PLC实验指导书

《可编程序控制器原理及应用》

实验指导书

唐耀庚编

2011.3

第一部分 STEP7 MICRO／WIN V3.01

编程软件使用与指令练习

实验一 STEP7 MICRO／WIN V3.01编程软件使用练习

一、实验目的

了解可编程控制器的组成和基本单元，了解STEP7 MICRO／WIN V3.01编程软件编

程和程序调试方法。 二、实验器材

1．S7-200可编程控制器和TVT-90 PLC学习机主机架一台。 2．连接导线一套。 3．计算机一台。 三、 实验内容

1．熟悉编程环境STEP MICRO／WIN V3.01

将鼠标双击屏幕STEP MicroWIN 32图标打开图选File菜单条——选new（建立一

个新的step 200文件），在工程的名字旁边注有CPU类型。如果不符，可以点击鼠标右键，以便重新选择CPU类型。

生成一个PLC新的程序文件过程如下：（采用梯形图程序） （1）双击指令树中的命令，再选某一具体指令

（2）在编辑窗口移动方框键入图形与数字，按回车键 （3）存盘

（4）下载(download)，等待出现下载成功的标志 （5）运行

2．将图1.1所示程序装入PLC的程序，并建立一个扩展名为mwp的文件。

3．运行已装入PLC的程序。若将I0.0接入起动按钮，I0.1接入停止按钮，Q0.0外接驱

动接触器线圈KM，KM接触器控制电机起停，则上述PLC程序所实现的为电动机起停，自保控制电路。

4．自编小程序熟悉编程环境及指令。

I0.0 I0.1 Q0.0 LD I0.0

O Q0.0 ( )

AN I0.1

Q0.0 = Q0.0

图1.1 电动机起停控制

5．电机正反转实验

编程实现图1.2三相异步电动机的正反转控制

L1L2L3

SB1SB2 FU2Q KM1FU1

SB2SB1

KM2KM1KM2

FU2KR

PE M

图1.2 三相异步电动机的正反转控制电路

(1) 输入、输出信号

I0.0：正转按钮，I0.1：反转按钮

I0.2：停机按钮，I0.3：热继电器保护触点

Q0.0：正转接触器线圈，Q0.1：反转接触器线圈

(2) 梯形图

Q0.1 I0.2 I0.3 I0.0 Q0.0

（ ）

Q0.0

Q0.0 I0.2 I0.3 I0.1 Q0.1

（ ）

Q0.1

三相异步电动机的正反转控制梯形图

KM2KM1KM1KM2SB3

第二部分 程序设计实例 实验二 八段码显示

一、实验目的

用PLC构成抢答器系统并编制控制程序。 二、实验设备

1. TVT-90 PLC学习机主机架 1台 2. TVT90-2八段码显示实验板 1块 3. 连接导线 1套 三、实验内容

1．控制要求

一个四组抢答器，任一组抢先按下后，显示器能及时显示该组的编号，同时锁住抢

答器，使其它组按下无效。抢答器有复位开关，复位后可重新抢答。 2．I／O分配

输入 输出 按键1 I0.0

按键2 I0.1 a Q0.1 e Q0.5 按键3 I0.2 b Q0.2 f Q0.6 按键4 I0.3 c Q0.3 g Q0.7 复位开关 I0.5 d Q0.4 h Q1.0 3．输入程序

输入图2.1 所示的梯形图程序 四、编程练习

1． 完成五组的抢答器程序设计，I/O分配后输入并运行程序（控制要求同四组抢答器）。 2． 完成满足以下控制要求的程序设计，调试并运行程序：

显示在一段时间t内已按过的按键的最大号数，即在时间t内键按下后，PLC

自动判断其键号大于还是小于前面按下的键号，若大于，则显示此时按下的键号，若小于，则原键号不变。如果键按下的时间与复位的时间相差超过时间t，则不管键号为多少，皆无效。复位键按下后，重新开始，显示器显示无效。

I0.0 I0.5 M0.2 M0.3 M0.4 M0.1 ( ) M0.1 I0.1 I0.5 M0.1 M0.3 M0.4 M0.2 ( ) M0.2 I0.2 I0.5 M0.1 M0.2 M0.4 M0.3 ( ) M0.3 I0.3 I0.5 M0.1 M0.2 M0.3 M0.4 ( ) M0.4 M0.1 Q0.2 ( ) M0.2 M0.3 M0.4 M0.2 Q0.1 ( ) M0.3 M0.4 Q0.6 ( ) LD I0.0 O M0.1 AN I0.5 AN M0.2 AN M0.3 AN M0.4 = M0.1 LD I0.1 O M0.2 AN I0.5 AN M0.1 AN M0.3 AN M0.4 = M0.2 LD I0.2 O M0.3 AN I0.5 AN M0.1 AN M0.2 AN M0.4 = M0.3 LD I0.3 O M0.4 AN I0.5 AN M0.1 AN M0.2 AN M0.3 = M0.4 LD M0.1 O M0.2 O M0.3 O M0.4 = Q0.2 LD M0.2 O M0.3 = Q0.1 LD M0.4 = Q0.6

M0.2 Q0.7 ( ) M0.3 M0.4 M0.2 Q0.5 ( ) Q0.1 Q0.4 ( ) M0.1 Q0.3 ( ) M0.3 M0.4 图2.1

抢答器系统控制程序

LD M0.2 O M0.3 O M0.4 = Q0.7

LD M0.2 = Q0.5

LD Q0.1 = Q0.4

LD M0.1 O M0.3 O M0.4 = Q0.3

实验三 天塔之光

一、实验目的

用PLC构成闪光灯控制系统。 二、实验设备

1. TVT-90 PLC学习机主机架 1台 2. TVT90-2天塔之光实验板 1块 3. 连接导线 1套 三、实验内容

1．控制要求

隔灯闪烁：L1、L3、L5、L7、L9亮1s后灭，接着L2、L4、L6、L8亮，1s后灭，

再接着L1、L3、L5、L7、L9亮，1s后灭，如此循环下去。 2．I/O分配

输入 输出

启动 I0.0 LI Q0.0 L4 Q0.3 L7 Q0.6 停止 I0.1 L2 Q0.1 L5 Q0.4 L8 Q0.7 L3 Q0.2 L6 Q0.5 L9 Q1.0 3．按程序清单输入程序

输入图2.3所示的梯形图程序。 4．调试并运行程序 四、编程练习

1．隔两灯闪烁：L1、L4、L7亮，1s后灭，接着L2、L5、L8亮，1s后灭，接着L3、

L6、L9亮，1s后灭，接着L1、L4、L7亮，1s后灭，……如此循环。编制程序，并上机调试运行。

2．发射型闪烁：L1亮2s后灭，接着L2、L3、L4、L5亮2s后灭，接着L6、L7、L8、

L9亮2s后灭，接着L1亮2s后灭……如此循环。编制程序并上机调试运行。

I0.0 I0.1 M0.0 ( ) M0.0 M0.0 M0.1 T37 IN TON +10 PT T37 M0.2 M0.0 M0.2 ( ) T37 M0.2 T37 M0.1 ( ) M0.0 M0.2 Q0.0 ( ) Q0.2 ( ) Q0.4 ( ) Q0.6 ( ) Q1.0 ( ) M0.2 M0.0 Q0.1 ( ) Q0.3 ( ) Q0.5 ( ) Q0.7 ( ) 图2.3 天塔之光控制系统梯形图

LD I0.0 O M0.0 AN I0.1 = M0.0

LD M0.0 AN M0.1 TON T37, +10

LD T37 AN M0.2 LDN T37 A M0.2 OLD

A M0.0 = M0.2

LD T37 = M0.1

LD M0.0 A M0.2 = Q0.0 = Q0.2 = Q0.4 = Q0.6 = Q1.0

LDN M0.2 A M0.0 = Q0.1 = Q0.3 = Q0.5 = Q0.7

实验四 交通信号灯控制

一、实验目的

用PLC构成交通信号灯控制系统。 二、实验设备

1. TVT-90 PLC学习机主机架 1台 2. TVT90-3交通信号实验板 1块 3. 连接导线 1套 三、实验内容

1．控制要求

开关合上后，东西方向绿灯亮4s闪2s灭；黄灯亮2s灭；红灯亮8s；绿灯亮……

循环，对应东西方向绿黄灯亮时南北方向红灯亮8s，接着绿灯亮4s后闪2s灭；黄灯亮2s灭，红灯又亮……循环。 2. I／O分配

输入 输出

自动开关 I0.0 东西红灯 Q0.0 南北红灯 Q0.3 黄灯 Q0.1 黄灯 Q0.4 绿灯 Q0.2 绿灯 Q0.5 3. 按程序清单输入程序

输入图2.4所示的梯形图程序。 4．调试并运行程序 四、编程练习

1．基本控制要求同上述内容，只是绿灯亮的时间从主机板上的拨码器高两位输入，即

A3、A2位输入，而绿灯闪烁和黄灯亮的时间皆为2s。编制程序，并上机调试运行。 2． 在内容1的基础上增加手动控制。不管何时输入，点I0.1的开关S2闭合时，南北

绿灯亮，东西红灯亮。当S2打开，输入点I0.2的开关S3闭合时，东西绿灯亮，南北红灯亮。编制程序并上机调试运行。

I0.0 T40 T37 IN TON +60 PT T38 IN TON +80 PT T39 IN TON +140 PT T40 IN TON +160 PT I0.0 T37 T41 IN TON +40 PT M0.0 ( ) M0.0 T41 M1.0 ( ) M0.0 T41 SM0.5 M1.1 ( ) M1.0 Q0.2 ( ) M1.1 T37 T38 Q0.1 ( ) LD I0.0 AN T40 TON T37, +60 TON T38, +80 TON T39, +140 TON T40, +160 LD I0.0 AN T37 TON T41, +40 = M0.0 LD M0.0 AN T41 = M1.0 LD M0.0 A T41 A SM0.5 = M1.1 LD M1.0 O M1.1 = Q0.2 LD T37 AN T38 = Q0.1

T38 T39 M0.5 ( ) T42 IN TON +40 PT M0.5 T42 M2.0 ( ) M0.5 T42 SM0.5 M2.1 ( ) M2.1 Q0.5 ( ) M2.0 T39 T40 Q0.4 ( ) Q0.1 M0.0 I0.0 Q0.0 ( ) M0.5 Q0.4 I0.0 Q0.3 ( ) 图2.4 交通信号灯控制梯形图

LD T38

AN T39 = M0.5

TON T42, +40

LD M0.5 AN T42 = M2.0

LD M0.5 A T42 A SM0.5 = M2.1

LD M2.1 O M2.0 = Q0.5

LD T39 AN T40 = Q0.4

LDN Q0.1 AN M0.0 A I0.0 = Q0.0

LDN M0.5 AN Q0.4 A I0.0 = Q0.3

实验五 变频器控制实验

一、实验目的

用PLC和变频器对三相交流电机进行调速。 二、实验设备

1. TVT-90 PLC学习机主机架 1台

2. 变频器调速实验板 1块 3. 三相交流电机 1台 4. 连接导线 1套 三、实验内容

1. 变频器的使用

变频器操作面板如下图： I JOG ⌒ △ O P ▽

I ：开始 ⌒ ：正转/反转 △ ：增加 O ：停止 ▽ ：减少

2. 用电位器来调节变频器的给定频率

⑴ 要使得变频器能够接受外部的电位器信号，必须将变频器参数作如下改变： P006设为1，P007设为0。

下面以P006的设置过程为例，说明设置参数的步骤：a. 按“P”键，进入参数设置，

此时面板上显示“P000”；b. 按“△”键，直到面板上显示“P006”为止；c. 按“P”键，显示该参数的当前值，为“0”；d. 按“△”键，将参数的值改为“1”；e. 按“P”键，保存所作的修改，此时面板上显示“P006”；f. 按“▽”键，直到面板上显示“P000”；g. 按“P”键，退出参数设置，则已经成功地修改了参数。 ⑵ 接线示意图如下：（以下是Vector变频器的接线图，否则开关为5和8端子）

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 ⌒ 。 。

电位器

3. 编制程序，用D/A输出通道代替电位器作为变频器的给定信号。

① 控制要求：使电机先以50Hz运行20s，再以25Hz运行20s，交替进行。

提示：将EM235单元的DIP开关设置成单极性0~10V（设置方法参阅系统手册）；这样，

10V对应数字量是32000，正好也是电位器输出的最大电压。

② I/O分配

输入 输出

启动 I0.0 变频器的“5”接PLC的地；“9”接“Q0.0” 停止 I0.1

③ 按实验一中的实验步骤编辑调试运行程序。 I0.0 I0.1 M0.0

( )

M0.0

M0.0 Q0.0 ( )

M0.0 T34 T33

IN TON +2000 PT

T33 T34 IN TON +2000 PT

T33 M0.0 MOV_W EN ENO +16000 IN OUT AQW0 T33 M0.0

MOV_W EN ENO +32000 IN OUT AQW0

图2.5 变频器控制梯形图

LD I0.0 O M0.0 AN I0.1 = M0.0 LD M0.0 = Q0.0 LD M0.0 AN T34 TON T33, +2000 LD T33 TON T34, +2000 LDN T33 A M0.0 MOVW +16000, AQW0 LD T33 A M0.0 MOVW +32000, AQW0 实验六 邮件分拣

一、实验目的

用PLC构成邮件分拣控制系统 二、实验设备

1. TVT-90 PLC学习机主机架 1台 2. TVT90-9邮件分拣机实验板 1块 3. 连接导线 1套

TVT90-9邮件分拣机实验板的输入端子为一特殊设计的端子，其电路原理图如图

2.10-1所示，它的功能是：当输出端M5为ON（向上）时，S1自动产生脉冲信号，模拟测量电动机转速的光码盘信号。 三、实验内容

1. 控制要求

启动后绿灯L2亮表示可以进邮件，S2为ON（向上）表示检测到了邮件，从程序

中读取邮编，并取出最高位，正常值为1、2、3、4、5，若非此五个数，则红灯L1闪烁，表示出错，电动机M5停止，复位重新启动后，能重新运行。若是此5个数中的任一个，则红灯L1亮，电动机M5运行，将邮件分拣至箱内，复位重新启动后L1灭，L2亮，表示可继续分拣邮件。 2．I/O分配

输入 输出

启动 I0.7 L1 Q0.1 M3 Q0.5 S1 I0.0 L2 Q0.0 M4 Q1.2 S2 I0.4 M1 Q0.3 M5 Q0.2 复位 I0.6 M2 Q0.4 3. 按程序清单输入程序

输入图2.6所示的梯形图程序。 4. 调试并运行程序 四、编程练习

根据下述控制要求，编制多邮件分拣控制程序，调试并运行程序。

开机绿灯亮，电动机M5运行。当检测到邮件的邮码不是（1、2、3、4、5）中的

任一个时，则红灯L1闪烁，电动机M5停止运行；当检测到邮件欠资或未贴邮票时，则L2闪烁，M5停止。按动启动按钮，表示故障清除，重新运行。

SM0.0 DI-R EN ENO 635241 IN OUT VD200

SM0.0 DIV-R EN ENO VD200 IN1 OUT VD200 100000.0 IN2 SM0.0 TRUNC EN ENO VD200 IN OUT VD200 I0.7 M0.0

Q0.0

( )

Q0.0 I0.4 M0.0 ( ) M0.0 I0.6

M0.1

( )

M0.1

LD SM0.0 DTR +635241 VD200

LD SM0.0

/R 100000.0, VD200

LD SM0.0

TRUNC VD200, VD200

LD I0.7 O Q0.0 AN M0.0 = Q0.0

LD I0.4 = M0.0

LD M0.0 O M0.1 AN I0.6 = M0.1

M0.1 VB203 1

Q0.3 ==B ( ) VB203 2

Q0.4 ==B ( ) VB203 3 Q0.5

==B ( ) VB203 4

Q1.2 ==B ( ) VB203 5

M1.5 ==B ( )

VB203 5 SM0.5

Q0.0

Q0.1 ﹥B ( )

VB203 1

﹤B VB203 1 VB203 5

﹥=B ﹤=B VB203 1 VB203 5 Q0.2

﹥=B ﹤=B ( )

图2.6 邮件分拣控制系统梯形图

LD M0.1

LPS

AB= VB203, 1 = Q0.3 LRD

AB= VB203, 2 = Q0.4 LRD

AB= VB203, 3 = Q0.5 LRD

AB= VB203, 4 = Q1.2 LRD

AB= VB203, 5 = M1.5 LRD

LDB> VB203, 5 OB< VB203, 1 A SM0.5 LDB>= VB203, 1 AB<= VB203, 5 OLD ALD

AN Q0.0 = Q0.1 LPP

AB>= VB203, 1 AB<= VB203, 5 = Q0.2

第三部分TVT-90型PLC学习机简介和检验

3-1 TVT-90型PLC学习机简介

TVT-90学习机采用开放台式结构，由实验屏和实验板箱组成。实验屏是由主机（PLC），A／D、D／A模块、数字量调试单元板、模拟量指示调节单元板及铝铁结构的框架组成，采用的铝型材滑道结构，实验板放在滑道上移动方便，互换性强，根据实验内容的需要可方便地组合不同实验线路，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。实验板箱中装有11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板上的有关部分可完成指令系统训练（调试开关应拨到ON的位置）．用实验连接导线将数字量调试单元或模拟量指示调节单元与实验板有关部分连接，可完成程序设计训练，还可以实现模拟量的输入和输出的PLC控制。主要特点是可以选用任何一种型号的PLC作为主机，通用性和灵活性很强。

一、TVT-90学习机基本配置及其结构

1．基本配置

（1）主机及其接口电路

主机（含I／O、A／D、D／A模块） 1套 数字量调试单元板 1块 模拟量指示调节单元板 1块 （2）实验板箱及实验板

实验板箱 1个 模拟实验板 11块 实验连接导线 1套 2．基本结构

TVT一90学习机采用开放台式结构，其基本结构示意图如图3.1-1所示。 二、基本工作原理及主要技术参数

1． 主机

TVT一90学习机的主机选SIEMENS公司S7-226型PLC。

2．主机接口电路

（1）数字量调试单元板电路

数字量调试单元板电路由输入电路和输出电路两部分组成。

① 输入量部分 主机选为S7-226整体式PLC（输入为24点）。数字量调试单元由24个钮子开关（S0～S23）和4个拨码器（A0～A3）组成。用以完成对24个输入点不同的方式输入，改变这些开关的通断状态，即可对主机提供所需要输入的开关信号。利用拨码器也可对主机输入开关信号，拨码器（A0～A3）分别对应十进制数的个、十、百、千位，其作用是将十进制数码

转换为BCD码。

② 输出量部分 S7-226输出16点，采用继电器输出形式。输出量部分由配有16个发光二极管V0～V15来显示主机工作时输出点的状态，发光二极管亮，表示输出继电器接点闭合，使用者便可得到主机的输出信息。 （2）模拟量指示调节单元板电路

模拟量指示调节单元板由电流指示电路、模拟量输入、输出端子、信号源电路和整机电源电路4部分组成。

① 电流指示在模拟量指示调节单元板上安置（0～25）mA电流表2块，将电流表串接在模拟量输入或输出回路中可指示该电路电流的大小。 ② 模拟量输入／输出端子。 ③ 信号源

信号源有电压源和电流源两种，通过钮子开关切换。电压源为0～10V，电流源为4～20mA，连续可调。模拟量输入电压从（0～10）V变化时，对应的A／D转换值为0000H～7FF0H。

电流源电路中加有保护措施，当电流源负载为250Ω时，最大输出电压不超过6V，最大输出电流为24mA。

（4）整机电源电源为24V直流稳压电源，可供数字量调试单元、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

TVT-90学习机共配置11块模拟实验板和1块变频器调速实验板来模拟实际控制系统。

3-2 TVT-90C学习机检验

一、实验屏检验

（一）电源

电源开关合上后，DC24V指示灯亮，电压值大于22V。 （二）数字量调试单元板

将所有的COM端与DC24V电源正极相连，将调试开关拨向ON（向上）。 1．输入开关单元检验

① 将拨码器的开关拨向OFF（向下）。

② 将输入单元的所有开关依次拨向ON（向上），观察主机输入模块上的指示灯，如全亮为合格。

2．输入拨码器单元检验

① 将拨码器拨向ON（向上）。

② 将每个拨码器从0按到9，从PLC主机输入块的指示灯观察是否正确。每个拨码器对应四个输入口，数的对应为BCD码。即：

数 码 0 2 4 6 8 指 示 0000 0010 0100 0110 1000 数 码 1 3 5 7 9 指 示 0001 0011 0101 0111 1001 指示灯0为灭，1为亮，如果每个都正确，则合格。 3．输出单元检验

DC24V电源负极接到1C和2C，将导线一端插入DC24V电源正极，另一端依次插入输出发光管插孔，观察每次插入时发光二极管是否都亮，亮则合格。 （三）模拟量指示调节单元板 1. 电流源及检测仪表的检验

① 将电流表的负端接电源（24V）的负端，将电流源的输出加到电流表的正端。 ② 调节电流源的变流旋钮。观察电流表读数，如果在（0～20）mA内变化则合格。 2. 模拟量输入输出模块检验

① 把电压源输出端子与表头正端相接，表头负端与A／D模块1＃输入端相接。

② 把D／A模块的1＃输出端子与另一表头正端相接，D／A模块的COM端与表头负端相连。

③ 将输入I1.0拨向ON（向上），运行检验程序。

④ 调节电源的调节旋钮，使其对应的表头指示为某一数值，这时另一表头指示也为同一数值，则合格（如有误差是表头精度所致）。 四、实验板检验

将主机内所有COM端与DC24V电源正极相连，并将DC24V电源与要检验的实验板的电源插孔相接。

（一）TVT90-1～TVT90-l0实验板检验

1． TVT90-1检验。TVT90-1板左边色块内的插孔为普通输入口，右边色块内的插孔为普通输出口。按上述普通输入口和普通输出口的要求检测。

2． TVT90-2检验。TVT90-2板色块内的所有插孔为普通输出口，按普通输出口的要求检测。

3． TVT90-3检验。TVT90-3板左边色块内的插孔为普通输入口，右边色块内的插孔为普通输出口。按普通输入口和普通输出口的要求检测。

4． TVT90-4、TVT90-5、TVT90-7、TVT90-10的检验与上相同。

5． TVT90-6检验。TVT90-6板左边色块内的插孔为普通输入口，右边色块内除Y外的插孔为普通输出口。按上述普通输入口和普通输出口的要求检测。 Y1口检验按下列步骤进行：

a. 用导线将I0.7口与自锁开关对应插座相联。 b. 用导线将Q0.5口与Y1相联。

c. 用导线将主机箱DC 24V电源加于实验板。

d. 第一次按下自锁开关，Y1的指示箭头中的最上面的发光二极管亮。开关复位，第二次按下开关后，最上面和中间发光二极管都亮。开关复位，第三次按下开关后，箭头内三个发光二极管都亮。开关复位，第四次按下开关后，箭头内三个发光二极管都灭。第五次按下开关重复第一次。如此循环，符合此规律，则合格。

6． TVT90-9检验。TVT90-9板左边色块内的S2为普通输入口，右边色块内的插孔为普通输出口。按普通输入口和普通输出口的要求检测。 输入口S1检验按下列步骤进行： a. 用导线将I0.0口与S1联接。

b. 用导线将输出口M5与电源负极相联。 c. 将DC 24V电源加于实验板。

d. 运行检测程序。若高速计数器下面的数字不停地变化则为合格。

7．TVT90-10检验。TVT90-10板外呼开关和楼层内选开关对应色块内的插孔为普通输入口，运行显示开关对应色块内的插孔为普通输出口。按普通输入、输出口的要求检测。