可編程PLC原理與應用課程

1、教 案20132014 學年第 一 學期課程名稱 可編程PLC原理與應用 開課系（部） 工信系 所在系（部） 工信系 教研室 電計教研室 任課教師 蘇 波 職 稱 講師 授課對象 電信1231班 二一三 年 九 月可編程PLC原理與應用課程教案授課時間第一周第一次課教案序號1課 型必修課、限選課、公選、其它授課方式理論課、討論課、實驗課、習題課、其它課 題可編程控制器的產生可編程控制器的定義教學目的要求學生了解什么是PLC，包括它的產生過程及其定義。教學重點可編程控制器的定義教學難點可編程控制器的定義教學手段投影，演示，講授說明：1、此設計為教案格式模板；2、每項頁面大小可自行添減;3、教案序

2、號填寫本課程教案1、2、3次序號。教學過程一、復習或導入 了解PLC的 產生與定義。二、講授新課（教學環(huán)節(jié)設計、具體實施步驟）1.1 可編程控制器的產生用戶角度提出新一代控制器應具備以下十大條件（1）編程簡單，可在現場修改程序；（2）維護方便，更好是插件式；（3）可靠性高于繼電器控制柜；（4）體積小于繼電器控制柜；（5）可將數據直接送入管理計算機；（6）在成本上可與繼電器控制柜競爭；（7）輸入可以是交流115V（即用美國的電網電壓）；（8）輸出為交流115V、2A以上，能直接驅動電磁閥；（9）在擴展時，原有系統只需要很小的變更；（10）用戶程序存儲器容量至少能擴展到4KB。 ： 1.2 可編程

3、控制器的定義 可編程控制器是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。他采用了可編程序的存儲器，用來在其內部存儲和執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作命令，并通過數字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。可編程控制器及其有關外圍設備，都按易于與工業(yè)系統聯成一個整體、易于擴充其功能的原則設計。三、新課鞏固及練習（有此內容的填寫）四、歸納與總結本節(jié)課講解了PLC的 產生與定義。五、課外作業(yè)及學習指導（學法、參考書、資料收集等指導） 到圖書管或者互聯網上查閱本節(jié)課相關資料?？删幊蘌LC原理與應用課程教案授課時間第一周第二次課教案序號2課 型必修課、限選課、

4、公選、其它授課方式理論課、討論課、實驗課、習題課、其它課 題可編程控制器的功能及主要特點可編程控制器的分類及發(fā)展教學目的要求學生了解可編程控制器的功能及主要特點，進一步了解PLC的分類及其發(fā)展教學重點可編程控制器的功能教學難點可編程控制器的主要特點教學手段投影，演示，講授說明：1、此設計為教案格式模板；2、每項頁面大小可自行添減;3、教案序號填寫本課程教案1、2、3次序號。教學過程一、復習或導入 本節(jié)課的內容是：可編程控制器的功能及主要特點、可編程控制器的分類及發(fā)展。二、講授新課（教學環(huán)節(jié)設計、具體實施步驟）1.5 可編程控制器的分類、特點、應用及發(fā)展 可編程控制器的分類 1. 按I/O點數和

5、功能分類：由I/O點數的多少可將PLC的I/O點數分成小型、中型和大型 。2. 按結構形式分類 ：PLC可分為整體式結構和模塊式結構兩大類 。 可編程控制器的特點 可編程控制器的特點： （1）編程簡單，使用方便。 （2）控制靈活，程序可變，具有很好的柔性 。（3）功能強，擴充方便，性能價格比高。 （4）控制系統設計及施工的工作量少，維修方便 。（5）可靠性高，抗干擾能力強 。（6）體積小、重量輕、能耗低，是“機電一體化”特有的產品 。2. 可編程控制器PLC與個人計算機PC的主要差異 。3. PLC與繼電器控制的區(qū)別 。 可編程控制器的應用 1. 邏輯控制 可編程序控制器具有“與”、“或”、“

6、非”等邏輯運算的能力，可以實現邏輯運算，用觸點和電路的串、并聯，代替繼電器進行組合邏輯控制，定時控制與順序邏輯控制 。2. 運動控制 可編程序控制器使用專用的運動控制模塊，或靈活運用指令，使運動控制與順序控制功能有機地結合在一起。3. 過程控制 可編程序控制器可以接收溫度、壓力、流量等連續(xù)變化的模擬量，通過模擬量I/0模塊，實現模擬量(Analog)和數字量(Digital)之間的A/D轉換和D/A轉換，并對被控模擬量實行閉環(huán)PID（比例-積分-微分）控制。4. 數據處理 可編程序控制器具有數學運算、數據傳送、轉換、排序和查表、位操作等功能，可以完成數據的采集、分析和處理。 5. 構建網絡控制

7、 可編程序控制器的通信包括主機與遠程I/0之間的通信、多臺可編程序控制器之間的通信、可編程序控制器和其他智能控制設備(如計算機、變頻器)之間的通信?？删幊绦蚩刂破髋c其他智能控制設備一起，可以組成“集中管理、分散控制”的分布式控制系統。 可編程控制器的發(fā)展 1. 向高集成、高性能、高速度，大容量發(fā)展。 2. 向普及化方向發(fā)展 。3. 向模塊化、智能化發(fā)展。 4. 向軟件化發(fā)展 。5. 向通信網絡化發(fā)展。三、新課鞏固及練習（有此內容的填寫）四、歸納與總結本節(jié)課講解了可編程控制器的功能及主要特點、可編程控制器的分類及發(fā)展。五、課外作業(yè)及學習指導（學法、參考書、資料收集等指導） 到圖書管或者互聯網上查

8、閱本節(jié)課相關資料?？删幊蘌LC原理與應用課程教案授課時間第二周第一次課教案序號3課 型必修課、限選課、公選、其它授課方式理論課、討論課、實驗課、習題課、其它課 題可編程控制器的基本組成教學目的要求學生了解可編程控制器的基本組成及工作原理教學重點可編程控制器的工作原理教學難點可編程控制器的工作原理教學手段投影，演示，講授說明：1、此設計為教案格式模板；2、每項頁面大小可自行添減;3、教案序號填寫本課程教案1、2、3次序號。教學過程一、復習或導入 本節(jié)課的內容是：可編程控制器的基本組成。二、講授新課（教學環(huán)節(jié)設計、具體實施步驟）1.3 可編程控制器的基本組成 控制組件可編程控制器主要由CPU、存儲

9、器、基本I/O接口電路、外設接口、編程裝置、電源等組成。連接文件夾第一章圖1.doc 1. CPU單元 :CPU是可編程控制器的控制中樞，相當于人的大腦。CPU一般由控制電路、運算器和寄存器組成 2. 存儲器 :可編程控制器的存儲器由只讀存儲器ROM、隨機存儲器RAM和可電擦寫的存儲器EEPROM三大部分構成，主要用于存放系統程序、用戶程序及工作數據。3. I/O單元及I/O擴展接口 （1）I/O單元:可分為模擬量I/O單元、數字量I/O單元兩大類。根據輸入單元形式的不同，可分為基本I/O單元、擴展I/O單元兩大類 （2）I/O擴展接口 ：可編程控制器利用I/O擴展接口使I/O擴展單元與PLC

10、的基本單元實現連接，當基本I/O單元的輸入或輸出點數不夠使用時，可以用I/O擴展單元來擴充開關量I/O點數和增加模擬量的I/O端子 。4. 外設接口 外設接口電路用于連接手持編程器或其他圖形編程器、文本顯示器，并能通過外設接口組成PLC的控制網絡。PLC通過PC/PPI電纜或使用MPI卡通過RS-485接口與計算機連接，可以實現編程、監(jiān)控、連網等功能。 5. 電源 電源單元的作用是：把外部電源（220V的交流電源）轉換成內部工作電壓。外部連接的電源，通過PLC內部配有的一個專用開關式穩(wěn)壓電源，將交流/直流供電電源轉化為PLC內部電路需要的工作電源（直流5伏、正負12伏、24伏），并為外部輸入元

11、件（如接近開關）提供24V直流電源（僅供輸入端點使用），而驅動PLC負載的電源由用戶提供。 輸入輸出接口電路 1. 輸入接口電路如圖1-2所示連接文件夾第一章圖11.doc，輸入接口電路提高抗干擾能力的方法主要有： （1）利用光電耦合器提高抗干擾能力。 （2）利用濾波電路提高抗干擾能力。2. 輸出接口電路（1）小型繼電器輸出形式，如圖1-3所示連接文件夾第一章圖12.doc （2）大功率晶體管或場效應管輸出形式，如圖1-4所示 連接文件夾第一章1-4.doc（3）雙向晶閘管輸出形式，如圖1-5所示連接文件夾第一章圖13.doc3. I/O電路的常見問題1、當該電流值大于1.3mA時，就可能引起

12、PLC輸入電路發(fā)生誤動作。 2、應在輸出回路串聯保險絲，避免負載電流過大，會損壞輸出元件或電路板。3、晶體管、雙向晶閘管型輸出端子漏電流和殘余電壓的存在。 4、感性負載斷電時產生很高的反電勢。 編程器 編程器是PLC的重要外圍設備。利用編程器將用戶程序送入PLC的存儲器，還可以用編程器檢查程序，修改程序，監(jiān)視PLC的工作狀態(tài) 。常見的給PLC編程的裝置有手持式編程器和計算機編程方式 。三、新課鞏固及練習（有此內容的填寫）四、歸納與總結本節(jié)課講解了可編程控制器的基本組成。五、課外作業(yè)及學習指導（學法、參考書、資料收集等指導） 到圖書管或者互聯網上查閱本節(jié)課相關資料。可編程PLC原理與應用課程教案

13、授課時間第二周第二次課教案序號4課 型必修課、限選課、公選、其它授課方式理論課、討論課、實驗課、習題課、其它課 題可編程控制器的工作原理教學目的要求學生了解可編程控制器的工作原理教學重點可編程控制器的工作原理教學難點可編程控制器的工作原理教學手段投影，演示，講授說明：1、此設計為教案格式模板；2、每項頁面大小可自行添減;3、教案序號填寫本課程教案1、2、3次序號。教學過程一、復習或導入 本節(jié)課的內容是：可編程控制器的工作原理。二、講授新課（教學環(huán)節(jié)設計、具體實施步驟） 可編程控制器的工作原理 PLC是采用周期循環(huán)掃描的工作方式，CPU連續(xù)執(zhí)行用戶程序和任務的循環(huán)序列稱為掃描。CPU對用戶程序的

14、執(zhí)行過程是CPU的循環(huán)掃描，并用周期性地集中采樣、集中輸出的方式來完成的 。掃描周期主要可分為（1）讀輸入階段 每次掃描周期的開始，先讀取輸入點的當前值，然后寫到輸入映像寄存器區(qū)域。 （2）執(zhí)行程序階段。 用戶程序執(zhí)行階段，PLC按照梯形圖的順序，自左而右，自上而下的逐行掃描。 （3）處理通信請求階段 。（4）執(zhí)行CPU自診斷測試階段。 （5）寫輸出階段 。 可編程控制器主要技術指標 1. 輸入/輸出點數 可編程控制器的I/O點數指外部輸入、輸出端子數量的總和。它是描述的PLC大小的一個重要的參數。2. 存儲容量 PLC的存儲器由系統程序存儲器，用戶程序存儲器和數據存儲器三部分組成。PLC存儲

15、容量通常指用戶程序存儲器和數據存儲器容量之和，表征系統提供給用戶的可用資源，是系統性能的一項重要技術指標。 3. 掃描速度 可編程控制器采用循環(huán)掃描方式工作，完成1次掃描所需的時間叫做掃描周期。影響掃描速度的主要因素有用戶程序的長度和PLC產品的類型。PLC中CPU的類型、機器字長等直接影響PLC運算精度和運行速度。 4. 指令系統 指令系統是指PLC所有指令的總和。可編程控制器的編程指令越多，軟件功能就越強，但掌握應用也相對較復雜。用戶應根據實際控制要求選擇合適指令功能的可編程控制器。5. 通信功能 通信有PLC之間的通信和PLC與其他設備之間的通信。通信主要涉及通信模塊，通信接口，通信協議

16、和通信指令等內容。PLC的組網和通信能力也已成為PLC產品水平的重要衡量指標之一。三、新課鞏固及練習（有此內容的填寫）四、歸納與總結本節(jié)講解了可編程控制器的工作原理。五、課外作業(yè)及學習指導（學法、參考書、資料收集等指導） 到圖書管或者互聯網上查閱本節(jié)課相關資料。 可編程PLC原理與應用課程教案授課時間第三周第一次課第三周第二次課教案序號5、6課 型必修課、限選課、公選、其它授課方式理論課、討論課、實驗課、習題課、其它課 題PLC認識實驗教學目的用STEP7創(chuàng)建第一個工程教學重點用STEP7創(chuàng)建工程、硬件、軟件組態(tài)教學難點硬件、軟件組態(tài)教學手段投影，演示，講授說明：1、此設計為教案格式模板；2、

17、每項頁面大小可自行添減;3、教案序號填寫本課程教案1、2、3次序號。實驗一：創(chuàng)建第一個工程一、 STEP7創(chuàng)建一個工程（向導法和添加硬件法）1.向導法：首先雙擊桌面上的STEP 7圖標，進入SIMATIC Manager窗口，進入主菜單【File】，選擇【New Project Wizard】,彈出標題為“STEP 7 Wizard：New Project”(新項目向導)的小窗口。2. 添加硬件法：進入主菜單【File】，【選擇New】,在彈出對話框中分別輸入“文件名”、“目錄路徑”等內容，并確定，完成一個空項目的創(chuàng)建工作。二、硬件組態(tài)1.硬件組態(tài)的任務: 在STEP 7種生成一個與實際的硬件

18、系統完全相同的系統2.硬件組態(tài)的步驟生成站，雙擊Hardware圖標，進入硬件組態(tài)窗口；生成導軌，在導軌中放置模塊；雙擊模塊，在打開的對話框中設置模塊的參數，包括模塊的屬性和DP主站、從站的參數；保存編譯硬件設置.導軌上模塊安放順序：通常1號槽放電源模塊，2號槽放CPU，3號槽放接口模塊（使用多機架安裝，單機架安裝則保留），從4到11號則安放信號模塊（SM、FM、CP）。三、下載硬件組態(tài)信息為什么要下載硬件組態(tài)？可編程PLC原理與應用課程教案授課時間第四周第一次課教案序號7課 型必修課、限選課、公選、其它授課方式理論課、討論課、實驗課、習題課、其它課 題S7-200系列PLC的結構（一）教學目

19、的PLC各模塊的結構教學重點PLC端口原理教學難點PLC端口原理教學手段投影，演示，講授說明：1、此設計為教案格式模板；2、每項頁面大小可自行添減;3、教案序號填寫本課程教案1、2、3次序號。教學過程一、復習或導入 本節(jié)課介紹PLC各模塊的結構。二、講授新課（教學環(huán)節(jié)設計、具體實施步驟）2.1 S7-200系列PLC概述 西門子S7系列可編程控制器分為S7-400、S7-300、S7-200三個系列，分別為S7系列的大、中、小型可編程控制器系統。S7-200系列可編程控制器有CPU21X系列，CPU22X系列，其中CPU22X型可編程控制器提供了4個不同的基本型號，常見的有CPU221，CPU

20、222，CPU224和CPU226四種基本型號。 （1）集成的24V電源 可直接連接到傳感器和變送器執(zhí)行器，CPU 221和CPU222具有180mA 輸出。CPU224輸出280mA，CPU 226、CPU 226XM輸出400mA 可用作負載電源。（2）高速脈沖輸出 具有2 路高速脈沖輸出端，輸出脈沖頻率可達20KHz，用于控制步進電機或伺服電機，實現定位任務。（3）通信口 CPU 221、CPU222和CPU224具有1個RS-485通信口。CPU 226、CPU 226XM具有2個RS-485通信口。支持PPI、MPI通信協議，有自由口通信能力。（4）模擬電位器 CPU221/222有

21、1個模擬電位器，CPU224/226/226XM有2個模擬電位器。模擬電位器用來改變特殊寄存器（SMB28，SMB29）中的數值，以改變程序運行時的參數。如定時器、計數器的預置值，過程量的控制參數。（5）中斷輸入允許以極快的速度對過程信號的上升沿作出響應。 （6）EEPROM 存儲器模塊可作為修改與拷貝程序的快速工具，無需編程器并可進行輔助軟件歸檔工作。（7）電池模塊 用戶數據（如標志位狀態(tài)、數據塊、定時器、計數器）可通過內部的超級電容存儲大約5 天。選用電池模塊能延長存儲時間到200天（10年壽命）。電池模塊插在存儲器模塊的卡槽中。（8）不同的設備類型 CPU 221226 各有2種類型CP

22、U，具有不同的電源電壓和控制電壓。（9）數字量輸入/輸出點CPU 221具有6個輸入點和4個輸出點；CPU 222具有8個輸入點和6個輸出點；CPU 224 具有14個輸入點和10個輸出點；CPU226/226XM 具有24個輸入點和16個輸出點。CPU22X主機的輸入點為24V直流雙向光電耦合輸入電路，輸出有繼電器和直流（MOS型）兩種類型。（10）高速計數器 CPU 221/222有4個30KHz高速計數器，CPU224/226/226XM有6個30KHz的高速計數器，用于捕捉比CPU掃描頻率更快的脈沖信號。2.2 S7-200系列CPU224型PLC的結構 CPU224型PLC外型及端子

23、介紹 CPU224型，其輸入、輸出、CPU、電源模塊均裝設在一個基本單元的機殼內，是典型的整體式結構。當系統需要擴展時，選用需要的擴展模塊與基本單元連接。如圖2-1所示 第二章圖2.doc2. CPU224型PLC端子介紹（1）基本輸入端子CPU224輸入電路參見圖2-2第二章圖21.doc， （2）基本輸出端子 第二章圖22.doc（3）高速反應性 （4）模擬電位器模擬電位器用來改變特殊寄存器（SM28，SM29）中的數值，以改變程序運行時的參數。如定時器、計數器的預置值，過程量的控制參數。（5）存儲卡該卡位可以選擇安裝擴展卡。擴展卡有EEPROM存儲卡，電池和時鐘卡等模塊。存儲卡用于用戶程

24、序的拷貝復制三、新課鞏固及練習（有此內容的填寫）四、歸納與總結本節(jié)課介紹了PLC各模塊的結構。五、課外作業(yè)及學習指導（學法、參考書、資料收集等指導） 到圖書管或者互聯網上查閱本節(jié)課相關資料?？删幊蘌LC原理與應用課程教案授課時間第四周第二次課教案序號8課 型必修課、限選課、公選、其它授課方式理論課、討論課、實驗課、習題課、其它課 題S7-200系列PLC的結構（二）教學目的PLC的結構及性能指標教學重點工作方式的改變教學難點工作方式的改變教學手段投影，演示，講授說明：1、此設計為教案格式模板；2、每項頁面大小可自行添減;3、教案序號填寫本課程教案1、2、3次序號。教學過程一、復習或導入 本節(jié)課

25、介紹LC的結構及性能指標。二、講授新課（教學環(huán)節(jié)設計、具體實施步驟） CPU224型PLC的結構及性能指標 CPU224型可編程控制器主要由CPU、存儲器、基本I/O接口電路、外設接口、編程裝置、電源等組成（見圖2-5）。第二章圖23.doc 2.2.3 PLC的CPU的工作方式 1. CPU的工作方式 CPU前面板上用兩個發(fā)光二極管顯示當前工作方式，綠色指示燈亮，表示為運行狀態(tài)，紅色指示燈亮，表示為停止狀態(tài)，在標有SF指示燈亮時表示系統故障，PLC停止工作。 （1）STOP（停止） （2）RUN（運行） 2. 改變工作方式的方法 （1）用工作方式開關改變工作方式。 工作方式開關有3個擋位：S

26、TOP、TERM（Terminal）、RUN。1把方式開關切到STOP位，可以停止程序的執(zhí)行。2把方式開關切到RUN位，可以起動程序的執(zhí)行。3把方式開切到TERM（暫態(tài)）或RUN位，允許STEP7- Micro/WIN32軟件設置CPU工作狀態(tài)。 如果工作方式開關設為STOP或TERM，電源上電時，CPU自動進入STOP工作狀態(tài)。設置為RUN時，電源上電時，CPU自動進入RUN工作狀態(tài)。（2）用編程軟件改變工作方式。把方式開關切換到TERM（暫態(tài)），可以使用STEP 7-Micro/WIN32編程軟件設置工作方式。（3）在程序中用指令改變工作方式。在程序中插入一個STOP指令，CPU可由RUN

27、方式進入STOP工作方式。2.3 擴展功能模塊 擴展單元及電源模塊1. 擴展單元 擴展單元沒有CPU，作為基本單元輸入/輸出點數的擴充，只能與基本單元連接使用。不能單獨使用。S7-200的擴展單元包括數字量擴展單元，模擬量擴展單元，熱電偶、熱電阻擴展模塊，PROFIBUS-DP通信模塊。2. 電源模塊 外部提供給PLC的電源，有24VDC、220VAC兩種，根據型號不同有所變化。 （1）有擴展模塊連接時，如果擴展模塊對5VDC電源的需求超過CPU的5V電源模塊的容量，則必須減少擴展模塊的數量。（2）當+24V直流電源的容量不滿足要求時，可以增加一個外部24V直流電源。具體參數可以參看表2-1表

28、2-4。第二章24.doc三、新課鞏固及練習（有此內容的填寫）四、歸納與總結五、課外作業(yè)及學習指導（學法、參考書、資料收集等指導） 到圖書管或者互聯網上查閱本節(jié)課相關資料?？删幊蘌LC原理與應用課程教案授課時間第五周第一次課教案序號9課 型必修課、限選課、公選、其它授課方式理論課、討論課、實驗課、習題課、其它課 題S7-200系列PLC內部元器件教學目的掌握PLC內部元器件教學重點PLC內部元器件教學難點PLC內部元器件教學手段投影，演示，講授說明：1、此設計為教案格式模板；2、每項頁面大小可自行添減;3、教案序號填寫本課程教案1、2、3次序號。教學過程一、復習或導入 本節(jié)課講解PLC內部元器

29、件。二、講授新課（教學環(huán)節(jié)設計、具體實施步驟）2.4 S7-200系列PLC內部元器件 數據存儲類型 1. 數據的長度在計算機中使用的都是二進制數，其最基本的存儲單位是位(bit)，8位二進制數組成1個字節(jié)(Byte)，其中的第0位為最低位(LSB)，第7位為最高位(MSB)，如圖2-7所示。兩個字節(jié)（16位）組成1個字(Word)，兩個字（32位）組成1個雙字（Double word），如圖2-7所示。把位、字節(jié)、字和雙字占用的連續(xù)位數稱為長度。如圖2-7所示 第二章28.doc2. 數據類型及數據范圍 S7-200系列PLC的數據類型可以是字符串、布爾型（0或1）、整數型和實數型（浮點數）

30、。布爾型數據指字節(jié)型無符號整數；整數型數包括16位符號整數（INT）和32位符號整數。（DINT）。實數型數據采用32位單精度數來表示。數據類型、長度及數據范圍如表2-7所示。第二章29.doc 3. 常數 S7-200的許多指令中常會使用常數。常數的數據長度可以是字節(jié)、字和雙字。CPU以二進制的形式存儲常數，書寫常數可以用二進制、十進制、十六進制、ASCII碼或實數等多種形式。書寫格式如下： 十進制常數：1234 ； 十六進制常數：16#3AC6 ；二進制常數：2#1010 0001 1110 0000 ASCII碼：“Show”；實數（浮點數）：+1.175495E-38（正數）， -1.

31、175495E-38（負數）。 編址方式 1. 位編址位編址的指定方式為：（區(qū)域標志符）字節(jié)號·位號，如I0.0；Q0.0；I1.2。2. 字節(jié)編址字節(jié)編址的指定方式為：（區(qū)域標志符）B（字節(jié)號），如IB0表示由I0.0I0.7這8位組成的字節(jié)。3. 字編址字編址的指定方式為：（區(qū)域標志符）W（起始字節(jié)號），且最高有效字節(jié)為起始字節(jié)。例如VW0表示由VB0和VB1這2字節(jié)組成的字。 4. 雙字編址雙字編址的指定方式為：（區(qū)域標志符）D（起始字節(jié)號），且最高有效字節(jié)為起始字節(jié)。例如VD0表示由VB0到VB3這4字節(jié)組成的雙字。 尋址方式 1. 直接尋：址直接尋址是在指令中直接使用存儲器

32、或寄存器的元件名稱（區(qū)域標志）和地址編號，直接到指定的區(qū)域讀取或寫入數據。有按位、字節(jié)、字、雙字的尋址方式，如圖2-8所示 第二章30.doc 。2. 間接尋址：間接尋址時操作數并不提供直接數據位置，而是通過使用地址指針來存取存儲器中的數據。在S7-200中允許使用指針對I、Q、M、V、S、T、C（僅當前值）存儲區(qū)進行間接尋址（1）使用間接尋址前，要先創(chuàng)建一指向該位置的指針。 （2）指針建立好后，利用指針存取數據。如圖2-9所示第二章31.doc 。 元件功能及地址分配 1. 輸入映像寄存器（輸入繼電器） （1）輸入映像寄存器的工作原理輸入繼電器是PLC用來接收用戶設備輸入信號的接口。PLC中

33、的“繼電器”與繼電器控制系統中的繼電器有本質性的差別，是“軟繼電器”，它實質是存儲單元。（2）輸入映像寄存器的地址分配S7-200輸入映像寄存器區(qū)域有IB0IB15共16個字節(jié)的存儲單元。系統對輸入映像寄存器是以字節(jié)（8位）為單位進行地址分配的。 2. 輸出映像寄存器（輸出繼電器） （1）輸出映像寄存器的工作原理 ,“輸出繼電器”是用來將輸出信號傳送到負載的接口，每一個“輸出繼電器”線圈都與相應的PLC輸出相連，并有無數對常開和常閉觸點供編程時使用。 （2）輸出映像寄存器的地址分配,S7-200輸出映像寄存器區(qū)域有QB0QB15共16個字節(jié)的存儲單元。系統對輸出映像寄存器也是以字節(jié)（8位）為單

34、位進行地址分配的。 3. 變量存儲器V 變量存儲器主要用于存儲變量?？梢源娣艛祿\算的中間運算結果或設置參數，在進行數據處理時，變量存儲器會被經常使用。變量存儲器可以是位尋址，也可按字節(jié)、字、雙字為單位尋址，其位存取的編號范圍根據CPU的型號有所不同，CPU221/222為V0.0V2047.7共2KB存儲容量，CPU224/226為V0.0V5119.7共5KB存儲容量。4. 內部標志位存儲器（中間繼電器）M內部標志位存儲器，用來保存控制繼電器的中間操作狀態(tài)，其作用相當于繼電器控制中的中間繼電器，內部標志位存儲器在PLC中沒有輸入/輸出端與之對應，其線圈的通斷狀態(tài)只能在程序內部用指令驅動，其

35、觸點不能直接驅動外部負載，只能在程序內部驅動輸出繼電器的線圈，再用輸出繼電器的觸點去驅動外部負載。5. 特殊標志位存儲器SMPLC中還有若干特殊標志位存儲器, 特殊標志位存儲器位提供大量的狀態(tài)和控制功能，用來在CPU和用戶程序之間交換信息，特殊標志位存儲器能以位、字節(jié)、字或雙字來存取，CPU224的SM的位地址編號范圍為SM0.0SM179.7共180個字節(jié)。其中SM0.0SM29.7的30個字節(jié)為只讀型區(qū)域。6. 局部變量存儲器L局部變量存儲器L用來存放局部變量，局部變量存儲器L和變量存儲器V十分相似，主要區(qū)別在于全局變量是全局有效，即同一個變量可以被任何程序（主程序、子程序和中斷程序）訪問

36、。而局部變量只是局部有效，即變量只和特定的程序相關聯。7. 定時器TPLC所提供的定時器作用相當于繼電器控制系統中的時間繼電器。每個定時器可提供無數對常開和常閉觸點供編程使用。其設定時間由程序設置。8. 計數器C計數器用于累計計數輸入端接收到的由斷開到接通的脈沖個數。計數器可提供無數對常開和常閉觸點供編程使用，其設定值由程序賦予。9. 高速計數器HC一般計數器的計數頻率受掃描周期的影響，不能太高。而高速計數器可用來累計比CPU 的掃描速度更快的事件。高速計數器的當前值是一個雙字長（32位）的整數，且為只讀值。10. 累加器AC累加器是用來暫存數據的寄存器，它可以用來存放運算數據、中間數據和結果

37、。CPU提供了4個 32位的累加器，其地址編號為AC0AC3。累加器的可用長度為32位，可采用字節(jié)、字、雙字的存取方式，按字節(jié)、字只能存取累加器的低8位或低16位，雙字可以存取累加器全部的32 位。11. 順序控制繼電器S（狀態(tài)元件）順序控制繼電器是使用步進順序控制指令編程時的重要狀態(tài)元件，通常與步進指令一起使用以實現順序功能流程圖的編程。12. 模擬量輸入/輸出映像寄存器（AI/AQ）S7-200的模擬量輸入電路是將外部輸入的模擬量信號轉換成1個字長的數字量存入模擬量輸入映像寄存器區(qū)域，區(qū)域標志符為AI。三、新課鞏固及練習（有此內容的填寫）四、歸納與總結本節(jié)課講解了PLC內部元器件。五、課外

38、作業(yè)及學習指導（學法、參考書、資料收集等指導） 可編程PLC原理與應用課程教案授課時間第五周第二次課教案序號10課 型必修課、限選課、公選、其它授課方式理論課、討論課、實驗課、習題課、其它課 題輸入、輸出及擴展教學目的掌握PLC輸入、輸出及擴展端口教學重點PLC輸入、輸出及擴展端口教學難點PLC輸入、輸出及擴展端口教學手段投影，演示，講授說明：1、此設計為教案格式模板；2、每項頁面大小可自行添減;3、教案序號填寫本課程教案1、2、3次序號。教學過程一、復習或導入 本節(jié)課講解PLC輸入、輸出及擴展端口。二、講授新課（教學環(huán)節(jié)設計、具體實施步驟）3.2 常用擴展模塊介紹 1.數字量擴展模塊 S7-

39、200PLC系列目前總共可以提供3大類共9種數字量輸入輸出擴展模塊，見表2-5。第二章25.doc 2. 模擬量擴展模塊模擬量擴展模塊提供了模擬量輸入/輸出的功能 1最佳適應性 2靈活性模擬量擴展模塊的數據如表2-6所示。第二章26.doc 3. 熱電偶、熱電阻擴展模塊 EM231熱電偶模塊用于七種熱電偶類型J 、K、 E、N、 S、 T 和R 型。用戶必須用DIP 開關來選擇熱電偶的類型，連到同模塊上的熱電偶必須是相同類型。外型如圖2-6所示。 第二章27.doc4. PROFIBUS-DP通信模塊三、新課鞏固及練習（有此內容的填寫）四、歸納與總結本節(jié)課講解了PLC輸入、輸出及擴展端口。五、

40、課外作業(yè)及學習指導（學法、參考書、資料收集等指導） 可編程PLC原理與應用課程教案授課時間第六周第一次課教案序號11課 型必修課、限選課、公選、其它授課方式理論課、討論課、實驗課、習題課、其它課 題S7-200系列PLC程序概念教學目的了解PLC程序概念教學重點PLC程序概念教學難點PLC程序概念教學手段投影，演示，講授說明：1、此設計為教案格式模板；2、每項頁面大小可自行添減;3、教案序號填寫本課程教案1、2、3次序號。教學過程一、復習或導入 本節(jié)課講解PLC程序概念。二、講授新課（教學環(huán)節(jié)設計、具體實施步驟）3.1 STEP7概述 S7-200可編程控制器使用STEP7-Micro/WIN

41、32編程軟件進行編程。STEP7-Micro/WIN32編程軟件是基于Windows的應用軟件，功能強大，主要用于開發(fā)程序，也可用于適時監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。加上漢化后的程序，可在全漢化的界面下進行操作。 1. 安裝條件 操作系統：Windows95以上的操作系統。計算機配置：IBM486以上兼容機，內存8MB以上，VGA顯示器，至少50MB以上硬盤空間。通信電纜：用一條PC/PPI電纜實現可編程控制器與計算機的通信。 2. 編程軟件的組成STEP7-Micro/WIN32編程軟件包括Microwin3.1；Microwin3.1的升級版本軟件Microwin3.1 SP1；Toolbox（

42、包括Uss協議指令：變頻通信用，TP070：觸摸屏的組態(tài)軟件Tp Designer V1.0設計師）工具箱；以及Microwin 3.11 Chinese（Microwin3.11 SP1和Tp Designer的專用漢化工具）等編程軟件。3. 編程軟件的安裝 首先安裝英文版本的編程軟件：雙擊編程軟件中的安裝程序SETUP.EXE，根據安裝提示完成安裝。接著，用Microwin 3.11 Chinese軟件將編程軟件的界面和幫助文件漢化。步驟如下：（1）在光盤目錄下，找到“mwin_service_pack_from V3.1 to3.11”軟件包，按照安裝向導進行操作，把原來的英文版本的編程

43、軟件轉換為3.11版本。（2）打開“Chinese3.11”目錄；雙擊setup，按安裝向導操作，完成漢化補丁的安裝。（3）完成安裝。4. 建立S7-200 CPU的通信可以采用PC/PPI電纜建立PC機與PLC之間的通信。這是典型的單主機與PC機的連接，不需要其他的硬件設備。如圖3-1所示連接文件夾第三章可以采用PC.doc。PC/PPI電纜的兩端分別為RS-232和RS-485接口，RS-232端連接到個人計算機RS-232通信口COM1或COM2接口上，RS-485端接到S7-200 CPU通信口上。 5. 通信參數的設置硬件設置好后，按下面的步驟設置通信參數。（1）在STEP7-Mic

44、ro/WIN32運行時單擊通信圖標，或從“視圖（View）”菜單中選擇“通信（Communications）”，則會出現一個通信對話框。（2）對話框中雙擊PC/PPI電纜圖標，將出現PC/PG接口的對話框。（3）單擊“屬性（Properties）”按鈕，將出現接口屬性對話框，檢查各參數的屬性是否正確，初學者可以使用默認的通信參數，在PC/PPI性能設置的窗口中按“默認（Default）”按鈕，可獲得默認的參數。默認站地址為2，波特率為9600b/s。 6. 建立在線連接在前幾步順利完成后，可以建立與S7-200 CPU的在線聯系，步驟如下：（1）在STEP7-Micro/WIN32運行時單擊通

45、信圖標，或從“視圖（View）”菜單中選擇“通信。（Communications）”，出現一個通信建立結果對話框，顯示是否連接了CPU主機。（2）雙擊對話框中的刷新圖標，STEP7-Micro/WIN32編程軟件將檢查所連接的所有S7-200CPU站。（3）雙擊要進行通信的站，在通信建立對話框中，可以顯示所選的通信參數。 7. 修改PLC的通信參數計算機與可編程控制器建立起在線連接后，即可以利用軟件檢查、設置和修改PLC的通信參數。步驟如下：（1）單擊瀏覽條中的系統塊圖標，或從“視圖（View）”菜單中選擇“系統塊（System Block）”選項，將出現系統塊對話框。（2）單擊“通信口”選項

46、卡，檢查各參數，確認無誤后單擊確定。若須修改某些參數，可以先進行有關的修改，再單擊“確認”。（3）單擊工具條的下載按鈕，將修改后的參數下載到可編程控制器，設置的參數才會起作用。 8. 可編程控制器的信息的讀取選擇菜單命令“PLC”，找“信息”，將顯示出可編程控制器RUN/STOP狀態(tài)，掃描速率，CPU的型號錯誤的情況和各模塊的信息。三、新課鞏固及練習（有此內容的填寫）四、歸納與總結本節(jié)課講解了PLC程序概念。五、課外作業(yè)及學習指導（學法、參考書、資料收集等指導） 可編程PLC原理與應用課程教案授課時間第六周第二次課教案序號12課 型必修課、限選課、公選、其它授課方式理論課、討論課、實驗課、習題

47、課、其它課 題演示實驗教學目的了解PLC程序結構教學重點PLC程序結構教學難點PLC程序結構教學手段投影，演示，講授說明：1、此設計為教案格式模板；2、每項頁面大小可自行添減;3、教案序號填寫本課程教案1、2、3次序號。二、 STEP7創(chuàng)建一個工程（向導法和添加硬件法）1.向導法：首先雙擊桌面上的STEP 7圖標，進入SIMATIC Manager窗口，進入主菜單【File】，選擇【New Project Wizard】,彈出標題為“STEP 7 Wizard：New Project”(新項目向導)的小窗口。2. 添加硬件法：進入主菜單【File】，【選擇New】,在彈出對話框中分別輸入“文件

48、名”、“目錄路徑”等內容，并確定，完成一個空項目的創(chuàng)建工作。二、硬件組態(tài)1.硬件組態(tài)的任務: 在STEP 7種生成一個與實際的硬件系統完全相同的系統2.硬件組態(tài)的步驟生成站，雙擊Hardware圖標，進入硬件組態(tài)窗口；生成導軌，在導軌中放置模塊；雙擊模塊，在打開的對話框中設置模塊的參數，包括模塊的屬性和DP主站、從站的參數；保存編譯硬件設置.導軌上模塊安放順序：通常1號槽放電源模塊，2號槽放CPU，3號槽放接口模塊（使用多機架安裝，單機架安裝則保留），從4到11號則安放信號模塊（SM、FM、CP）。三、下載硬件組態(tài)信息為什么要下載硬件組態(tài)？可編程PLC原理與應用課程教案授課時間第七周第一次課教

49、案序號13課 型必修課、限選課、公選、其它授課方式理論課、討論課、實驗課、習題課、其它課 題SIMATICS7-200編程軟件STEP7-Micro/WIN32軟件介紹教學目的掌握本節(jié)課介紹STEP7-Micro/WIN32軟件，會使用該軟件進行編程。教學重點梯形圖的輸入教學難點梯形圖的輸入教學手段投影，演示，講授說明：1、此設計為教案格式模板；2、每項頁面大小可自行添減;3、教案序號填寫本課程教案1、2、3次序號。教學過程一、復習或導入 本節(jié)課介紹STEP7-Micro/WIN32軟件。二、講授新課（教學環(huán)節(jié)設計、具體實施步驟） STEP7-Mirco/WIN窗口組件 STEP7-Micro

50、/WIN32的主界面如圖3-3所示連接文件夾第三章Doc3.doc。主界面一般可以分為以下幾個部分：菜單條、工具條、瀏覽條、指令樹、用戶窗口、輸出窗口和狀態(tài)條。除菜單條外，用戶可以根據需要通過檢視菜單和窗口菜單決定其它窗口的取舍和樣式的設置。 1. 主菜單 主菜單包括：文件、編輯、檢視、PLC、調試、工具、窗口、幫助8個主菜單項。2. 工具條 （1）標準工具條，如圖3-4所示（2） 調試工具條，如圖3-5所示 (3)公用工具條，如圖3-6所示。 網絡注解如圖3-8所示。 而且在符號信息表打開和關閉之間切換。如圖3-9所示。所有圖形解釋 連接文件夾第三章（2） 調試工具條，如圖3.doc3. 瀏

51、覽條（Navigation Bar） 瀏覽條為編程提供按鈕控制，可以實現窗口的快速切換，即對編程工具執(zhí)行直接按鈕存取，包括程序塊（Program Block）、符號表（Symbol Table）、狀態(tài)圖表（Status Chart）、數據塊（Data Block）、系統塊（System Block）、交叉引用（Cross Reference）、和通信（Communication）。單擊上述任意按鈕，則主窗口切換成此按鈕對應的窗口。 4. 指令樹（Instuction Tree） 指令樹以樹型結構提供編程時用到的所有快捷操作命令和PLC指令?？煞譃轫椖糠种Ш椭噶罘种А?5. 用戶窗口 用戶窗口，

52、分別為：交叉引用、數據塊、狀態(tài)圖表、符號表、程序編輯器、局部變量表。（1）交叉引用（Cross Reference）如圖3-12所示連接文件夾第三章圖3.doc （2）數據塊 （3）狀態(tài)圖表（Status Chart） （4）符號表（Symbol Table） （5）程序編輯器 （6）局部變量表 6. 輸出窗口 輸出窗口：用來顯示STEP 7-Micro/WIN 32程序編譯的結果，如編譯結果有無錯誤、錯誤編碼和位置等。菜單命令：“檢視”“幀”“輸出窗口”在窗口打開或關閉輸出窗口。 7. 狀態(tài)條 狀態(tài)條：提供有關在STEP 7-Micro/WIN 32中操作的信息。 三、新課鞏固及練習（有此內

53、容的填寫）四、歸納與總結本節(jié)課介紹了STEP7-Micro/WIN32軟件。五、課外作業(yè)及學習指導（學法、參考書、資料收集等指導）可編程PLC原理與應用課程教案授課時間第七周第二次課教案序號14課 型必修課、限選課、公選、其它授課方式理論課、討論課、實驗課、習題課、其它課 題程序編制及運行教學目的掌握程序編制及運行教學重點各程序語言的轉換教學難點各程序語言的轉換教學手段投影，演示，講授說明：1、此設計為教案格式模板；2、每項頁面大小可自行添減;3、教案序號填寫本課程教案1、2、3次序號。教學過程一、復習或導入 本節(jié)課講解程序編制及運行。二、講授新課（教學環(huán)節(jié)設計、具體實施步驟） 編程準備 1. 指令集和編輯器的選擇 寫程序之前，用戶必須選擇指令集和編輯器。在S7-200系列PLC支持的指令集有SIMATIC和IEC1131-3兩種。SIMATIC是專為S7-200PLC設計的，專用性強，采用SIMATIC指令編寫的程序執(zhí)行時間短，可以使用LAD、STL、FBD三種編輯器。 2. 根據PLC類型進行參數檢查方法如下：菜單命令“PLC”“類型” “