自动化学院实验指导书系列可编程控制器及应用实验指导书董冀媛编北京科技大学自动化学院控制科学与工程系二○一一年九月前言本书是配合自动化专业本科生专业选修课《可编程控制器及应用》的课堂教学而设置的，目的是通过实验环节能够使学生掌握可编程控制器的基本原理和使用方法。

本书共设置了六个实验，前两个实验的内容是电动机的启动与停止、正反转等基本的控制环节，目的是通过实验熟悉Step7软件和S7-300的基本编程指令以及电动机的基本控制环节。

实验三到五是综合指令实验，目的是通过实验让学生掌握基于可编程控制器的控制系统的一般设计原则和步骤，为今后实际工作打下基础。

在本书的编写过程中，得到了孙昌国老师和王尚君老师的热忱帮助和指导，在此表示感谢。

由于作者水平有限，书中难免存在不足之处，敬请读者批评指正。

编者2015年9月29日注：2017年10月添加实验六，模拟量输入模板的接线和模拟量数据采集一般的编程方法。

第2 页目录前言 (2)实验一电动机的启动和停止控制 (5)一、实验目的 (5)二、实验内容 (5)三、实验所用仪表及设备 (7)四、实验步骤 (7)五、思考题 (11)六、实验报告要求 (11)实验二电动机的正反转控制 (12)一、实验目的 (12)二、实验内容 (12)三、实验所用仪表及设备 (13)四、实验步骤 (13)五、思考题 (15)六、实验报告要求 (15)实验三八层电梯的控制系统的设计 (16)一、实验目的 (16)二、实验内容 (16)三、实验所用仪表及设备 (17)四、实验步骤 (18)五、思考题 (20)六、实验报告要求 (20)实验四物品分选系统设计 (22)一、实验目的 (22)二、实验内容 (22)三、实验所用仪表及设备 (23)四、实验步骤 (23)五、思考题 (26)六、实验报告要求 (26)实验五十字路口交通灯控制 (27)一、实验目的 (27)二、实验内容 (27)三、实验所用仪表及设备 (28)四、实验步骤 (28)五、思考题 (33)六、实验报告要求 (33)第3 页实验六模拟量输入模板接线 (34)一、实验目的 (34)二、实验内容 (34)三、实验所用仪表及设备 (34)四、实验步骤 (34)五、思考题 (49)六、实验报告要求 (49)附录一：实验报告格式 (50)第4 页第 5 页实验一 电动机的启动和停止控制一、 实验目的1．熟悉西门子S7-300可编程控制器，掌握STEP7编程软件的使用方法。

2．掌握基本顺序指令的功能。

3．掌握电动机的启动与停止的基本控制环节。

二、 实验内容电动机的启动和停止是最常见的控制，通常需要设置启动按钮（常开触点）、停止按钮（常闭触点）及接触器等电器进行控制。

本实验PLC 的外部接线如图1.1所示。

假定I/O 地址分配见表1-1。

I0.1 I0.0 Q0.01L COM~KM SB2SB1 图1.1 PLC外部接线图第 6 页1．停止优先控制程序为确保安全，通常电动机的起、停控制总是选用图1.1所示的停止优先控制程序。

对于该程序，若同时按下启动、停止按钮，则停止优先。

2．启动优先控制程序对于有些控制场合（例如消防水泵的启动），需要选用图 1.2所示的启动优先的控制程序。

对于该程序，若同时按下启动和停止按钮，则启动优先。

信号类型 信号地址 输入信号停止按钮SB1(常闭)I0.0 启动按钮SB2(常开)I0.1 输出信号 正转接触器KM1 Q0.0 (ED )“KM1”“停止” “KM1”“启动” 图1.2停止优先控制梯形图表1-1第 7 页三、 实验所用仪表及设备1. 微机一台（装有Step7编程软件）。

2. s7-300可编程控制器一台。

3. 一个常开按钮和一个常闭按钮。

4. 连接线（微机与可编程控制器的通信线）和S7-300的电源线。

5. 交流电机1台。

6. 接触器及电线。

四、 实验步骤1.按照图1.1所示电路完成PLC 与外部按钮和电动机的硬件连接工作。

2.连接计算机与可编程控制器S7-300，启动计算机，接通PLC 装置的电源。

3.按照图1.2及图1.3所示的梯形图程序输入计算机。

1)启动SI MA TIC 管理器， 在桌面上有一个“SIMATIC® Manager ”图标，在启动菜单下有一 个 “SIMATIC® Manager ”程序项 。

可以像启动任何Windows 应用程序一样双击图标 或通过菜单START -> SIMATIC ® -> 。

(ED )“KM1”“停止” “KM1”“启动” 图1.3启动优先控制梯形图程序第 8 页2)建立一个名为myproject 的项目。

点击文件菜单新建命令。

如图1.4所示，出现图1.5所示新建项目的对话框，在name 栏键入项目名称Myproject ，设置项目保存的路径。

图1.4 新建项目示意图图1.5 新建项目对话框第 9 页 3)硬件组态并下装到PLC 。

通过选择菜单Insert -> Station -> SIMATIC 300 Station 或 SIMATIC 400 Station 可以在当前项目下插入一个新站，如图1.6所示。

自动为该站分配一个名称SIMATIC 300 (1) ，以后可以修改。

选择菜单Edit --> Open Object 或双击硬件对象图标 来启动硬件工具，如图1.7所示。

图1.6 插入站示意图图1.7 启动硬件工具第 10 页4) 产生设定组态。

在硬件目录中打开一个 SI MA TIC 300 站，在“RA C K -300”目录中包含一个D I N 导轨的图标。

双击（或拖拉）该图标可以在“硬件组态”窗口中插入一个导轨。

在分成两部分的窗口中出现两个机架表：上面的部分显示一个简表，下面的部分显示带有定货号、M PI 地址和 I/O 地址的详细信息。

如图1.8所示。

依次装入电源、CP U 及信号模块。

双击或拖拉目录中的“PS-300”模块，放到表中的一号槽位上。

从“CP U -300”的目录中选择CP U ，把它插入二号槽位。

三号槽位为接口模块保留 (用于多层组态)。

从四号槽位开始、从目录利用拖拉或双击、可以插入最多八个信号模块 (S M )、通讯处理器 (CP) 或功能模块 (FM )。

可以插入所选模块的槽位自动变绿。

（注：具体模块型号按照实际的PLC 来配置。

）5)选择菜单St a t ion ->S av e and C om p il e 或点击工具条中的 图标 时，就把组态和参数分配保存到系统数据块中。

选择菜单 PLC -> Download 或点击工具条中的 图标，就可以把选择的图1.8 硬件组态组态下载到PLC。

（PLC 必须在“STOP ”模式！）6)如图1.9所示插入新块F C1。

双击SI MA TIC 管理器中的F C1块，打开程序编辑器，按照图1.2所示的停止优先控制梯形图程序输入计算机。

7) 选择菜单 PLC -> Download 把程序下装到PLC ，分别按下启动按钮和停止按钮看运行结果。

8)再输入图1.3所示启动优先程序并下装到PLC 查看运行结果。

五、 思考题1.如果停止按钮和启动按钮都是常开按钮，则程序需要做那些改动？六、 实验报告要求1.写出I/O 分配表并画出系统接线图。

2.写出硬件组态和实验程序，并给出必要的说明。

3.写出实验条件及结果。

图1.9 插入块示意图实验二 电动机的正反转控制一、 实验目的1. 熟悉西门子S7-300可编程控制器，掌握STEP7编程软件的使用方法。

2. 掌握基本顺序指令的功能。

3. 掌握电动机的正反转控制环节。

二、 实验内容电动机的正反转控制也是最常见的控制形式，输入信号设有正向启动按钮（常开触点）、反向启动按钮、停止按钮（常闭触点）。

输出信号设有正反转接触器KM 1,KM 2。

本实验PLC 的外部接线如图2.1所示。

假定I/O 地址分配见表2-1。

I0.1I0.01L Q0.0COM~ KM1SB2SB1图2.1 PLC外部接线图I0.2SB3 KM2Q0.1表1-1信号类型 信号 地址输入信号停止按钮SB1(常闭) I0.0 正向启动按钮SB2(常开) I0.1 反向启动按钮SB3(常开) I0.2输出信号正转接触器KM1Q0.0正转接触器KM2Q0.1电动机正反转的切换是通过接触器的切换完成的。

必须注意在切换时由于电源相序改变所引起的短路事故。

因此断开正转接触器后，必须延时一段时间才能使反转接触器闭合。

反之亦然。

图2.2是电动机正反转控制梯形图程序。

三、实验所用仪表及设备1.微机一台（装有Step7编程软件）。

2.s7-300可编程控制器一台。

3.两个常开按钮和一个常闭按钮。

4.连接线（微机与可编程控制器的通信线）和S7-300的电源线。

5.交流电机1台。

6.两个接触器及一些电线。

四、实验步骤1.按照图2.1所示电路完成PLC与外部按钮和电动机的硬件连接工作。

2.连接计算机与可编程控制器S7-300，启动计算机，接通PLC装置的电源。

3.按照图2.2所示的梯形图程序输入计算机。

1)启动SI MA TIC管理器，在桌面上有一个“SIMATIC® Manager”图标，在启动菜单下有一 个 “SIMATIC® Manager”程序项 。

可以像启动任何Windows 应用程序一样双击图标或通过菜单START -> SIMATIC® -> 。

2)打开名为myproject的项目。

3)打开程序编辑器，按照图2.2所示的停止优先控制梯形图程序输入计算机。

4)把程序下装到PLC，分别查看正反转运行结果。

五、思考题1.程序中为什么要用到定时器？作用是什么？2.正向启动按钮与反向启动按钮为什么要互锁？六、实验报告要求1.写出I/O分配表并画出系统接线图。

2.写出硬件组态和实验程序，并给出必要的说明。

3.写出实验条件及结果。

实验三八层电梯的控制系统的设计一、实验目的1.熟练掌握step7的使用和S7-300的使用方法。

2.熟练掌握电动机启停、正反转等基本控制环节梯形图编程及程 序的调试方法。

3.通过实验掌握电梯控制的PLC编程及调试。

4.通过实验掌握PLC控制系统设计的一般原则和步骤。

二、实验内容本实验是利用PLC来控制一部八层的电梯。

实验控制要求为：1.电梯楼层信号分为电梯轿厢外每一楼层的召唤信号和轿厢内楼层的选定信号。

轿厢外每一楼层的召唤信号有上行和下行两种信号（注：一层只有上行召唤信号，八层只有下行召唤信号）。

2.电梯运行分为上行和下行两个方向。

3.电梯运行时，前方楼层有内楼层选定信号或轿厢外同方向召唤信号时，电梯到达该层将要开门响应请求信号；若是已经过的楼层有内选定信号或外召唤信号时，意味着电梯要改变运行方向，这时只登记请求，电梯继续按原方向运行，直到原运行方向所有请求均响应完成，开始反方向运行。