西门子MMC储存卡6ES7953-8LL31-0AA0

学习PLC的基础实验

一、项目所需设备、工具、材料

表1  项目所需设备、工具、材料

二、 训练内容

按照前面的例子完成接线、输入程序，按照要求进行观察。

1、项目描述

（1）按照提供的PLC原理接线图完成接线；

（2）将提供的参考程序写入PLC；

（3）根据操作步骤操作，观察输入、输出设备的状态。通过计算机监视画面，观察并记录各元件的状态，并画出时序图；

（4）结合PLC程序执行过程，分析程序结果。

2 、实训要求

2.1 接线图与控制程序

按照图1，完成PLC控制系统的硬件连接。图中由于脉冲信号发生器的信号与按钮输入信号不同，因此，不能共用一个COM端。

按照图2提供的梯形图，利用计算机或手持编程器写入PLC。

2.2 观察要求

利用以上程序观察并认识程序的扫描周期和执行过程。

（1）调整编码器的频率至1KHZ。按下开关SB1，这时，程序中的定时器开始计时，而X0的上升沿使计数器的初始值复位，当前值为0。计数器重新开始计输入的脉冲数。1s钟后，定时时间到，计数停止。观察此时的计数器当前值是多少。从表面看，当前值应在1000左右，但实际上的当前值会少得多，为什么？

（2）调整编码器的频率至20HZ。重复（1）的操作，观察计数器的当前值，与（1）有什么不同？为什么？

（3）断开SB1，关闭编码器电源，按下开关SB2，两个指示灯为什么只亮一个？结合程序执行过程分析原因。

3 时序图分析

按下开关以后，部分继电器时序图如图3所示。根据观察结果，补充其他继电器的时序图。

PLC程序的次序与执行顺序

（1）触点的结果与步

即使在动作相同的程控电路中，借助于触点的构成方法出可简化程序与节省程序步数。

①宜将串联电路多的电路写在上方。如图1的a图。

②宜将并联多的电路写在左方。如图1的b图。

（2）程序的执行顺序

对顺控程序作“自上而下”，“自左向右”处理。

 用PLC改造继电器控制系统时，因为原有的继电器控制系统经过长期使用和考验，已经被证明能完成系统要求的控制功能，而继电器电路图与梯形图在表示方法和分析方法上有很多相似之处，因此可以根据继电器电路图来设计梯形图，即将继电器电路图“转换”为具有相同功能的PLC的外部硬件接线图和梯形图。因此根据继电器电路图来设计梯形图是一条捷径。使用这种设计方法时注意梯形图是PLC的程序，是一种软件，而继电器电路是由硬件元件组成的，梯形图和继电器电路有很大的本质区别，例如在继电器电路图中，各继电器可以同时动作，而PLC的CPU是串行工作的，即CPU同时只能处理1条指令，根据继电器电路图设计梯形图时有很多需要注意的地方。
    这种设计方法一般不需要改动控制面板，保持了系统原有的外部特性，操作人员不用改变长期形成的操作习惯。

西门子PLC系列产品的特点简介

LOGO、S7-200、S7-300和S7-400系列PLC，这几个系列PLC基本是由南京出产，网上相关介绍资料也比较多了，就不做太多介绍。重点为大家介绍下进口的S7-1200和S7-1500系列PLC，目前这块网上谈及的资料并不是很多，以供大家了解。

LOGO和S7-200是超小型化的PLC，适合于单机控制或小型系统的控制，适用于各行各业，各种场合中的自动检测、监测及控制等；S7-300是模块化小型PLC系统，可用于对设备进行直接控制，可以对多个下一级的可编程序控制器进行监控，还适合中型或大型控制系统的控制，能满足中等性能要求的应用；S7-400则用于中、**性能范围的可编程序控制器，能进行较复杂的算术运算和复杂的矩阵运算，还可用于对设备进行直接控制，也可以对多个下一级的可编程序控制器进行监控。

S7-1200是紧凑型PLC，是S7-200的升级版，具有模块化、结构紧凑、功能全面等特点，适用于多种应用，能够保障现有投资的长期安全。它采用更快的处理芯片，布尔运算执行速度从S7-200的0.22us提升到0.08us，提升幅度达275%，非常接近S7-300的水平，而且经过测试，S7-1200与S7-300计算速度基本一致，大幅**S7-200。它采用的CPU工作存储器远超S7-200的存储器，支持存储卡的容量甚至超过了S7-300所支持的存储卡容量，标配PROFINET以太网接口，以及全面的集成工艺功能，可以作为一个组件集成在完整的综合自动化解决方案中。

S7-1500是新一代大中型PLC，比S7-300/400的各项指标有很大的提高，专为中高端设备和工厂自动化设计，可供用户使用的充足的资源和超高速的运算处理速度，拥有卓越的系统性能，并集成一系列功能，包括运动控制、工业信息安全，以及可实现便捷安全应用的故障安全功能。其创新的设计使调试和安全操作简单便捷，而集成于TIA博途的诊断功能通过简单配置即可实现对设备运行状态的诊断，简化工程组态，并降低项目成本。

化学反应生产过程的PLC控制编程实例实验

一、项目所需设备、工具、材料

表1所列为采用实验模板所需的输入输出设备情况。利用扳动开关取代传感器，用指示灯代替各泵和搅拌器。

表1 实训所需设备、材料、工具表

二、训练内容

1、项目描述

图1中表示该项目工艺要求。图中罐A、罐B的容量相等且为罐C、罐D容量的一半。要求将溶液A和溶液B分别由泵1和泵2加到罐A和罐B中，罐B满后将溶液B加热到60℃，然后用泵3和泵4把罐A和罐B中的溶液全部加入到罐C中以1比1的比例混合，罐Ｃ装满后要继续搅拌60秒进行充分的化学反应，然后由泵5把罐C中的成品全部经由过滤器送到成品罐D中，罐D装满后开启泵6把整罐成品全部抽走。接着开始新一周期的循环。注意，当罐空时，传感器应处于断开状态。

2、 实训要求

2.1  输入与输出点分配

见表2。

 

表2   输入与输出点分配表

 

2.2  PLC接线图

按照输入与输出点的分配和项目描述的控制要求，设计PLC的接线图如图2所示。如用指示灯代替泵，用24V直流电作电源。若控制实际泵应接220V交流，如图中虚线部分。“□”表示控制泵的接触器线圈或模拟中的指示灯。

2.3 程序设计

根据工艺要求设计出顺序控制功能图如图3所示。图中各步用状态继电器S表示，这里S作普通辅助继电器使用，在进入步进程序之后，开始分别进入A、B两罐的A液、B液注入程序。由于B罐要进行加热，因此，比A罐要多一步。为了同时开始将A、B两液体注入反应罐C前，关掉A罐注入泵1，人为增加一个时间定时步，已完成对S10步的复位。

当B罐加热到60℃且T0延时到，开始进入将A、B两种液体注入C罐进行反应的S3步。在打开泵3、4输送A、B两种液体的同时，搅拌器就开始搅拌，为了延续该动作到反应结束，采用SET指令。

当A罐与B罐空，而C罐满时，注入结束。进入反应计时步S4。60s后反应结束，C罐反应液将通过泵5经过滤器输送到D罐。

当D罐满时，C罐也应空。D罐通过泵6排出，当D罐空时，循环以上过程。

2.4 运行并调试程序

（1）将梯形图程序输入到计算机。

（2）下载程序到PLC，并对程序进行调试运行。

（3）调试运行并记录调试结果。

3、  编程练习

（1）为了提高效率，当A、B两罐液体排空后，关闭泵3、4后，即开始重新注入A、B两种液体，其他条件不变。

（2）如果四个罐不成比例，试重新编写顺序功能图。

（3）尝试采用基本指令完成该化学反应控制程序。

安装一个典型的S7-300PLC硬件系统的步骤讲解

1.      实训目的

①熟悉S7-300常用模块

②掌握S7-300常用模块安装规范

2.      实训任务和要求

安装一个单导轨PLC控制系统，包含一个数字量模块，一个模拟量模块，一个仿真模块。要求各模块安装符合安装规范，

3.      实训设备

电源模块PS 307（10A）、CPU模块313C-2DP、数字量模块SM322、模拟量模块SM334、仿真模块SM374、连接器、导轨、螺钉、螺丝刀、导线若干。

4.      安装步骤

①对照部件清单检查部件是否齐备；

②安装导轨

③安装电源

④把总线连接器连到CPU，并安装模块；

⑤把总线连接器连到 I/O 模块，并安装模块；

⑥连接前连接器，并插入标签条和槽号； 

⑦给模块配线（电源，CPU 和 I/O 模块）。

一、  S7-300PLC指令结构和寻址方式

1.       指令结构：操作码+操作数

2.       寻址方式：立即寻址、直接寻址、间接寻址

二、  位逻辑运算类指令

与和与非指令，或喝或非指令，异或和异或非指令

三、  位操作指令

输出指令，置位/复位指令，RS触发器，对RLO的直接操作指令

四、  位测试指令

对RLO的跳变沿指令，对触点跳变沿直接检测的梯形图方块指令

梯形图设计时应注意的三个基本点

梯形图沿袭了继电器控制电路的形式，它是在电器控制系统中常用的继电器、接触器逻辑控制基础上简化了符号演变来的，形象、直观、实用。

梯形图的设计应注意以下三点：

（一）梯形图按从左到右、从上到下的顺序排列。每一逻辑行起始于左母线，然后是触点的串、并联接，**后是线圈与右母线相联。

（二）梯形图中每个梯级流过的不是物理电流，而是“概念电流”，从左流向右，其两端没有电源。这个“概念电流”只是形象地描述用户程序执行中应满足线圈接通的条件。

（三）输入继电器用于接收外部输入信号，而不能由PLC内部其它继电器的触点来驱动。因此，梯形图中只出现输入继电器的触点，而不出现其线圈。输出继电器输出程序执行结果给外部输出设备，当梯形图中的输出继电器线圈得电时，就有信号输出，但不是直接驱动输出设备，而要通过输出接口的继电器、晶体管或晶闸管才能实现。输出继电器的触点可供内部编程使用。

交流电机单向运转的启停控制。

图1   继电器控制线路图

图2  PLC控制的接线图

图3  PLC梯形图

 

表1  PLC控制的助记符程序

组合机床液压滑台进给运动功能表图绘制举例

某组合机床液压滑台进给运动示意图如图1所示，其工作过程分成原位、快进、工进、快退四步，相应的转换条件为SB、SQ1、SQ2、SQ3。液压滑台系统各液压元件动作情况如表5-1所示。根据上述功能表图的绘制方法，液压滑台系统的功能表图如图2a所示。

图1 某组合机床液压滑台进给运动示意图

表1  液压元件动作表

元件 工步	YV1	YV2	YV3
原位	―	―	―
快进	┼	―	―
工进	┼	―	┼
快退	―	┼	―

 

图2  液压滑台系统的功能表图

如果PLC已经确定，可直接用编程元件M300～M303（FX系列）来代表这四步，设输入/输出设备与PLC的I/O点对应关系如表2所示，则可直接画出如图2b所示的功能表图接线图，图中M8002为FX系列PLC的产生初始化脉冲的特殊辅助继电器。

表2  输入/输出设备与PLC I/O对应关系

PLC  I/O	X0	X1	X2	X3	Y0	Y1	Y2
输入/输出设备	SB	SQ1	SQ2	SQ3	YV1	YV2	YV3

在上述通信方式下，由于只用两根线进行数据传送，所以不能够利用硬件握手信号作为检测手段。因而在PC机与PLC通信中发生误码时，将不能通过硬件判断是否发生误码，或者当 PC与 PLC工作速率不一样时，就会发生冲突。这些通信错误将导致PLC控制程序不能正常工作，所以必须使用软件进行握手，以保证通信的可靠性。 由于通信是在PC机以及PLC之间协调进行的，所以PC机以及PLC中的通信程序也必须相互协调，即当一方发送数据时另一方必须处于接收数据的状态。如图7-18、图7-19所示分别是PC、PLC的通信程序流程。 图7-18 PC机通信程序流程图 图7-19 S7-PLC通信程序流程图 通信程序的工作过程：PC每发送一个字节前首先发送握手信号，PLC收到握手信号后将其传送回PC，PC只有收到PLC传送回来的握手信号后才开始发送一个字节数据。PLC收到这个字节数据以后也将其回传给PC，PC将原数据与PLC传送回来的数据进行比较，若两者不同，则说明通信中发生了误码，PC机重新发送该字节数据；若两者相同，则说明PLC收到的数据是正确的，PC机发送下一个握手信号，PLC收到这个握手信号后将前一次收到的数据存入指定的存储区。这个工作过程重复一直持续到所有的数据传送完成。 采用软件握手以后，不管PC与PLC的速度相差多远，发送方**也不会**于接收方。软件握手的缺点是大大降低了通信速度，因为传送每一个字节，在传送线上都要来回传送两次，并且还要传送握手信号。但是考虑到控制的可靠性以及控制的时间要求，牺牲一点速度是值得的，也是可行的。 PLC方的通信程序只是PLC整个控制程序中的一小部分，可将通信程序编制成PLC的中断程序，当PLC接收到PC发送的数据以后，在中断程序中对接收的数据进行处理。PC方的通信程序可以采用VB、VC等语言，也可直接采用西门子专用组态软件，如STEP7、WinCC。