轨道车辆控制系统PLC实验报告.doc

S7-200 PLC 轨道车辆控 制系统编程

廖裕豪
13225010
机电1306

实验一
（1）任务描述
如图所示，要以A1、A2控制箱体的液位。

初始状态A1关闭，A2启动，水位超过最大值Hmax。
a、当出口门A2开一定期间（即延时10S）或液位下降到规定的最低值Hmin时，关闭A2，打开A1。
b、当液位上升到最大值Hmax，就将入口门A1关闭，打开A2。
（2） 任务分析
此实验规定较为简朴，是一个水箱水位的循环反馈控制，可根据设定的初始条件运用顺序功能图法或者直接使用经验法进行编写，其中顺序功能图法思绪较为清楚，而经验法则需要有较为深厚的功底，也不失为一种好方法，此实验中我们选用了经验法。此外程序中需要一个延时10s的定期器，可使用一个接通延时定期器。
在所给初始条件（A2开，A1关，水位超过Hmax）下：
放水口工作的条件：总启动开关打开（I0.0为高电平）停止开关断开（I0.1设为常闭触点）且最高水位检测产生了脉冲信号，通过中间寄存器M1.0使之自锁，在高水位脉冲消失后仍能继续保持A2启动，同时在满足启动放水口条件的同时需出发定期器，定期器时间到后要切断放水口启动进水口，故需串联定期器的常闭触点在放水口线路中，检测到最低水位脉冲时亦停止放水，故串联低水位I0.3的常闭触点，在M1.0后并联放水口输出信号Q0.1高水位信号I0.2的常开触点；
进水口启动条件：最低水位检测信号的常开触点与定期器的常开触点并联，另需并联进水口的输出信号Q0.0以自锁，同时串联最高水位的检测信号的常闭触点。
（3） 硬件设计
①I/O地址分派表以及其他编程元件地址分派表
输入元件
地址
输出元件
地址
系统启动
I0.0
进水阀A1
Q0.0
系统停止
I0.1
放水阀A2
Q0.1
最大水位检测
I0.2

最低水位检测
I0.3

其他编程元件
编程元件
地址
PT值
作用
定期器
T37
100（10s）
放水阀放水限时
（4） 软件设计流程
顺序功能图：

二次接线图：

梯形图：

实验结果：
水箱水位在最高与最低水位间循环
1、I0.0动作后（程序启动），Q0.1指示灯亮（A2口启动）。
2、延时1秒后，Q0.1指示灯熄灭（A2口关闭），Q0.0指示灯亮（A1口启动）；或者I0,1动作后（水位过低信号触发），Q0.1指示灯熄灭（A2口关闭），Q0.0指示灯亮（A1口启动）。
3、I0.2动作后（水位过高信号触发），Q0.0指示灯熄灭（A1口关闭），Q0.1指示灯亮（A2口启动）

实验二 彩色喷泉控制的PLC实现
（1） 任务描述
一个彩色喷泉系统有六个喷头三个灯，系统的控制规定如下：
１、SB1为系统的起动按钮。SB2为系统的停止键。
2、启动系统后，一方面1、2号喷头喷水，L1（红灯）亮。
3、延时2s后，3、5号喷头喷水，同时L2（黄灯）亮；1、2号喷头停止喷水，L1（红灯）灭。
4、延时4s后， 4、6号喷头喷水，同时L3（绿灯亮）；3、5号喷头停止喷水，L2（黄灯）灭。
5、延时4s后，1号至6号喷头同时喷水，灯L1至L3同时亮；延时2秒后，1号至6号喷头同时停止喷水，灯L1至L3同时灭。
6、结束。
系统的模型图如下：

（2）任务分析：
本实验顺序结构明显，使用时序功能图法进行编程。
时序法：各步间有连续且固定的时间关系且转换条件为时间故可用时序法进行编程。且只需一个定期器
（3） 硬件设计
①PLC选型及配置
本实验有6个喷头和3个彩灯需要控制，故需要9个输出信号端；启动和停止按钮占用两个输入端。故选用S7-224XP即可满足需求。
②I/O地址分派表以及其他编程元件地址分派表
输入输出元件表格（顺序功能图法和时序法相同）
输出元件
喷头1
喷头2
彩灯1（红）
喷头3
喷头4
彩灯2（黄）
喷头5
喷头6
彩灯3（绿）
地址
Q0.1
Q0.2
Q0.3
输入元件
启动
停止

地址
I1.0
I1.1

其他编程元件表格(时序法)
编程元件
地址
PT值
作用
定期器
T37
200（20s）
为各步执行提供时间标准
定期器
T38
400（40s）
为各步执行提供时间标准
定期器
T39
400（40s）
为各步执行提供时间标准
定期器
T40
200（20s）
为各步执行提供时间标准
中间寄存器
M0.0
——
控制各步执行

时序功能图

梯形图

实验结果：①I1.0动作（启动系统）后，一方面Q0.0，Q0.1，Q0.6指示灯点亮（1、2号喷头喷水，L1（红灯）亮）。
②延时2s后，Q0.2，Q0.4，Q0.7指示灯点亮（3、5号喷头喷水，同时L2（黄灯）亮）；Q0.0，Q0.1，Q0.6指示灯熄灭（1、2号喷头停止喷水，L1（红灯）灭）。
③延时4s后， Q0.3，Q0.5，Q1.0指示灯点亮（4、6号喷头喷水，同时L3（绿灯亮））；Q0.2，Q0.4，Q0.7指示灯熄灭（3、5号喷头停止喷水，L2（黄灯）灭）。
④延时4s后，Q0.0~Q1.0指示灯同时点亮（1号至6号喷头同时喷水，灯L1至L3同时亮）；延时2秒后，Q0.0~Q1.0指示灯同时熄灭（1号至6号喷头同时停止喷水，灯L1至L3同时灭）。

实验三 汽车自动清洗系统
（1） 任务描述
一台汽车自动清洗机的动作程序按以下规定进行：
１、按下启动按钮时，打开喷淋阀门，同时清洗机传送带开始移动汽车。
2、当检测到汽车到达刷洗距离，停止传送带工作，启动第一旋转刷子开始刷洗汽车轮子，延时2秒后，停止第一旋转刷子，启动传送带工作。
3、延时5秒后，停止喷淋，停止传送带工作，启动第二旋转刷子开始刷洗汽车的前部。
4、延时5秒后，停止第二旋转刷子，启动第三旋转刷子开始刷洗汽车的顶部。
5、延时5秒，停止第三旋转刷子，启动传送带工作。
6、延时2秒后，停止传送带工作，启动第二旋转刷子刷洗汽车的后部。
7、延时5秒后，停止第二旋转刷子,同时打开暖风，进行烘干。
8、延时10秒，停止烘干，启动传送带工作，当检测到汽车离开，停止传送带工作。
9、当按下停止开关时，任何时候都可以停止所有的动作。
10、结束。
（2）任务分析
本实验顺序结构明显，由一系列相继激活的步组成，每一步后面仅有一个转换，且每一步后面仅有一个步，故可用单序列的顺序功能图法的结构进行编程。
（3） 硬件设计
①PLC选型及配置
该实验需要用到4个输入口6个输出口，故使用224XP即可满足规定。
②I/O地址分派表以及其他编程元件地址分派表
输入元件
启动按钮
检测按钮
停止开关1
离开开关2

地址
I1.4
I1.5
I0.2
I0.3

输出元件
旋转刷子1
旋转刷子2
旋转刷子3
喷淋阀门
传送带
暖风机
地址
Q0.1
Q0.2
Q0.3
Q1.0
Q1.1
Q0.4

编程元件
地址
PT值
作用
定期器
T37
20(2S)
各步延时
定期器
T38
50(5S)
各步延时
定期器
T39
50(5S)
各步延时
定期器
T40
50(5S)
各步延时
定期器
T41
20(2S)
各步延时
定期器
T42
50(5S)
各步延时
定期器
T43
100(10S)
各步延时
顺序控制继电器
M0.0~M1.1
——
存放各工作步
③PLC的二次接线图

（4） 软件设计流程
顺序功能图：

梯形图：

实验结果：
１、按下I1.4（启动按钮）时，Q0.1指示灯点亮（打开喷淋阀门），同时Q1.1指示灯点亮（清洗机传送带开始移动汽车）。
2、当I1.5产生动作（检测到汽车到达刷洗距离），Q1.1指示灯熄灭（停止传送带工作），Q0.1指示灯点亮（启动第一旋转刷子开始刷洗汽车轮子），延时2秒后，Q0.1指示灯熄灭（停止第一旋转刷子），Q1.1指示灯点亮（启动传送带工作）。
3、延时5秒后，Q1.0指示灯熄灭（停止喷淋），Q1.1指示灯熄灭（停止传送带工作），Q0.2指示灯点亮（启动第二旋转刷子开始刷洗汽车的前部）。
4、延时5秒后，Q0.2指示灯熄灭（停止第二旋转刷子），Q0.3指示灯点亮（启动第三旋转刷子开始刷洗汽车的顶部）。
5、延时5秒，Q0.3指示灯熄灭（停止第三旋转刷子），Q1.1指示灯点亮（启动传送带工作）。
6、延时2秒后，Q1.1指示灯熄灭（停止传送带工作），Q0.2指示灯点亮（启动第二旋转刷子刷洗汽车的后部）。
7、延时5秒后，Q0.2指示灯熄灭（停止第二旋转刷子）,同时Q0.4指示灯点亮（打开暖风，进行烘干）。
8、延时10秒，Q0.4指示灯熄灭（停止烘干），Q1.1指示灯点亮（启动传送带工作），当I0.3动作（检测到汽车离开)，Q1.1指示灯熄灭（停止传送带工作）。
9、当I0.2动作时（按下停止开关），任何时候都可以停止所有的动作。
10、结束。

实验四、 交叉路口交通信号灯控制

（1） 任务描述
按照给定的时序图以时间方式控制南北和东西交通信号灯。
（2） 任务分析
交通信号灯完全以时间为控制量，且以一定规律周期性循环，可以以东西向红灯一个周期为整体周期使用时序法进行编程。
（3） 硬件设计
①PLC选型及配置
实验选用224XP，使用 Q0.0~Q0.5作为六盏灯的控制信号输出端。
②I/O地址分派表以及其他编程元件地址分派表
输出元件
红灯（东西）
黄灯（东西）
绿灯（东西）
红灯（南北）
黄灯（南北）
绿灯（南北）
地址
Q0.0
Q0.1
Q0.2
Q0.3
Q0.4
Q0.5

编程元件
地址
PT值
作用
定期器
T37
1200（120S）
提供各步执行时间标准

③PLC的二次接线图

（4） 软件设计流程
控制时序图：

Q0.0~Q0.5分别控制东西向红、黄、绿灯，南北向红、黄、绿灯，通过比较指令判断各灯的点亮顺序，通过数据传送指令控制各输出端状态。

梯形图：

实验结果：
运营PLC后①南北红，东西红点亮10S
②东西红，南北绿点亮40S
③东西红，南北黄点亮10S
④东西红，南北红点亮10S
⑤东西绿，南北红点亮40S
⑥东西黄，南北红点亮10S
①~⑥循环执行

实验五 轨道车辆侧门控制系统

（1） 任务描述
两个开关按钮，分别负责车门的开关，有两个接近开关，负责人员接近探测。在关门时任意接近开关动作，关门动作立即停止，转入开门动作。待接近开关动作消失后1秒后，再转入关门动作。

（3） 硬件设计
（4） ①PLC选型及配置
（5） 实验选用西门子224XP，需要6个输入端口，2个输出信号端口。
（6） ②I/O地址分派表以及其他编程元件地址分派表
输入元件
地址
输出元件
地址
开门按钮
I0.0
开门
Q0.0
关门按钮
I0.1
关门
Q0.1
防夹开关
I0.2
异物信号
Q0.2
（7） 其他编程元件表格：
编程元件
地址
PT值
作用
定期器
T37
10（1S）
各循环环节间延时

顺序功能图

二次接线图

实验结果：
I0.0点亮（按动开门按钮），Q0.0指示灯亮（侧门打开）。
I0.1点亮（按动关门按钮），Q0.0指示灯灭，Q0.1指示灯亮（侧门关闭）。
在点亮I0.1之后，点亮I0.2，Q0.1指示灯灭，Q0.0指示灯亮（侧门打开），Q0.2指示灯亮（有异物信号）。
过一段时间。关闭I0.2，延时1秒后，Q0.0、Q0.2指示灯灭（异物信号消失），Q0.1指示灯亮（侧门继续关闭）。

实验感想以及收获

通过这三个星期的plc轨道车辆控制系统学习，我懂得了不少新的知识，我们学习的是德国制造的西门子sp-700的plc硬件配合编程软件V4.0 STEP 7 MicroWIN SP9进行控制程序的学习和编制。这套系统非常可靠实用。通过PLC控制系统实现整车逻辑控制的无触点化，控制逻辑软件化，提高了整车可靠性。
机车所有开关量输入、输出信号，均采用光电隔离，为PLC的安全运营提供了可靠保证。
机车所有开关量输入、输出信号，均有LED指示灯，指示信号的输入、输出状态，这对了解机车工作状态、快速排除机车故障，提供了有利支持。
系统结构明晰，有助于排查机车电气系统的故障，简化了系统的常规维护。

我们学习了几种常用的编程方法，涉及经验法和顺序功能图法，我认为经验法使用起来更加得心应手，编出来的程序也更加精炼简介，而顺序功能图法虽然思绪清楚，一步一步地跟着走，但是编出来的程序非常繁琐，我个人不挑喜欢。
所以我的程序大多用的是实验室老师教我们用的方法，以此吸取经验，简洁，快捷地编出我们想要的程序，节省时间和精力，同时达成目的。可谓是一举两得。
Plc的学习过程一开始由于没有入门，也也许是没有习惯老师的口音，所以在课堂上稍微有些提不起爱好，后来通过实验操作，自己的摸索和同学的指导后，渐渐发现plc编程并不枯燥，当自己编出第一个程序的时候，那种成就感难以言表，也对plc学习产生浓厚的爱好，最后也谢谢老师们的耐心，特别是答辩时的专注和耐心和独到的提问以及对我们的包容和照顾，谢谢老师。