西門子花式噴水池裝置PLC控制程序的設(shè)計(jì)與調(diào)試

可編輯版/可編輯版理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書設(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：楊偉學(xué)號：20142121070專業(yè)班級：電子信息工程〔1班2017年5月27日AbstractFancyfountainisaproductofakindoflandscapearchitectureinrecentyearsandfancywatchcombination.Thetouristsandresidentsvisitplaces,suchasparks,squares,touristattractionsandsomefamousbuildings,oftenbuiltsomefountainsforpeopletorelax,watchthesefountainsaccordingtocertainrulechangewaterstyle.AndwiththeprogrammablecontrollerinChina'srapiddevelopment,fancyfountaincontrolrequirementsareincreasinglyhigh,makingmoreandmorecontroloftheneedtorealizetheprogrammablecontroller.Thedesignofthebookastheresearchobjectinthe4ringfancyfountain,usingSIEMENSS7-200seriesprogrammablecontrollerForthecontroller.Thefountaincontrolsystemoverallfunctionoffancyfountainisanalyzed,detailedintroducesthesystemhardwareconfiguration,designandsoftwaredesign.Thedesignofsequentialfunctionchartofthefountainsystemtoimprovequalitycontrol,andmeettherequirementsofreal-timecontrol.Whenthecontrolrequirementschange.Onlyneedtochangetheprogram,hardwarewiringunchangedorsmallerchangescanbeconvenientandsimple.AnditadoptsPLCcontrol,withitssmallvolume,strongfunction,highreliability,andhasgreatflexibilityandscalabilitycharacteristics,changeincontrolorchangetheswitch,youcanchangethewaterlaw,transformPLCiswidelyusedincurrentindustrialcontrol內(nèi)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(jié)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(diǎn)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(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)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。對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)時控制的要求。當(dāng)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。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)容簡介………11.2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…………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)容簡介1．花式噴水池示意圖圖a>中4為中間噴水管,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)來決定?！?"單步/連續(xù)"開關(guān)在單步位置時,噴水池只運(yùn)行一個循環(huán)；在連續(xù)位置時,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,1～4號噴水管的工作方式選擇如下：a選擇開關(guān)在位置"1"——按下啟動按鈕后,4號噴水,延時2s,3號噴水,再延時2s,2號噴水,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(guān)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(guān)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(yùn)行5次后,再1～4號全部噴水30s為一個循環(huán)。d選擇開關(guān)在位置"4"——按下啟動按鈕后,噴水池1～4號水管的工作順序?yàn)椋?→2→3→4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4→3→2→1反序分別延時2s噴水,然后再一起噴水30s為一個循環(huán)?！?不論在什么工作方式,按下停止按鈕,噴水池立即停止工作,所有存儲器復(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)來決定；2."單步/連續(xù)"開關(guān)在單步位置時,噴水池只運(yùn)行一個循環(huán)；在連續(xù)位置時,噴水池反復(fù)循環(huán)運(yùn)行。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；3.當(dāng)選擇開關(guān)在1時,按動啟動按鈕時程序自動進(jìn)入開關(guān)1對應(yīng)該的程序運(yùn)行,程序運(yùn)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(dāng)選擇開關(guān)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(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、景區(qū)或游樂場里,經(jīng)常看到噴水池按一定的規(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,在花式噴水時序確定的前提下,可以通過改變時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(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,開關(guān)量輸出點(diǎn)4個。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,重量輕,使用壽命長,編程和維護(hù)方便,故障率低,通過擴(kuò)展模塊的連接,可以增加輸入/輸出點(diǎn)數(shù)。CPU222輸入電壓：20.4‐28.2VDC/85‐264VAC<43‐63Hz>,集成了8輸入/6輸出共14個數(shù)字量I/O點(diǎn)?？蛇B接2個擴(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2-1I/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,YV4~~YV1依次延時2s通電,4~1號依次噴水YV4~YV1依次延時2s斷電,4~1號依次停噴一起噴水30s單步?YV1,YV3通電,1~4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YV1~YV4依次延時,2s通電,1~4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(guān)3開關(guān)4開關(guān)2開關(guān)1選擇開關(guān)NY開始NNNNYYYY單步?一起噴水30s延時時1s后,YV4~~YV1依次延時2s通電,4~1號依次噴水YV4~YV1依次延時2s斷電,4~1號依次停噴一起噴水30s單步?YV1,YV3通電,1~4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YV1~YV4依次延時,2s通電,1~4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(guān)3開關(guān)4開關(guān)2開關(guān)1選擇開關(guān)NY結(jié)束結(jié)束圖2-1運(yùn)行框圖表2-1I/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(guān)1SA-1I0.122號電磁閥KM2Q0.13選擇開關(guān)2SA-2I0.233號電磁閥KM3Q0.24選擇開關(guān)3SA-3I0.344號電磁閥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<+>220VACL<->ML+L1N1LI0.01ML<+>220VACL<->ML+L1N1LI0.01MKM2Q0.2SA1-1Q0.1Q0.0I0.6I0.5I0.4I0.1I0.3I0.2KM2Q0.2SA1-1Q0.1Q0.0I0.6I0.5I0.4I0.1I0.3I0.2L<+>220VACL<->SA1-4CPU222SA1-3SA1-2SA1L<+>220VACL<->SA1-4CPU222SA1-3SA1-2SA1KM4KM3KM1SB3SB1SB2Q0.333KM4KM3KM1SB3SB1SB2Q0.3332LSB4I0.7SB4I0.7220VAC24VDC220VAC24VDC圖2-2I/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STEP7MicroWINSP4〔S7-200V4.0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時的不同噴水花樣,共有68個網(wǎng)絡(luò)。調(diào)試過程所設(shè)計(jì)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(diào)試過程所生成指令表見附錄：2.指令表<P25>結(jié)論調(diào)試運(yùn)行時,當(dāng)選擇了一種工作方式并調(diào)用停止按鈕時,想再次選用其他工作方式,就不能實(shí)現(xiàn),因?yàn)槲覍0.0的置位放在了PLC由停止轉(zhuǎn)為運(yùn)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(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S0.0置位語句解決了這個問題。運(yùn)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(yùn)行2S后,二四運(yùn)行2S,可是運(yùn)行幾次后,四個噴泉不能運(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),由于我的程序語句過長,PLC將上一次運(yùn)行的結(jié)果保存在存儲器中,所以需要通過清除操作來清除原有結(jié)果。在調(diào)試過程中出現(xiàn)了不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行工作方式,于是我發(fā)現(xiàn)每次運(yùn)行時,當(dāng)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(shí)現(xiàn)了連續(xù)功能。設(shè)計(jì)總結(jié)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(guān)于PLC設(shè)計(jì)原理。有很多設(shè)計(jì)理念來源于實(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,遇到問題和同學(xué)互相討論交流。多和同學(xué)討論。我們在做課程設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)和在一起。討論不僅是一些思想的問題,還可以深入的討論一些技術(shù)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(shè)計(jì)的方法,在設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(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,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(dǎo),對每個簡單或難的問題都予以深刻的解答,是我又學(xué)到了很多的知識。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。通過實(shí)踐,鞏固了理論知識的學(xué)習(xí),提高了實(shí)際應(yīng)用所學(xué)知識的能力,還積累了許多寶貴的經(jīng)驗(yàn)。在這次的設(shè)計(jì)實(shí)踐過程中,我認(rèn)識到不管做什么事,尤其是科學(xué)實(shí)踐,都需要大膽假設(shè),小心求證。任何一個方案都要經(jīng)過詳細(xì)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(yàn)。對于那些要求能夠擴(kuò)展功能的課題更是如此?？傊?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Network1//網(wǎng)絡(luò)標(biāo)題//程序初始化LDSM0.1SM0.1,1Network2//S0.0啟動LSCRS0.0Network3//連續(xù)選擇LDI0.6ANI0.7SM0.1,1Network4//單步選擇LDI0.7ANI0.6RM0.1,1Network5//方式一啟動LDI0.1AI0.0SCRTS0.1Network6//方式二啟動LDI0.2ANI0.0SCRTS0.3Network7//方式三啟動LDI0.3AI0.0SCRTS0.5Network8//方式四啟動LDI0.4AI0.0SCRTS0.7Network9//s0.0結(jié)束SCRENetwork10//方式1開始LSCRS0.1Network11//四號噴水LDNI0.5=M0.2TONT37,20Network12//延時兩秒三號噴水LDT37=M0.3TONT38,20Network13//延時兩秒二號噴水LDT38=M0.4TONT39,20Network14//延時兩秒1號噴水LDT39=M0.5TONT40,150Network15//一起噴水15sLDT40SCRTS0.2Network16//方式一結(jié)束SCRENetwork17//連續(xù)單步選擇LSCRS0.2Network18//連續(xù)選擇LDM0.1SCRTS0.1Network19//單步選擇LDNM0.1SCRTS0.0Network20//選擇結(jié)束SCRENetwork21//方式二開始LSCRS0.3Network22//一號噴水LDNI0.5=M0.7TONT41,20Network23//延時兩秒2號噴水LDT41=M2.5TONT42,20Network24//延時兩秒三號噴水LDT42=M2.6TONT43,20Network25//延時兩秒4號噴水LDT43=M1.0TONT44,300Network26//一起噴水30秒LDT44SCRTS0.4Network27//方式二結(jié)束SCRENetwork28//方式選擇LSCRS0.4Network29//連續(xù)選擇LDM0.1SCRTS0.3Network30//單步選擇LDNM0.1SCRTS0.0Network31//選擇結(jié)束SCRENetwork32//方式三開始LSCRS0.5Network33//一號三號噴水LDNI0.5=M1.1TONT45,30Network34//一三斷電二四噴水LDT45=M1.2TONT46,30Network35//循環(huán)五次LDT46LDC20CTUC20,5Network36//一三通電同時噴水30秒LDC20TONT47,300Network37//進(jìn)入方式選擇LDT47SCRTS0.7Network38//方式三結(jié)束SCRENetwork39//方式選擇LSCRS0.6Network40//連續(xù)選擇LDM0.1SCRTS0.5Network41//單步選擇LDNM0.1SCRTS0.0Network42//選擇結(jié)束SCRENetwork43//方式四LSCRS0.7Network44//一號通電LDNI0.5=M1.3TONT48,20Network45//延時兩秒二號噴水LDT48=M1.4TONT49,20Network46//延時兩秒3號噴水LDT49=M1.5TONT50,20Network47//延時兩秒4號噴水一起噴水30sLDT50=M1.6TONT51,300Network48//四號停噴LDT51=M1.7TONT52,20Network49//3號停噴LDT52=M2.7TONT53,20Network50//2號停噴LDT53=M3.0TONT54,20Network51//1號停噴延時一秒LDT54=M2.0TONT55,10Network52//執(zhí)行s0.1LDT55SCRTS1.0Network53//s0.7結(jié)束SCRENetwork54//s1.0開始LSCRS1.0Network55//四號噴水LDI0.5=M2.1TONT56,20Network56//3號噴水LDT56=M2.2TONT57,20Network57//2號噴水LDT57=M2.3TONT58,20Network58//1號噴水一起噴水30sLDT58=M2.4TONT59,300Network59//轉(zhuǎn)到s1.1LDT59SCRTS1.1Network60//s0.7結(jié)束