一、产品概述 ............................. 2
二、装置特点 ............................. 2
三、技术性能 ............................. 2
四、装置配置 ............................. 2
五、实训项目 ............................. 4
第二章 可编程控制器概述 ........................................................................ 6
PLC的分类及特点 ...................... 6
一、 PLC的结构与工作原理 ................................................. 8
二、 S7-200 PLC的硬件组成及指令系统 ............................ 9
三、 PLC控制系统的设计与故障诊断................................ 10
四、 PLC的应用及展望 ........................................................11
第三章 实训项目 ........................... 13
实训一 PLC认知实训 ............................................................... 13
实训二 十字路口交通灯控制 .................................................. 17
实训三 自动售货机控制 .......................................................... 20
实训四 四层电梯控制 .............................................................. 23
实训五 光电检测、定位控制 .................................................. 27
实训六 温度PID控制 .............................................................. 30
实训七 变频器功能参数设置与操作 ...................................... 32
实训八 外部端子点动控制 ...................................................... 36
实训九 变频器无级调速 .......................................................... 38
实训十 多段速度选择变频调速 .............................................. 40
实训十一 基于PLC数字量方式的变频器外部端子正反转控制 ...................................................... 42
实训十二 基于PLC数字量方式多段速控制 ........................... 44
实训十三 基于PLC模拟量方式变频开环调速控制 ............... 46
实训十四 电动机加载控制 ...................................................... 48
实训十五 基于PLC模拟量方式的变频闭环调速 ................... 50
实训十六 基于触摸屏控制方式的基本指令编程练习 ........... 53
实训十七 基于触摸屏控制方式的数码显示控制 ................... 54
实训十八 基于触摸屏控制方式的温度PID控制 ................... 56
实训十九 PLC、触摸屏及变频器通信控制 ............................. 58
实训二十 五自由度机械手控制 ................................................ 60
实训二十一 PPI网络的组建 ..................................................... 64
实训二十二 PPI网络的MCGS组态监控 .................................... 67
附录一 STEP7 MicroWIN软件使用入门 ................................................. 70
附录二 PLC仿真实训软件使用帮助 ......................................................... 77
附录三 MCGS工控组态软件使用说明书 ................................................... 78
附录四 触摸屏的使用入门 ........................................................................ 87
附录五 S7-200 PLC指令集 ..................................................................... 92
附录六 可编程序控制系统设计师综合实训装置使用说明书 ............... 94
附录七 五自由度机械手使用说明书 ...................................................... 96
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五自由度机械手 计算机用户自备
二、装置特点
1.采用模块组合式结构，含开关量、模拟量、变频调速、触摸屏、通信模块等，配套MCGS工控组态监控软件，实现仿真化、信息化实训教学。
2.项目实训模块：利用目前典型的可编程控制器及总线技术完成对工业生产中典型案例的模拟对象、实物模型中的逻辑、模拟、过程、运动等的控制。
三、技术性能
1.输入电源：三相四线（或三相五线）～380V±10% 50Hz
2.工作环境：温度-10℃～+40℃ 相对湿度＜85%(25℃) 海拔＜4000m
3.装置容量：＜1.0kVA
4.重 量：100kg
5.控制屏尺寸：1780mm×730mm×1460mm
6.对象系统尺寸：1000mm×640mm×1300mm
7.安全保护：具有漏电压、漏电流保护装置，安全符合国家标准。
四、装置配置
实训装置由控制屏、实训桌、PLC模块、通信模块、变频器模块、模拟实训模块、触摸屏模块、五自由度机械手、交流电机、电机导轨、测速机构、加载系统、MCGS工控组态软件（配加密狗）等组成。
(一)控制屏(铁质双层亚光密纹喷塑结构，铝质面板)
1.交流电源输入、输出及控制
1)三相四线电源输入，经漏电保护开关后，通过启动、停止按钮操作，控制三相电源输出的接通和断开,天煌科技 2 天煌教仪
3.定时器兼报警记录仪：平时作时钟使用，具有设定时间、定时报警、切断电源等功能；还可自动记录由于接线或操作错误所造成的漏电告警次数。
(二)实训模块配置
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(三)实训桌
实训桌为铁质双层亚光密纹喷塑结构，桌面为防火、防水、耐磨高密度板；设有带锁抽屉，用于放置工具及资料，电脑桌联体设计，造型美观大方。
(四)五自由度机械手
由型材实训桌（尺寸：1000mm×640mm×790mm）、五自由度机械手及电气控制三部分组成。五自由度机械手运动机械部分包括底座水平移动、底座旋转、大臂上下摆动，小臂上下摆动，手爪旋转，手爪夹紧与松开，用于实现定位功能。电气控制部分包含PLC及通信模块、漏电保护器、电机驱动器、开关电源等组成，其中PLC及通信模块跟PLC实训组件配套(三菱采用FX1N-24MT及FX1N-485BD模块，西门子采用CPU224模块,欧姆龙采用CP1E-N30DT及CP1W-MAD11模块),通过传感器信号采集，PLC编程五自由度机械手进行位置控制、时序逻辑控制，实现对机械手在工作台面范围内物体抓取、移、放的功能。
五、实训项目
1.PLC基本编程练习
2.十字路口交通灯控制
3.自动售货机控制
4.四层电梯控制
5.光电检测、定位控制
6.温度闭环控制
7.变频器功能参数设置与操作
8.外部端子点动控制
9.变频器无极调速
10.多段速度选择变频调速
11.基于PLC数字量方式的变频器外部端子正反转控制
12.基于PLC数字量方式多段速控制
13.基于PLC模拟量方式变频开环调速控制
14.电动机加载控制
15.基于PLC模拟量方式的变频闭环调速
16.基于触摸屏控制方式的基本指令
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18.基于触摸屏控制方式的温度PID控制
19.PLC、触摸屏与变频器通信控制
20.五自由度机械手控制
21.RS485网络组建（网络读写控制）
22.RS485网络的MCGS组态监控
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THPFSF-3A型 使用手册(西门子).doc下载
高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪天煌科技 6 天煌教仪
PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。
3.易学易用，深受工程技术人员欢迎
PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。
4.系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造
PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。
5.体积小，重量轻，能耗低
以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。
(三) PLC的应用领域
目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。
1.开关量的逻辑控制
这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。
2.模拟量控制
在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。
3.运动控制
PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、五自由度机械手、电梯等场合。
4.过程控制
过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。
5.数据处理
现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型天煌科技 7 天煌教仪
PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。
一、PLC的结构与工作原理
PLC的结构
PLC的类型繁多，功能和指令系统也不尽相同，但结构与工作原理则大同小异，通常由主机、输入/输出接口、电源、编程器扩展器接口和外部设备接口等几个主要部分组成。
7.主机 按钮选择开关限位开关电源接触器电磁阀指示灯电 源主机部分包括中央处理器（CPU）、系统程序存储器和用户程序及数据存储器。CPU是PLC的核心，它用以运行用户程序、监控输入/输出接口状态、作出逻辑判断和进行数据处理，即读取输入变量、完成用户指令规定的各种操作，将结果送到输出端，并响应外部设备（如编程器、电脑、打印机等）的请求以及进行各种内部判断等。PLC的内部存储器有两类，一类是系统程序存储器，主要存放系统管理和监控程序及对用户程序作编译处理的程序，系统程序已由厂家固定，用户不能更改；另一类是用户程序及数据存储器，主要存放用户编制的应用程序及各种暂存数据和中间结果。
8.输入/输出（I/O）接口
I/O接口是PLC与输入/输出设备连接的部件。输入接口接受输入设备（如按钮、传感器、触点、行程开关等）的控制信号。输出接口是将主机经处理后的结果通过功放电路去驱动输出设备（如接触器、电磁阀、指示灯等）。I/O接口一般采用光电耦合电路，以减少电磁干扰，从而提高了可靠性。I/O点数即输入/输出端子数是PLC的一项主要技术指标，通常小型机有几十个点，中型机有几百个点，大型机将超过千点。
9.电源
图中电源是指为CPU、存储器、I/O接口等内部电子电路工作所配置的直流开关稳压电源，通常也为输入设备提供直流电源。
10.编程器
编程器是PLC的一种主要的外部设备，用于手持编程，用户可用以输入、检查、修改、调试程序或监示PLC的工作情况。除手持编程器外，还可通过适配器和专用电缆线将PLC与电脑联接，并利用专用的工具软件进行电脑编程和监控。
11.输入/输出扩展单元
I/O扩展接口用于连接扩充外部输入/输出端子数的扩展单元与基本单元（即主机）。
12.外部设备接口
此接口可将编程器、打印机、条码扫描仪等外部设备与主机相联，以完成相应的操作。
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LE常开触点指令，表示一个与输入母线相连的动合接点指令，即动合接点逻辑运算起始。
LDN常闭触点指令，表示一个与输入母线相连的动断接点指令，即动断接点逻辑运算起始。
A 与带开触点指令，用于单个动合接点的串联。
AX 与非常闭触点指令，用于单个动断开接点的串联。
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两个或两个以上的接点串联连接的电路叫串联电路块。串联电路块并联连接时，分支开始用LD、LDN指令，分支结束用OLD指令。OLD指令与后述的ALD指令均为无目标元件指令，而两条无目标元件指令的步长都为一个程序步。OLD有时也简称或块指令。
3.并联电路的串联连接指令ALD
两个或两个以上接点并联电路称为并联电路块，分支电路并联电路块与前面电路串联连接时，使用ALD指令。分支的起点用LD、LDN指令，并联电路结束后，使用ALD指令与前面电路串联。ALD指令也简称与块指令，ALD也是无操作目标元件，是一个程序步指令。
4.输出指令
(=)输出指令与线圈相对应，驱动线圈的触点电路接通时，线圈流过“能流”，输出类指令应放在梯形图的最右边，变量为Bool型。
5.置位与复位指令S、R
S为置位指令，使动作保持；R为复位指令，使操作保持复位。从指定的位置开始的N个点的映像寄存器都被置位或复位,N=1～255如果被指定复位的是定时器位或计数器位,将清除定时器或计数器的当前值。
6.跳变触点EU,ED
正跳变触点检测到一次正跳变(触点得输入信号由0到1)时,或负跳变触点检测到一次负跳变(触点得输入信号由1到0)时,触点接通到一个扫描周期.正/负跳变的符号为EU和ED,他们没有操作数,触点符号中间的“P”和“N”分别表示正跳变和负跳变
7.空操作指令NOP
NOP指令是一条无动作、无目标元件的1程序步指令。空操作指令使该步序为空操作。用NOP指令替代已写入指令，可以改变电路。在程序中加入NOP指令，在改动或追加程序时可以减少步序号的改变。
8.程序结束指令END
END是一条无目标元件的1程序步指令。PLC反复进行输入处理、程序运算、输出处理，若在程序最后写入END指令，则END以后的程序就不再执行，直接进行输出处理。在程序调试过程中，按段插入END指令，可以按顺序扩大对各程序段动作的检查。采用END指令将程序划分为若干段，在确认处于前面电路块的动作正确无误之后，依次删去END指令。要注意的是在执行END指令时，也刷新监视时钟。
三、PLC控制系统的设计与故障诊断
1.分析被控对象
分析被控对象的工艺过程及工作特点，了解被控对象机、电之间的配合，确定被控对象对PLC控制系统的控制要求。根据生产的工艺过程分析控制要求。如需要完成的动作(动作顺序、动作条件、必须的保护和连锁等)、操作方式(手动、自动、连续、单周期、单步等)
2.确定输入/输出设备
根据系统的控制要求，确定系统所需的输入设备（如：按钮、位置开关、转换开关等）和输出设备（如：接触器、电磁阀、信号指示灯等）。据此确定PLC的I/O点数。
3.选择PLC
包括PLC的机型、容量、I/O模块、电源的选择。
4.分配I/O点
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