摘 要 Abstract II 第一章　概述 1 1.1　机车升降机同步控制的原因 1 1.2　国内外现状 1 1.3　本课题的主要研究内容 2 第二章　系统的硬件组成 3 2.1　编码器 3 2.2　S7-200系列PLC 可编程控制器 3 2.2.1　可编程控制器的优点 4 2.2.2　S7-200PLC介绍 4 2.3　触摸屏和信息显示界面 7 第三章　电气系统设计 9 3.1　机车升降机主电路图设计 9 3.2　机车升降机控制电路图设计 10 3.2.1 S7-200 PLC的CPU选型 10 3.2.2　CPU接线设计 10 第四章　PLC控制软件部分设计 16 4.1　STEP7-Micro/WIN32编程软件的介绍 16 4.2　程序编制 17 4.2.1　主程序的设计 21 4.2.2 子程序SBR_0的设计 24 4.2.3 子程序SBR_1与SBR_2的设计 26 4.2.4 子程序SBR_3与SBR_4的设计 27 4.2.5 子程序SBR_5的设计 28 第五章 人机界面设计 30 5.1 EB8000介绍 30 5.2人机界面制作过程 32 参考文献 37 致谢 38 摘要 此次设计的主要核心为机车升降机同步控制系统。根据现行的工作环境对架车机上升和下降的要求，需要控制四台升降机同步运动，而升降机的检测控制系统和人机界面可以实现这些目标。本次设计包括试验的检测部分，电气控制部分，并给出相应的操作软件。 该设计最重要的部分是通过PLC进行编程，来达到对四台升降机的同步控制的目的。主要思想是PLC将连接在电机上的编码器测得的转速所转换成的脉冲进行计数，所换算成的上升或下降高度，利用人机界面触摸屏得以显示，电机的正转反转，启动停止都是通过使用者来选择的，控制系统内部可以实现自动高度调节和报警。 关键词：同步控制；S7-200 PLC；触摸屏；人机界面

Abstract

The main core of this design is the locomotive elevator synchronous control system. According to the current working environment, the requirements for the rise and fall of the trolley machine need to control the synchronous movement of the four elevators, and the detection and control system and the man-machine interface of the elevator can achieve these goals. This design includes the testing part of the test, the electrical control part, and the corresponding operating software. The most important part of this design is through PLC programming, to achieve the purpose of synchronous control of the four lifts. The main idea is that the PLC counts the pulses converted from the speed measured by the encoder connected to the motor, and the converted height of rise or fall is displayed using the touch screen of the human-machine interface. Motor forward reverse, start and stop are selected by the user, the system can automatically control the internal height adjustment and alarm. Keywords: synchronous control; S7-200 PLC; touch screen; human-machine interface

第一章　概述

伴随着时代的进步，科技的迅猛发展，我国的经济展现出一派欣欣形容的景象，不可否认的是铁路运输这一服务行业在其中扮演的关键角色。问题也最之而来，如何保障机车在这样高运作下依旧保持高效率和安全性能是亟待解决的问题，现如今我国铁路车辆检修和维护中使用最广泛的设备是机车车体升降机，其主要功能是架升车体，让检修人员对转向架以及车底一些部件进行检查维护。通常来说机车车体重达几十吨甚至上百吨，架车的升程也多在1.4-2m之间，距地面最高可达2.2m。

1.1　机车升降机同步控制的原因

我国过去的的机车升降机工作原理是对架车机上升和下降的距离进行控制，在使用升降机通电工作的时候，由于每台电动机性能无法达到完全相同的情况，升降机机械的各个部件存在制造上的误差，以及车头的重量分布不均，当四台升降机同时开始工作时，各自的速度存在一定范围上的误差，那就会直接导致升降机移动的距离出现高程差，当这种偏差超出一定的范围之后，车体就会有倾覆的危险。因此为了保证其安全作业，四台升降机应保持同步上升，其中同步控制系统由电气部分和软件部分组成，电气系统的主要是为了实现对升降机的精准控制

1.2　国内外现状

在过去的十几年，单片机是升降机同步控制系统的主要构成元件, 从价格的角度上来考虑，这样的系统虽然更为便宜, 但可靠性差,系统极易出现故障，这样一来就达不到同步控制的目的; 其间也有使用PLC 作为核心的控器, 但由于技术不太成熟，仍然存在许多缺陷。由于升降机在我国动车维护检修中扮演的角色愈发重要，通过长期的实践，通过设计好的同步控制系统，研制出了具有我国检修特色的PLC同步控制系统的电动架车机。架车机的维护和检修基本上都是采用小组的形式，一般为四个架车机构成一组检修单元，那么想要将检修维护的工作做好，对于四台升降机控制的精度程度，便成了至关重要的因素，升降机如果具备十分高的精度控制，为检修工作带来的不光是极大的便利，也能大大减少危险事故的发生。德国和日本是机车升降机研发并运用到实际中最早的国家，他们最初就采用了地坑式架车机。通过查找资料所了解的国外的动车组和高速列车都是首先使用拖坑设备实施列车维护作业。 不久以后，地坑式架车机也被日本和法国投入到作为更换整列同步车转向架的操作方法中。 国外地铁列车的数量一般在4至6辆的范围内。 对于国外主要铁路，通常只适用于单一型号。 当需要适应多种模型时，就开始采用兼容的结构形式。

1.3　本课题的主要研究内容

此次设计的主要核心为机车升降机同步控制系统。根据现行的工作环境对架车机上升和下降的要求，需要控制四台升降机同步运动，而升降机的检测控制系统和人机界面可以实现这些目标。本次设计包括试验的检测部分，电气控制部分，并给出相应的操作软件。

第二章　系统的硬件组成

本同步控制系统主要通过编码器来采集电机的转动速度，利用S7-200系列PLC来实现对电路的自动控制和将采集到数据进行处理分析，达到人机交互目的的触摸屏组成，因此以下从这三个方面进行叙述。

2.1　编码器

本次设计使用到的编码器可以通过光学感测得位置，并以一个个脉冲信号输出给PLC的高速计数器。 从工作原理的角度来划分编码器有两中类型：1.绝对型编码器是将表盘分为很多个部分，每一个部分都一个唯一的编号，当到达这个位置的时候，就会有一个微的数值输出。增量型编码器是首先设定某一个基准的位置，然后通过周期性的方式输出每一个相对的位置，显然这种方式没有绝对型编码器所测得的数据精准。 图 1 增量型编码器 图 2 绝对值型编码器 基于绝对编码器在功能的实现上明显比增量式编码器更适用于本次设计，我们选择绝对编码器来实现对电机转速的信息的采集。。

2.2　S7-200系列PLC 可编程控制器

PLC这门控制技术，它以微处理器为核心，可以实现开关变量，模拟量数据的接收和控制，具备通信，检测等功能。经过长期的研发，现今具有许多种 功能各异的PLC，但鉴于本次设计需要实现的功能，就得挑选出适合于这个控制系统的PLC。西门子是一家出色的PLC厂家，它的产品具有可靠，易操作，灵活的特点。本次设计我们采用S7-200系列。

2.2.1　可编程控制器的优点

1．可编程控制器最显著的优点就是抗干扰能力强，这主要是由于它在硬件和软件上独特的措施。硬件方面利用光电隔离这一技术，将外部干涉源对PLC影响尽可能地降到了最低；采用滤波器减少干扰；软件方面PLC有自己的监视系统，实时对内部的程序运行进行监测，保证在机器工作的过程中，一旦有出现任何程序上的故障，可以及时的停止运行，防止事故的发生，降低损失。 2．PLC具有编程十分灵活的特性，主要体现在易于掌握，方便工人使用和普及；另一个是扩展的多样性，可以根据对产品功能的需求进行相应的扩展，与外围设备进行数据交换。 3．PLC通过编程实现对事物的控制，相较于以往大大减少了控制设备外部的各种开关变量，一旦有需要对功能进行更改或是维修的时候，只需要调试内部的程序，而不必对实物的电路做过多的改变，十分方便。 4． PLC的运算功能，数据显示采集等功能，让其在各个场合都能体现出它的价值。 5.由于体积相对较小的缘故，对能耗的需求要相应的较低，这样的PLC设备在现代工业中更加环保受欢迎。

2.2.2　S7-200PLC介绍

S7-200系列 PLC是一款小型PLC，但是它在功能实现上却不逊色于一些大，中型PLC的水平，相较更为廉价的特点也是它一大优势，在功能模块方面可以有多种选择的余地，在人机界面的搭建上也具备较为灵活多类的操作性，便于设计和适应各个场合，从现已有的情况来看，有多个平台软件可以实现它的编程和组态的需要，为使用S7-200 PLC完成对控制系统的设计而言更加便利。 S7-200系列产品的特点可以从这些方面展开讨论： 1）极高的可靠性。 2）极丰富的指令集。 3）易于掌握。 4）便捷的操作。 5）丰富的内置集成功能。 6）实时特性。 7）强劲的通讯能力。 8）丰富的扩展模块