综合场景实训

停车场车辆计数任务描述本次实验中，用一个开关控制三个照明灯，要求开关闭合时灯亮起，开关断开时灯灭。如果在3s之内每闭合一次开关，亮的灯数由1个2个3个2个1个0个循环；如果开关断开的时间超过3s，再合上开关时，重复上述过程。任务分析在实验中，我们将使用2路PLC的开关量输入模拟检测车辆进出的光电开关以及1路PLC输出模拟停车位已满的信号指示灯。在编写程序前，我们假设停车场有一个门来进出车辆，使用两个光电开关检测车辆进出的方向，当车辆进入停车场时，光电开关A先动作，此时执行INC_B（递增指令）对进入车辆进行计数。当车辆离开停车场时，光电开关B先动作，此时执行DEC_B（递减指令） 对停车场内所记的车的数量进行减操作。在整个程序运行期间实时比较停车场内车辆数目，当所记车辆超过50量时，停车场车辆满指示灯亮起。任务实施5.1.1 下载程序打开编程软件（STEP 7-MicroWIN SMART），单击“打开”按钮，选中我们已经编好的程序文件“停车场车辆计数”，打开文件并下载，如图3-1-1所示。图3-1-15.1.2 关键指令解释在该段程序中，使用CPU_输入0为车辆出停车场检测开关、CPU_输入1为车辆进停车场检测开关。使用CPU_输出0为停车场车辆停满指示灯。程序下载后，当有车辆进入停车场时，车辆进停车场检测开关动作，I0.0=1，执行INC_B指令，是VB0加1。当车辆离开停车场时，车辆出停车场检测开关动作，I0.1=1，VB0中的数值减1，其动作原理与车辆进入时相同。当车辆进入的数量大于车辆离开停车场的数量，并且差值超过50时，停车场车辆停满指示灯点亮。5.1.3 程序状态演示载程序后，当差值小于50，程序状态如图3-1-2所示。其中图中红框所示为进出车辆的差值。图3-1-2三人抢答器任务描述在本实验中，我们将设计一套三人抢答器装置。要求当主持人给出题目后，并按下主持人按钮，主持人抢答信号灯亮，开始抢答，先按下按钮的抢答信号灯亮，后按下的抢答信号灯不亮，抢答结束后，主持人再按一下主持人按钮，抢答信号灯熄灭。如果主持人未按下按钮，主持人抢答信号灯未亮之前，抢答者先按下抢答按钮，则抢答信号灯闪亮，表示犯规。主持人再按下主持人按钮，使抢答者信号灯熄灭。任务分析在实验中，我们将使用4路PLC的数字量输入分别作为主持人开始抢答和复位按钮、1、2、3号抢答者的抢答按钮；使用4路PLC的数字量输出分别作为抢答开始指示灯、1、2、3号抢答者的抢答指示灯。根据控制要求，我们设计程序当主持按钮按钮后，对PLC的V0.0状态置位，并同时使主持人抢答信号灯点亮，开始抢答。假如此时2号抢答者先按下按钮，使V0.2线圈得电自锁，同时点亮2号抢答者的抢答信号灯，并且使用V0.2节点断开V0.1和V0.3的线圈，使后按下的抢答信号灯不能点亮。在抢答结束后，主持人再按下主持人按钮，复位V0.0V0.3，熄灭所有信号灯。如果在主持人未按下按钮时，主持人抢答信号灯未亮之前，假如1号抢答者按下按钮，V0.1得电自锁，使1号抢答者信号灯闪烁，表示1号抢答者犯规。任务实施5.2.1 下载程序打开编程软件（STEP 7-MicroWIN SMART），单击“打开”按钮，选中我们已经编好的程序文件“三人抢答器”，打开文件并下载，如图3-2-1所示。图3-2-15.2.2 关键指令解释在程序中，我们使用I0.0作为主持人开始复位按钮，使用I0.1作为1#抢答者抢答按钮，使用I0.2作为2#抢答者抢答按钮，使用I0.3作为3#抢答者抢答按钮。使用Q0.0作为开始指示灯，使用Q0.1作为1#抢答者指示灯，使用Q0.2作为2#抢答者指示灯，使用Q0.3作为3#抢答者指示灯。在抢答前，按下主持人按钮I0.0，使V0.0置位，用V0.0控制Q0.0线圈得电，主持人抢答信号灯亮，开始抢答。假如2#抢答者先按下抢答按钮，I0.2=1，V0.2线圈得电自锁，V0.2的常开触点闭合，Q0.2线圈得电，2#抢答信号灯亮，V0.2常闭接点断开V0.1和V0.3线圈，后按下的抢答信号灯不亮。当抢答结束后，主持人再按下主持人按钮，此时由于Q0.0常开节点闭合，执行复位命令，将V0.0-V0.3全部复位，所有信号灯全部熄灭。如果在主持人未按下按钮之前有人按钮抢答者按钮，比如1#抢答者提前按下按钮，则I0.1=1，M0.1线圈得电自锁，M0.1常开接点闭合，由于Q0.0常开接点断开，Q0.1线圈经过秒时钟脉冲得电，1#抢答者信号灯闪亮，表示犯规。只有再按下主持人按钮，才能是抢答者闪亮信号灯熄灭。5.2.3 程序状态演示下载程序后，先按下主持人按钮，然后再按下1#抢答者按钮，1#抢答者抢答指示灯亮起，程序状态如图3-2-2所示。图3-2-2下载程序后，未按下主持人按钮，先按下1#抢答者按钮，1#抢答者抢答指示灯闪烁，程序状态如图3-2-3所示。图3-2-3水塔液位模拟控制任务描述本实验将设计一个水塔水位自动控制器，要求如下：（1）当程序执行过程中，扫描到水池为液位低于水池下限液位时，进水阀打开，开始往水池里进水，如果进水超过3秒，而水池液位没有超过水池下限位，说明系统出现故障，系统就会自动报警并切断电源。（2）若3秒之后水池液位按预定的超过水池下限位，说明系统在正常的工作，水池下限位的指示灯亮，此时，水池的液位已经超过了下限位了，系统检测到此信号时，如果水塔液位低于水塔水位下限，水泵开始工作，向水塔供水，当水池的液位超过水池上限液位时，水池上限指示灯亮，进水阀就关闭，但是水塔现在还没有装满，可此时水塔液位已经超过水塔下限水位，则水塔下限指示灯亮，水泵继续工作，在抽水向水塔供水，水塔抽满时，水塔液位超过水塔上限，水塔上限指示灯亮，但刚刚给水塔供水的时候，水泵已经把水池的水抽走了，此时水塔液位已经低于水池上限，水池上限指示灯灭。此次给水塔供水完成。水塔示意图如图3-3-1所示。图3-3-1任务分析在本次实验中，我们使用4路PLC数字量输入I0.0模拟水池下限位、I0.1模拟水池上限位、I0.2水塔下限位、I0.3水塔上限位。使用6路数字量输出Q0.0模拟水阀、Q0.1模拟水泵、Q0.2模拟水池下限报警灯、Q0.3模拟水池上限指示灯、Q0.4水塔下限指示灯、Q0.5模拟水塔上限指示灯。将通过指示灯模拟上水水泵，结合钮子开关模拟水位监测信号，模拟了水塔自动上水控制，当水池水位 低于水池地位界面（S1为ON时），电磁阀Y打开进水（Y为ON），4s后如果S1仍然为ON，那么阀Y指示灯闪烁，表示Y没有进水，电磁阀Y出现故障。若系统正常运行，则S1此时为OFF。当水位液面高于上限水位时，则S2为ON,电磁阀关闭（Y为OFF）。 当水塔水位低于水塔下限水位时，则水塔下限位开关S3为ON, 水泵开始工作向水塔注水，当S3为OFF时，表示水塔水位高于水塔下限水位。当水塔水位高于水塔上限水位时，则水塔上限水位开关S4为OFF,水泵停止。 当水塔水位低于水塔下限水位，且水池水位低于水池下限水位时，水泵不能启动。程序控制流程图如图3-3-2所示。图3-3-2任务实施5.3.1 下载程序打开编程软件（STEP 7-MicroWIN SMART），单击“打开”按钮，选中我们已经编好的程序文件“水塔自动控制”，打开文件并下载，如图3-3-3所示。图3-3-35.3.2 关键指令解释根据程序流程图的设计原理，本程序分为以下几部分（1）控制电磁阀打开图3-3-4（2）控制电磁阀关闭图3-3-5（3）控制水泵打开图3-3-6（4）控制水泵关闭图3-3-7投币洗车机任务描述本实验将设计一台投币洗车机，用于司机清洗车辆，司机每投入1元可以使用10min时间，期间喷水时间为5min。任务分析根据任务控制要求我们将使用3路PLC数字量输入分别模拟投币检测开关、喷水按钮以及设备复位按钮。使用1路PLC数字量输出来模拟控制洗车机喷水电磁阀。在程序中，我们使用内部定时器T5来累计喷水时间，使用寄存器VW0来存放喷水时间，使用定时器T37来累计使用时间，使用寄存器VW2存放使用时间。当投币检测开关产生检测信号后，向VW0中设置初始值3000（5min）作为喷水时间设定值，同时向VW2中设置初始值6000（10min）作为司机限时使用，但只用当司机按下喷水按钮以后，喷水定时器T5才开始计时。当司机松开喷水按钮时，T5保持当前值不变。当喷水按钮再次按下时，T5接着前一次的时间继续计时，当累计到达VW0中的设定值时，将VW0和VW2中的数值清零，同时对T5复位。在洗车过程中，当喷水按钮动作时，T37定时器开始计时，当到达所设置的限时后，即使喷水累计时间未达到5min，仍对VW0和VW2进行清零，结束使用。任务实施5.3.1 下载程序打开编程软件（STEP 7-MicroWIN SMART），单击“打开”按钮，选中我们已经编好的程序文件“投币洗车机”，打开文件并下载，如图3-4-1所示。图3-4-15.3.2 关键指令解释在程序中，我们使用I0.0作为投币检测开关，使用I0.1作为喷水按钮，使用I0.2作为复位按钮。使用Q0.0作为喷水控制电磁阀。在程序中，我们使用100ms累计型定时器T5来累计喷水时间，用VW0存放喷水时间，是100ms接通定时器T37来累计使用时间，用VW2存放使用时间。PLC在初始状态下，将VD0的值设置为0。并执行VD0比较命令，来达到设备在没有收到投币检测信号前，按喷水按钮无效的目的。当投入硬币后，I0.0接通一次，向VW0增加3000（5min）。作为喷水时间的设定值，同时向VW2的值增加6000（10min）作为限时使用时间。由于此时VD0不为0，当按下喷水按钮时，T5开始计时。当松开喷水按钮时，T5保持当前值不变。当喷水按钮再次按下时，T5接着前一次计时时间继续计时，当累计达到VW0中的设定值时，T5常开节点闭合，将VD0中的数值清零，使Q0.0失电。5.3.3 程序状态演示下载程序后，使投币检测开关信号进行脉冲触发，并监控VW0和VW2的数值如图3-4-2所示。图3-4-2投币后，按住喷水按钮，喷水电磁阀得电并开始计时，程序状态如图3-4-3所示。图3-4-3跳闸报警任务描述本实验中，将模拟当变电所高压开关柜的保护继电器动作以后，断路器跳闸。将保护继电器接点接入PLC输入端，控制报警装置，当继电器接点动作时，报警信号灯闪烁同时喇叭响，值班人员听到报警后，按下关闭喇叭按钮，此时喇叭关闭信号灯改为常亮，当值班人员处理完事故后，再按下复位按钮，信号灯熄灭，恢复正常。任务分析在本次实验中，我们将用3路PLC的数字量输入模拟跳闸信号接点、关闭喇叭按钮、复位按钮。使用2路PLC的数字量输出模拟跳闸报警喇叭和报警信号灯。当发出断路器跳闸信号时，置位跳闸报警喇叭，并使信号灯闪烁输出，当按下关闭喇叭按钮后，复位跳闸报警喇叭输出，并使信号灯常亮输出，当再按下复位按钮后，对报警信号灯输出复位，信号灯熄灭。任务实施5.3.1 下载程序打开编程软件（STEP 7-MicroWIN SMART），单击“打开”按钮，选中我们已经编好的程序文件“跳闸报警”，打开文件并下载，如图3-5-1所示。图3-5-15.3.2 关键指令解释在本实验里，我们使用I0.0作为跳闸信号接点，使用I0.1作为关闭蜂鸣器按钮，使用I0.2作为关闭信号灯和蜂鸣器按钮。使用Q0.0控制蜂鸣器，使用Q0.1控制信号灯。在程序中，当变电所高压开关柜发出断路器跳闸信号时（即I0.0=1），Q0.0线圈置位，蜂鸣器开始报警。在Q0.0线圈置位后，Q0.1经PLC内部时钟触发得电，信号灯闪亮，当按下关闭蜂鸣器按钮后，对Q0.0复位，蜂鸣器停止，同时置位中间变量V0.0，使Q0.1线圈直接得电，信号等常亮。再按下关闭信号灯按钮，I0.2闭合，对V0.0复位，使Q0.1线圈失电，信号灯灭。5.3.3 程序状态演示下载程序后，使跳闸开关信号闭合，发现PLC的CPU_输出0被置位，同时报警信号灯以1s为周期开始闪烁，如图3-5-2所示。图3-5-2此时蜂鸣器和报警指示灯同时产生报警，接着按下关闭蜂鸣器按钮，关闭蜂鸣器并且使报警信号灯常亮，程序状态如图3-5-3所示。图3-5-3矩阵输入任务描述本实验将介绍当一个控制系统中存在大量的数字量输入时，采用一对一的输入方式是不够的，此时应采用输入点和输出点编程的方法来实现输入矩阵，可以扩大输入点的输出，下面以一个3*2的输入矩阵为例进行说明。任务分析在本次实验中，我们使用PLC输入端I0.0至I0.2和输出端Q0.0至Q0.1组成的3*2输入矩阵，将6个输入按钮的数据分时依次传送到内部存储器VB0中。任务实施5.3.1 下载程序打开编程软件（STEP 7-MicroWIN SMART），单击“打开”按钮，选中我们已经编好的程序文件“矩阵输入”，打开文件并下载，如图3-6-1所示。图3-6-15.3.2 关键指令解释在程序中，我们在初始状态下将VB10寄存器复位，再将V10.0置位。此时VB10中的数据为2#00000001，Q0.0得电，使用Q0.0的输出节点接通SB0到SB2的一列输入按钮，并将IB0的状态存储到VB20中，如图3-6-2所示。图3-6-2使用定时器T32每隔20s发一个脉冲，对VB10中的数据进行左移位，左移后VB10中的数据为2#00000010，即V0.1=1，使Q0.1得电，其输出节点接通SB10到SB12的一列输入按钮，将状态接通状态经IB0传送到VB1中，程序如图3-6-3所示。图3-6-3当VB10中的数据为2#00000100时，即V10.2=1时，将VB10复位，再将V10.0置位，重复上述过程。5.3.3 程序状态 下载程序后，对程序CPU输入0置位，监控程序内寄存器VB1状态如图3-6-4所示。图3-6-4经过20s后，置位CPU_输入2，程序状态如图3-6-5所示。图3-6-5装卸料小车控制任务描述本实验将模拟有一辆装卸料小车在A、B两点之间运动，我们在A、B两点各设一个限位开关，小车的车门和料斗的斗门由电磁铁控制。要求小车在A点时，并且在车门关闭的情况下，按一下启动运行按钮，小车就从A点开始向B点运行，当运行到B点时停止，然后料斗的斗门打开开始装料10s，之后小车可以向后运行到A点停止，小车车门打开开始卸料4s，之后车门关闭。任务分析在本次实验中，使用PLC的4路数字量输入模拟前限位开关、后限位开关、小车前进按钮，小车后退按钮。使用4数字量输出模拟小车前进控制器、小车后退控制器、斗门打开节点、车门打开节点。根据任务描述，我们确定控制思路：1、当按下向前运动按钮后，小车向前运动，小车在料斗下面时不能前行，小车的车门在打开时不能运行，当小车碰到前限位开关时应停止运动。2、当按下向后运动按钮后，小车在卸料位置时不能后退，当小车的车门在打开或料斗门未关闭时不能运行， 小车碰到后限位开关时应停止运动。3、料斗门控制，小车必须在B点碰到后限位开关后料斗门才可以打开，当门打开后，延时10s后门关闭。4、车门控制，小车必须在A点碰到前限位开关后车门才可以打开，当门打开后，延时4s后门关闭。任务实施5.3.1 下载程序打开编程软件（STEP 7-MicroWIN SMART），单击“打开”按钮，选中我们已经编好的程序文件“装卸料小车控制”，打开文件并下载，如图3-7-1所示。图3-7-15.3.2 关键指令解释在本实验里，我们使用I0.0作为前极限位检测开关，使用I0.1作为小车前进按钮，使用I0.2作为后极限位检测开关，使用I0.3作为小车后退按钮，使用I0.4作为小车卸料按钮，使用I0.5作为小车装料按钮。使用Q0.0控制小车前进，使用Q0.1控制小车后退，使用Q0.2控制小车车门打开，使用Q0.3仓库控制斗门打开。在程序中，在车门关闭状态下，按下小车前进按钮（I0.1），Q0.0得电，小车前进，松开前进按钮，Q0.0失电，小车停止。如果小车前进到前极限位，即I0.0=1，小车停止。如图3-7-2红框所示。图3-7-2在车门关闭状态下，按下小车后退按钮（I0.3），Q0.1得电，小车后退，松开后退按钮，Q0.1失电，小车停止。如果小车前进到后极限位，即I0.2=1，小车停止。如图3-7-3红框所示。图3-7-3当小车在后极限位，I0.2=1，按下卸料按钮（I0.4）Q0.3得电，车门打开开始卸料，T37在延时10s后断开Q0.3，车门关闭。如图3-7-4红框所示。图3-7-4当小车在前极限位，I0.0=1，按下装料按钮（I0.5）Q0.2得电，仓库斗门打开开始装料，T38在延时10s后断开Q0.2，斗门关闭。如图3-7-5红框所示。图3-7-55.3.3 程序状态演示 下载程序后，按下小车前进按钮，发现PLC的CPU_输出0得电，如图3-7-6所示。图3-7-6当小车到达前极限位后（I0.0=1），按下装料按钮（I0.5=1）,仓库斗门打开，对小车进行装料，如图3-7-7所示。图3-7-7电梯控制任务描述本实验将设计一个三层电梯的控制程序，要求每层电梯均设有按钮召唤电梯；电梯内部设有按钮以便乘客选择要到达的楼层，还设有开关门按钮，方便乘客进出电梯。其中L1为一层指示、L2为二层指示、L3为三层指示。电梯上升途中只响应上升呼叫，下降途中只响应下降呼叫，任何反方向的呼叫均无效。例如，电梯停在由一层运行至三层的过程中，在二层轿厢外呼叫时，若按二层上升呼叫按钮，电梯响应呼叫；若按二层下降呼叫按钮，电梯运行至二层时将不响应呼叫运行至三层，然后再下降