花式噴水池的PLC控制的設(shè)計(jì)

課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程：電氣控制與PLC課程設(shè)計(jì)題目：花式噴水池的PLC控制的設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)班級(jí)：智能制造202

目錄TOC\o"1-3"\h\u一.引言 11.1課程研究背景 11.2西門(mén)子S7-1200簡(jiǎn)介 2二.系統(tǒng)的控制要求 22.1花式噴水池示意圖 62.2控制要求 62.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路 4三.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 53.1設(shè)備選型 53.2I/O端子的地址分配 63.3外部接線(xiàn)圖 6四．系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 64.1流程圖 64.2程序圖 64.3仿真圖 6五．課程總結(jié) 6

一.引言1.1課程研究背景花式噴水池是近年來(lái)出現(xiàn)的一種園林建筑與花式觀賞相結(jié)合的一種產(chǎn)物。隨著可編程控制器在我國(guó)的迅速發(fā)展，對(duì)花式噴泉的控制要求也越來(lái)越高，使得越來(lái)越多的控制部分需要可編程控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)。在游人和居民經(jīng)常光顧的場(chǎng)所，如公園、廣場(chǎng)、旅游景點(diǎn)及一些知名建筑前，經(jīng)常會(huì)修建一些噴泉供人們休閑、觀賞。這些噴泉按一定的規(guī)律改變噴水式樣，如果再與五顏六色的燈光相配合，在和和諧優(yōu)雅的音樂(lè)中，更使人心曠神怡，流連忘返。本文講述的是如何利用PLC控制噴泉噴水方式，產(chǎn)生各樣的樣式，本文結(jié)合任務(wù)設(shè)計(jì)書(shū)的要求，以4環(huán)花式噴泉為研究對(duì)象，采用了西門(mén)子S7--1200系列可編程序控制器作為噴泉的控制器。對(duì)花式噴水池的控制系統(tǒng)的，息功能進(jìn)行了分析，闡述了可編程控制器的組成和工作原理。并提出了噴水池硬件的各組成模塊及詳細(xì)的硬件模塊設(shè)計(jì)方案。本設(shè)計(jì)改善了噴泉系統(tǒng)的控制品質(zhì)，并真正地達(dá)到了實(shí)時(shí)控制的要求。1.2西門(mén)子S7-1200簡(jiǎn)介S7-1200是SIMATICS7-1200的簡(jiǎn)稱(chēng)，是一款緊湊型、模塊化的PLC，可完成簡(jiǎn)單邏輯控制、高級(jí)邏輯控制、HMI和網(wǎng)絡(luò)通信等任務(wù)的控制器。新的模塊化SIMATICS7-1200控制器是西門(mén)子新推出產(chǎn)品的核心，可實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單卻高度精確的自動(dòng)化任務(wù)。SIMATIC

S7-1200控制器實(shí)現(xiàn)了模塊化和緊湊型設(shè)計(jì)，功能強(qiáng)大、投資安全并且完全適合各種應(yīng)用

。單機(jī)小型自動(dòng)化系統(tǒng)的完美解決方案。對(duì)于需要網(wǎng)絡(luò)通信功能和單屏或多屏HMI的自動(dòng)化系統(tǒng)，易于設(shè)計(jì)和實(shí)施。具有支持小型運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、過(guò)程控制系統(tǒng)的高級(jí)應(yīng)用功能?？蓴U(kuò)展性強(qiáng)、靈活度高的設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)最高標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)通信的通信接口以及一整套強(qiáng)大的集成技術(shù)功能，使該控制器成為完整、全面的自動(dòng)化解決方案的重要組成部分。SIMATICHMI基礎(chǔ)面板的性能經(jīng)過(guò)優(yōu)化，旨在與這個(gè)新控制器以及強(qiáng)大的集成工程組態(tài)完美兼容，可確保實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化開(kāi)發(fā)、快速啟動(dòng)、精確監(jiān)控和最高等級(jí)的可用性。正是這些產(chǎn)品之間的相互協(xié)同及其創(chuàng)新性的功能，幫助您將小型自動(dòng)化系統(tǒng)的效率提升到一個(gè)前所未有的水平。用于可擴(kuò)展設(shè)計(jì)中緊湊自動(dòng)化的模塊化概念。實(shí)現(xiàn)了通信簡(jiǎn)便，有效的技術(shù)任務(wù)解決方案，并完全滿(mǎn)足一系列的獨(dú)立自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用需求。在工程組態(tài)中實(shí)現(xiàn)最高效率。不需要專(zhuān)用編程電纜和以太網(wǎng)擴(kuò)展模塊，減少了安裝空間和成本。二.系統(tǒng)的控制要求2.1花式噴水池的結(jié)構(gòu)2.1花式噴水池的結(jié)構(gòu)2.2控制要求（1）控制器電源開(kāi)關(guān)接通后，按下啟動(dòng)按鈕，噴水裝置即開(kāi)始工作。按下停止按鈕，則停止噴水。工作方式由“選擇開(kāi)關(guān)”和“單步/連續(xù)”開(kāi)關(guān)來(lái)決定。（2）“單步/連續(xù)”開(kāi)關(guān)在單步位置時(shí)，噴水池只運(yùn)行一個(gè)循環(huán)；在連續(xù)位置時(shí)，噴水池反復(fù)循環(huán)運(yùn)行。（3）

方式選擇開(kāi)關(guān)用以選擇噴水池的噴水花樣，1～4號(hào)噴水管的工作方式選擇如下：選擇開(kāi)關(guān)在位置“1”——按下啟動(dòng)按鈕后，4號(hào)噴水，延時(shí)2s，3號(hào)噴水，再延時(shí)2s，2號(hào)噴水，再延時(shí)2s，1號(hào)噴水，接著一起噴水15s為一個(gè)循環(huán)。選擇開(kāi)關(guān)在位置“2”——按下啟動(dòng)按鈕后，1號(hào)噴水，延時(shí)2s，2號(hào)噴水，再延時(shí)2s，3號(hào)噴水，再延時(shí)2s，4號(hào)噴水，接著一起噴水30s為一個(gè)循環(huán)。選擇開(kāi)關(guān)在位置“3”——按下啟動(dòng)按鈕后，1、3號(hào)同時(shí)噴水，延時(shí)3s后，2、4號(hào)同時(shí)噴水，1、3號(hào)停止噴；交替運(yùn)行5次后，再1～4號(hào)全部噴水30s為一個(gè)循環(huán)。選擇開(kāi)關(guān)在位置“4”——按下啟動(dòng)按鈕后，噴水池1～4號(hào)水管的工作順序?yàn)椋?→2→3→4按順序延時(shí)2s噴水，然后一起噴水30s后，1、2、3和4號(hào)水管分別延時(shí)2s停水，再等待1s，由4→3→2→1反序分別延時(shí)2s噴水，然后再一起噴水30s為一個(gè)循環(huán)。（4）不論在什么工作方式，按下停止按鈕，噴水池停止工作，所有存儲(chǔ)器復(fù)位。2.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路依據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，在花式噴水池控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中主要考慮一下幾點(diǎn)：（1）確定I/O設(shè)備。根據(jù)花式噴水次控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)的輸入設(shè)備如選擇開(kāi)關(guān)和按鈕等。輸出設(shè)備如電機(jī)等。（2）根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)選擇合適的PLC類(lèi)型。（3）分配I/O點(diǎn)，分配PLC的輸入輸出點(diǎn)（4）設(shè)計(jì)花式噴水次的要求設(shè)計(jì)出梯形圖（5）設(shè)計(jì)出相應(yīng)的程序。（6）將程序輸入PLC進(jìn)行軟件測(cè)試，查找錯(cuò)誤改正，直至程序符合要求為止。從控制要求可以看出，輸入信號(hào)需要一個(gè)啟動(dòng)按鈕SF1（I0.0）來(lái)完成噴泉的啟動(dòng)，還需要一個(gè)停止按鈕SF2（I0.1）用來(lái)停止運(yùn)行。噴泉樣式的選擇開(kāi)關(guān)有4個(gè)，模式1選擇開(kāi)關(guān)SF2、模式2選擇開(kāi)關(guān)SF3、模式3選擇開(kāi)關(guān)SF4和模式4選擇開(kāi)關(guān)SF5，以及連續(xù)/單步開(kāi)關(guān)SF6，共有7個(gè)輸入信號(hào)。輸出信號(hào)有4個(gè)，分別是1號(hào)接觸器QA0，2號(hào)接觸器QA1，3號(hào)接觸器QA2，4號(hào)接觸器QA3。三.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1設(shè)備選型系統(tǒng)選用的是西門(mén)子可編程序控制器S7-1200系列，根據(jù)控制要求，系統(tǒng)所需的輸入信號(hào)為8點(diǎn)，輸出信號(hào)為4點(diǎn)，可選用PLC的型號(hào)為CPU1214C，選用6ES7214-1AG40-0XB0。它共有14個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入點(diǎn)，10個(gè)輸出點(diǎn)；100kB工作存儲(chǔ)器；24VDC電源，板載DI14x24VDC漏型/源型，DQ10x24VDC和AI2；板載6個(gè)高速計(jì)數(shù)器和4路脈沖輸出；信號(hào)板擴(kuò)展板載I/O；多達(dá)3個(gè)用于串行通信的通信模塊；多達(dá)8個(gè)用于I/O擴(kuò)展的信號(hào)模塊；0.04ms/1000條指令；PROFINET接口，用于編程、HMI以及PLC間數(shù)據(jù)通信，能夠滿(mǎn)足系統(tǒng)的控制要求，其PLC的CPU實(shí)物及I/O接線(xiàn)如下圖所示。圖3.1CPU實(shí)物線(xiàn)圖圖3.2I/O接線(xiàn)圖3.2I/O端子的地址分配表3.1I/O端子分配表輸入信號(hào)輸出信號(hào)序號(hào)功能元件地址序號(hào)控制對(duì)象元件地址1啟動(dòng)按鈕SF0M11.01噴水池工作指示QA0Q0.02停止開(kāi)關(guān)SFSM11.121號(hào)噴水電機(jī)QA1Q0.13選擇開(kāi)關(guān)1SF1M11.232號(hào)噴水電機(jī)QA2Q0.24選擇開(kāi)關(guān)2SF2M11.343號(hào)噴水電機(jī)QA3Q0.35選擇開(kāi)關(guān)3SF3M11.44號(hào)噴水電機(jī)QA4Q0.46選擇開(kāi)關(guān)4SF4M11.57單步連續(xù)開(kāi)關(guān)SF6M11.6(1)水池控制電源開(kāi)關(guān)接通后，工作方式由“選擇開(kāi)關(guān)”和“單步/連續(xù)”開(kāi)關(guān)來(lái)決定。(2)“單步/連續(xù)”開(kāi)關(guān)在單步位置時(shí)，噴水池只運(yùn)行一個(gè)循環(huán)，在連續(xù)位置時(shí)，晴水池反復(fù)循環(huán)運(yùn)行。按下啟動(dòng)按鈕，噴水裝置即開(kāi)始工作。按下停止按鈕，則停止噴水。當(dāng)選擇開(kāi)關(guān)在SF1時(shí)，按動(dòng)啟動(dòng)按鈕時(shí)程序自動(dòng)進(jìn)入s0.1運(yùn)行，程序運(yùn)行到最后時(shí)自行判斷是單步或連續(xù)，就入戲一個(gè)環(huán)節(jié)：當(dāng)選擇開(kāi)關(guān)在SF2\SF3\SF4時(shí)同上。3.3主電路圖圖3.3主電路圖四．系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1花式噴水池的自動(dòng)控制功能流程圖圖4.1功能流程圖4.2花式噴水池的自動(dòng)控制功能程序圖根據(jù)控制流程圖再設(shè)計(jì)出梯形圖程序，用定時(shí)器對(duì)各樣式的整個(gè)過(guò)程進(jìn)行定時(shí)，然后再利用比較指令對(duì)定時(shí)器的ET端輸出的定時(shí)實(shí)際值大小作出比較，從而做出相應(yīng)的簡(jiǎn)易噴水停水操作。程序如下圖所示：程序段1和2組成電源開(kāi)關(guān)，程序段3是單步連續(xù)開(kāi)關(guān)，程序段4、5、6、7是各開(kāi)關(guān)互鎖。樣式一：選擇開(kāi)關(guān)在位置“1”——按下啟動(dòng)按鈕后，4號(hào)噴水，延時(shí)2s，3號(hào)噴水，延時(shí)2s，2號(hào)噴水，再延時(shí)2s，1號(hào)噴水，接著一起噴水15s為一個(gè)循環(huán)。樣式二：選擇開(kāi)關(guān)在位置“2”——按下啟動(dòng)按鈕后，1號(hào)噴水，延時(shí)2s，2號(hào)噴水，再延時(shí)4s，3號(hào)噴水，再延時(shí)6s，4號(hào)噴水，接著一起噴水30s為一個(gè)循環(huán)。樣式三：選擇開(kāi)關(guān)在位置“3”——按下啟動(dòng)按鈕后，1、3號(hào)同時(shí)噴水，延時(shí)3s后，2、4號(hào)同時(shí)噴水，1、3號(hào)停止噴；交替運(yùn)行5次后，再1～4號(hào)全部噴水30s為一個(gè)循環(huán)。樣式四：選擇開(kāi)關(guān)在位置“4”——按下啟動(dòng)按鈕后，噴水池1～4號(hào)水管的工作順序?yàn)椋?→2→3→4按順序延時(shí)2s噴水，然后一起噴水30s后，1、2、3和4號(hào)水管分別延時(shí)2s停水，再等待1s，由4→3→2→1反序分別延時(shí)2s噴水，然后再一起噴水30s為一個(gè)循環(huán)。4..3仿真圖4.3仿真圖五．課程總結(jié)這次課程設(shè)計(jì)是對(duì)花式噴水池的PLC控制，讓我更佳熟悉了關(guān)了PLC的梯形圖，指令表，通過(guò)這些，從側(cè)面也加深了我對(duì)PLC的理解，以前在上課所不懂的地方和動(dòng)手能