基于S7-1200-PLC的花式噴水池的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

電氣控制課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：基于S7-1200PLC的花式噴水池的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)姓名：班級(jí)：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：成績(jī)?cè)u(píng)定：2021年7月1日目錄1.控制系統(tǒng)的要求 31.1花式噴水池示意圖 31.2控制要求 32.系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路 43.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 43.1硬件設(shè)計(jì) 43.2I/O端子的地址分配 54.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 6參考文獻(xiàn) 13

1.控制系統(tǒng)的要求1.1花式噴水池示意圖圖1花式噴水池示意圖圖1a）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1b）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)。1.2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，1～4號(hào)噴水管的工作方式選擇如下：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)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，噴水池立即停止工作，所有存儲(chǔ)器復(fù)位。2.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。噴泉樣式的選擇開關(guān)有4個(gè)，模式1選擇開關(guān)SF2、模式2選擇開關(guān)SF3、模式3選擇開關(guān)SF4和模式4選擇開關(guān)SF5，以及連續(xù)/單步開關(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。3.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)選用的是西門子可編程序控制器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)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，能夠滿足系統(tǒng)的控制要求，其PLC的I/O接線如圖2所示。圖2PLCI/O接線圖3.2I/O端子的地址分配進(jìn)行I/O設(shè)置后，I/O端子分配如表1所示。表1I/O端子分配表輸入輸出地址功能地址功能I0.0起動(dòng)按鈕SF0Q0.01號(hào)接觸器QA0I0.1停止按鈕SF1Q0.12號(hào)接觸器QA1I0.2選擇開關(guān)SF2Q0.23號(hào)接觸器QA2I0.3選擇開關(guān)SF3Q0.34號(hào)接觸器QA3I0.4選擇開關(guān)SF4I0.5選擇開關(guān)SF5I0.6單步/連續(xù)開關(guān)SF64.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)根據(jù)控制要求，噴泉的工作方有四種，分別受不同按鈕控制。因此，可先畫出控制流程圖，如圖3所示。根據(jù)控制流程圖再設(shè)計(jì)出梯形圖程序，如圖4所示。在本例中多次采用定時(shí)器和CMP比較指令編程。圖3花式噴水池的自動(dòng)控制功能流程圖用定時(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。樣式1樣式2樣式3樣式4圖4花式噴水池的自動(dòng)控制程序梯形圖課程總結(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)手能力差的缺點(diǎn)在這次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中體現(xiàn)了出來(lái)，后面通過(guò)和同學(xué)的討論與交流，解決了很多存在問題，在這次課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我懂得了集體力量的重要性，每個(gè)人多有自己不同的想法，我們不能一味的否定別人，因?yàn)榻鉀Q問題的方法有很多，我們?cè)O(shè)計(jì)的思路也有很多，我們不能夠局限于積極滿足課堂上所學(xué)的知識(shí)。課程設(shè)計(jì)的過(guò)程，就是不斷完善的過(guò)程，