課程設計說明書花式噴水池裝置PLC控制程序的設計與調試

1、機電工程學院課程設計說明書設計題目: 花式噴水池裝置plc控制程序的設計與調試學生姓名： 學 號： 20094805 專業(yè)班級： 機制f09 指導教師： 2012年12月8日內容摘要花式噴水池是近年來出現(xiàn)的一種園林建筑與花式觀賞相結合的一種產(chǎn)物。在游人和居民光顧的場所，如公園、廣場、旅游景點及一些知名建筑前，經(jīng)常會修建一些噴水池供人們休閑、觀賞，這些噴水池按一定的規(guī)律改變噴水式樣。而且隨著可編程控制器在我國的迅速發(fā)展，對花式噴泉的控制要求也越來越高，使得越 來越多的控制部分需要可編程控制器來實現(xiàn)。本設計書以4環(huán)花式噴水池為研究對象，采用了西門子s7-200系列可編程序控制器作為噴水池的控制器。

2、對花式噴水池的控制系統(tǒng)的總體功能進行了分析，詳細介紹了系統(tǒng)的硬件配置、設計方案及軟件設計順序功能圖。本設計改善了噴泉系統(tǒng)的控制品質，并真正地達到了實時控制的要求。當控制要求發(fā)生改變時，只需要改變程序，硬件接線不變或作較小變動即可，方便簡單。而且采用plc控制時，利用其體積小、功能強、可靠性高，并具有較大的靈活性和可擴展性的特點，改變控制方式或改變選擇開關，即可改變噴水規(guī)律，變換出不同的花樣。所以plc在當前工業(yè)控制中得到廣泛應用。關鍵詞：花式噴水池裝置； plc設計； 定時器目 錄第1章 引言11.1 花式噴水池裝置plc控制程序的設計與調試內容簡介11.2 花式噴水池裝置plc控制程序的設計

3、與調試設計要求21.3 花式噴水池裝置plc控制程序的設計與調試設計思想2第2章 花式噴水池裝置plc控制系統(tǒng)的硬件電路設計32.1花式噴水池裝置plc控制系統(tǒng)運行框圖32.2 花式噴水池裝置plc控制系統(tǒng)plc選型 32.3 花式噴水池裝置plc控制系統(tǒng)i/o分配表32.4花式噴水池裝置plc控制系統(tǒng)i/o接線圖3第3章 花式噴水池裝置plc控制系統(tǒng)的程序設計63.1花式噴水池裝置plc控制程序的梯形圖63.2花式噴水池裝置plc控制程序的指令表6結論7設計總結8謝辭 9附錄 10參考文獻29第1章 引言1.1花式噴水池裝置plc控制程序的設計與調試內容簡介1花式噴水池示意圖圖a)中4為中間

4、噴水管，3為內環(huán)狀噴水管，2為中環(huán)形狀噴水管，1為外環(huán)形狀噴水管。 圖b)中的選擇開關可有4種選擇，可分別用4個開關模擬實現(xiàn)；單步/連續(xù)開關為“1”= 單步，“0”= 連續(xù)，其他為單一功能開關。2控制要求（1）控制器電源開關接通后，按下啟動按鈕，噴水裝置即開始工作。按下停止按鈕，則停止噴水。工作方式由“選擇開關”和“單步/連續(xù)”開關來決定。 （2）“單步/連續(xù)”開關在單步位置時，噴水池只運行一個循環(huán)；在連續(xù)位置時，噴水池反復循環(huán)運行。（3）方式選擇開關用以選擇噴水池的噴水花樣，14號噴水管的工作方式選擇如下：a）選擇開關在位置“1”按下啟動按鈕后，4號噴水，延時2s，3號噴水，再延時2s，2號

5、噴水，再延時2s，1號噴水，接著一起噴水15s為一個循環(huán)。b）選擇開關在位置“2”按下啟動按鈕后，1號噴水，延時2s，2號噴水，再延時2s，3號噴水，再延時2s，4號噴水，接著一起噴水30s為一個循環(huán)。c) 選擇開關在位置“3”按下啟動按鈕后，1、3號同時噴水，延時3s后，2、4號同時噴水，1、3號停止噴；交替運行5次后，再14號全部噴水30s為一個循環(huán)。d）選擇開關在位置“4”按下啟動按鈕后，噴水池14號水管的工作順序為：1234按順序延時2s噴水，然后一起噴水30s后，1、2、3和4號水管分別延時2s停水，再等待1s，由4321反序分別延時2s噴水，然后再一起噴水30s為一個循環(huán)。（4）不

6、論在什么工作方式，按下停止按鈕，噴水池立即停止工作，所有存儲器復位。1.2花式噴水池裝置plc控制程序的設計與調試設計要求本次的設計要求如下：1.畫出運行框圖；2.采用plc控制，列出輸入輸出點分配表；3.畫出plc的輸入輸出設備的接線圖；4.利用step7-micro/win32軟件完成梯形圖、指令表的程序設計與調試；5.完成課程設計說明書1.3花式噴水池裝置plc控制程序的設計與調試設計思想 1. 水池控制電源開關接通后，工作方式由“選擇開關”和“單步/連續(xù)”開關來決定； 2.“單步/連續(xù)”開關在單步位置時，噴水池只運行一個循環(huán)；在連續(xù)位置時，噴水池反復循環(huán)運行。按下啟動按鈕，噴水裝置即開

7、始工作。按下停止按鈕，則停止噴水； 3. 當選擇開關在1時，按動啟動按鈕時程序自動進入開關1對應該的程序運行，程序運行到最后時自行判斷是單步或連續(xù)，就入戲一個環(huán)節(jié)。 當選擇開關在2、3、4時同上。第2章 花式噴水池裝置plc控制系統(tǒng)的硬件電路設計2.1 花式噴水池裝置plc控制系統(tǒng)運行框圖在許多休閑廣場、景區(qū)或游樂場里，經(jīng)?？吹絿娝匕匆欢ǖ囊?guī)律噴水或變化式樣，若在夜晚配上各種彩色的燈光顯示，更加迷人。設計一花式噴水池，采用plc控制是比較方便的，在花式噴水時序確定的前提下，可以通過改變時序或者改變控制卉關，就可改變控制方式，達到顯現(xiàn)各種復合狀態(tài)的要求。經(jīng)分析及組員的建議本設計題目使用順序控制

8、指令完成，思路清晰、易于理解。而順序控制指令是plc生產(chǎn)廠家為用戶提供的可視功能圖編程簡單化和規(guī)范化的指令。本設計中使用順序控制指令雖梯形圖網(wǎng)絡眾多，操作比較繁瑣，但思路清晰、易于理解。故選擇順序控制指令完成。本設計中涉及可選擇的分支和鏈接、跳轉和循環(huán)。分析系統(tǒng)及控制要求繪出如下運行框圖,如圖2-1所示2.2 花式噴水池裝置plc控制系統(tǒng)plc選型從2.1運行框圖分析可以知道，系統(tǒng)共有開關量輸入點8個，開關量輸出點4個。本系統(tǒng)采用西門子s7-200系列plc進行控制。如果選用cpu226plc或cpu224plc，價格較高，浪費較大。參照西門子s7-200產(chǎn)品目錄，主機cpu222.它體積小，

9、重量輕，使用壽命長，編程和維護方便，故障率低，通過擴展模塊的連接，可以增加輸入/輸出點數(shù)。cpu 222 輸入電壓：20.428.2v dc/85264v ac(4363hz) ,集成了8輸入/6輸出共14個數(shù)字量i/o點?？蛇B接2個擴展模塊。2.3 花式噴水池裝置plc控制系統(tǒng)i/o分配表該系統(tǒng)需8個輸入和4個輸出，由以上知選cpu222即可滿足要求（cpu222有8輸入和6輸出）。見表2-1 i/o分配表。2.4 花式噴水池裝置plc控制系統(tǒng)i/o接線圖cpu222的i/o接線圖如圖2-2所示。開始nnnnyyyy單步?一起噴水30s延時時1s后,yv4yv1依次延時 2s通電,41號依次

10、噴水yv4yv1依次延時2s斷電,41號依次停噴一起噴水30s單步?yv1，yv3通電,14號同噴水30s循環(huán)次數(shù)=5?延時3s后,yv2，yv4通電,yv1，yv3斷電,1,3號 停噴,2,4號噴水單步?一起噴水30s延時2s后,yv4通電,4 號噴水延時2s后,yv3通電,3號噴水延時2s后,yv2通電,2號噴水單步?一起噴水15s延時2s后,yv1通電,1號噴水延時2s后,yv2通電,2號噴水延時2s后,yv3通電,3號噴水yv1,yv3通電,1,3號同時噴水yv1yv4依次延時,2s通電 ,14號依次噴水yv1通電,1號噴水yv4通電,4號噴水啟動啟動啟動啟動開關3開關4開關2開關1選

11、擇開關ny結束 圖2-1 運行框圖表2-1 i/o分配表 輸入信號輸出信號序號功能元件地址序號控制對象元件地址1啟動按鈕sb1i0.011號電磁閥km1q0.02選擇開關1sa-1i0.122號電磁閥km2q0.13選擇開關2sa-2i0.233號電磁閥km3q0.24選擇開關3sa-3i0.344號電磁閥km4q0.35選擇開關4sa-4i0.46停止按鈕sb2i0.57連續(xù)開關sb3i0.68單步開關sb4i0.7l(+) 220v ac l(-)ml+l1n1li0.01mkm2q 0.2sa1-1q0.1q 0.0i0.6i0.5i0.4i0.1i0.3i0.2l(+) 220v ac

12、 l(-)sa1-4cpu222sa1-3sa1-2sa1km4km3km1sb3sb1sb2q 0.3332lsb4i0.7220v ac24v dc圖2-2 i/o接線圖第3章 花式噴水池裝置plc控制系統(tǒng)的程序設計3.1 花式噴水池裝置plc控制程序的梯形圖本系統(tǒng)采用step 7 microwin sp4（s7-200）v4.0軟件調試，分為兩部分：主程序和子程序,子程序有四部分,分別表示選擇開關在位置1-4時的不同噴水花樣，共有68個網(wǎng)絡。調試過程所設計梯形圖見附錄：1.梯形圖(p10)3.2 花式噴水池裝置plc控制程序的指令表本系統(tǒng)調試過程所生成指令表見附錄：2.指令表(p25)

13、結 論調試運行時，當選擇了一種工作方式并調用停止按鈕時，想再次選用其他工作方式，就不能實現(xiàn)，因為我將對s0.0的置位放在了plc由停止轉為運行的第一個掃描周期中，這使得只有在上電的第一個周期才能調用s0.0，在組員的指導下，我在主程序的開始添加了一句對s0.0置位語句解決了這個問題。運行一段時間后，出現(xiàn)了工作現(xiàn)象混亂，比如第三種工作時，題目要求是一三運行2s后，二四運行2s，可是運行幾次后，四個噴泉不能運行，而是一直保持亮的現(xiàn)象，最后咨詢多次檢驗后才發(fā)現(xiàn)，由于我的程序語句過長，plc將上一次運行的結果保存在存儲器中，所以需要通過清除操作來清除原有結果。在調試過程中出現(xiàn)了不能實現(xiàn)連續(xù)運行工作方式

14、，于是我發(fā)現(xiàn)每次運行時，當選擇一個工作方式時，它的這一段順序語句中定時器不能清零，于是我在每一段程序后加了定時器清零語句，從而實現(xiàn)了連續(xù)功能。設計總結通過這次對花式噴水池的plc控制，讓我了解了plc梯形圖、指令表、外部接線圖有了更好的了解，也讓我了解了關于plc設計原理。有很多設計理念來源于實際，從中找出最適合的方式和方法。雖然本次課程設計是要求自己獨立完成，但是，彼此還是脫離不了集體的力量，遇到問題和同學互相討論交流。多和同學討論。我們在做課程設計的過程中要不停的討論問題，這樣，我們可以盡可能的統(tǒng)一思想，這樣就不會使自己在做的過程中沒有方向，并且這樣也是為了方便最后設計和在一起。討論不僅是

15、一些思想的問題，還可以深入的討論一些技術上的問題，這樣可以使自己的處理問題要快一些，少走彎路。多改變自己設計的方法，在設計的過程中最好要不停的改善自己解決問題的方法，這樣可以方便自己解決問題由于設計水平有限和時間的倉促，本文中難免有錯誤和不妥之處，但確實在設計中學到了很多東西，提升了自己。謝 辭感謝學院和老師給了我們這次寶貴的實踐機會，對我們的能力提高非常有幫助。感謝王老師不辭勞苦的辛勤指導，對每個簡單或難的問題都予以深刻的解答，是我又學到了很多的知識。從這次課程設計中，我更加看清了自己的不足之處。為了搞好這次課程設計，通過查閱資料以及在老師和同學的幫助下，最終基本達到了設計目的。通過實踐，鞏

16、固了理論知識的學習，提高了實際應用所學知識的能力，還積累了許多寶貴的經(jīng)驗。在這次的設計實踐過程中，我認識到不管做什么事，尤其是科學實踐，都需要大膽假設，小心求證。任何一個方案都要經(jīng)過詳細周全的論證后才能著手去做，否則即使很快做出來，但經(jīng)不起推敲和考驗。對于那些要求能夠擴展功能的課題更是如此?？傊@次實習要再次感謝王老師和小組成員的幫助與支持，使自己的綜合分析能力有了很大的提高。附 錄1.梯形圖2.指令表title=程序注釋network 1 / 網(wǎng)絡標題/ 程序初始化ld sm0.1s m0.1, 1network 2 / s0.0啟動lscr s0.0network 3 / 連續(xù)選擇ld

17、i0.6an i0.7s m0.1, 1network 4 / 單步選擇ld i0.7an i0.6r m0.1, 1network 5 / 方式一啟動ld i0.1a i0.0scrt s0.1network 6 / 方式二啟動ld i0.2an i0.0scrt s0.3network 7 / 方式三啟動ld i0.3a i0.0scrt s0.5network 8 / 方式四啟動ld i0.4a i0.0scrt s0.7network 9 / s0.0結束screnetwork 10 / 方式1開始lscr s0.1network 11 / 四號噴水ldn i0.5= m0.2ton

18、t37, 20network 12 / 延時兩秒三號噴水ld t37= m0.3ton t38, 20network 13 / 延時兩秒二號噴水ld t38= m0.4ton t39, 20network 14 / 延時兩秒1號噴水ld t39= m0.5ton t40, 150network 15 / 一起噴水15sld t40scrt s0.2network 16 / 方式一結束screnetwork 17 / 連續(xù)單步選擇lscr s0.2network 18 / 連續(xù)選擇ld m0.1scrt s0.1network 19 / 單步選擇ldn m0.1scrt s0.0network

19、20 / 選擇結束screnetwork 21 / 方式二開始lscr s0.3network 22 / 一號噴水ldn i0.5= m0.7ton t41, 20network 23 / 延時兩秒2號噴水ld t41= m2.5ton t42, 20network 24 / 延時兩秒三號噴水ld t42= m2.6ton t43, 20network 25 / 延時兩秒4號噴水ld t43= m1.0ton t44, 300network 26 / 一起噴水30秒ld t44scrt s0.4network 27 / 方式二結束screnetwork 28 / 方式選擇lscr s0.4ne

20、twork 29 / 連續(xù)選擇ld m0.1scrt s0.3network 30 / 單步選擇ldn m0.1scrt s0.0network 31 / 選擇結束screnetwork 32 / 方式三開始lscr s0.5network 33 / 一號三號噴水ldn i0.5= m1.1ton t45, 30network 34 / 一三斷電二四噴水ld t45= m1.2ton t46, 30network 35 / 循環(huán)五次ld t46ld c20ctu c20, 5network 36 / 一三通電同時噴水30秒ld c20ton t47, 300network 37 / 進入方式選

21、擇ld t47scrt s0.7network 38 / 方式三結束screnetwork 39 / 方式選擇lscr s0.6network 40 / 連續(xù)選擇ld m0.1scrt s0.5network 41 / 單步選擇ldn m0.1scrt s0.0network 42 / 選擇結束screnetwork 43 / 方式四lscr s0.7network 44 / 一號通電ldn i0.5= m1.3ton t48, 20network 45 / 延時兩秒二號噴水ld t48= m1.4ton t49, 20network 46 / 延時兩秒3號噴水ld t49= m1.5ton

22、t50, 20network 47 / 延時兩秒4號噴水一起噴水30sld t50= m1.6ton t51, 300network 48 / 四號停噴ld t51= m1.7ton t52, 20network 49 / 3號停噴ld t52= m2.7ton t53, 20network 50 / 2號停噴ld t53= m3.0ton t54, 20network 51 / 1號停噴延時一秒ld t54= m2.0ton t55, 10network 52 / 執(zhí)行s0.1ld t55scrt s1.0network 53 / s0.7結束screnetwork 54 / s1.0開始lscr s1.0network 55 / 四號噴水ld i0.5= m2.1ton t56, 20network 56 / 3號噴水ld t56= m2.2ton t57, 20network 57 / 2號噴水ld t57= m2.3ton t58, 20network 58 / 1號噴水一起噴水30sld t58= m2.4ton t59, 300network 59 / 轉到s1.1ld t59scrt s1.1network 60 / s0.7結束screnetwork 61 / s1.1開始lscr s1.1network 62 / 連續(xù)選擇ld m0.1scrt s0.7n