内蒙古科技大学：《电气控制与PLC技术》课程实验教学指导书

指导第一章基础知识2第一节 PLC 程序的编制2第二节实验台布置及原理图5第二章 实验内容.6实验一基本指令的编程练习.6实验二十字路口交通灯的模拟控制..8实验三步进电机控制实验..10实验四三相异步电机联锁正、反转控制....13实验五三相异步电机降压起动控制..17实验六三相异步电动机点动控制和自锁控制...21.实验七PLC控制的变频调速实验..25实验八PLC控制的三相异步电机降压起动..26第三章 附录，..28附录一S7-200的SIMATIC指令集简表.28

电气控制与 PLC 技术实验指导书 - 1 - 第一章 基础知识. 2 第一节 PLC 程序的编制. 2 第二节 实验台布置及原理图. 5 第二章 实验内容. 6 实验一 基本指令的编程练习. 6 实验二 十字路口交通灯的模拟控制 . 8 实验三 步进电机控制实验.10 实验四 三相异步电机联锁正、反转控制.13 实验五 三相异步电机降压起动控制 .17 实验六 三相异步电动机点动控制和自锁控制.21 实验七 PLC 控制的变频调速实验.25 实验八 PLC 控制的三相异步电机降压起动.26 第三章 附录 .28 附录一 S7-200 的 SIMATIC 指令集简表.28

电气控制与PLC技术实验指导书第一章 基础知识第一节 PLC 程序的编制编程元件PLC是采用软件编程来实现控制要求的。编程时要使用到各种编程元件，它们可提供无数个动合和动断触点。编程元件是指输入映像寄存器、输出映像寄存器、位存储器、定时器、计数器、通用寄存器、数据寄存器及特殊功能存储器等。PLC内部存储器的作用和继电器控制系统中使用的继电器十分相似，也有“线圈”与“触点”，但它们不是真的继电器，而是PLC存储器的存储单元。当写入该单元的逻辑状态为“1”时：表示相应继电器线圈得电，其动合触点闭合、动断触点断开。所以内部的这些继电器称为“软”继电器。S7-200(CPU224)部分编程元件的编号范围与功能说明如下：代表字母编号范围功能说明输入寄存器10.0~11.5共14点接受外部输入设备的信号输出寄存器QQ0.0~Q1.1共10点输出程序执行结果并驱动外部设备位存储器MO. 0~M31.7在程序内部使用，不能提供外部输出MTO, T64记忆型通电延时1msT1~T4, T65~T68记忆型通电延时10ms256(TO ~T5~T31, T69~T95记忆型通电延时100ms定时器t255)T32, T96ON/OFF延时,1msT33~T36, T97~T100ON/0FF延时，10msT37~T63,T101~ON/0FF延时，100msT255计数器cCO~C255加法计数器，触点在程序内部使用高速计数器GHCO~HC5用来累计比CPU扫描速率更快的事件顺序控制继SO.0~$31.7提供控制程序的逻辑分段电器变量存储器数据处理用的数值存储元件VB0. 0~VB5119.7局部存储器LBO. 0~LB63. 7使用临时的寄存器，作为暂时存储器特殊存储器SMSMO. 0~SM549.7CPU与用户之间交换信息特殊存储器SMO.0~SM29.7接受外部信号SM(只读)累加寄存器ACO~AC3AC用来存放计算的中间值2

电气控制与 PLC 技术实验指导书 2 第一章 基础知识 第一节 PLC 程序的编制 一、 编程元件 PLC 是采用软件编程来实现控制要求的。编程时要使用到各种编程元件， 它们可提供无数个动合和动断触点。编程元件是指输入映像寄存器、输出映像 寄存器、位存储器、定时器、计数器、通用寄存器、数据寄存器及特殊功能存 储器等。 PLC 内部存储器的作用和继电器控制系统中使用的继电器十分相似，也有 “线圈”与“触点”，但它们不是真的继电器，而是 PLC 存储器的存储单元。 当写入该单元的逻辑状态为“1”时：表示相应继电器线圈得电，其动合触点 闭合、动断触点断开。所以内部的这些继电器称为“软”继电器。 S7-200(CPU224)部分编程元件的编号范围与功能说明如下： 代表字母 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 256(T0 ～ t255) T0,T64 记忆型通电延时 1ms T1～T4,T65～T68 记忆型通电延时 10ms T5～T31,T69～T95 记忆型通电延时 100ms T32,T96 ON/OFF 延时,1ms T33～T36,T97～T100 ON/OFF 延时,10ms T37～T63,T101～ T255 ON/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 SM(只读) SM0.0～SM29.7 接受外部信号 累加寄存器 AC AC0～AC3 用来存放计算的中间值

电气控制与PLC技术实验指导书二、编程语言PLC最常用的编程语言是梯形图、指令语句表，两者经常联合使用。1、梯形图梯形图是一种从继电接触控制电路演变而来的图形语言，它是借助于类似继电器的动合、动断触点，线圈以及串、并联等术语和符号，根据控制要求联接而成的表示PLC输入和输出之间逻辑关系的图形，直观易懂。梯形图中常用十→上等图形符号，它们分别表示PLC编程元件的动断和动合接点；用（）表示它们的线圈。梯形图中编程元件的种类分别用图形符号、标注的字母或数字加以区别。触点和线圈等组成的独立电路称为网络，用编程软件生成的梯形图或语句表中有网络编号，允许以网络为单位给梯形图加注释。梯形图的设计应注意到以下三点：（1）、梯形图按从左到右、自上而下的顺序排列。每一逻辑行（或称梯级）起始于左母线，然后是触点的串、并联联接，最后是线圈，与能流的方向一致。（2）、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”只是用来形象地描述用户程序执行中应满足线圈接通的条件。（3）、输入寄存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寄存器的触点，而不出现输入寄存器的线圈；输出寄存器则输出执行结果给外部设备，当梯形图中的输出寄存器线圈得电时，输出接口有信号输出，但它不是输出设备，而是要通过输出接口的继电器、晶体管或品闸管才能实现，输出寄存器的触点也可供内部编程使用。2、指令语句表指令语句表是一种用指令助记符来编制PLC程序的语言，它类似于计算机的汇编语言，但比汇编语言易懂易学，若干条指令语句组成的程序就是指令语句表。一条指令语句是由步序、指令语、器件编号三部分组成。下例为PLC实现三相鼠笼电动机起/停控制的两种编程语言的表示方法-3 -

电气控制与 PLC 技术实验指导书 - 3 - 二、 编程语言 PLC 最常用的编程语言是梯形图、指令语句表，两者经常联合使用。 1、梯形图 梯形图是一种从继电接触控制电路演变而来的图形语言，它是借助于类似 继电器的动合、动断触点，线圈以及串、并联等术语和符号，根据控制要求联 接而成的表示 PLC 输入和输出之间逻辑关系的图形，直观易懂。 梯形图中常用 等图形符号，它们分别表示 PLC 编程元件的动 断和动合接点；用（ ）表示它们的线圈。梯形图中编程元件的种类分别用图 形符号、标注的字母或数字加以区别。触点和线圈等组成的独立电路称为网络， 用编程软件生成的梯形图或语句表中有网络编号，允许以网络为单位给梯形图 加注释。 梯形图的设计应注意到以下三点： （1）、梯形图按从左到右、自上而下的顺序排列。每一逻辑行（或称梯级） 起始于左母线，然后是触点的串、并联联接，最后是线圈，与能流的方向一致。 （2）、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”只是用来形象地描述用户程序执 行中应满足线圈接通的条件。 （3）、输入寄存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寄存器的触点，而不出现输入寄存器 的线圈；输出寄存器则输出执行结果给外部设备，当梯形图中的输出寄存器线 圈得电时，输出接口有信号输出，但它不是输出设备，而是要通过输出接口的 继电器、晶体管或晶闸管才能实现，输出寄存器的触点也可供内部编程使用。 2、指令语句表 指令语句表是一种用指令助记符来编制 PLC 程序的语言，它类似于计算机 的汇编语言，但比汇编语言易懂易学，若干条指令语句组成的程序就是指令语 句表。一条指令语句是由步序、指令语、器件编号三部分组成。 下例为 PLC 实现三相鼠笼电动机起/停控制的两种编程语言的表示方法：

电气控制与PLC技术实验指导书步序指令语器件号10.010.1Q0.00LD10. 0KM10Q0. 0SSTOKM2AN10. 1XQ0. 03Q0. 0END7(1)继电控制线路图(2)梯形图（3）语句表三、梯形图设计规则1、触点应画在水平线上，不能画在垂直分支上。应根据自左至右、自上而下的原则和对输出线圈的几种可能控制路径来画。2、不包含触点的分支应放在垂直方向，不可放在水平位置，以便于识别触点的组合和对输出线圈的控制路径。3、在有几个串联回路相并联时，应将触头多的那个串联回路放在梯形图的最上面。在有几个并联回路相串联时，应将触点最多的并联回路放在梯形图的最左面。这种安排，所编制的程序简洁明了，语句较少。4、不能将触点画在线圈的右边，只能在触点的右边接线圈。四、编程的几个步骤（梯形图）1、根据要求确定系统所需的动作、次序2、设定系统的输入、输出数目：由系统的输入、输出分立元件数目取得。3、将输入、输出器件编号：定时器、计数器、内置寄存器等都有唯一的对应编号，不能混用。4、画出梯形图：根据控制系统的动作要求，画出梯形图。5、在编程方式下编写程序6、测试控制程序并修改7、保存完整的控制程序

电气控制与 PLC 技术实验指导书 4 Q0.0 步序 指令语 器件号 KM I0.0 I0.1 Q0.0 0 LD I0.0 SS ST 1 O Q0.0 KM 2 AN I0.1 3 = Q0.0 4 END (1)继电控制线路图 (2)梯形图 （3）语句表 三、 梯形图设计规则 1、触点应画在水平线上，不能画在垂直分支上。应根据自左至右、自上 而下的原则和对输出线圈的几种可能控制路径来画。 2、不包含触点的分支应放在垂直方向，不可放在水平位置，以便于识别 触点的组合和对输出线圈的控制路径。 3、在有几个串联回路相并联时，应将触头多的那个串联回路放在梯形图 的最上面。在有几个并联回路相串联时，应将触点最多的并联回路放在梯形图 的最左面。这种安排，所编制的程序简洁明了，语句较少。 4、不能将触点画在线圈的右边，只能在触点的右边接线圈。 四、 编程的几个步骤 （梯形图） 1、根据要求确定系统所需的动作、次序 2、设定系统的输入、输出数目：由系统的输入、输出分立元件数目取得。 3、将输入、输出器件编号：定时器、计数器、内置寄存器等都有唯一的对应编 号，不能混用。 4、画出梯形图：根据控制系统的动作要求，画出梯形图。 5、在编程方式下编写程序 6、测试控制程序并修改 7、保存完整的控制程序

电气控制与PLC技术实验指导书第二节实验台布置及原理图试验箱与PLC的接线请参照后面的（附图）Q2| F1 Q1[Q3模拟实验箱文#线槽PLCCPU224XP EM223 EM235变频器接线板计算机2计算机1实验台面板布置图（一)1F21Q2H03F模拟实验箱计算机PLC变频器+24VGND实验台电源控制原理图（二）-5-

电气控制与 PLC 技术实验指导书 - 5 - 第二节 实验台布置及原理图 试验箱与 PLC 的接线请参照后面的（附图） 实验台面板布置图（一） 实验台电源控制原理图（二）

电气控制与PLC技术实验指导书第二章 实验内容实验一基本指令的编程练习实验在S7-200模拟实验箱上完成（请参照后面的附图）一、实验目的1、熟悉PLC实验装置，S7-200系列编程控制器的外部接线方法2、了解编程软件STEP7的编程环境，软件的使用方法。3、掌握与、或、非逻辑功能的编程方法。4、掌握定时器、计数器的使用方法，学会定时器和计数器的扩展。二、实验面板图见（附页）三、实验项目1、与或非逻辑功能实验2、定时器/计数器功能实验四、梯形图参考程序1、与或非逻辑功能实验0Hio- 10.1 Q0110.3H10103Q0.3T"IL2、定时器的认识实验T3

电气控制与 PLC 技术实验指导书 6 第二章 实验内容 实验一 基本指令的编程练习 实验在 S7-200 模拟实验箱上完成(请参照后面的附图) 一、实验目的 1、熟悉 PLC 实验装置，S7-200 系列编程控制器的外部接线方法 2、了解编程软件 STEP7 的编程环境，软件的使用方法。 3、掌握与、或、非逻辑功能的编程方法。 4、掌握定时器、计数器的使用方法，学会定时器和计数器的扩展。 二、实验面板图见（附页） 三、实验项目 1、与或非逻辑功能实验 2、定时器/计数器功能实验 四、梯形图参考程序 1、与或非逻辑功能实验 梯形图 2、定时器的认识实验

电气控制与PLC技术实验指导3、定时器扩展实验：由于PLC的定时器和计数器都有一定的定时范围和计数范围。如果需要的设定值超过机器范围，我们可以通过几个定时器和计数器的串联组合来扩充设定值的范围。13>10.150-4、计数器实验：计数器分为加计数器，减计数器和加减计数器三种。10.-CTUD5、计数器的扩展实验：计数器的扩展与定时器类似（梯形图略）五、实验步骤打开编程软件V4.0STEP7MicroWINSP3，逐条输入程序，检查无误后将所编程序下载到PLC主机。运行指示灯点亮，表明程序开始运行，相关的指示灯（输出）将显示运行结果。拨动输入开关，观察输出指示灯是否符合与、或、非等逻辑结果。定时、计数功能与上述类似。-7-

电气控制与 PLC 技术实验指导书 - 7 - 3、定时器扩展实验：由于 PLC 的定时器和计数器都有一定的定时范围和 计数范围。如果需要的设定值超过机器范围，我们可以通过几个定时器和计数 器的串联组合来扩充设定值的范围。 4、计数器实验：计数器分为加计数器,减计数器和加减计数器三种。 5、计数器的扩展实验：计数器的扩展与定时器类似（梯形图略） 五、实验步骤 打开编程软件 V4.0 STEP 7 MicroWIN SP3，逐条输入程序，检查无误后， 将所编程序下载到 PLC 主机。运行指示灯点亮，表明程序开始运行，相关的指 示灯（输出）将显示运行结果。 拨动输入开关，观察输出指示灯是否符合与、或、非等逻辑结果。 定时、计数功能与上述类似

电气控制与PLC技术实验指导书实验二十字路口交通灯的模拟控制实验在S7-200模拟实验箱上完成（请参照后面的附图）一、实验目的1、熟练使用各基本指令，掌握PLC的编程方法和程序调试方法，2、根据控制要求，使学生理解并掌握用PLC解决一个实际问题的全过程。二、控制要求信号灯受一个启动开关控制，当启动开关接通时，信号灯系统开始工作，。当启动开关断开时，所有信号灯都熄灭。南北红灯亮维持25秒，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持20秒。到20秒时，东西绿灯闪亮，闪亮3秒后熄灭。在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持2秒。到2秒时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮，同时，南北红灯熄灭，绿灯亮。东西红灯亮维持25秒。南北绿灯亮维持20秒，然后闪亮3秒后熄灭。同时南北黄灯亮，维持2秒后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮。周而复始三、实验面板图TL4 TL5 TL6L16?000L178L25 L26 L27L18?888SOM回o888L22 L23L24?L19OTL1O TL2L20O TL3?L21交通灯应用单元

电气控制与 PLC 技术实验指导书 8 实验二 十字路口交通灯的模拟控制 实验在 S7-200 模拟实验箱上完成(请参照后面的附图) 一、实验目的 1、熟练使用各基本指令，掌握 PLC 的编程方法和程序调试方法， 2、根据控制要求，使学生理解并掌握用 PLC 解决一个实际问题的全过程。 二、控制要求 信号灯受一个启动开关控制，当启动开关接通时，信号灯系统开始工作，。 当启动开关断开时，所有信号灯都熄灭。 南北红灯亮维持 25 秒，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持 20 秒。到 20 秒时，东西绿灯闪亮，闪亮 3 秒后熄灭。在东西绿灯熄灭时，东西 黄灯亮，并维持 2 秒。到 2 秒时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮，同时，南北红 灯熄灭，绿灯亮。 东西红灯亮维持 25 秒。南北绿灯亮维持 20 秒，然后闪亮 3 秒后熄灭。同 时南北黄灯亮，维持 2 秒后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮。周而复始 三、实验面板图

电气控制与PLC技术实验指导书PLC输入：SO按钮为启动、停止按钮：按第一次启动、第二次停止，插孔是TL7。PLC输出：TL1是灯L18、L19的插孔TL2是灯L17、L20的插孔TL3是灯L16、L21的插孔TL4是灯L24、L25的插孔TL5是灯L23、L26的插孔TL6是灯L22、L27的插孔四、实验要求1、写出编程方法、编程思路3、调试后达到基本要求（调试时间、动作顺序可以不同）2、写出完整的程序-9-

电气控制与 PLC 技术实验指导书 - 9 - PLC 输入：SO 按钮为启动、停止按钮：按第一次启动、第二次停止,插孔是 TL7。 PLC 输出：TL1 是灯 L18、L19 的插孔 TL2 是灯 L17、L20 的插孔 TL3 是灯 L16、L21 的插孔 TL4 是灯 L24、L25 的插孔 TL5 是灯 L23、L26 的插孔 TL6 是灯 L22、L27 的插孔 四、实验要求 1、写出编程方法、编程思路 3、调试后达到基本要求（调试时间、动作顺序可以不同） 2、写出完整的程序

电气控制与PLC技术实验指导书实验三步进电机控制实验实验在模拟实验箱上的挂件（步进电机模块）上面完成一、实验目的1、熟悉步进电机的基本原理、控制要求及控制方法2、锻炼学生用PLC解决一个实际问题（调速）的能力二、控制要求1、实现步进电机的单步控制2、实现步进电机的单方向转连续运行3、实现步进电机的正、反转连续控制三、实验面板图M?电话L4L2L1L38?8890TL2TL4TL3TL1P@@@?s2s1TL6TL5回回步进电机实验PLC输入：S2为启动、停止按钮，插孔是TL6；S1是正、反转按钮，插孔是 TL5。PLC输出：A相输出端接TL1B相输出端接 TL1C相输出端接 TL1D相输出端接 TL110

电气控制与 PLC 技术实验指导书 10 实验三 步进电机控制实验 实验在模拟实验箱上的挂件（步进电机模块）上面完成。 一、实验目的 1、熟悉步进电机的基本原理、控制要求及控制方法 2、锻炼学生用 PLC 解决一个实际问题（调速）的能力 二、控制要求 1、实现步进电机的单步控制 2、实现步进电机的单方向转连续运行 3、实现步进电机的正、反转连续控制 三、实验面板图 PLC 输入：S2 为启动、停止按钮，插孔是 TL6；S1 是正、反转按钮，插孔 是 TL5。 PLC 输出：A 相输出端接 TL1 B 相输出端接 TL1 C 相输出端接 TL1 D 相输出端接 TL1