花式噴水池裝置PLC控制梯形圖的設(shè)計(jì)與調(diào)試

1、引言    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(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)。本文結(jié)合任務(wù)設(shè)計(jì)書的要求，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

2、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！第一章 系統(tǒng)描述及控制要求1.1 系統(tǒng)描述花式噴水池示意圖 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(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 控制要求控制

3、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號噴水，延時(shí)2s，3號噴水，再延時(shí)2s，2號噴水，再延時(shí)2s，1號噴水，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號噴水，延時(shí)2s，2號噴水，再延時(shí)2s，3號噴水，再延時(shí)2s，4號噴水，接著一起噴水20s為一個(gè)循環(huán)。

4、選擇開關(guān)在位置“3”按下啟動(dòng)按鈕后，1、3號同時(shí)噴水，延時(shí)3s后，2、4號同時(shí)噴水，1、3號停止噴；交替運(yùn)行5次后，再14號全部噴水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14號水管的工作順序?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。1.3 PLC選型 本系統(tǒng)采用西門子S7-200系列PLC進(jìn)行控制。從分析可以知道，系統(tǒng)共有開關(guān)量輸入點(diǎn)7個(gè)，開關(guān)量輸出點(diǎn)4個(gè)。如果選用CPU

5、226PLC，價(jià)格較高，浪費(fèi)較大。參照西門子S7-200產(chǎn)品目錄及市場實(shí)際價(jià)格，主機(jī)CPU224.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)。1.4 采用PLC控制花式噴水池的優(yōu)點(diǎn)1. 從控制方式上看：PLC軟接線，只需改變控制程序就可輕易改變邏輯或增加功能.2. 工作方式上看：PLC串行工作，不受約束。3. 控制速度上看：PLC控制速度快，繼電器瞬間接觸。4. 定時(shí)、計(jì)數(shù)看：PLC時(shí)鐘精度高，定時(shí)范圍寬；且有計(jì)數(shù)功能。5. 可靠、維護(hù)看：PLC無觸點(diǎn)，壽命長，且具有自我診斷功能，對程序執(zhí)行監(jiān)控功能，現(xiàn)場調(diào)試和維修方便。第二章 控制系統(tǒng)分

6、析2.1 控制系統(tǒng)的 I/O點(diǎn)及分配地址控制系統(tǒng)的輸入/輸出信號的名稱、代碼及地址如下表1-1所示：代碼輸入/輸出名稱SB1I0.0啟動(dòng)按鈕SB2I0.1停止按鈕SB3I0.2單步/連續(xù)開關(guān)SB4I0.3選擇開關(guān)1SB5I0.4選擇開關(guān)2SB6I0.5選擇開關(guān)3SB7I0.6選擇開關(guān)4KM1Q0.1外環(huán)形噴水管1噴水KM2Q0.2中環(huán)形噴水管2噴水KM3Q0.3內(nèi)環(huán)形噴水管3噴水KM4Q0.4中間噴水管4噴水 表1-1 輸入輸出信號的名稱、代碼及地址編號 2.2 PLC的外部I/O接線圖 依據(jù)花式噴水池的控制要求、實(shí)際控制需求以及輸入/輸出變量特點(diǎn)，選用的西門子S7-200.CPU224.PL

7、C,可滿足上述控制要求。PLC控制系統(tǒng)外部接線圖如圖1-1所示：2.3 控制程序流程圖 開始位置4位置3位置2選擇開關(guān)在位置1否否否從1到4噴水各延時(shí)2S1、3同時(shí)噴水并延時(shí)3S從1到4噴水各延時(shí)2S從4到1噴水各延時(shí)2S是是是是1到4共同噴水30S2、4同時(shí)噴水，1、3停1到4共同噴水30S1到4共同噴水15S1到4各延時(shí)2S停噴交替5次 否 等待1S1到4共同噴水30S 是 是從4到1噴水各延時(shí)2S1到4共同噴水30S連續(xù)否結(jié)束 圖1-2 控制程序流程圖 2.4 順序功能圖法設(shè)計(jì) 順序功能圖法簡稱SFC，根據(jù)系統(tǒng)的工作過程中狀態(tài)的變化，將控制過程劃分為若干階段即步。在此設(shè)計(jì)編程中，使用的是

8、SFC編程方法，與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)法相比，它只考慮一個(gè)狀態(tài)，而不用考慮其他的狀態(tài)，使編程更容易。 因選擇開關(guān)在位置“3”和“4”時(shí)類同于“1、2”，在這不再贅述，只列舉1、2來說明。選擇開關(guān)在位置“1”和“2”的順序功能圖如下示： I0.1R0 I0.0·I0.3I0.0·I0.4S0.0Q0.3 T37S1.0Q0.0 T101 TTT11RRT101 2S T37 T101 2SS0.1Q0.2 T38 S1.1Q0.1 T102 2ST38 T102 2SS0.2Q0.1 T39S1.2Q0.2 T103 2ST39 T103 2SS0.3Q0.0 T40S1.3Q0.3 T

9、104 2ST40 T104 2ST41·I0.2 T41·I0.2 T105·I0.2 T105·I0.2 圖1-3 選擇開關(guān)在位置“1”和“2”的順序功能圖 2.5 電氣控制系統(tǒng)電路圖 電氣控制系統(tǒng)電路圖包括主電路圖、控制電路圖。2.5.1 主電路圖如圖所示為電氣控制主電路。四臺(tái)控制噴水管的電機(jī)分別為M1、M2、M3、M4。接觸器KM1、KM2、KM3、KM4分別控制M1、M2、M3、M4運(yùn)行。FR1、FR2、FR3、FR4分別為四臺(tái)水泵電機(jī)過載保護(hù)用的熱繼電器；QS1、QS2、QS3、QS4分別為四臺(tái)水泵電機(jī)主電路的隔離開關(guān)；FU為主電路的熔斷器。

10、如圖1-4所示；2.5.2 控制電路圖 如圖所示為電控系統(tǒng)控制電路圖。SB1為啟動(dòng)按鈕；SB2為停止按鈕；SB3 、SB4 、SB5、SB6分別為選擇開關(guān)對應(yīng)的1、2、3、4位置；系統(tǒng)在PLC程序控制下運(yùn)行，Q0.0Q0.4控制線圈KM1KM4,得電吸合。如圖1-5所示；2.6 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)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14時(shí)的不同噴水花樣。程序如下：15 / 15文檔可自由編輯打印ORGANIZATION_BLOCK MAIN:OB1TITLE=PROGRAM COMMENTSBEGINNetwork 1 LD I0.0AN I0.1CALL SB

11、R0CALL SBR1CALL SBR2CALL SBR3END_ORGANIZATION_BLOCKSUBROUTINE_BLOCK SBR_0:SBR0TITLE=SUBROUTINE COMMENTSBEGINNetwork 1 / 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)題/ 網(wǎng)絡(luò)注釋LD I0.3EUS S0.0, 1Network 2 LSCR S0.0Network 3 LD SM0.0S Q0.3, 1TON T37, 20Network 4 LD T37SCRT S0.1Network 5 SCRENetwork 6 LSCR S0.1Network 7 LD SM0.0S Q0.2, 1R Q0.3, 1T

12、ON T38, 20Network 8 LD T38SCRT S0.2Network 9 SCRENetwork 10 LSCR S0.2Network 11 LD SM0.0S Q0.1, 1R Q0.2, 1TON T39, 20Network 12 LD T39SCRT S0.3Network 13 SCRENetwork 14 LSCR S0.3Network 15 LD SM0.0S Q0.0, 1R Q0.1, 1TON T40, 20Network 16 LD T40SCRT S0.4Network 17 SCRENetwork 18 LSCR S0.4Network 19 LD

13、 SM0.0R Q0.0, 1TON T41, 10Network 20 LD T41SCRT S0.5Network 21 SCRENetwork 22 LSCR S0.5Network 23 LD SM0.0S Q0.0, 4TON T42, 150Network 24 LD T42R Q0.0, 4AN I0.2SCRT S0.0Network 25 SCREEND_SUBROUTINE_BLOCKSUBROUTINE_BLOCK SBR_1:SBR1TITLE=SUBROUTINE COMMENTSBEGINNetwork 1 / 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)題/ 網(wǎng)絡(luò)注釋LD I0.4EUS S2.0,

14、1Network 2 LSCR S2.0Network 3 LD SM0.0S Q0.0, 1R Q0.3, 1TON T101, 20Network 4 LD T101SCRT S2.1Network 5 SCRENetwork 6 LSCR S2.1Network 7 LD SM0.0S Q0.1, 1R Q0.0, 1TON T102, 20Network 8 LD T102SCRT S2.2Network 9 SCRENetwork 10 LSCR S2.2Network 11 LD SM0.0S Q0.2, 1R Q0.1, 1TON T103, 20Network 12 LD T1

15、03SCRT S2.3Network 13 SCRENetwork 14 LSCR S2.3Network 15 LD SM0.0S Q0.3, 1R Q0.2, 1TON T104, 20Network 16 LD T104SCRT S2.4Network 17 SCRENetwork 18 LSCR S2.4Network 19 LD SM0.0S Q0.0, 4TON T106, 300Network 20 LD T106R Q0.0, 4AN I0.2SCRT S2.0Network 21 / Network TitleSCREEND_SUBROUTINE_BLOCKSUBROUTIN

16、E_BLOCK SBR_2:SBR2TITLE=SUBROUTINE COMMENTSBEGINNetwork 1 / 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)題/ 網(wǎng)絡(luò)注釋LD I0.5EULD I0.5AN I0.2EUOLDS S1.0, 1Network 2 LSCR S1.0Network 3 LD SM0.0S Q0.0, 1S Q0.2, 1TON T43, 30R Q0.1, 1R Q0.3, 1Network 4 LD T43SCRT S1.1Network 5 SCRENetwork 6 / LSCR S1.1Network 7 LD SM0.0S Q0.1, 1S Q0.3, 1R Q0.0, 1R Q0

17、.2, 1TON T44, 30Network 8 LD T44SCRT S1.0Network 9 SCRENetwork 10 LD T44EDLD T46EDCTU C0, 5Network 11 LD C0AW<> T46, 300TON T46, 300Network 12 LD C0EUR S1.0, 2S Q0.0, 4Network 13 LD T46R Q0.0, 4Network 14 LDN I0.2AW= T46, 300S S1.0, 1 Network 22 / Network Title/ Network CommentEND_SUBROUTINE_B

18、LOCKSUBROUTINE_BLOCK SBR_3:SBR3TITLE=SUBROUTINE COMMENTSBEGINNetwork 1 / 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)題LD I0.6EUS S3.0, 1Network 2 LSCR S3.0Network 3 LD SM0.0S Q0.0, 1TON T47, 20Network 4 LD T47SCRT S3.1Network 5 SCRENetwork 6 LSCR S3.1Network 7 LD SM0.0S Q0.1, 1R Q0.0, 1TON T48, 20Network 8 LD T48SCRT S3.2Network 9 SCRENetw

19、ork 10 LSCR S3.2Network 11 LD SM0.0S Q0.2, 1R Q0.1, 1TON T49, 20Network 12 LD T49SCRT S3.3Network 13 SCRENetwork 14 LSCR S3.3Network 15 LD SM0.0S Q0.3, 1R Q0.2, 1TON T50, 20Network 16 LD T50SCRT S3.4Network 17 SCRENetwork 18 LSCR S3.4Network 19 LD SM0.0S Q0.0, 4TON T51, 300Network 20 LD T51SCRT S3.5

20、Network 21 SCRENetwork 22 LSCR S3.5Network 23 LD SM0.0R Q0.0, 1TON T52, 20Network 24 LD T52SCRT S3.6Network 25 SCRENetwork 26 LSCR S3.6Network 27 LD SM0.0R Q0.1, 1TON T53, 20Network 28 LD T53SCRT S3.7Network 29 SCRENetwork 30 LSCR S3.7Network 31 LD SM0.0R Q0.2, 1TON T54, 20Network 32 LD T54SCRT S4.0

21、Network 33 SCRENetwork 34 LSCR S4.0Network 35 LD SM0.0R Q0.3, 1TON T55, 20Network 36 LD T55SCRT S4.1Network 37 SCRENetwork 38 LSCR S4.1Network 39 LD SM0.0TON T56, 10Network 40 LD T56SCRT S4.2Network 41 SCRENetwork 42 LSCR S4.2Network 43 LD SM0.0S Q0.3, 1TON T57, 20Network 44 LD T57SCRT S4.3Network 4

22、5 SCRENetwork 46 LSCR S4.3Network 47 LD SM0.0S Q0.2, 1R Q0.3, 1TON T58, 20Network 48 LD T58SCRT S4.4Network 49 SCRENetwork 50 LSCR S4.4Network 51 LD SM0.0S Q0.1, 1R Q0.2, 1TON T59, 20Network 52 LD T59SCRT S4.5Network 53 SCRENetwork 54 LSCR S4.5Network 55 LD SM0.0S Q0.0, 1R Q0.1, 1TON T60, 20Network 56 LD T60SCRT S4.6Network 57 SCRENetwork 58 LSCR S4.6Network 59 LD SM0.0S Q0.0, 4TON T61, 300Network 60 LD T61R Q0.0, 4AN I0.2SCRT S3.0Network 61 SCRENetwork 62 / Network TitleEND_SUBROUTINE_BLOCK第三章 設(shè)計(jì)的心得體會(huì) 經(jīng)過這些天的苦苦奮斗，終于把設(shè)計(jì)完成了。在整個(gè)過程中，學(xué)會(huì)了如何去查詢、收集整理