X1 反转启运按钮 SB2 X2 停止按钮 SB3Y0 接触器 KM1 Y1
8、接触器 KM22）接线图可编程控制器（PLC）实验实训装置 实验指导书4附图 1 电机正反转控制接线图二、 S7-200 的编程软件 STEP 7 Micro/WIN32 的应用1、TEP 7 Micro/WIN32 编程软件的主界面STEP 7 Micro/WIN32 是 S7-200 的专用编程软件，它工作在 Windows 平台下，其主界面如下图所示。可编程控制器（PLC）实验实训装置 实验指导书52、项目（Project ）主界面的标题是 STEP 7 Micro/WIN32-Project1。项目包含的基本组件为：（1） 程序块（Program Block）程序块由可执行的代码和注释
9、组成，可执行的代码由主程序（OB1） 、子程序（可选） 、中断服务程序（可选）组成。代码被编译并下装到 PLC，而程序注释则被忽略。（2） 符号表（Symbol Table）为便于记忆和理解，编程人员可通过符号表编写符号地址。程序编译后下装到PLC 时所有的符号地址被转换成绝对地址。（3） 状态表（Status Chart）在程序执行时，可通过状态表监控指定的内部变量的状态。状态表并不下装到PLC 中，它只是用于监控用户程序运行情况的工具。（4） 数据块（Data Block） 数据块由数据（存储器的初始值和常数值）和注释组成，只有数据被编译并下装到 PLC 中。（5） 系统块（System
10、Block）系统块用于设置系统的组态参数，常用的系统组态包括设置数字量输入滤波、模拟量输入滤波，设置脉冲捕捉，配置数字量输出表，定义存储器保持范围，设置CPU 密码，设置通信参数，设置模拟电位器，设置高速计数器，设置高速脉冲输出等。系统块的信息需要下装到 PLC 中，如无特殊要求，可采用系统默认的参数值，如果不需要设置 CPU 密码，可选择“全部特权（1 级） ”。（6） 交叉引用表（Cross Reference）交叉引用表用于索引用户程序中所用的各个操作数的位置和指令的助记符。还可以使用交叉引用表查看存储器的哪些区域已经被使用，是作为位使用还是作为字节使用。在运行模式下编辑程序时，可以查看
11、当前正在使用的跳变信号的地址。交可编程控制器（PLC）实验实训装置 实验指导书6叉引用表不下装到 PLC 中，但只有在编译程序成功后，才能使用交叉引用表。在交叉引用表中双击某个操作数，可以显示包含该操作数的那一部分程序。（7） 通信（Communications）当计算机与 PLC 建立在线连接后，就可以对 PLC 进行通信参数设置。上装或下装用户程序时，都是通过通信方式完成的。3、使用 PC/PPI 电缆建立通信连接及设置通信参数（1） PC/PPI 电缆的安装与设置用计算机作为编程器时，计算机与 PLC 之间的连接一般是通过 PC/PPI 电缆进行通信的。PC/PPI 电缆带有 RS-23
12、2/RS-485 转换器，将标有“PC”的 RS-232 端连接到计算机的 RS-232 通信接口，将标有 “PPI”的 RS-485 端连接到 PLC 的通信接口。在用 PC/PPI 电缆上的 DIP 开关设置波特率时应与编程软件中设置的波特率相同，默认值为 9 600bps,DIP 开关的第 4 位用于选择 10 位或 11 位通信模式，第 5 位用于选择将 RS-232 口设置为数据终端设备（ DTE）模式或数据通信设备（DCE）模式。在编程软件 STEP 7 Micro/EIN32 中设置通信参数时，可用鼠标单击“通信”图标“ ”，或从菜单栏中选择“检视（View ） ”,在弹出的下拉
13、菜单中选择“通信（Communications） ”，出现“通信连接（Communications Links） ”对话框，在对话框中双击 PC/PPI 电缆图标 “ ”，再单击对话框中“属性（Properties） ”按钮，出现“PC/PPI 电缆属性 ”对话框后，即可进行通信参数设置。（2） 建立计算机与 PLC 的在线连接如果在“通信连接”对话框中，显示为尚未建立通信连接，双击对话框中的“刷新”图标“ ”，编程软件将检查所有可能与计算机连接的 S7-200 CPU 站，并在对话框中显示已建立起连接的每个站的 CPU 图标、CPU 型号和站地址。（3） 设置和修改通信参数在“通信连接”对话
14、框中，双击 PC/PPI 电缆图标，在对话框中单击 “属性（Properties） ”按钮，出现 “PC/PPI 电缆属性”对话后，即可进行通信参数设置。STEP 7 Micro/WIN32 的默认设置为多主站 PPI 协议，此协议允许 STEP 7 可编程控制器（PLC）实验实训装置 实验指导书7Micro/WIN32 与其它主站（ TD200 等）在网络中同为主站。在属性对话框中选中多主站网络（Multiple Master Network） ，即可启动多主站 PPI 协议。未选择时为单主站协议。设置 PPI 参数的步骤如下：在“PC/PPI 电缆属性”对话框中，单 PPI 按钮，在站参数
15、区（Station 1Parameter）的地址（Address）框中，设置站地址。运行编程软件 STEP 7 Micro/WIN32 的计算机的默认地址为 0,网络中第一台 PLC 的默认地址为 2。在超时（Time-out）框中设置通信设备建立联系的最长时间，默认值为 1s。 2如果使用多主站 PPI 协议，选中“多主网络” （ Multiple Master Network） 。 3使用调制解调器或 Windows NT4.0 时,不支持主站网络。设置网络通信的波特率。 4根据网络中的设备数据选择最高站地址，这是 STEP 7 Micro/WIN32 停止寻 5找网络中其它主站的地址。单
16、击“本机连接（ Local Connection） ”按钮，选择连接 PC/PPI 电缆的计算机 6的通信口，以及是否使用调制调解器。单击“确定” （OK）按钮，完成通信参数设置。 7（4） 读取 PLC 的信息如果想知道 PLC 的型号与版本、工作方式、扫描速度、I/O 模式设置以及 CPU和 I/O 模板的错误，可选择菜单栏中的“PLC” ，在下拉菜单栏中选择“信息（Information）后，将是示出 PLC 的 RUN/STOP 状态，以 ms 为单位的扫描速度、CPU 的版本|错误的情况及各个模板的信息。4、程序的编写与下装操作 （1）程序编写的操作步骤创建项目：在为控制系统编写应用
17、程序前，首先应当创建一个项目 1（Project） 。可用菜单命令“文件新建”或按工具条中“新建项目”按钮，创建一个新的项目。使用菜单命令“文件另存为” ，可修改项目的名称和项目文件所在的目录。打开一个已有的项目：使用菜单命令“文件打开” ，可打开一个已有的项 2目。如果最近在某个项目上工作过，它将在文件菜单的下部列出，可直接选择。项可编程控制器（PLC）实验实训装置 实验指导书8目存放在*.mwp 的文件中。设置与读取 PLC 的型号：在给 PLC 编程前，为防止创建程序时发生编程错误， 3应正确地设置 PLC 的型号。使用菜单命令“PLC 类型” ，在出现的对话框中，选择 PLC 的型号。
18、在建立了通信连接后，单击对话框中的“读 PLC”按钮，可读取PLC 的型号与硬件版本。选择编程语言和指令集：使用菜单命令“工具（Tools ）选项（Options） ”， 4就弹出选项对话框，单击“通用（General） ”按钮，可选择 SIMATIC 指令集或IEC1131-3 指令集。还可以选择程序编辑器（LAD、FBD 及 STL）的类型。确定程序结构：数字量控制程序一般只有主程序，系统较大，功能复杂的程 5序，还可能有子程序、中断程序和数据块。 主程序（在 S7-200 中为 OB1）在每个扫描周期被顺序执行一次。 子程序的指令存放在独立的程序块中，仅在被别的程序调用时才执行。 中断程
19、序也被存放在独立的程序块中，用于处理预先规定的中断事件。中断程序不由主程序调用，在中断事件发生时由操作系统调用。编写符号表：为便于记忆和理解，可采用符号地址编程，通过编写符号表， 6可以用符号地址代替编程元件的地址。编写数据块：数据块用于对变量寄存器 V 进行初始数据赋值，数字量控制程 7序一般不需要数据块。编写用户程序：用选择的程序编辑器（编程语言）编写用户程序。 8使用梯形图语言编程时，单击工具栏中的触点图标，可在矩形光标的位置上放置一个触点，在与新触点同时出现的窗口中，可选择触点的类型。单击触点上面或下面的红色问号，可设置该触点的地址或其他参数。用相同的方法可在梯形图中放置线圈和功能框。
20、单击工具条中带箭头的线段，可在矩形光标处连接触点间的连线。双击梯形图中的网络编号，在弹出的窗口中可输入网络的标题和网络的注释。编译程序：用户程序编写完成后，要进行程序编译。使用菜单命令“PLC 9编译（Compile） ”或“PLC全部编译（Compile All ） ”，或按工具条中的编译按钮、全部编译按钮，进行程序编译。编译后在屏幕下部的输出窗口显示语法错误的数量、可编程控制器（PLC）实验实训装置 实验指导书9各条语法错误的原因和产生错误的位置。双击输出窗口中的某一条错误，程序编辑器中的光标会自动移到程序中产生错误的位置。必须改正程序中所有的错误，且编译成功后，才可能下装到 PLC 中。
21、程序的下装、上装及清除：当计算机与 PLC 建立起通信连接，且用户程序编10译成功后，可以进行程序的下装操作。下装操作需在 PLC 的运行模式选择开关处于 STOP 的位置时才能进行，如果运行模式选择开关不在 STOP 位置，可将 CPU 上的运行模式选择开关拨到 STOP 位置。或者单击工具条中的停止按钮，或者选择菜单命令“PLC停止（STOP） ”，也可以使 PLC 进入到 STOP 工作模式。单击工具栏中的下装按钮，或者选择菜单命令“文件下装（Download） ”，将会出现下装对话框。在对话框中可以分别选择是否下装程序块、数据块和系统块。单击“确定”按钮后开始将计算机中的信息下装到 P
22、LC 中。下装成功后，确认框显示“下装成功” 。如果在编程软件中设置的 PLC 型号与实际型号不符，将出现警告信息，应在修改 PLC 的型号后再进行下装操作。也可以将 PLC 中的程序块、数据块、系统块上装到运行编程软件的计算机中。上装前应在 STEP 7 Micro/WIN32 中建立或打开一个项目，最好新建一个空的项目，用于保存从 PLC 中上装的块。单击工具栏的上装按钮，或者选择菜单命令“文件上装” ，在上装对话框中选择需要上装的块后，单击“确定”按钮。（2）程序编写及下装举例下图是一个简单的数字量控制系统鼠笼型电动机串电阻进行降压启动的控制系统的应用实例。按下启动按钮 SB1 后，电动
23、机的定子接触器 KM1 串联启动电阻进行降压启动，设启动时间为 5s，启动结束后，短接接触器 KM2 将启动电阻短接，电动机全压运行。按下停止按钮 SB2 后，电动机停车。该系统具有热继电器 FR 做过载保护，过载后 FR 的动断触点断开，也会使电动机停止运行。首先在断电的状态下，用 PC/PPI 电缆连接好计算机与 PLC，然后为计算机与可编程控制器（PLC）实验实训装置 实验指导书10PLC 通电，打开编程软件 STEP 7Micro/WIN32，创建一个项目（Project ） 。用菜单命令“PLC类型（ Type） ”设置 PLC 的型号，如 CPU222。用菜单命令“工具（Tools
24、）选项（Options） ”，在弹出的对话框中单击“通用（Genenal ） ” 按钮，选择 SIMATIC 编程模式和梯形图编辑器。由于这是一个很简单的数字量控制程序，可以没有子程序、中断程序和数据块，不使用局部变量表 L，全部程序都在主程序中。一般的数字量控制程序通常都采用这种程序结构，图 2-2 为此实例的 PLC 梯形图。图 2-1 串电阻降压启动的原理图及 PLC 外部接线图I0.0 I0.1 I0.2 Q0.0T3750 INPTQ0.0T37 Q0.1电 源启 动 延 时启 动 延 时 50INPT电 源TON TON启 动 停 止 过 载短 接图 2-2 串电阻降压启动的 PLC 梯形图 图 2-3 显示符号地址的梯形图由于控制系统对 CPU 和输入/输出特性没有特殊的要求，可以全部采用系统块的默认值。为了使程序有良好的可读性，且便于高调试，可以使用符号表编程，尤其是当
