适用读者：电气自动化、机电一体化等相关专业本科生，PLC 初学者 涉及软件：Factory IO V2.5.10（Ultimate Edition）、STEP 7-Micro/WIN、S7-200Smart 仿真软件 V3.0.11.1、WPS 表格 实验环境：无需真实 PLC 硬件，一台普通 PC 即可完成全部仿真流程。

一、案例概述

本案例基于 Factory IO 仿真平台搭建一条虚拟生产线，并通过 STEP 7-Micro/WIN 编写 S7-200 梯形图程序，由虚拟 PLC 远程控制 3D 场景中的执行机构，完成"传感器检测 → PLC 逻辑运算 → 执行器动作"的完整控制闭环。 所用 Production Line（生产线）场景包含以下主要设备： • 2 台 CNC Machining Center（数控加工中心） • 1 台 KUKA 六轴机器人（物料搬运） • 多段 Belt Conveyor 传送带（长度 2m / 4m / 6m） • Pop Up Wheel Sorter（轮式分拣器，支持左/右双向分拣） • Lifter（升降机）、Lids/Bases Center（盖板与底座供给中心） • 各类光电传感器、接近开关。

Factory IO 是一款面向工业自动化教学的 3D 仿真软件，可模拟 PLC 与虚拟产线之间的网络通信。配合软件仿真的 PLC，学习者无需采购硬件即可完成接近工程实际的调试训练。

1.1 操作流程总览

序号	阶段	主要操作	使用软件
1	场景搭建	打开 Production Line 场景，浏览产线布局	Factory IO
2	驱动配置	选择 S7-200/300/400 驱动，填写主机 IP 与 I/O 参数	Factory IO
3	通信连接	建立连接并排查网络故障	Factory IO + Windows 设置
4	地址导出	导出 Tags CSV，分析 I/O 地址映射	Factory IO + WPS 表格
5	程序设计	编写梯形图并下载至仿真 PLC	STEP 7-Micro/WIN
6	联合调试	运行仿真，验证控制逻辑	仿真软件 + Factory IO

二、实验环境与准备工作

2.1 软件配置

软件	版本	用途
Factory IO	V2.5.10 Ultimate	3D 生产线仿真
STEP 7-Micro/WIN	—	S7-200 梯形图编程
S7-200Smart 仿真软件	V3.0.11.1	虚拟 PLC，接受 Factory IO 连接
WPS 表格 / Excel	—	查看 I/O 地址映射表

2.2 网络环境要求

Factory IO 与 PLC 之间通过以太网通信，实验前须满足：

• 计算机接入一个有效网络（本案例使用无线热点，PC 获取的 IP 为 192.168.43.112，网关为 192.168.43.1）；
• Factory IO 驱动中填写的 PLC 主机 IP 必须与 PLC 所处网段一致，否则通信必然失败（本案例首次连接即因此失败，详见第三节）。

三、操作步骤详解

步骤 1：打开生产线场景

启动 Factory IO，载入自带的 Production Line 场景。建议先浏览整个场景，明确物料流向（入口 → 加工 → 搬运 → 分拣 → 出口），为后续编程建立整体认识。

场景编辑基础操作：右键单击场景中的设备可弹出快捷菜单，支持旋转、翻转、删除、复制与参数配置（快捷键 Ctrl+G）。

步骤 2：配置 Siemens S7-200/300/400 驱动

在 Factory IO 驱动配置界面选择 Siemens S7-200/300/400 驱动，主要参数如下：

1. Host（主机 IP）：填写 PLC 的 IP 地址；
2. 网络适配器：下拉列表中包含物理网卡与虚拟网卡（如 VMware）。本案例中实际使用的是 Realtek RTL8852BE WiFi 6 无线网卡，必须选择当前实际联网的物理网卡；
3. 数据类型：DWORD；
4. I/O 配置：
   • 布尔输入：起始 0，数量 9
   • 布尔输出：起始 0，数量 15
   • 双字输入：起始 100，数量 0
   • 双字输出：起始 4，数量 2

以上参数 Factory IO 会依据当前场景给出建议值，配置时逐项核对即可。

驱动配置参数汇总如下表所示：

配置项	本案例取值	说明
驱动类型	Siemens S7-200/300/400	西门子 S7 系列以太网驱动
Host（主机 IP）	192.168.43.12	虚拟 PLC 的 IP 地址
网络适配器	Realtek RTL8852BE WiFi 6	须选择实际联网的物理网卡
数据类型	DWORD	驱动数据格式
布尔输入	起始 0，数量 9	对应 V 区传感器信号
布尔输出	起始 0，数量 15	对应 Q 区执行器信号
双字输入	起始 100，数量 0	本场景未使用
双字输出	起始 4，数量 2	本场景使用 2 个双字输出

步骤 3：建立连接与故障排查

单击 Connect 后，本案例首次连接失败，错误提示给出两类可能原因：

1.原因一：PLC 的 IP 地址被误配置为网络适配器地址（网卡选择错误）； 原因二：PLC 与计算机不在同一网络（IP 网段不一致）。

排查过程：打开 Windows 设置 → 网络和 Internet → WLAN，查看本机网络参数：

• PC IP 地址：192.168.43.112
• 默认网关：192.168.43.1

对照后发现 Factory IO 中填写的 Host 与虚拟 PLC 实际地址不符，将其修改为 192.168.43.12 后重新连接，连接成功。驱动面板显示绿色对勾，并出现"断开连接 / 配置 / 导出"三个功能按钮。

该故障的通用排查顺序为：确认本机 IP 与网段 → 核实 PLC 侧 IP 是否同网段 → 检查网络适配器选择是否正确。掌握该流程可解决绝大多数 Factory IO 连接失败问题。

常见连接故障排查对照表如下：

故障现象	可能原因	排查/解决方法
点击 Connect 弹出连接失败	Host IP 与 PLC 不在同一网段	查看 WLAN 设置中本机 IP 与网关，核对 PLC 实际地址并修改 Host
点击 Connect 弹出连接失败	网络适配器选择错误	下拉列表中选择实际联网的物理网卡（勿选 VMware 等虚拟网卡）
连接成功但设备无响应	程序地址与场景地址不一致	重新导出 Tags CSV，逐项核对梯形图中的地址
连接成功但设备无响应	仿真 PLC 未处于 RUN 状态	打开仿真软件，将 PLC 切换至 RUN
连接时断时续	网络不稳定 / IP 冲突	检查热点信号，确认网段内无重复 IP

步骤 4：导出标签（Tags）并分析地址映射

连接成功后单击驱动面板中的导出按钮，Factory IO 生成 CSV 文件（本案例文件名形如 Tags_Production_Line_Siemens S7-200_300_400_*.csv）。用 WPS 表格打开后即可获得场景中每个设备对应的 PLC 地址。

执行器控制信号（Output，对应 PLC 的 Q 区）：

设备	地址
传送带 1	Q0.0
开始 1	Q0.2
复位 1	Q0.3
停止 1	Q0.4
传送带 11	Q0.5
传送带 21	Q0.6
传送带 2	Q0.7
开始 2	Q1.1
复位 2	Q1.2
停止 2	Q1.3
传送带 12	Q1.4
传送带 22	Q1.5
传送带 3	Q1.6

步骤 5：编写梯形图程序

打开 STEP 7-Micro/WIN，新建项目（本案例为"项目 1"），CPU 型号选择 CPU 221 REL 01.10。建议先在符号表中按 CSV 映射关系定义符号名（如 V0.0 = 入料口1、Q0.0 = 传送带1），使梯形图以符号名显示，提高程序可读性。

网络 1：零件检测 → 启动传送带 1

入料口1 (V0.0) ──┤├──────────( S )  传送带1 (Q0.0)

当入料口 1 传感器检测到零件（V0.0 接通）时，对传送带 1（Q0.0）执行置位（S）操作，传送带启动并保持运行。

网络 2：零件检测 → 延时后启动"开始 1"

入料口1 (V0.0) ──┤├──────────[ TON T200, PT: 200（时基 100ms）]
                          │
                          └─────────( S )  开始1 (Q0.2)

V0.0 接通后，接通延时定时器 T200 开始计时；时基为 100ms、预设值 PT 为 200，实际延时为 200 × 100ms = 20s。计时结束后，对"开始 1"（Q0.2）执行置位。

关于 TON 指令的原理：TON 为接通延时定时器，输入条件接通后开始累计时间，达到预设值 PT 后输出置 ON。需注意实际延时 = 时基 × 预设值，不能将 PT 直接视为秒数。

梯形图程序网络：

网络号	触发条件（触点）	输出动作	功能说明
网络 1	入料口1 V0.0	置位 传送带1 Q0.0	检测到零件后启动传送带 1
网络 2	入料口1 V0.0	TON T200 → 置位 开始1 Q0.2	延时 20s 后启动工段 1
网络 5	入料口1 等中间信号	传送带11 Q0.5、传送带21 Q0.6	工段 1 内部分段输送
网络 6	中间信号	传送带2 Q0.7、传送带3 Q1.0	后续工段输送控制

后续网络 5、网络 6 中还涉及传送带11（Q0.5）、传送带21（Q0.6）、传送带2（Q0.7）、传送带3（Q1.0）等输出点，控制思路一致：以传感器信号为触发条件，经必要的逻辑判断或延时后，置位对应的传送带或启动信号。程序编写完成后下载至仿真 PLC。

步骤 6：运行仿真验证

1. 打开 S7-200Smart 仿真软件 V3.0.11.1，加载已下载的程序；
2. 将仿真 PLC 切换至 RUN 状态；
3. 切回 Factory IO，确认驱动状态为已连接后运行场景。

运行结果：零件由入料口进入后，传送带 1 按程序启动，物料依次经过加工、搬运与分拣环节，分拣台上可观察到蓝色零件的输送过程，仿真计时器正常走时，整条产线按照梯形图逻辑稳定运行。

四、常见问题与经验总结

序号	问题类别	关键要点
1	网络通信	连接失败优先排查 Host IP、网段一致性与网卡选择
2	网络适配器	必须选择实际联网的物理网卡，勿选 VMware 等虚拟适配器
3	编程顺序	先导出地址映射表、理解 I/O 分配，再编写梯形图
4	地址规范	Input 对应 V 区（传感器），Output 对应 Q 区（执行器）
5	定时器参数	TON 实际延时 = 时基 × 预设值，须同时核对两项数值
6	调试顺序	下载程序 → PLC 切 RUN → 运行 Factory IO 场景

各条要点的详细说明如下：

1. 连接失败优先排查网络配置 Factory IO 与 PLC 的通信基于网络。本案例首次连接失败即为 Host IP 填写错误，修正为 192.168.43.12 后连接成功。遇到连接失败时不应首先怀疑软件本身，而应依次检查 IP、网段与网卡选择。

2. 网络适配器必须选择实际联网的物理网卡 驱动配置的下拉列表中存在 VMware、蓝牙等虚拟适配器，误选后将无法建立通信。本案例实际使用 Realtek RTL8852BE WiFi 6 无线网卡。

3. 先导出地址映射表，再编写程序 编程前应先导出 Tags CSV 并完整理解 Input/Output 地址分配。凭主观假设编写地址是初学者的常见错误，其特点是程序逻辑本身无异常，但设备不动作，排查困难。

4. 正确区分 V 区与 Q 区 S7-200 中 Input Bool 对应 V 区（传感器反馈），Output Bool 对应 Q 区（执行器控制）。梯形图中传感器使用常开触点 ┤├，执行器使用置位线圈 (S) 或普通输出线圈 ( )。

5. TON 定时器的实际延时 = 时基 × 预设值 本案例中 T200 时基 100ms、PT 200，实际延时 20s。设定延时参数时应同时核对两项数值。

6. 仿真操作顺序 正确顺序为：编写并下载梯形图 → 仿真 PLC 切换至 RUN → 运行 Factory IO 场景。顺序颠倒会导致程序运行但现场设备无响应的现象。

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五、结语

       本案例覆盖了 仿真建模、通信配置、网络排查、地址映射与梯形图编程的完整调试流程，与实际工程项目的实施方法基本一致，仅以软件仿真替代硬件设备。对于在校学生而言，熟练掌握该流程有助于后续快速过渡到真实 PLC 项目的开发与调试。

       建议读者在理解原理的基础上独立复现全部步骤，重点体会连接失败的网络排查过程——该环节在工程实践中出现频率极高，在校期间积累排查经验的学习成本最低。

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