PLC原理及应用实验报告课程题目学院名称专业名称学生姓名学生学号指导老师设计（论文）成绩教务处制2016年月日第一章 可编程控制器的概述可编程序控制器，英文称Programmable Logical Controller ，简称PLC 。

它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。

PLC 是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的复杂接线、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是PLC 的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。

用户在购到所需的PLC 后，只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的用户程序的编制工作，就可灵活方便地将PLC 应用于生产实践。

一、可编程控制器的基本结构可编程控制器主要由CPU 模块、输入模块、输出模块和编程器组成（如下图所示）。

二、可编程控制器的工作原理可编程控制器有两种基本的工作状态，即运行（RUN ）状态与停止（STOP ）状态。

在运行状态，可编程序控制器通过执行反映控制要求的用户程序来实现控制功能。

为了使可编程序控制器的输出及时地响应随时可能变化的输入信号，用户程序不是只执行一次，而是反复不断地重复执行，直至可编程序控制器停机或切换到STOP 工作状态。

除了执行用户程序之外，在每次循环过程中，可编程序控制器还要完成内部处理、通信处理等工作，一次循环可分为5个阶段（如图所示）在内部处理阶段，可编程序控制器检查CPU ，模块内部的硬件是否正常，将监控定时器复位，以及完成一些别的内部工作。

在通信服务阶段，可编程序控制器与带微处理器的智能装置通信，响应编程器键入的命令，更新编程器的显示内容。

在输入处理阶段，可编程序控制器把所有外部输入电路的接通/断开（ON/OFF ）状态读入输入映像寄存器。

在程序执行阶段，即使外部输入信号的状态发生了变化，输入映像寄存器的状态输入模块CPU 模块输出模块可编程序控制器编程装置接触器电磁阀指示灯电源 电源 限位开关选择开关按钮也不会随之而变，输入信号变化了的状态只能在下一个扫描周期的输入处理阶段被读入。

在输出处理阶段，CPU将输出映像寄存器的通/断状态传送到输出锁存器。

三、可编程控制器的内存区域的分布及I/O配置S7-200CPU224部分编程元件的编号范围与功能说明如下表所示元件名称编号编号范围功能说明输入寄存器I I0.0～I1.5共14点接受外部输入设备的信号输出寄存器Q Q0.0～Q1.1共10点输出程序执行结果并驱动外部设备位存储器M M0.0～M31.7 在程序内部使用，不能提供外部输出定时器T T0,T64 保持型通电延时1ms T1～T4,T65～T68 保持型通电延时10ms T5～T31,T69～T95 保持型通电延时100ms T32,T96 ON/OFF延时,1msT33～T36,T97～T100ON/OFF延时,10msT37～T63,T101～T255ON/OFF延时,100ms计数器 C C0～C255 加法计数器，触点在程序内部使用高速计数器HC HC0～HC5 用来累计比CPU扫描速率更快的事件顺序控制继电器S S0.0～S31.7 提供控制程序的逻辑分段变量存储器V VB0.0～VB5119.7 数据处理用的数值存储元件局部存储器L LB0.0～LB63.7 使用临时的寄存器，作为暂时存储器特殊存储器SM SM0.0～SM549.7 CPU与用户之间交换信息特殊存储器（只读）SM SM0.0～SM29.7 CPU执行时标志位的状态累加寄存器AC AC0～AC3用来存放计算的中间值四、可编程控制器的编程步骤（1）确定被控系统必须完成的动作及完成这些动作的顺序。

（2）分配输入输出设备，即确定哪些外围设备是把信号送给PLC，哪些是外围设备是接收来自PLC信号的。

并将PLC的输入、输出口与之对应进行分配。

（3）设计PLC程序画出梯形图，梯形图体现了按照正确的顺序所要求的全部功能及其相互关系。

（4）实现用计算机对PLC的梯形图直接编程。

（5）对程序进行调试（模拟和现场）。

（6）保存已完成的程序。

显然，在建立一个PLC控制系统时，必须首先把系统的需要的输入、输出数量确定下来，然后按需要确定各种控制动作的顺序和各个控制装置彼此之间的相互关系。

确定控制上的相互关系之后，就可进行编程的第二步，分配输入输出设备。

在分配了PLC的输入输出点、内部辅助继电器、定时器、计数器之后，就可以设计PLC程序画出梯形图。

在画梯形图时要注意每个从左边母线开始的逻辑行必须终止于一个继电器线圈或定时器、计数器，与实际的电路图不一样。

梯形图画好后，使用编程软件直接把梯形图输入计算机并下载到PLC进行模拟调试，修改、下载直至符合控制要求。

这便是程序设计的整个过程。

第二章可编程控制器基本指令简介S7-200的SIMATIC基本指令简表：LD LDN NN装载(开始的常开触点)取反后装载(开始的常闭触点)A AN NN与(串联的常开触点)取反后与(串联的常闭触点)O ON NN或(并联的常开触点)取反后或(并联的常闭触点)NOT 栈顶值取反EU ED 上升沿检测下降沿检测二N 赋值S R S_BIT,NS_BIT,N置位一个区域复位一个区域SHRB DATA,S_BIT,N 移位寄存器SRB SLB OUT,NOUT,N字节右移N位字节左移N位RRB RLB OUT,NOUT,N字节循环右移N位字节循环左移N位TON TOF Txxx,TPTxxx,TP通电延时定时器断电延时定时器CTU CTD Cxxx,PVCxxx,PV加计数器减计数器END 程序的条件结束STOP 切换到STOP模式WDR 看门狗复位300msJMP N 跳到指定的标号CALL N(N1,N2……) 调用子程序，可以优16个可选参数CRET 从子程序条件返回FOR/NEXT INDX,INIT,FINALFor/Next循环ALD OLD 电路块串联电路块并联NETR NETW TABLE,PORT TABLE,PORT网络读网络写SLCR SLCT SLCE NN顺控继电器段的启动顺控继电器段的转换顺控继电器段的结束第三章 STEP7-Micro/WIN软件的使用及编程规则一、STEP7-Micro/WIN软件的使用方法STEP7-Micro/WIN编程软件为用户开发、编辑和控制自己的应用程序提供了良好的编程环境。

为了能快捷高效地开发你的应用程序，STEP7-MicroWIN软件提供了三种程序编辑器。

STEP7-Micro/WIN软件提供了在线帮助系统，以便获取所需要的信息。

本实验装置使用的编程软件是STEP7-Micro/WIN V4.0版本，在做实验前，首先将该软件根据软件安装的提示安装到计算机上，然后用编程线将计算机和实验装置连接到一起。

（一）系统需求STEP7-MicroWIN既可以在PC机上运行，也可以在Siemens公司的编程器上运行。

PC机或编程器的最小配置如下：Windows98、Windows2000、Windows Me 或者Windows NT4.0以上。

（二）软件的使用1、打开STEP7-Micro/WIN V4.0，在中选择PC/PPI协议。

2、点击更改通信端口和通信速率。

3、在通讯菜单里双击刷新，STEP7-Micro/WIN V4.0开始搜索PPI网络中的S7-200CPU。

搜索完成后会出现网络中所有PLC的列表，选择要操作的PLC即可对所选PLC 进行操作了。

4、编辑梯形图。

5、点击将程序下载到PLC中，点击可以对程序运行状态进行监控，点击可以将PLC置于运行的状态。

二、编程规则1、外部输入/输出继电器、内部继电器、定时器、计数器等器件的接点可多次重复使用，无需用复杂的程序结构来减少接点的使用次数。

2、梯形图每一行都是从左母线开始，线圈接在右边。

接点不能放在线圈的右边，在继电器控制的原理图中，热继电器的接点可以加在线圈的右边，而PLC 的梯形图是不允许的。

3、线圈不能直接与左母线相连。

如果需要，可以通过一个没有使用的内部继电器的常闭接点或者特殊内部继电器的常开接点来连接。

4、同一编号的线圈在一个程序中使用两次称为双线圈输出。

双线圈输出容易引起误操作，应尽量避免线圈重复使用。

5、梯形图程序必须符合顺序执行的原则，即从左到右，从上到下地执行，如不符合顺序执行的电路就不能直接编程。

6、在梯形图中串联接点使用的次数是没有限制的，可无限次地使用。

7、两个或两个以上的线圈可以并联输出。

第四章实验内容实验一多人抢答器一：实验目的：检验学生对基本元件的掌握程度，训练基本逻辑能力。

二：实验基本要求：1.设置抢答按钮3个，对应抢答成功指示灯3个，复位按钮1个。

2.任意一个抢答按钮被按下时，对应的输出指示灯点亮，其它两个抢答按钮失效，本轮抢答完成。

3.当复位按钮被按下时，输出指示灯全灭，进入新一轮抢答。

三：梯形图程序四：实验拓展要求：用程序控制取代复位按钮，即：抢答完成后，系统保持10S后自动进入新一轮抢答。

梯形图如下：定时器实验二循环流水灯一实验目的：检验学生对定时/计数的掌握程度。

二实验要求：1.设置启动按钮一个，停止按钮一个，输出指示灯两个。

2.当启动按钮被按下，输出指示灯点亮一个，并保持一个循环间隔10S后自动熄灭；然后另外一个输出指示灯点亮，同样保持一个循环间隔时间5S后自动熄灭。

3.当按下停止按钮，输出指示灯全灭，循环停止。

三梯形图程序实验三计算圆面积一实验目的：检验学生对程序结构的理解，为复杂程序开发打基础。

二实验基本要求：1.设置开始计算按钮一个，计算完成指示灯一个（L1），复位按钮一个。

2.开始计算按钮被按下后，程序通过调用面积计算子程序计算出指定圆半径的圆面积y，计算完成指示灯被点亮，此时可进入“状态表监控”窗口查看圆面积的值；通过初始化程序进行赋初值操作；圆周率（π=3.14),圆半径（r=2），圆面积y初始值为0.3.当复位按钮被按下时，指示灯L1熄灭，圆面积的值被置零。

三梯形图程序主程序子程序1子程序2中断程序实验四喷泉一实验目的1、通过对工程实例的模拟，熟练地掌握PLC的编程和程序调试方法。

2、进一步熟悉PLC的I/O连接。

3、进一步熟悉定时移位的编程指令的应用，用PLC构成喷泉控制系统。