可編程控制器實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、可編程控制器實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書孫蓉、李冰 編寫控制工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心2014年8月前 言可編程序控制器簡稱PLC 是一種數(shù)字運(yùn)算的電子操作系統(tǒng)裝置，專為工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)/計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。目前PLC 已廣泛應(yīng)用于冶金、礦業(yè)、機(jī)械、輕工等領(lǐng)域，為工業(yè)自動(dòng)化提供了有力的工具；為此，各高校的電氣自動(dòng)化、機(jī)電一體化等相關(guān)專業(yè)相繼開設(shè)了有關(guān)可編程序控制器原理及應(yīng)用的課程?？删幊绦蚩刂破髡n程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，要學(xué)好可編程序控制器，除了在課堂上的書本中作基本的傳授外

2、，通過實(shí)驗(yàn)手段進(jìn)行自動(dòng)控制系統(tǒng)的模擬設(shè)計(jì)與程序調(diào)試，進(jìn)一步驗(yàn)證、鞏固和深化控制器原理知識(shí)與硬軟件設(shè)計(jì)知識(shí)是必不可少的；通過實(shí)驗(yàn)還可以加強(qiáng)對(duì)常見工控設(shè)備的認(rèn)識(shí)和了解。本實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書就是基于這樣一個(gè)出發(fā)點(diǎn)，從工程實(shí)踐出發(fā)，由易到難，循序漸進(jìn)，在典型應(yīng)用的基礎(chǔ)上，逐步解決實(shí)際問題。本指導(dǎo)書的實(shí)驗(yàn)是以目前用得較普遍的西門子S7-200/300小型PLC為實(shí)訓(xùn)樣機(jī)，用梯形圖編程。要說明的是：每個(gè)實(shí)驗(yàn)按要求設(shè)計(jì)的控制程序既不是唯一的，也不一定是最優(yōu)的；讀者可根據(jù)對(duì)指令的理解和掌握，重新進(jìn)行編程。由于編者的水平有限，難免存在疏漏和錯(cuò)誤，歡迎讀者批評(píng)指正。編者2014年8月目 錄一、實(shí)驗(yàn)一 材料分揀教學(xué)模型控制

3、系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)二、實(shí)驗(yàn)二 電梯教學(xué)模型控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)三、實(shí)驗(yàn)三 模擬量設(shè)計(jì)、應(yīng)用實(shí)驗(yàn)四、附錄一 材料分揀教學(xué)模型使用說明五、附錄二 五層電梯教學(xué)模型使用說明六、附錄三 八層電梯教學(xué)模型使用說明七、附錄四 西門子S7-300 PLC 的基礎(chǔ)知識(shí)及其使用實(shí)驗(yàn)一 材料分揀教學(xué)模型控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.掌握STEP 7-MICRO/WIN編程軟件的使用方法。2.掌握基本邏輯指令、定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的使用方法。3.學(xué)會(huì)用常用功能指令編程的方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備：1.個(gè)人PC 機(jī)1 臺(tái)2.西門子S7-200 PLC 1 套3.材料分揀裝置一臺(tái)三、預(yù)習(xí)內(nèi)容：1.掌握學(xué)過的西門子S7-200 PLC 的指令格式。2.

4、熟悉西門子S7-200 PLC的常用應(yīng)用功能指令的格式和執(zhí)行方式，操作數(shù)的種類。3.了解PLC設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的基本方法。3.本次實(shí)驗(yàn)為設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前根據(jù)具體內(nèi)容完成以下任務(wù)：(1) 確定輸入/輸出信號(hào)；(2) 分析控制要求，畫出程序流程圖，編寫PLC（梯形圖）程序；(3) 寫出程序調(diào)試步驟；(4) 寫出程序運(yùn)行過程。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1.在PC機(jī)啟動(dòng)STEP 7-MICRO/WIN編程軟件，新建工程，進(jìn)入編程環(huán)境，并與硬件進(jìn)行通訊。2.根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，在STEP 7-MICRO/WIN編程環(huán)境下輸入梯形圖程序，編譯后，下載到PLC中。3.程序運(yùn)行調(diào)試并修改。4.寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：

5、材料分揀基本功能的設(shè)計(jì)與調(diào)試：1.控制要求：當(dāng)物料口有物料時(shí)，傳送帶啟動(dòng)，出料汽缸把物料依次出入傳送帶；傳送帶上的各種物料經(jīng)過各自的出料口時(shí)由出料汽缸對(duì)物料進(jìn)行分選；傳送帶及物料口沒有物料時(shí)，傳送帶停止運(yùn)動(dòng)；物料分選過程中禁止出現(xiàn)錯(cuò)選、漏選及無物料時(shí)出料汽缸誤動(dòng)作等現(xiàn)象出現(xiàn)。參考輸入、輸出地址分配表如下：序號(hào)輸入輸出1I0.0編碼器輸入Q0.0推出氣缸2I0.1料倉料塊檢測傳感器Q0.1分揀1氣缸3I0.2電感式識(shí)別傳感器Q0.2分揀2氣缸4I0.3電容識(shí)別傳感器Q0.3分揀3氣缸5I0.4顏色識(shí)別傳感器Q0.4分揀4氣缸6I0.5推出氣缸外定位Q0.5傳送帶電機(jī)7I0.6分揀1氣缸外定位8I

6、0.7分揀2氣缸外定位9I1.0分揀3氣缸外定何10I1.1分揀4氣缸外定位11I1.2自動(dòng)、手動(dòng)切換開關(guān)2.設(shè)計(jì)要求：(1)編寫輸入/輸出信號(hào)表。(2)編寫PLC程序。(3)調(diào)試程序并修改程序。3.設(shè)計(jì)指導(dǎo)：(1)系統(tǒng)運(yùn)行后，光電編碼器即發(fā)生所需要的脈沖。(2)電機(jī)運(yùn)行，帶動(dòng)傳輸帶傳送物料向前運(yùn)行。(3)系統(tǒng)啟動(dòng)后，下料傳感器檢測倉儲(chǔ)有料，出料氣缸開始動(dòng)作，將待測料推動(dòng)傳送帶上。(4)在傳送過程中利用鐵傳感器，鋁傳感器，顏色傳感器對(duì)物料進(jìn)行檢測并分別推入相應(yīng)的滑軌，完成分揀。(5)剩余的非金屬材料被送到最后一個(gè)出料氣缸位置時(shí)，氣缸動(dòng)作將待測物推下。(6)當(dāng)倉儲(chǔ)無料時(shí)，傳送帶運(yùn)行一個(gè)行程后停止

7、。4.思考：除基本的位邏輯指令外還用到了哪些指令，分別完成什么功能？并畫出其邏輯時(shí)序圖。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告本次實(shí)驗(yàn)為設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前加強(qiáng)預(yù)習(xí)，實(shí)驗(yàn)過程中重點(diǎn)是運(yùn)行、調(diào)試及修改自己設(shè)計(jì)的程序。本次實(shí)驗(yàn)報(bào)告的內(nèi)容主要是：1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模罕敬螌?shí)驗(yàn)主要達(dá)到的要求及目的。2.實(shí)驗(yàn)設(shè)備：本次實(shí)驗(yàn)的主要設(shè)備。3.預(yù)習(xí)內(nèi)容：預(yù)習(xí)本次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容后，按實(shí)驗(yàn)內(nèi)容編寫PLC梯形圖程序以及程序調(diào)試步驟。4.實(shí)驗(yàn)具體步驟：重點(diǎn)寫程序的運(yùn)行、調(diào)試、修改的過程。5.實(shí)驗(yàn)程序上機(jī)驗(yàn)證：寫出實(shí)際輸入、輸出地址分配表，敘述材料分揀工作過程，并分析與預(yù)習(xí)中的結(jié)果是否相同，做思考題。6.心得體會(huì)：本次實(shí)驗(yàn)中遇到的問題、解決方法及收獲

8、。注：本次實(shí)驗(yàn)為設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告中必須寫出最終的梯形圖程序。實(shí)驗(yàn)二 電梯教學(xué)模型控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?. 掌握常用應(yīng)用功能指令的編程方法。2. 通過程序的調(diào)試，進(jìn)一步牢固掌握常用應(yīng)用功能指令的特點(diǎn)。3. 學(xué)會(huì)用常用應(yīng)用功能指令編程的方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備：1.個(gè)人PC 機(jī)1 臺(tái)2.西門子S7-300 PLC 1 套3.五層電梯教學(xué)裝置一臺(tái)三、預(yù)習(xí)內(nèi)容：1.掌握學(xué)過的西門子S7-300 PLC 的指令格式。2.熟悉西門子S7-300 PLC的常用應(yīng)用功能指令的格式和執(zhí)行方式，操作數(shù)的種類。3.了解PLC設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的基本方法。3.本次實(shí)驗(yàn)為設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前根據(jù)具體內(nèi)容

9、完成以下任務(wù)：(1) 確定輸入/輸出信號(hào)；(2) 分析控制要求，畫出程序流程圖，編寫PLC（梯形圖）程序；(3) 寫出程序調(diào)試步驟；(4) 寫出程序運(yùn)行過程。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1. 在PC機(jī)啟動(dòng)SIMATIC編程軟件，新建工程，對(duì)PLC硬件進(jìn)行組態(tài)，并對(duì)模塊I/O點(diǎn)進(jìn)行地址分配，進(jìn)入編程環(huán)境。2. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，在SIMATIC編程環(huán)境下輸入梯形圖程序，編譯后，下載到PLC中。3. 程序運(yùn)行調(diào)試并修改。4. 寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：電梯基本功能的設(shè)計(jì)與調(diào)試(1)控制要求：電梯對(duì)外呼、內(nèi)呼的呼梯信號(hào)進(jìn)行登記并控制電梯的上下行，到達(dá)相應(yīng)樓層后電梯自動(dòng)定時(shí)開關(guān)門，并且電梯上行、下行狀態(tài)分別由指示燈顯示

10、，電梯所處樓層由數(shù)碼管顯示。在沒有內(nèi)呼和外呼信號(hào)的一定時(shí)間后，電梯回到一層等候。參考輸入、輸出地址分配表如下：序號(hào)輸入輸出1I1.0電梯一層上外呼叫Q11.0電梯下降2I1.1電梯二層下外呼叫Q11.1電梯上升3I1.2電梯二層上外呼叫Q11.2電梯開門4I1.3電梯三層下外呼叫Q11.3電梯關(guān)門5I2.0電梯三層上外呼叫Q12.0電梯一層上外呼叫顯示6I2.1電梯四層下外呼叫Q12.1電梯二層下外呼叫顯示7I2.2電梯四層上外呼叫Q12.2電梯二層上外呼叫顯示8I2.3電梯五層下外呼叫Q12.3電梯三層下外呼叫顯示9I3.0一層限位開關(guān)Q13.0電梯三層上外呼叫顯示10I3.1二層限位開關(guān)Q

11、13.1電梯四層下外呼叫顯示11I3.2三層限位開關(guān)Q13.2電梯四層上外呼叫顯示12I3.3四層限位開關(guān)Q13.3電梯五層下外呼叫顯示13I4.0五層限位開關(guān)Q14.0電梯上行顯示14I4.1下極限限位開關(guān)Q14.1電梯下行顯示15I4.2一層內(nèi)呼Q14.2一層內(nèi)呼顯示16I4.3二層內(nèi)呼Q14.3二層內(nèi)呼顯示17I5.0三層內(nèi)呼Q15.0三層內(nèi)呼顯示18I5.1四層內(nèi)呼Q15.1四層內(nèi)呼顯示19I5.2五層內(nèi)呼Q15.2五層內(nèi)呼顯示20I5.3電梯開門控制Q15.3開門顯示21I6.0電梯關(guān)門控制Q16.0關(guān)門顯示22I6.1啟停開關(guān)Q16.1數(shù)碼管A段23Q16.2數(shù)碼管B段24Q16.

12、3數(shù)碼管C段25Q17.0數(shù)碼管D段26Q17.1數(shù)碼管E段27Q17.2數(shù)碼管F段28Q17.3數(shù)碼管G段(2) 設(shè)計(jì)要求： 編寫輸入/輸出信號(hào)表。 編寫PLC程序。 調(diào)試程序并修改程序。(3)設(shè)計(jì)指導(dǎo)：電梯的運(yùn)行主要包括以下三部分：1.電梯上下行控制電梯對(duì)外呼、內(nèi)呼的呼梯信號(hào)進(jìn)行登記并控制電梯的上下行，在沒有內(nèi)呼和外呼信號(hào)的一定時(shí)間后，電梯回到一層等候。2.電梯開關(guān)門控制電梯到達(dá)指定樓層后執(zhí)行定時(shí)開門、關(guān)門動(dòng)作。3.電梯樓層顯示控制電梯上行、下行狀態(tài)分別由指示燈顯示，電梯所處樓層由數(shù)碼管顯示。 (4) 思考：除基本的位邏輯指令外還用到了哪些指令，分別能完成什么功能？并畫出其邏輯時(shí)序圖。六、

13、實(shí)驗(yàn)報(bào)告本次實(shí)驗(yàn)為設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前加強(qiáng)預(yù)習(xí)，實(shí)驗(yàn)過程中重點(diǎn)是運(yùn)行、調(diào)試及修改自己設(shè)計(jì)的程序。本次實(shí)驗(yàn)報(bào)告的內(nèi)容主要是：1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模罕敬螌?shí)驗(yàn)主要達(dá)到的要求及目的。2.實(shí)驗(yàn)設(shè)備：本次實(shí)驗(yàn)的主要設(shè)備。3.預(yù)習(xí)內(nèi)容：預(yù)習(xí)本次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容后，按實(shí)驗(yàn)內(nèi)容編寫PLC梯形圖程序以及程序調(diào)試步驟。4.實(shí)驗(yàn)具體步驟：重點(diǎn)寫程序的運(yùn)行、調(diào)試、修改的過程。5.實(shí)驗(yàn)程序上機(jī)驗(yàn)證：寫出實(shí)際輸入、輸出地址分配表，敘述電梯運(yùn)行過程，并分析與預(yù)習(xí)中的結(jié)果是否相同，做思考題。6.心得體會(huì)：本次實(shí)驗(yàn)中遇到的問題、解決方法及收獲。注：本次實(shí)驗(yàn)為設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告中必須寫出最終的梯形圖程序。實(shí)驗(yàn)三 模擬量設(shè)計(jì)、應(yīng)

14、用實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.熟悉STEP 7-MICRO/WIN編程軟件的使用方法。2.掌握模擬量輸出模塊使用方法。3.掌握模擬量輸入模塊的使用方法。4.學(xué)會(huì)用基本邏輯指令實(shí)現(xiàn)順控系統(tǒng)的編程。5.學(xué)會(huì)PLC程序調(diào)試的基本步驟及方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備：1.個(gè)人PC 機(jī)1 臺(tái)2.西門子S7-300 PLC 1 套三、預(yù)習(xí)內(nèi)容：1.掌握STEP 7-MICRO/WIN編程軟件的使用方法，請(qǐng)?jiān)敿?xì)閱讀本書附錄的全部內(nèi)容。2.掌握西門子S7-300 PLC的模擬量輸入/輸出模塊。3.掌握西門子S7-300定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、觸發(fā)器的使用方法。4.本次實(shí)驗(yàn)為設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前根據(jù)具體內(nèi)容完成以下任務(wù)：(1)

15、確定輸入/輸出信號(hào)；(2) 分析控制要求，編寫PLC（梯形圖）程序；(3) 寫出程序調(diào)試步驟；(4) 寫出程序運(yùn)行過程。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1. 在PC機(jī)啟動(dòng)SIMATIC編程軟件，新建工程，對(duì)PLC硬件進(jìn)行組態(tài)，并對(duì)模塊I/O點(diǎn)進(jìn)行地址分配，進(jìn)入編程環(huán)境。2. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，在SIMATIC編程環(huán)境下輸入梯形圖程序，編譯后，下載到PLC中。3. 程序運(yùn)行調(diào)試并修改。4. 寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1、產(chǎn)生占空比和幅值可調(diào)的方波并讀回（1）控制要求利用模擬量輸出模塊產(chǎn)生占空比和幅值可調(diào)的方波；利用模擬量輸入模塊讀出方波的幅值。參考波形如下：(2) 設(shè)計(jì)要求： 編寫輸入/輸出信號(hào)表。 編寫PLC程序。

16、 調(diào)試程序并修改程序。2、產(chǎn)生周期和幅值可調(diào)的鋸齒波并讀回(1)控制要求利用模擬量輸出模塊產(chǎn)生周期和幅值可調(diào)的鋸齒波；利用模擬量輸入模塊讀出鋸齒波的幅值。(2) 設(shè)計(jì)要求： 編寫輸入/輸出信號(hào)表。 編寫PLC程序。 調(diào)試程序并修改程序。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告本次實(shí)驗(yàn)為設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中重點(diǎn)是熟悉編程環(huán)境、如何編寫程序、下載程序、調(diào)試程序、觀察結(jié)果、修改程序。本次實(shí)驗(yàn)報(bào)告的內(nèi)容主要是：1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模罕敬螌?shí)驗(yàn)主要達(dá)到的要求及目的。2. 實(shí)驗(yàn)設(shè)備：本次實(shí)驗(yàn)的主要設(shè)備。3. 預(yù)習(xí)內(nèi)容：預(yù)習(xí)本次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容后，寫出理論分析程序運(yùn)行結(jié)果及程序調(diào)試步驟。4. 實(shí)驗(yàn)具體步驟：如何聯(lián)機(jī)、編寫程序、下載程序、調(diào)

17、試程序、觀察結(jié)果、修改程序。5. 實(shí)驗(yàn)程序上機(jī)調(diào)試：寫出實(shí)際輸入、輸出地址分配表，運(yùn)行后得到的結(jié)果，并分析與預(yù)習(xí)中的結(jié)果是否相同，給出每條程序的詳細(xì)說明。6. 心得體會(huì)：本次實(shí)驗(yàn)中遇到的問題、解決方法及收獲。注：本次實(shí)驗(yàn)為設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告中必須寫出最終的梯形圖程序。附錄一 材料分揀教學(xué)模型使用說明材料分揀裝置是一個(gè)模擬自動(dòng)化工業(yè)生產(chǎn)過程的微縮模型，它使用了PLC、傳感器、位置控制、電氣傳動(dòng)和氣動(dòng)等技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)不同材料的自動(dòng)分揀和歸類功能，并可配置監(jiān)控軟件由上位計(jì)算機(jī)監(jiān)控。適用于各類學(xué)校機(jī)電專業(yè)的教學(xué)演示、教學(xué)實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)培訓(xùn)和課程設(shè)計(jì)，可以培養(yǎng)學(xué)生對(duì)PLC控制系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計(jì)

18、與調(diào)試能力；分析和解決系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行過程中出現(xiàn)的各種實(shí)際問題的能力。該裝置采用架式結(jié)構(gòu)，配有控制器(PLC)、傳感器(光電式、電感式、電容式、顏色、磁感應(yīng)式)、電動(dòng)機(jī)、輸送帶、氣缸、電磁閥、直流電源、空氣過濾減壓器等，構(gòu)成典型的機(jī)電一體化教學(xué)裝置。一主要技術(shù)參數(shù)1電源：AC220V±10(帶保護(hù)地三芯插座)2氣源：O.2MpaO.85Mpa潔凈壓縮空氣3分揀內(nèi)容：(1)金屬與非金屬料塊(2)某一顏色料塊(3)金屬中某一顏色料塊(4)非金屬中某一顏色料塊(5)金屬中某一顏色料塊和非金屬中某一顏色料塊建議分揀顏色為：黃、藍(lán)；建議分揀材料為：鐵、鋁、塑料4外形尺寸：800X500X1100二

19、裝置簡介材料分揀裝置由料塊倉庫、電動(dòng)輸送帶、自動(dòng)分揀部件、控制器和手動(dòng)操作盤組成，如圖一和圖二所示。料塊倉庫是一個(gè)手動(dòng)入庫自動(dòng)出庫的部件。使用時(shí)可將料塊放入倉庫中，當(dāng)光電傳感器感測到料塊時(shí)系統(tǒng)開始運(yùn)行，即啟動(dòng)輸送帶并由出庫氣缸將庫內(nèi)最底層料塊推入輸送帶。電動(dòng)輸送帶是由交流減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)的皮帶式水平輸送裝置。它將料塊勻速平穩(wěn)的送至自動(dòng)分揀部件。自動(dòng)分揀部件由傳感器、微型直線氣缸及滑道組成。當(dāng)傳感器檢測到相應(yīng)料塊時(shí)，對(duì)應(yīng)的氣缸將其推入應(yīng)去的滑道：當(dāng)料塊的材料或顏色為非分揀要求時(shí)，經(jīng)旋轉(zhuǎn)編碼器計(jì)量后對(duì)應(yīng)的氣缸將其推入應(yīng)去的滑道。圖一 材料分揀裝置結(jié)構(gòu)圖(正面)1輸送帶；2輸送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)；3料塊倉庫；4

20、分類儲(chǔ)存滑道；5料倉料塊檢測傳感器；6電感式識(shí)別傳感器；7電容式識(shí)別傳感器；8顏色識(shí)別傳感器；9旋轉(zhuǎn)編碼器；10手動(dòng)操作盤。圖二 材料分揀裝置結(jié)構(gòu)圖(后面)1推出氣缸；2分揀1氣缸；3分揀2氣缸；4分揀3氣缸：5分揀4氣缸；6調(diào)速閥；7氣缸位置傳感器；8減壓閥；9電磁閥；10信號(hào)接口板；11控制器；12繼電器控制器采用PLC。它接受料倉傳感器、各料塊傳感器、旋轉(zhuǎn)編碼器、氣缸位置傳感器的信號(hào)，根據(jù)要求分別控制輸送帶電機(jī)和各電磁換向閥。手動(dòng)操作盤可以通過按鈕控制裝置的各種動(dòng)作，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行的啟動(dòng)。本裝置還可以與其他裝置聯(lián)機(jī)運(yùn)行(如本廠生產(chǎn)的機(jī)械手模型)，構(gòu)成連續(xù)性生產(chǎn)線模型。三使用與維護(hù)1驗(yàn)機(jī)與

21、準(zhǔn)備(1)將裝置水平放置，卸去為運(yùn)輸而設(shè)的固定件，檢查各緊固件是否有松動(dòng)脫落。(2)由空氣過濾減壓閥左側(cè)進(jìn)氣口連接8軟氣管，另一端接氣源。(3)將電源線插入操作面板后插孔，另一端接電源(電源必須有良好的保護(hù)接地)。(4)接通氣源，向上拔出過濾減壓閥的調(diào)節(jié)旋鈕，左右旋轉(zhuǎn)旋鈕并觀察壓力表，將氣壓調(diào)整在0.2Mpa左右，然后將調(diào)節(jié)旋鈕復(fù)原。如發(fā)現(xiàn)有漏氣現(xiàn)象立即檢查氣路連接處的密封情況。(5)接通電源，電源指示燈、24V開關(guān)電源指示燈、PLC的RUN指示燈、氣缸復(fù)位磁開關(guān)指示燈均應(yīng)正常顯示，否則檢查電源保險(xiǎn)管、氣缸復(fù)位磁開關(guān)是否松動(dòng)或偏移。(6)將手動(dòng)操作盤上的“手動(dòng)-自動(dòng)”旋鈕撥向手動(dòng)位置，分別按下

22、不同功能的按鈕，觀察裝置的相應(yīng)動(dòng)作是否正常。(7)運(yùn)行PLC內(nèi)的單機(jī)演示程序。將料塊放入倉庫中，將手動(dòng)操作盤上的“手動(dòng)-自動(dòng)”旋鈕撥向自動(dòng)位置，裝置將自動(dòng)進(jìn)行不同材料和不同顏包的分揀和歸類。即從倉庫出口沿著輸送帶的運(yùn)行方向，第一套分揀部件將所有鐵質(zhì)銀色料塊存入第一個(gè)滑道中；第二套分揀部件將所有鋁質(zhì)黑色料塊存入第二個(gè)滑道中；第三套分揀部件將所有塑料黃色料塊存入第二個(gè)滑道中：第四套分揀部件將所有塑料藍(lán)色料塊存入筇四個(gè)滑道中，當(dāng)倉庫中無料塊時(shí)進(jìn)行完一個(gè)分揀過程后自動(dòng)停機(jī)，進(jìn)入等待狀態(tài)。如以上過程不能正常進(jìn)行則需要進(jìn)行傳感器位置和控制程序中某些數(shù)據(jù)的調(diào)整。2調(diào)試方法(1)通電狀態(tài)下，在第一個(gè)電感傳感器

23、下方的輸送帶上放置鐵質(zhì)料塊，調(diào)整傳感器上兩螺母，使傳感器上下移動(dòng)，恰好使傳感器上端指示燈發(fā)光，該高度即為傳感器對(duì)鐵質(zhì)材料的檢出點(diǎn)。(2)通電狀態(tài)下，在第二個(gè)電容傳感器下方的輸送帶上放置鋁質(zhì)料塊，調(diào)整傳感器上兩螺母，使傳感器上下移動(dòng)，恰好使傳感器上端指示燈發(fā)光，該高度即為傳感器對(duì)鋁質(zhì)材料的檢出點(diǎn)。(3)通電狀態(tài)下，在第三個(gè)顏色傳感器下方的輸送帶上放置某一顏色(如黃色)料塊，觀察其窗口中綠紅指示燈，調(diào)整傳感器的靈敏度調(diào)節(jié)螺釘，當(dāng)傳感器上紅色指示燈亮?xí)r，該靈敏點(diǎn)即為傳感器對(duì)該顏色料塊的檢出點(diǎn)。(4)將以上三種料塊放入倉庫中，裝置自動(dòng)運(yùn)行。分別微調(diào)各傳感器的前后位置，使對(duì)應(yīng)氣缸將料塊恰好推入滑道中。調(diào)

24、整時(shí)松開傳感器架的固定螺絲，使傳感器在滑軌上前后移動(dòng)，調(diào)整后將其固定。(5)將藍(lán)色料塊放入倉庫中，裝置自動(dòng)運(yùn)行。如果第四套分揀部件氣缸推料位置不準(zhǔn)確，可通過修改程序中計(jì)數(shù)器設(shè)定值進(jìn)行調(diào)整：方法如下：修改計(jì)數(shù)器中立即數(shù)，如果推料偏早，增加該值：如果推利偏晚，則減少該值。(6)氣源壓力(氣壓表指示值)建議調(diào)定在0.2 Mpa。(7)氣缸進(jìn)氣口裝有阻尼氣閥，用于調(diào)整氣缸作用力的大小。在手動(dòng)狀態(tài)下調(diào)解該閥手輪使氣缸出力合適，伸縮自如。調(diào)整后將手輪下部螺母緊固。(8)氣缸上裝有位置傳感器，用于檢測氣缸的工作狀態(tài)。在手動(dòng)狀態(tài)下將各氣缸桿推出到相應(yīng)位置，對(duì)應(yīng)前端傳感器指示燈發(fā)光，否則調(diào)整其位置。調(diào)整后將各螺

25、釘緊固。(9)輸送帶的松緊程度和偏移可由輸送帶末端的調(diào)整裝置調(diào)整。3維護(hù)保養(yǎng)(1)裝置的電源應(yīng)設(shè)有良好的保護(hù)接地或電保護(hù)器。(2)非專業(yè)人員不得擅自打開匯線槽和面板盒。(3)電機(jī)及拖動(dòng)原理。(4)光反射式工業(yè)傳感器的原理及應(yīng)用。(5)電感型接近式工業(yè)傳感器的原理及應(yīng)用。(6)電容型接近式工業(yè)傳感器的原理及應(yīng)用。(7)色標(biāo)傳感器的原理及應(yīng)用。(8)電磁式傳感器的原理及使用。(9)氣動(dòng)元器件在工業(yè)自動(dòng)化中的應(yīng)用。(10)氣源裝置-過濾器減壓閥的使用。(11)電氣轉(zhuǎn)換裝置-電磁閥的使用。(12)氣動(dòng)執(zhí)行裝置-直線氣缸的使用。(13)工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成及結(jié)構(gòu)原理。(14)可編程控制器(PLC)的原

26、理及結(jié)構(gòu)。(15)PLC的編程訓(xùn)練及應(yīng)用。(16)PLC的調(diào)試及運(yùn)行。(17)自動(dòng)控制系統(tǒng)的調(diào)試及運(yùn)行。(18)機(jī)電一體化設(shè)備的使用及維護(hù)。五附件(1)電源線1副(2)銀包鐵質(zhì)料塊3個(gè)(3)黑色鋁質(zhì)料塊3個(gè)(4)黃色塑料料塊3個(gè)(5)藍(lán)色塑料料塊3個(gè)PLC I/O分配表：序號(hào)輸入輸出1I0.0編碼器輸入Q0.0推出氣缸2I0.1料倉料塊檢測傳感器Q0.1分揀1氣缸3I0.2電感式識(shí)別傳感器Q0.2分揀2氣缸4I0.3電容識(shí)別傳感器Q0.3分揀3氣缸5I0.4顏色識(shí)別傳感器Q0.4分揀4氣缸6I0.5推出氣缸外定位Q0.5傳送帶電機(jī)7I0.6分揀1氣缸外定位8I0.7分揀2氣缸外定位9I1.0分

27、揀3氣缸外定何10I1.1分揀4氣缸外定位11I1.2自動(dòng)、手動(dòng)切換開關(guān)附錄二 五層電梯教學(xué)模型使用說明電梯模型既反映了PLC技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用，又帶有典型的順序、邏輯控制等多種特征，所以用此作為控制對(duì)象進(jìn)行PLC教學(xué)有一定的代表性，很適合于大、中專院校進(jìn)行教學(xué)演示、畢業(yè)設(shè)計(jì)、課程設(shè)計(jì)等。一、結(jié)構(gòu)簡介清華大學(xué)科教儀器廠開發(fā)制作的電梯模型整體結(jié)構(gòu)分為主體、控制盒和底座，結(jié)構(gòu)緊湊，外形美觀大方（如圖1所示）。電梯主體前面以直線與圓弧相交為輪廓，采用半圓有機(jī)玻璃作為前罩，既可與圓柱形轎廂相匹配，又可使同學(xué)們直觀地看到轎廂動(dòng)作。電梯上、下底板分別采用硬鋁和鋼板做材料，導(dǎo)向桿和支撐桿也采用鋼材，經(jīng)過

28、精密加工組裝成電梯主體。電梯部分零件直接選用小型號(hào)的工用零件，使電梯的機(jī)械性能大大提高。整個(gè)電梯安裝簡便，接線簡單靈活，同時(shí)設(shè)有機(jī)械、程序雙重保護(hù)，避免轎廂沖頂。電梯內(nèi)有可開關(guān)門的轎廂，轎廂內(nèi)由門控電機(jī)控制，執(zhí)行開關(guān)門動(dòng)作，轎廂由頂部升降電機(jī)帶動(dòng)可上下運(yùn)動(dòng)。主體的每一層均設(shè)有限位開關(guān)、外呼按鈕和指示燈?？刂坪袃?nèi)裝有開關(guān)電源，可為PLC和電梯模型供電。配備控制盒，方便電路的檢查和各IO工作情況的監(jiān)控。電梯提供接線端口，可方便的與多種型號(hào)的PLC相連接。 圖1 電梯模型二、工作原理及控制功能電梯模型是作為PLC的控制對(duì)象來完成程序指令的。外呼按鈕、轎廂內(nèi)選層按鈕和各層限位開關(guān)為PLC的輸入，繼電器

29、動(dòng)作和指示燈為PLC的輸出，電機(jī)由繼電器控制。原理圖如下：圖4 原理圖電梯主體有十個(gè)帶指示燈的外呼叫按鈕開關(guān)，分別是：一層上、二層下、二層上、三層下、三層上、四層下、四層上、五層下。十個(gè)三角形發(fā)光二極管作為轎廂當(dāng)前運(yùn)行方向指示（上升、下降）。七段數(shù)碼管顯示轎廂當(dāng)前正在哪一層。主體內(nèi)部的限位開關(guān)可使轎廂可靠地停在被選樓層，并可使數(shù)碼管正確地顯示轎廂位置?？刂齐姍C(jī)上下和開關(guān)門的繼電器也裝在主體內(nèi)部（原理圖中只畫出了一個(gè)電機(jī)控制原理）?？刂坪忻姘迤邆€(gè)帶指示燈的內(nèi)選層按鈕開關(guān)分別是一至五層和開、關(guān)門。主體內(nèi)部的所有電源、信號(hào)線都通過扁平電纜連接到控制盒面板，以便與PLC相連。面板上輸入/輸出點(diǎn)按不同功

30、能分成若干組，公共端相互獨(dú)立，更符合PLC在工業(yè)中的實(shí)際應(yīng)用，可使同學(xué)的基本概念更清晰。當(dāng)程序編好存入PLC以后，可通過執(zhí)行該程序使電梯模型動(dòng)作，來檢驗(yàn)程序是否正確。電梯控制功能如下（僅供參考）：1、電梯所在樓層數(shù)字由7段數(shù)碼顯示管顯示。1）上升過程中：轎廂在1、2層之間顯示“2”；在2、3層之間顯示“3”，依此類推。2）下降過程中：轎廂在1、2層之間顯示“1”；在2、3層之間顯示“2”，依此類推。2、電梯運(yùn)行方向由轎廂上、下行指示燈顯示。3、無論哪層有呼叫（包括電梯內(nèi)呼叫或各層外呼叫），該層的未響應(yīng)指示燈亮，表示轎廂將去那一層，直到該呼叫被響應(yīng)后該指示燈滅。4、無論電梯處于何種狀態(tài)，只要有電

31、梯內(nèi)呼叫，轎廂運(yùn)行到該層，即可響應(yīng)此呼叫。5、當(dāng)按電梯外呼叫按鍵時(shí)，該按鍵的指示燈亮，直到該呼叫被響應(yīng)后熄滅。6、只有單一呼叫信號(hào)時(shí)，電梯運(yùn)行到呼叫所在樓層等待乘客進(jìn)入。7、當(dāng)有多個(gè)呼叫信號(hào)時(shí)，電梯每響應(yīng)一個(gè)呼叫，均開門停車，等待乘客進(jìn)入，再去響應(yīng)下一個(gè)呼叫。其響應(yīng)次序遵循以下原則：1）如果電梯處于上升的狀態(tài)，則優(yōu)先響應(yīng)上升呼叫和內(nèi)呼叫信號(hào)，再返回響應(yīng)下降呼叫信號(hào)。2）如果電梯處于下降的狀態(tài)，則優(yōu)先響應(yīng)下降呼叫和內(nèi)呼叫信號(hào)，再返回響應(yīng)上升呼叫信號(hào)。例如：電梯最初停在2樓，3樓先有上升呼叫再有下降呼叫，同時(shí)4樓有下降呼叫。這時(shí)轎廂先上升至3樓，此時(shí)下降呼叫依然保持，轎廂開門等待1秒鐘后關(guān)門繼續(xù)上

32、升至4樓，開門等待1秒鐘后再去響應(yīng)3樓下降呼叫。如果3、4樓間只有下降呼叫時(shí)，則轎廂在3樓不停，直接升至4樓，開門等待1秒鐘后再響應(yīng)3樓下降呼叫。其它情況以此類推，這與電梯的實(shí)際操作情況基本一致。8、在電梯運(yùn)行過程中不響應(yīng)開門信號(hào)，電梯在停車等待和暫停期間可以手動(dòng)開、關(guān)門。為了運(yùn)行安全，不論何時(shí)發(fā)出關(guān)門信號(hào)，轎廂再次運(yùn)行都要有4秒鐘的間歇，以保證轎廂門可靠關(guān)閉。9、電梯每到一層停車時(shí)先打開轎廂門，1秒鐘后自動(dòng)關(guān)門。若有其它需響應(yīng)的信號(hào)，轎廂繼續(xù)運(yùn)行；若無其它需響應(yīng)的信號(hào)停車，轎廂等待。10、電梯關(guān)門停在某一層時(shí)，該層有外呼叫信號(hào)，門會(huì)自動(dòng)打開，1秒鐘后自動(dòng)關(guān)門。11、電梯在任意樓層間行走不得超

33、過30秒鐘，否則判定電梯運(yùn)行出故障，電梯自動(dòng)停止運(yùn)行。12、電梯設(shè)有上、下極限位行程開關(guān)。當(dāng)電梯運(yùn)行到極限位置時(shí)，通過程序強(qiáng)行讓電梯停止運(yùn)行。三、接線說明1、電梯主體的所有信號(hào)線通過扁平電纜插接到控制板上2、主體內(nèi)部有四個(gè)繼電器，其中兩個(gè)為升、降電機(jī)，兩個(gè)為門控電機(jī)， 3、電梯的上極限是靠限位開關(guān)機(jī)械保護(hù)的，而下極限靠程序保護(hù)。4、當(dāng)由于程序錯(cuò)誤使轎廂觸碰上極限而使電機(jī)停轉(zhuǎn)，應(yīng)斷開上升輸入信號(hào)，并在下降點(diǎn)外接輸入信號(hào)，使電機(jī)反轉(zhuǎn)轎廂下降，脫離上限位開關(guān)。圖3 四、注意事項(xiàng)1、控制面板上所有的電源、信號(hào)的接線插孔都裸露在外面，請(qǐng)同學(xué)們注意不要將線或金屬物放于控制盒的測試點(diǎn)上，避免短路。2、鋼絲繩

34、纏繞方向應(yīng)使直線部分垂直底板，也就是電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)檗I廂上升。3、升降電機(jī)的啟停是靠每層的限位開關(guān)控制的，而開關(guān)門電機(jī)則無到位控制，所以，開關(guān)門到位是靠程序設(shè)定時(shí)間來控制的，請(qǐng)同學(xué)們注意這一點(diǎn)?；鹃_門時(shí)間為3秒，同時(shí)由于機(jī)械原因?qū)㈥P(guān)門時(shí)間比開門時(shí)間加長0.5秒。4、為確保安全，在實(shí)驗(yàn)時(shí)，要把有機(jī)玻璃罩裝好。5、在電梯通電運(yùn)行之前，電梯的轎箱必須放在一層的限位開關(guān)上，然后才可通電運(yùn)行。五、電梯調(diào)試方法首先檢查12V和24V電源指示燈是否正常。1、 輸入：利用連接線將后側(cè)端子的輸入口X22和X24相接1） 內(nèi)呼選層調(diào)試方法：把萬用表設(shè)置于通斷檔，一表筆控制盒的24V地，然后把另一表筆分別接：

35、A) 內(nèi)呼選層一層上，然后按動(dòng)一層選層開關(guān)，萬用表響。B) 內(nèi)呼選層二層上，然后按動(dòng)二層選層開關(guān)，萬用表響。C) 內(nèi)呼選層三層上，然后按動(dòng)三層選層開關(guān)，萬用表響。D) 內(nèi)呼選層四層上，然后按動(dòng)四層選層開關(guān)，萬用表響。E) 內(nèi)呼選層五層上，然后按動(dòng)五層選層開關(guān)，萬用表響。2） 外呼選層調(diào)試方法：把萬用表設(shè)置于通斷檔，一表筆控制盒的24V地，然后把另一表筆分別接：A) 外呼選層一層上，然后按動(dòng)一層選層開關(guān)，萬用表響。B) 外呼選層二層上，然后按動(dòng)二層選層開關(guān)，萬用表響。C) 外呼選層三層上，然后按動(dòng)三層選層開關(guān)，萬用表響。D) 外呼選層四層上，然后按動(dòng)四層選層開關(guān)，萬用表響。E) 外呼選層五層上，

36、然后按動(dòng)五層選層開關(guān)，萬用表響。3） 限位開關(guān)調(diào)試方法：把萬用表設(shè)置于通斷檔，一表筆控制盒的24V地，然后把另一表筆分別接：A) 下極限開關(guān)上，限位開關(guān)在電梯內(nèi)，可用手向上拖動(dòng)電梯，觸動(dòng)開關(guān)，萬用表響。B) 一層限位開關(guān)上，然后觸動(dòng)一層限位開關(guān)，萬用表響。C) 二層限位開關(guān)上，然后觸動(dòng)二層限位開關(guān)，萬用表響。D) 三層限位開關(guān)上，然后觸動(dòng)三層限位開關(guān)，萬用表響。E) 四層限位開關(guān)上，然后觸動(dòng)四層限位開關(guān)，萬用表響。F) 五層限位開關(guān)上，然后觸動(dòng)五層限位開關(guān)，萬用表響。 2、 輸出：利用連接線將后側(cè)端子的輸出口Y29和Y31相接1) 內(nèi)呼顯示調(diào)試方法：利用彈簧頭連接線一頭接控制盒上的24V，另一

37、頭分別接控制盒上的：A) 一層內(nèi)呼顯示，亮即通。B) 二層內(nèi)呼顯示，亮即通。C) 三層內(nèi)呼顯示，亮即通。D) 四層內(nèi)呼顯示，亮即通。E) 五層內(nèi)呼顯示，亮即通。2) 外呼顯示調(diào)試方法：利用彈簧頭連接線一頭接控制盒上的24V，另一頭分別接控制盒上的:A) 一層外呼顯示，亮即通。B) 二層下外呼顯示，亮即通。C) 二層上外呼顯示，亮即通。D) 三層下外呼顯示，亮即通。E) 三層上外呼顯示，亮即通。F) 四層下外呼顯示，亮即通。G) 四層上外呼顯示，亮即通。H) 五層外呼顯示， 亮即通。3) 數(shù)碼管顯示調(diào)試方法：利用彈簧頭連接線一頭接控制盒上的24V+，另一頭分別接控制盒上的:A) a段，燈亮。B)

38、 b段，燈亮。C) c段，燈亮D) d段，燈亮。E) e段，燈亮。F) f段，燈亮。G) g段，燈亮。H) 上行顯示，燈亮。I) 下行顯示，燈亮。4) 升降電機(jī)調(diào)試方法:利用彈簧頭連接線一頭接控制盒上的24V，另一頭分別接控制盒上的：A) 接上升，電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)，電梯轎廂上升B) 接下降，電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)，電梯轎廂下降5) 開關(guān)門電機(jī)調(diào)試：利用彈簧頭連接線一頭接控制盒上的24V，另一頭分別接控制盒上的:A) 接開門，門打開。B) 接關(guān)門，門關(guān)閉。附錄四 西門子S7-300 PLC 的基礎(chǔ)知識(shí)及其使用一、硬件基礎(chǔ)知識(shí)S7-300CPU為模塊化微型PLC 系統(tǒng)，滿足中、小規(guī)模的性能要求，它的各種性能的模

39、塊可以非常好地滿足和適應(yīng)自動(dòng)化控制任務(wù)；它的簡單實(shí)用的分布式結(jié)構(gòu)和多界面網(wǎng)絡(luò)能力，使得應(yīng)用十分靈活；方便用戶和簡易的無風(fēng)扇設(shè)計(jì)使得當(dāng)控制任務(wù)增加時(shí)，可自由擴(kuò)展；它具有大量的集成功能使它功能非常強(qiáng)勁1、S7-300CPU的分類1緊湊型CPU：CPU 312C，313C，313C-PtP，313C-2DP，314C-PtP和314C-2DP。各CPU均有計(jì)數(shù)、頻率測量和脈沖寬度調(diào)制功能。有的有定位功能，有的帶有I/O。2標(biāo)準(zhǔn)型CPU：CPU 312，CPU 313，314，315，315-2DP和316-2DP。3戶外型CPU：CPU 312 IF

40、M，314 IFM，314戶外型和315-2DP。在惡劣的環(huán)境下使用。4高端CPU：317-2DP和CPU 318-2DP。5故障安全型CPU：CPU 315F。2、S7-300CPU的功能1診斷功能：可以診斷出以下故障：失壓，熔斷器熔斷，看門狗故障，EPROM、RAM故障。模擬量模塊共模故障、組態(tài)/參數(shù)錯(cuò)誤、斷線、上下溢出。2過程中斷功能：數(shù)字量輸入信號(hào)上升沿、下降沿中斷，模擬量輸入超限，CPU暫停當(dāng)前程序，處理OB40。3狀態(tài)與故障顯示功能（1）SF（系統(tǒng)出錯(cuò)/故障顯示，紅色）：CPU硬件故障或軟件錯(cuò)誤時(shí)亮。（2）BATF（電池故障，紅色）：電池電壓低或沒有電

41、池時(shí)亮。DC 5V（5V電源指示，綠色）： 5V電源正常時(shí)亮。（3）FRCE（強(qiáng)制，黃色）：至少有一個(gè)I/O被強(qiáng)制時(shí)亮。（4）RUN（運(yùn)行方式，綠色）：CPU處于RUN狀態(tài)時(shí)亮；重新啟動(dòng)時(shí)以2 Hz的頻率閃亮； HOLD（單步、斷點(diǎn)）狀態(tài)時(shí)以0.5Hz的頻率閃亮。（5）STOP（停止方式，黃色）：CPU處于STOP，HOLD狀態(tài)或重新啟動(dòng)時(shí)常亮。BUSF（總線錯(cuò)誤，紅色）。 4模式選擇開關(guān)功能（1）RUN-P(運(yùn)行-編程)位置：運(yùn)行時(shí)還可以讀出和修改用戶程序，改變運(yùn)行方式。（2）RUN (運(yùn)行)位置：CPU執(zhí)行、讀出用戶程序，但是不能修改用戶程

42、序。（3）STOP（停止）位置：不執(zhí)行用戶程序，可以讀出和修改用戶程序。（4）MRES（清除存儲(chǔ)器）：不能保持。將鑰匙開關(guān)從STOP狀態(tài)搬到MRES位置，可復(fù)位存儲(chǔ)器，使CPU回到初始狀態(tài)。3、 S7-300CPU的工作原理CPU的一個(gè)掃描周期過程見圖1-1。圖1-1 CPU的一個(gè)掃描周期4、 電源模塊PS 307電源模塊將120/230伏交流電壓轉(zhuǎn)換為24V直流電壓，為S7-300/400、傳感器和執(zhí)行器供電。輸出電流有2A、5A或10A 3種。電源模塊安裝在DIN導(dǎo)軌上的插槽1。5、數(shù)字量I/O模塊模塊SM374可用于三種模式中：作為 16 通道數(shù)字輸入模塊，作為 16 通道數(shù)字輸出模塊，

43、作為帶 8 個(gè)輸入和 8 個(gè)輸出的混合數(shù)字輸入/輸出模塊。6、模擬量I/O模塊SM331模擬量輸入模塊，表1-1列出了SM331模擬量輸入模塊的模擬值。表1-1 SM331模擬量輸入模塊的模擬值百分比十進(jìn)制十六進(jìn)制±5V±10 V±20 mA上溢出18.515%327677FFFH5.926 V11.851V23.70 mA超出范圍117.589%325117EFFH5.879 V11.759V23.52 mA正常范圍100.000%0 %-100.000%276480- 276486C00H0H9400H5V0V-5V10 V0 V- 10 V20 mA0mA-

44、20 mA低于范圍-117.593%- 325128100H-5.879 V- 11.759 V-23.52 mA下溢出-118.519%- 327688000H-5.926 V- 11.851 V-23.70 mA【例】壓力變送器的量程為010MPa，輸出信號(hào)為420mA，模擬量輸入模塊的量程為420mA，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量為027 648，設(shè)轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字為N，試求以kPa為單位的壓力值。 解：010MPa(010 000kPa)對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)換后的數(shù)字027 648，轉(zhuǎn)換公式為：P = 10 000 *N / 27 648（kPa）。注意：在運(yùn)算時(shí)一定要先乘后除，否則可能會(huì)損失原始數(shù)據(jù)的精度。二

45、、軟件基礎(chǔ)知識(shí)1、SIMATIC 管理器簡介STEP 7用于S7，M7，C7，WinCC的編程、監(jiān)控和參數(shù)設(shè)置，基于STEP 7 V5.2版。STEP 7具有以下功能：硬件配置和參數(shù)設(shè)置、通信組態(tài)、編程、測試、啟動(dòng)和維護(hù)、文件建檔、運(yùn)行和診斷功能等。2、編程基礎(chǔ)（1）編程語言1順序功能圖(SFC) ：STEP 7中的S7 Graph2梯形圖(LAD)：直觀易懂，適合于數(shù)字量邏輯控制?！澳芰鳌?Power flow)與程序執(zhí)行的方向。3. 語句表(STL)：功能比梯形圖或功能塊圖強(qiáng)。4功能塊圖(FBD)：“

46、LOGO！”系列微型PLC使用功能塊圖編程。5結(jié)構(gòu)文本(ST)：STEP 7的S7 SCL（結(jié)構(gòu)化控制語言）符合EN 61131-3 標(biāo)準(zhǔn)。SCL適合于復(fù)雜的公式計(jì)算、復(fù)雜的計(jì)算任務(wù)和最優(yōu)化算法，或管理大量的數(shù)據(jù)等。6S7 HiGraph 編程語言圖形編程語言S7 HiGraph 屬于可選軟件包，它用狀態(tài)圖（state graphs）來描述異步、非順序過程的編程語言。7S7 CFC 編程語言可選軟件包CFC（Continuous Function Chart，連續(xù)功能圖）用圖

47、形方式連接程序庫中以塊的形式提供的各種功能。在STEP 7編程軟件中，如果程序塊沒有錯(cuò)誤，并且被正確地劃分為網(wǎng)絡(luò)，在梯形圖、功能塊圖和語句表之間可以轉(zhuǎn)換。如果部分網(wǎng)絡(luò)不能轉(zhuǎn)換，則用語句表表示。語句表可供喜歡用匯編語言編程的用戶使用。語句表的輸入快，可以在每條語句后面加上注釋。設(shè)計(jì)高級(jí)應(yīng)用程序時(shí)建議使用語句表。梯形圖適合于熟悉繼電器電路的人員使用；設(shè)計(jì)復(fù)雜的觸點(diǎn)電路時(shí)最好用梯形圖； 功能塊圖適合于熟悉數(shù)字電路的人使用； S7 SCL編程語言適合于熟悉高級(jí)編程語言（例如PASCAL或C語言）的人使用；S7 Graph，HiGraph和CFC可供有技

48、術(shù)背景，但是沒有PLC 編程經(jīng)驗(yàn)的用戶使用；S7 Graph對(duì)順序控制過程的編程非常方便，HiGraph適合于異步非順序過程的編程，CFC適合于連續(xù)過程控制的編程。（2）存儲(chǔ)區(qū)類型S7 CPU的系統(tǒng)存儲(chǔ)區(qū)域分為下表中列出的地址區(qū)域。在程序中可以根據(jù)相應(yīng)的地址直接讀取數(shù)據(jù)。 地址區(qū)域 可以訪問的地址單位 S7符號(hào) (IEC) 描述過程映像輸入表輸入（位）I循環(huán)掃描周期開始時(shí)，CPU從輸入模板讀輸入值并記錄到該區(qū)域輸入（字節(jié)）IB輸入（字）IW輸入（雙字）ID過程映像輸出表輸出（位）Q在循環(huán)掃描周期中，程序計(jì)算輸出值并記錄到該區(qū)域。循環(huán)掃描周期結(jié)束時(shí)，CPU將計(jì)算結(jié)果寫入相應(yīng)的

49、輸出模板輸出（字節(jié)）QB輸出（字）QW輸出（雙字）QD位存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器（位）M該區(qū)域用于存儲(chǔ)程序的中間計(jì)算結(jié)果存儲(chǔ)器（字節(jié)）MB存儲(chǔ)器（字）MW存儲(chǔ)器（雙字）MD定時(shí)器定時(shí)器 (T)T該區(qū)域提供定時(shí)器的存儲(chǔ)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器 (C)C該區(qū)域提供計(jì)數(shù)器的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)塊數(shù)據(jù)塊，用"OPN DB"打開DB數(shù)據(jù)塊中包含了程序的信息?？梢远x為所有邏輯塊共享 (shared DBs) 或指定給一個(gè)特定的 FB或 SFB 做背景數(shù)據(jù)塊(instance DB)。數(shù)據(jù)位DBX數(shù)據(jù)字節(jié)DBB數(shù)據(jù)字DBW數(shù)據(jù)雙字DBD數(shù)據(jù)塊，用"OPN DI"打開DI數(shù)據(jù)位DIX數(shù)據(jù)字節(jié)DIB數(shù)據(jù)字

50、DIW數(shù)據(jù)雙字DID局部數(shù)據(jù)局部數(shù)據(jù)位L該區(qū)域包含塊執(zhí)行時(shí)該塊的臨時(shí)數(shù)據(jù)。L堆棧還提供用于傳遞塊參數(shù)及記錄梯形邏輯網(wǎng)絡(luò)中間結(jié)果的存儲(chǔ)器局部數(shù)據(jù)字節(jié)LB局部數(shù)據(jù)字LW局部數(shù)據(jù)雙字LD外設(shè)地址 (I/O)輸入外設(shè)輸入字節(jié)PIB主站及分布式從站（DP）外設(shè)輸入輸出區(qū)域允許直接存取外設(shè)輸入字PIW外設(shè)輸入雙字PID外設(shè)地址 (I/O)輸出外設(shè)輸出字節(jié)PQB外設(shè)輸出字PQW外設(shè)輸出雙字PQD（3） 基本指令1、位邏輯指令(Bit Logic)位邏輯指令處理布爾值“1”和“0”。在LAD表示的接點(diǎn)與線圈中，“1”表示動(dòng)作或通電，“0”表示為動(dòng)作或未通電。位邏輯指令掃描信號(hào)狀態(tài)，并根據(jù)布爾邏輯對(duì)它們進(jìn)行組合

51、。這些組合產(chǎn)生結(jié)果1或0，成為邏輯運(yùn)算結(jié)果(RLO)。2、比較指令(Comparator)比較指令對(duì)兩個(gè)輸入IN1和IN2進(jìn)行比較，比較的內(nèi)容可以是相等、不等、大于、小于、大于等于和小于等于。如果比較結(jié)果為真，則RLO為“1”。比較指令有三類，分別用于整數(shù)、雙整數(shù)和實(shí)數(shù)。3、轉(zhuǎn)換指令(Converter)轉(zhuǎn)換指令可以將參數(shù)IN的內(nèi)容進(jìn)行轉(zhuǎn)換或更改符號(hào)，其結(jié)果可以輸出到參數(shù)OUT。4、計(jì)數(shù)器指令(Counters)在CPU的存儲(chǔ)器中，為計(jì)數(shù)器保留有存儲(chǔ)區(qū)。該存儲(chǔ)區(qū)為每一計(jì)數(shù)器地址保留一個(gè)16位字。指令集支持256個(gè)計(jì)數(shù)器，而能夠使用的計(jì)數(shù)器數(shù)目由具體的CPU決定。5、數(shù)據(jù)塊調(diào)用指令(DB Cal

52、l)打開數(shù)據(jù)塊指令，該指令是一種數(shù)據(jù)塊無條件調(diào)用。數(shù)據(jù)塊打開后，可以通過CPU內(nèi)的數(shù)據(jù)塊寄存器DB或DI直接訪問數(shù)據(jù)塊的內(nèi)容。6、邏輯控制指令(Jumps)邏輯控制指令通過標(biāo)簽(Label)和無條件或者有條件的跳轉(zhuǎn)指令，實(shí)現(xiàn)用戶程序中的邏輯控制。7、整數(shù)算術(shù)運(yùn)算指令(Integer Function)實(shí)現(xiàn)16位或者32位整數(shù)之間的加、減、乘、除和取余等算術(shù)運(yùn)算。8、浮點(diǎn)算術(shù)運(yùn)算指令(Floating-point Function)實(shí)現(xiàn)對(duì)32位實(shí)數(shù)的算術(shù)運(yùn)算。9、賦值指令(Move)MOVE(賦值指令)將在輸入端IN的特定值復(fù)制到輸出端OUT上的特定地址中。MOVE只能復(fù)制BYTE(字節(jié))、WO

53、ERD(字)、或DWORD(雙字)數(shù)據(jù)對(duì)象。用戶定義的數(shù)據(jù)類型（例如數(shù)組或結(jié)構(gòu)）必須使用系統(tǒng)功能“BLKMOVE”(SFC20)進(jìn)行復(fù)制。10、程序控制指令(Program Control)程序控制指令包括塊調(diào)用指令以及通過主控繼電器(Master Control Relay)實(shí)現(xiàn)程序段使能控制的指令。11、移位和循環(huán)指令(Shift/Rotate)移位指令可以將輸入?yún)?shù)IN中的內(nèi)容向左或向右逐位移動(dòng)；循環(huán)指令可以將輸入?yún)?shù)IN中的全部內(nèi)容循環(huán)地逐位左移或右移，空出的位用輸入IN移出的位的信號(hào)狀態(tài)填充。12、狀態(tài)位指令(Status Bits)狀態(tài)字是CPU中存儲(chǔ)區(qū)中的一個(gè)寄存器，用于指示CPU運(yùn)算結(jié)果的狀態(tài)。狀態(tài)位指令是位邏輯指令，針