噴泉控制系統(tǒng)程序設(shè)計(三)說明書.doc

沈陽理工大學課程設(shè)計專用紙 No噴泉控制系統(tǒng)程序設(shè)計說明書目錄一.前言二.課程設(shè)計的任務(wù)和要求1.1課程設(shè)計的任務(wù)1.2課程設(shè)計的基本要求三.總體設(shè)計2.1 PLC選型2.2 PLC端子接線四.PLC程序設(shè)計3.1 設(shè)計思想3.2 順序功能圖3.3 PLC梯形圖五.程序調(diào)試說明六.結(jié)束語七參考文獻一.前言可編程序控制器是以微處理器為核心，綜合了微電子及時、自動化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)于一體的通信工業(yè)控制裝置。英文縮寫為PC或者PLC。它具有體積小、功能強、程序設(shè)計簡單、靈活通用、維護方便等一系列有點，特別是它的高可靠性和較強的適應(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)境的能力，使其在機械、能源、化工、交通電力等領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)。本課程設(shè)計的教學目標是使學生掌握機電傳動控制系統(tǒng)的基本原理、PLC控制電路的設(shè)計方法以及繼電器接觸器控制電路的PLC改造方法。通過本學期對機電傳動控制基礎(chǔ)課程的學習，初步掌握了設(shè)計和調(diào)試PLC控制電路的能力。為了更好的掌握PLC控制電路的設(shè)計方法和熟練掌握獨立涉及調(diào)試程序的能力，而進行本學科的課程設(shè)計任務(wù)。二.課程設(shè)計的任務(wù)和要求2.1課程設(shè)計的任務(wù)1）噴泉控制要求為“A、B、D同時旋轉(zhuǎn)并噴水12秒B、D、C同時擺動并噴14秒A、D、E同時旋轉(zhuǎn)并噴10秒A、C、D同時擺動并噴7秒-2秒后再循環(huán)” 2）每個噴頭工作時，都連帶紅、綠、黃、藍四個彩燈間隔0.1s循環(huán)發(fā)光。3）噴泉可以實現(xiàn)手動、單周期、連續(xù)三種操作方式。4）當選擇連續(xù)時，要求循環(huán)20次后終止循環(huán)，發(fā)出聲光間斷報警，按停止按鈕終止報警。2.2課程設(shè)計的基本要求（1） 掌握機電傳動控制系統(tǒng)中PLC控制的基本原理、順序控制設(shè)計方法（2） 具備一定的設(shè)計能力和調(diào)試能力三.總體設(shè)計3.1 PLC選型西門子S7-200系列PLC,根據(jù)輸入/輸出點數(shù)選擇根據(jù)程序設(shè)計要求，確定輸入/輸出的點數(shù)如下：輸入：啟動 I0.0 輸出：A噴泉噴水Q0.0 停止 I0.1 B噴泉噴水Q0.1 單周期 I0.2 C噴泉噴水Q0.2 連續(xù) I0.3 D噴泉噴水Q0.3 手動 I0.4 E噴泉噴水Q0.4手動A噴水I0.5 A噴泉旋轉(zhuǎn)Q0.5手動B噴水I0.6 B噴泉旋轉(zhuǎn)Q0.6手動C噴水I0.7 C噴泉旋轉(zhuǎn)Q0.7手動D噴水I1.0 D噴泉旋轉(zhuǎn)Q1.0手動E噴水I1.1 E噴泉旋轉(zhuǎn)Q1.1手動A旋轉(zhuǎn)I1.2 A噴泉擺動Q1.2 手動B旋轉(zhuǎn)I1.3 B噴泉擺動Q1.3手動C旋轉(zhuǎn)I1.4 C噴泉擺動Q1.4手動D旋轉(zhuǎn)I1.5 D噴泉擺動Q1.5手動E旋轉(zhuǎn)I1.6 E噴泉擺動Q1.6手動A擺動I1.7 A紅燈亮Q1.7手動B擺動I2.0 A綠燈亮Q2.0手動C擺動I2.1 A黃燈亮Q2.1手動D擺動I2.2 A藍燈亮Q2.2手動E擺動I2.3 B紅燈亮Q2.3 B綠燈亮Q2.4 B黃燈亮Q2.5 B藍燈亮Q2.6 C紅燈亮Q2.7 C綠燈亮Q3.0 C黃燈亮Q3.1 C藍燈亮Q3.2D紅燈亮Q3.3 D綠燈亮Q3.4 D黃燈亮Q3.5 D藍燈亮Q3.6 E紅燈亮Q3.7 E綠燈亮Q4.0 E黃燈亮Q4.1 E藍燈亮Q4.2聲警報響Q4.3 光警報響Q4.4 由上述輸入/輸出情況可知：需要輸入點數(shù)為20，需要輸出點數(shù)為37。但是根據(jù)實際情況可知實際的有效輸出數(shù)目并是37個，但是實際PLC沒有那么多的輸出。所以可以根據(jù)實際需要減少輸出的數(shù)量從而達到調(diào)試目的。 根據(jù)輸入、輸出點數(shù)選擇合適的PLC。 由于S7-200系列PLC的輸出點數(shù)最多為16個（其型號為S7-200，CPU226），所以決定在調(diào)試時采用簡化方案進行調(diào)試，即去掉次要的輸出項目。具體方案為，去掉聲光報警系統(tǒng)和一個藍燈循環(huán)，將各組循環(huán)彩燈合并到一組執(zhí)行，即每次當有噴泉動作是均有一組才燈循環(huán)點亮。這樣就剩下16個輸出項目，在選擇S7-200系列PLC，CPU226的情況下可以滿足輸入/輸出項目的需要。3.2 PLC端子接線（見I/O接口布置圖）四.PLC程序設(shè)計4.1 設(shè)計思想通過本學期對機電傳動課程的學習，對PLC電路有了初步的熟悉和了解，在此基礎(chǔ)之上，對本次課程設(shè)計的內(nèi)容進行詳細的分析，從而得出整體的設(shè)計思路。 具體分析如下： 從設(shè)計要求總體來看，整個系統(tǒng)流程可以分成四個主要的步。步與步之間通過定時器（T37T41）來控制。 從設(shè)計要求的每一步來看，系統(tǒng)需要有A、B、C、D、E五個噴頭，且每個噴頭周圍有紅、綠、黃、藍四個彩燈。當任何一個噴頭發(fā)生動作（噴水、旋轉(zhuǎn)或擺動）時，都會使其對應(yīng)的四個彩燈循環(huán)點亮。 當程序執(zhí)行到某一步，將使對應(yīng)的要求動作的噴頭發(fā)生相應(yīng)的動作，與此同時，噴頭的動作將觸發(fā)與其對應(yīng)的四個彩燈循環(huán)點亮。當該步執(zhí)行完畢，噴頭動作停止，與其對應(yīng)的四個彩燈熄滅。延時一定時間之后程序執(zhí)行到下一步，繼續(xù)使對應(yīng)要求的噴頭發(fā)生相應(yīng)的動作，同時帶動彩燈循環(huán)點亮。 在單周期狀態(tài)下，程序執(zhí)行完一周之后自動停止所有動作，回到起始步，等待下一次啟動命令。 在連續(xù)狀態(tài)下，利用程序中的計數(shù)器對程序執(zhí)行次數(shù)進行計數(shù)，執(zhí)行玩一次完整操作計數(shù)器加1，循環(huán)進行，當循環(huán)次數(shù)達到設(shè)計要求的20次時，程序發(fā)出聲光報警，此時按下停止按鈕，聲光報警結(jié)束。 在手動狀態(tài)下，將每一個需要觸發(fā)的動作命令變成與之對應(yīng)的輸入信號。當給出一個輸入時，對應(yīng)的噴頭發(fā)生相應(yīng)的動作。 彩燈的循環(huán)點亮，以A噴頭的四個彩燈為例。當A噴頭的任意一個動作（噴水、旋轉(zhuǎn)或者擺動）發(fā)生時，都會觸發(fā)一個步，這里就叫它M2.0。當M2.0被出發(fā)后，程序執(zhí)行該步。該步由4個定時器循環(huán)控制，從而達到4個彩燈循環(huán)點亮的目的。4.2 順序功能圖（見第 頁）4.3 PLC梯形圖（見第 頁至第 頁）五.程序調(diào)試說明程序在調(diào)試過程中遇到的問題及其解決辦法：問題1：實驗室PLC系統(tǒng)的有效輸入/輸出端口數(shù)量不夠用？解決辦法：將程序設(shè)計簡化，使程序能夠滿足本課程設(shè)計中要求的最簡化方案。刪掉一部分對主體程序影響不重要的內(nèi)容，即在調(diào)過程中將設(shè)計要求的紅、綠、黃、藍四色循環(huán)燈改為紅、綠、黃三色燈，并去掉連續(xù)模式下的聲光報警系統(tǒng)。這樣就解決了PLC端口不足的問題。問題2：第一次調(diào)試時，在連續(xù)模式下發(fā)現(xiàn)三色燈循環(huán)點亮持續(xù)進行（缺少2s的延時），不滿足程序設(shè)計的要求？解決辦法：打開監(jiān)控程序，仔細檢查程序的執(zhí)行過程，同時對照已經(jīng)設(shè)計好的梯形圖，找出問題的所在。最后，經(jīng)過幾次反復排查，發(fā)現(xiàn)在控制三色燈循環(huán)點亮的梯形圖網(wǎng)絡(luò)中，控制其執(zhí)行的M2.0步之前漏掉了一個需要串聯(lián)的定時器（控制2s延時）T41的常閉開關(guān)。將程序修改后重新運行，觀察各步執(zhí)行情況，均滿足課程設(shè)計的功能要求。 六.結(jié)束語 通過本次課程設(shè)計的學習和研究，我發(fā)現(xiàn)自己在PLC的順序功能圖 的設(shè)計方面還存在不足之處，并以此次的課程設(shè)計為契機，努力打好對機電傳動設(shè)計方面的基礎(chǔ)。與此同時，我更加深刻的體會到將所學到的知識應(yīng)用到實際設(shè)計之中時的那份喜悅之情。在這次課程設(shè)計過程中，我不僅更加牢固的掌握了PLC控制電路的設(shè)計和調(diào)試的方法，還了解到PLC的應(yīng)用對生產(chǎn)實踐的意義重大。更好的掌握和運用先進的PLC技術(shù)，將對我國的工業(yè)化發(fā)展起到積極地推動作用。最后，也是最重要的，感謝指導老師一直以來的細心指導。老師教給我的不僅是一種嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，更是一種對工作認真負責的良好作風。七.參考文獻 1李方園 西門子S7系列PLC電氣控制精解 化學工業(yè)出版社 201