課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書花式噴水池裝置PLC控制程序的設(shè)計(jì)與調(diào)試

1、機(jī)電工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書設(shè)計(jì)題目: 花式噴水池裝置plc控制程序的設(shè)計(jì)與調(diào)試學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 20094805 專業(yè)班級(jí)： 機(jī)制f09 指導(dǎo)教師： 2012年12月8日內(nèi)容摘要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。在游人和居民光顧的場(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(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)。本設(shè)計(jì)書以4環(huán)花式噴水池為研究對(duì)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(duì)花式噴水池的控制系統(tǒng)的總體功能進(jìn)行了分析，詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的硬件配置、設(shè)計(jì)方案及軟件設(shè)計(jì)順序功能圖。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。當(dāng)控制要求發(fā)生改變時(shí)，只需要改變程序，硬件接線不變或作較小變動(dòng)即可，方便簡(jiǎn)單。而且采用plc控制時(shí)，利用其體積小、功能強(qiáng)、可靠性高，并具有較大的靈活性和可擴(kuò)展性的特點(diǎn)，改變控制方式或改變選擇開關(guān)，即可改變噴水規(guī)律，變換出不同的花樣。所以plc在當(dāng)前工業(yè)控制中得到廣泛應(yīng)用。關(guān)鍵詞：花式噴水池裝置； plc設(shè)計(jì)； 定時(shí)器目 錄第1章 引言11.1 花式噴水池裝置plc控制程序的設(shè)計(jì)與調(diào)試內(nèi)容簡(jiǎn)介11.2 花式噴水池裝置plc控制程序的設(shè)計(jì)

3、與調(diào)試設(shè)計(jì)要求21.3 花式噴水池裝置plc控制程序的設(shè)計(jì)與調(diào)試設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)32.1花式噴水池裝置plc控制系統(tǒng)運(yùn)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(shè)計(jì)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(jié)論7設(shè)計(jì)總結(jié)8謝辭 9附錄 10參考文獻(xiàn)29第1章 引言1.1花式噴水池裝置plc控制程序的設(shè)計(jì)與調(diào)試內(nèi)容簡(jiǎn)介1花式噴水池示意圖圖a)中4為中間

4、噴水管，3為內(nèi)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(guān)可有4種選擇，可分別用4個(gè)開關(guān)模擬實(shí)現(xiàn)；單步/連續(xù)開關(guān)為“1”= 單步，“0”= 連續(xù)，其他為單一功能開關(guān)。2控制要求（1）控制器電源開關(guān)接通后，按下啟動(dòng)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(guān)”和“單步/連續(xù)”開關(guān)來(lái)決定。 （2）“單步/連續(xù)”開關(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）方式選擇開關(guān)用以選擇噴水池的噴水花樣，14號(hào)噴水管的工作方式選擇如下：a）選擇開關(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)

5、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)。b）選擇開關(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)。c) 選擇開關(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14號(hào)全部噴水30s為一個(gè)循環(huán)。d）選擇開關(guān)在位置“4”按下啟動(dòng)按鈕后，噴水池14號(hào)水管的工作順序?yàn)椋?234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4321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

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(chǔ)器復(fù)位。1.2花式噴水池裝置plc控制程序的設(shè)計(jì)與調(diào)試設(shè)計(jì)要求本次的設(shè)計(jì)要求如下：1.畫出運(yùn)行框圖；2.采用plc控制，列出輸入輸出點(diǎn)分配表；3.畫出plc的輸入輸出設(shè)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(shè)計(jì)與調(diào)試；5.完成課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書1.3花式噴水池裝置plc控制程序的設(shè)計(jì)與調(diào)試設(shè)計(jì)思想 1. 水池控制電源開關(guān)接通后，工作方式由“選擇開關(guān)”和“單步/連續(xù)”開關(guān)來(lái)決定； 2.“單步/連續(xù)”開關(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。按下啟動(dòng)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(dāng)選擇開關(guān)在1時(shí)，按動(dòng)啟動(dòng)按鈕時(shí)程序自動(dòng)進(jìn)入開關(guān)1對(duì)應(yīng)該的程序運(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)選擇開關(guān)在2、3、4時(shí)同上。第2章 花式噴水池裝置plc控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)2.1 花式噴水池裝置plc控制系統(tǒng)運(yùn)行框圖在許多休閑廣場(chǎng)、景區(qū)或游樂(lè)場(chǎng)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(shè)計(jì)一花式噴水池，采用plc控制是比較方便的，在花式噴水時(shí)序確定的前提下，可以通過(guò)改變時(shí)序或者改變控制卉關(guān)，就可改變控制方式，達(dá)到顯現(xiàn)各種復(fù)合狀態(tài)的要求。經(jīng)分析及組員的建議本設(shè)計(jì)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(jiǎn)單化和規(guī)范化的指令。本設(shè)計(jì)中使用順序控制指令雖梯形圖網(wǎng)絡(luò)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(shè)計(jì)中涉及可選擇的分支和鏈接、跳轉(zhuǎn)和循環(huán)。分析系統(tǒng)及控制要求繪出如下運(yùn)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(yùn)行框圖分析可以知道，系統(tǒng)共有開關(guān)量輸入點(diǎn)8個(gè)，開關(guān)量輸出點(diǎn)4個(gè)。本系統(tǒng)采用西門子s7-200系列plc進(jìn)行控制。如果選用cpu226plc或cpu224plc，價(jià)格較高，浪費(fèi)較大。參照西門子s7-200產(chǎn)品目錄，主機(jī)cpu222.它體積小，

9、重量輕，使用壽命長(zhǎng)，編程和維護(hù)方便，故障率低，通過(guò)擴(kuò)展模塊的連接，可以增加輸入/輸出點(diǎn)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(gè)數(shù)字量i/o點(diǎn)。可連接2個(gè)擴(kuò)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(gè)輸入和4個(gè)輸出，由以上知選cpu222即可滿足要求（cpu222有8輸入和6輸出）。見(jiàn)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(shí)時(shí)1s后,yv4yv1依次延時(shí) 2s通電,41號(hào)依次

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

11、擇開關(guān)ny結(jié)束 圖2-1 運(yùn)行框圖表2-1 i/o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sb1i0.011號(hào)電磁閥km1q0.02選擇開關(guān)1sa-1i0.122號(hào)電磁閥km2q0.13選擇開關(guān)2sa-2i0.233號(hào)電磁閥km3q0.24選擇開關(guān)3sa-3i0.344號(hào)電磁閥km4q0.35選擇開關(guān)4sa-4i0.46停止按鈕sb2i0.57連續(xù)開關(guān)sb3i0.68單步開關(guān)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(shè)計(jì)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(diào)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(guān)在位置1-4時(shí)的不同噴水花樣，共有68個(gè)網(wǎng)絡(luò)。調(diào)試過(guò)程所設(shè)計(jì)梯形圖見(jiàn)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(diào)試過(guò)程所生成指令表見(jiàn)附錄：2.指令表(p25)

13、結(jié) 論調(diào)試運(yùn)行時(shí)，當(dāng)選擇了一種工作方式并調(diào)用停止按鈕時(shí)，想再次選用其他工作方式，就不能實(shí)現(xiàn)，因?yàn)槲覍?duì)s0.0的置位放在了plc由停止轉(zhuǎn)為運(yùn)行的第一個(gè)掃描周期中，這使得只有在上電的第一個(gè)周期才能調(diào)用s0.0，在組員的指導(dǎo)下，我在主程序的開始添加了一句對(duì)s0.0置位語(yǔ)句解決了這個(gè)問(wèn)題。運(yùn)行一段時(shí)間后，出現(xiàn)了工作現(xiàn)象混亂，比如第三種工作時(shí)，題目要求是一三運(yùn)行2s后，二四運(yùn)行2s，可是運(yùn)行幾次后，四個(gè)噴泉不能運(yùn)行，而是一直保持亮的現(xiàn)象，最后咨詢多次檢驗(yàn)后才發(fā)現(xiàn)，由于我的程序語(yǔ)句過(guò)長(zhǎng)，plc將上一次運(yùn)行的結(jié)果保存在存儲(chǔ)器中，所以需要通過(guò)清除操作來(lái)清除原有結(jié)果。在調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)了不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行工作方式

14、，于是我發(fā)現(xiàn)每次運(yùn)行時(shí)，當(dāng)選擇一個(gè)工作方式時(shí)，它的這一段順序語(yǔ)句中定時(shí)器不能清零，于是我在每一段程序后加了定時(shí)器清零語(yǔ)句，從而實(shí)現(xiàn)了連續(xù)功能。設(shè)計(jì)總結(jié)通過(guò)這次對(duì)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(guān)于plc設(shè)計(jì)原理。有很多設(shè)計(jì)理念來(lái)源于實(shí)際，從中找出最適合的方式和方法。雖然本次課程設(shè)計(jì)是要求自己獨(dú)立完成，但是，彼此還是脫離不了集體的力量，遇到問(wèn)題和同學(xué)互相討論交流。多和同學(xué)討論。我們?cè)谧稣n程設(shè)計(jì)的過(guò)程中要不停的討論問(wèn)題，這樣，我們可以盡可能的統(tǒng)一思想，這樣就不會(huì)使自己在做的過(guò)程中沒(méi)有方向，并且這樣也是為了方便最后設(shè)計(jì)和在一起。討論不僅是

15、一些思想的問(wèn)題，還可以深入的討論一些技術(shù)上的問(wèn)題，這樣可以使自己的處理問(wèn)題要快一些，少走彎路。多改變自己設(shè)計(jì)的方法，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中最好要不停的改善自己解決問(wèn)題的方法，這樣可以方便自己解決問(wèn)題由于設(shè)計(jì)水平有限和時(shí)間的倉(cāng)促，本文中難免有錯(cuò)誤和不妥之處，但確實(shí)在設(shè)計(jì)中學(xué)到了很多東西，提升了自己。謝 辭感謝學(xué)院和老師給了我們這次寶貴的實(shí)踐機(jī)會(huì)，對(duì)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(dǎo)，對(duì)每個(gè)簡(jiǎn)單或難的問(wèn)題都予以深刻的解答，是我又學(xué)到了很多的知識(shí)。從這次課程設(shè)計(jì)中，我更加看清了自己的不足之處。為了搞好這次課程設(shè)計(jì)，通過(guò)查閱資料以及在老師和同學(xué)的幫助下，最終基本達(dá)到了設(shè)計(jì)目的。通過(guò)實(shí)踐，鞏

16、固了理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，提高了實(shí)際應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的能力，還積累了許多寶貴的經(jīng)驗(yàn)。在這次的設(shè)計(jì)實(shí)踐過(guò)程中，我認(rèn)識(shí)到不管做什么事，尤其是科學(xué)實(shí)踐，都需要大膽假設(shè)，小心求證。任何一個(gè)方案都要經(jīng)過(guò)詳細(xì)周全的論證后才能著手去做，否則即使很快做出來(lái)，但經(jīng)不起推敲和考驗(yàn)。對(duì)于那些要求能夠擴(kuò)展功能的課題更是如此。總之，這次實(shí)習(xí)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(luò)標(biāo)題/ 程序初始化ld sm0.1s m0.1, 1network 2 / s0.0啟動(dòng)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(dòng)ld i0.1a i0.0scrt s0.1network 6 / 方式二啟動(dòng)ld i0.2an i0.0scrt s0.3network 7 / 方式三啟動(dòng)ld i0.3a i0.0scrt s0.5network 8 / 方式四啟動(dòng)ld i0.4a i0.0scrt s0.7network 9 / s0.0結(jié)束screnetwork 10 / 方式1開始lscr s0.1network 11 / 四號(hào)噴水ldn i0.5= m0.2ton

18、t37, 20network 12 / 延時(shí)兩秒三號(hào)噴水ld t37= m0.3ton t38, 20network 13 / 延時(shí)兩秒二號(hào)噴水ld t38= m0.4ton t39, 20network 14 / 延時(shí)兩秒1號(hào)噴水ld t39= m0.5ton t40, 150network 15 / 一起噴水15sld t40scrt s0.2network 16 / 方式一結(jié)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(jié)束screnetwork 21 / 方式二開始lscr s0.3network 22 / 一號(hào)噴水ldn i0.5= m0.7ton t41, 20network 23 / 延時(shí)兩秒2號(hào)噴水ld t41= m2.5ton t42, 20network 24 / 延時(shí)兩秒三號(hào)噴水ld t42= m2.6ton t43, 20network 25 / 延時(shí)兩秒4號(hào)噴水ld t43= m1.0ton t44, 300network 26 / 一起噴水30秒ld t44scrt s0.4network 27 / 方式二結(jié)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(jié)束screnetwork 32 / 方式三開始lscr s0.5network 33 / 一號(hào)三號(hào)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(shí)噴水30秒ld c20ton t47, 300network 37 / 進(jìn)入方式選

21、擇ld t47scrt s0.7network 38 / 方式三結(jié)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(jié)束screnetwork 43 / 方式四lscr s0.7network 44 / 一號(hào)通電ldn i0.5= m1.3ton t48, 20network 45 / 延時(shí)兩秒二號(hào)噴水ld t48= m1.4ton t49, 20network 46 / 延時(shí)兩秒3號(hào)噴水ld t49= m1.5ton

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