基于某PLC的花式自動噴泉控制系統(tǒng)設(shè)計

1、實用文檔學(xué)號：1350803111電氣控制與PLC技術(shù)課程設(shè)計（2013級本科）題 目：基于S7-200PLC的噴泉捽制系統(tǒng)設(shè)計系（部）院： 物理與機電工程學(xué)院專 業(yè)： 電氣工程及其自動化作者姓名：指導(dǎo)教師：職稱： 助教完成日期：2 0 1 5 年 6 月12 日電氣控制與PLC技術(shù)課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)生姓名學(xué)號12514012專業(yè)方向電氣工程班級電氣工程122班題目名稱基于S7-200PLC的噴泉控制系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)一、設(shè)計的主要內(nèi)容1 .完成控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計，主要包括：電氣元件的選擇、電氣原理圖設(shè)計、可編程控 制器輸入輸出接線圖設(shè)計等。2 .完成控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計，主要包括：程序流程圖設(shè)計、梯形

2、圖程序設(shè)計及仿真調(diào)試。3 .完成課程設(shè)計說明書的撰寫，主要包括：封面、目錄、設(shè)計任務(wù)書、設(shè)計總體思路、 硬件設(shè)計、軟件設(shè)計、總結(jié)體會、參考文獻(xiàn)等。二、設(shè)計要求1 .按下啟動按鈕，噴泉控制裝置開始工作；按下停止按鈕，噴泉控制裝置停止工 作。2 .噴泉的工作方式由花式選擇開關(guān)和單步 /連續(xù)開關(guān)決定。3 .當(dāng)單步/連續(xù)開關(guān)在單步位置時，噴泉只能按照花式選擇開關(guān)設(shè)定的方式，運行一個循環(huán)。4 .花式選擇開關(guān)用于噴泉的噴水花樣，現(xiàn)考慮四種噴水花樣?；ㄊ竭x擇開關(guān)在位置1時，按下啟動按鈕后，4號噴頭噴水，延時2s后，3號 噴頭噴水，再延時2s后，2號噴頭噴水，又延時2s后，1號噴頭噴水。18s后，如果 為單步

3、工作方式，則停下來。如果為連續(xù)工作方式，則繼續(xù)循環(huán)下去?；ㄊ竭x擇開關(guān)在位置 2時，按下啟動按鈕后，1號噴頭噴水，延時 2s后，2號噴頭噴 水，再延時2s后，3號噴頭噴水，又延時 2s后，4號噴頭口水。30s后，如果為單步工作方 式，則停下來。如果為連續(xù)工作方式，則繼續(xù)循環(huán)下去?；ㄊ竭x擇開關(guān)在位置 3時，按下啟動按鈕后，1號、3號噴頭同時噴水，延時 3s后，2 號、4號噴頭口水，1號、3號噴頭停止噴水。如此交替運行 15s后，4組噴頭全部噴水，30s 后，如果為單步工作方式，則停下來。如果為連續(xù)工作方式，則繼續(xù)循環(huán)下去?；ㄊ竭x擇開關(guān)在位置 4時，按下啟動按鈕后，按照 1 一2一3一4的順序，依次

4、間隔 2s 噴水，然后一起噴水。30s后，按照1 一2一 3一4的順序，分別延時 2s,依次停止噴水。再經(jīng) 1s延時，按照4一3一2一 1的順序，依次間隔2s噴水，然后一起噴水。30s后停止。如果為單 步工作方式，則停下來。如果為連續(xù)工作方式，則繼續(xù)循環(huán)下去。三、設(shè)計進(jìn)度安排第一周星期一查閱文獻(xiàn)資料，了解與設(shè)計題目相關(guān)的知識星期二星期四確定控制系統(tǒng)的總體設(shè)計方案，完成控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計星期五至第二周星期二完成控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計及調(diào)試星期三星期四撰寫課程設(shè)計說明書星期五答辯指導(dǎo)老師簽字:目錄第一章緒論11.1 噴泉的歷史11.2 噴泉的現(xiàn)狀11.3 設(shè)計目的1第二章設(shè)計任務(wù)及要求12.1 設(shè)計任

5、務(wù)12.1.1 任務(wù)描述12.1.2 控制任務(wù)和要求 22.2 設(shè)計任務(wù)及要求 3第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計33.4 PLC硬件的選型43.4.1 PLC 的基本工作方式43.5 系統(tǒng)接線圖5第四章控制系統(tǒng)設(shè)計54.1 控制程序流程圖設(shè)計 64.1.1 花樣一時序圖74.1.2 花樣二時序圖74.1.3 花樣三時序圖84.1.4 花樣四時序圖8第五章軟件系統(tǒng)設(shè)置95.1系統(tǒng)梯形圖9第六章系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果分析176.1 調(diào)試結(jié)果分析 176.1.1 花樣選擇開關(guān)在位置1時 176.1.2 花樣選擇開關(guān)在位置2時186.1.3 花樣選擇開關(guān)在位置3時196.1.4 花樣選擇開關(guān)在位置 4時20參考文獻(xiàn)22實

6、用文檔第一章緒論1.1 噴泉的歷史早在我國漢代的上林苑中，就有“銅龍吐水"，這就是一種人工的噴泉，可見噴泉 應(yīng)用于園林已有二千余年的歷史了。古代在噴泉的制作上主要利用自然整體結(jié)構(gòu)，加 之人工修改而成。1.2 噴泉的現(xiàn)狀現(xiàn)代城市中設(shè)置的噴泉已十分先進(jìn)、 靈活多變，花樣翻新，可大可小，可高可低， 噴射出的水，大者如珠，小者如霧，隨著噴泉構(gòu)筑物的形式、大小及水壓等而產(chǎn)生高 低不同、水態(tài)各異，形式多樣的噴泉。當(dāng)今噴泉工程和高新技術(shù)的結(jié)合正是歷史發(fā)展的必然，由于噴泉工程中采用了大 量的高新技術(shù)，從而使噴泉效果更加絢麗多彩，婀娜多姿，令人賞心悅。1.3 設(shè)計目的通過對基于S7-200PLC自動噴

7、泉控制系統(tǒng)的工作原理的分析、系統(tǒng)設(shè)計、編程、 及上機調(diào)試工作的實踐，了解電器控制系統(tǒng)的一般設(shè)計思路，熟悉和掌握外圍電路系 統(tǒng)和軟件設(shè)計的方法，并掌握利用 PC對PLC工作狀況進(jìn)行監(jiān)控的方法第二章設(shè)計任務(wù)及要求2.1 設(shè)計任務(wù)2.1.1 任務(wù)描述某廣場的噴泉如圖所示，4號為中間噴頭，3號為內(nèi)環(huán)狀噴頭，2號為1次外環(huán)狀 噴頭，1號為外環(huán)裝噴頭。花樣選擇升美電源 O啟功停止單步/連縝圖2.1某廣場噴泉結(jié)構(gòu)圖2.1.2控制任務(wù)和要求(1)按下啟動按鈕，噴泉控制裝置開始工作，按下停止按鈕，噴泉控制裝置停止 工作。(2)噴泉的工作方式由花樣選擇開關(guān)和單步、連續(xù)開關(guān)決定。(3)當(dāng)單步、連續(xù)開關(guān)在單步控制時，

8、噴泉只能按照花樣選擇開關(guān)設(shè)置的方式運 行一個循環(huán)。(4)花樣選擇開關(guān)用于選擇噴泉的噴水花樣，現(xiàn)考慮4種噴水花樣?；舆x擇開關(guān)在位置1時，按下啟動按鈕后，4號噴頭噴水，延遲2s后，3號噴 頭噴水，再延遲2s后，2號噴頭噴水，又延遲2s后，1號噴頭噴水，18s后停止，如 果為單步工作方式，則停下來。如果為連續(xù)工作方式，則繼續(xù)循環(huán)下去?；舆x擇開關(guān)在位置2時，按下啟動按鈕后，1號噴頭噴水，延遲2s后，2號噴 頭噴水，再延遲2s后，3號噴頭噴水，又延遲2s后，4號噴頭噴水。30s后停止，如 果為單步工作方式，則停下來。如果為連續(xù)工作方式，則繼續(xù)循環(huán)下去?；舆x擇開關(guān)在位置3時，按下啟動按鈕后，1號、3

9、號噴頭同時噴水，延遲3s 后，2號、4號噴頭同時噴水，1號、3號噴頭停止噴水。如此交替15s后，4組噴頭 全噴水，30s后停止，如果為單步工作方式，則停下來。如果為連續(xù)工作方式，則繼 續(xù)循環(huán)下去?；舆x擇開關(guān)在位置4時，按下啟動按鈕后，按照1-2-3-4的順序，以此間隔2s 噴水，然后一起噴水。30s后，按照1-2-3-4的順序，分別延遲2s依次停止噴水。再 經(jīng)1s延遲時，按照4-3-2-1的順序，依次間隔2s噴水，然后一起噴水。30s后停止 如果為單步工作方式，則停下來。如果為連續(xù)工作方式，則繼續(xù)循環(huán)下去。2.2設(shè)計任務(wù)及要求1完整的設(shè)計任務(wù)書2正確地編程元件的地址分配3畫出輸入、輸出接線圖

10、及相關(guān)的圖紙4設(shè)計梯形圖控制程序5設(shè)計操作控制面板，編制系統(tǒng)的操作說明6編制系統(tǒng)的調(diào)試說明及注意事項。第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1 系統(tǒng)組成圖圖3.1系統(tǒng)組成圖3.2 系統(tǒng)設(shè)計步驟1深入了解和分析花式噴泉的工藝條件和控制要求。2確定I/O設(shè)備。根據(jù)花式噴泉控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的輸入、輸 出設(shè)備。常用的輸入設(shè)備有按鈕、選擇開關(guān)等，常用的輸出設(shè)備有指示燈等。3根據(jù)I/O點數(shù)選擇合適的PLC類型。4分配I/O點，分配PLC的輸入輸出點，編制出輸入輸出分配表或輸入輸出端子 的接線圖。5設(shè)計花式噴泉系統(tǒng)的梯形圖程序，根據(jù)工作要求設(shè)計出周密完整的梯形圖。6程序，這是整個花式噴泉系統(tǒng)設(shè)計的核心工作。

11、7將程序輸入PLC進(jìn)行軟件測試，查找錯誤，使系統(tǒng)程序更加完善。3.3 PLC的I/O分配表根據(jù)系統(tǒng)要求所選擇的I/O功能分布表如表3.1所示表3.1 I/O功能分配表啟動I0.0按鈕SB0花樣1開關(guān)I0.1按鈕SB1輸花樣2開關(guān)I0.2按鈕SB2入花樣3開關(guān)I0.3按鈕SB3設(shè)花樣4開關(guān)I0.4按鈕SB4備連續(xù)/單步I0.5按鈕SB5停止I0.6按鈕SB6輸1號噴頭Q0.1接觸器KM1出2號噴頭Q0.2接觸器KM2設(shè)3號噴頭Q0.3接觸器KM3備4號噴頭Q0.4接觸器KM43.4 PLC硬件的選型可編程控制器是是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)， 專業(yè)在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。 它利用可編程序的存儲器

12、，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，來控制各類型的機械或生產(chǎn)的過程。3.4.1 PLC的基本工作方式PLC采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的工作方式(1)每次掃描過程。集中對輸入信號進(jìn)行采樣。集中對輸出信號進(jìn)行刷新。(2)輸入刷新過程。當(dāng)輸入端口關(guān)閉時，程序在進(jìn)行執(zhí)行階段時，輸入端有新狀態(tài)， 新狀態(tài)不能被讀入。只有程序進(jìn)行下一次掃描時，新狀態(tài)才被讀入。(3) 一個掃描周期分為輸入采樣，程序執(zhí)行，輸出刷新。(4)元件印象寄存器的內(nèi)容是隨著程序的執(zhí)行變化而變化的。(5)掃描周期的長短由三條決定。CPUft行指令的速度；指令本身占有的時間； 指令條數(shù)。(6)由于采

13、用集中采樣，集中輸出的方式。存在輸入/輸出滯后的現(xiàn)象，即輸入/ 輸出響應(yīng)延遲。3.5系統(tǒng)接線圖第四章控制系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)4.1控制程序流程圖設(shè)計開始PLC初始化圖4.1控制流程圖4.2.1花樣一時序圖-0Jn|h n I ._ n n I .n n I4.2.2花樣二時序圖_nII_JnInni n :n n In n I4.2.3花樣三時序圖-n:II口hnnrinrinriririnrinnriri4.2.4花樣四時序圖nrLn,TLn nnJnn1圖4.2控制程序時序圖第五章軟件系統(tǒng)設(shè)置5.1系統(tǒng)梯形圖就我噴泉的RL生制同簿1網(wǎng)絡(luò)標(biāo)慝I(xiàn)初貽他脈沖同籍2|啟君國格3祖苴一不售I岳訓(xùn)M0.010

14、1M01I I|p|1 I_pC;)R )I單一演舞拽有用喀H模式一I &號隕m噴4睡時aMD.1QOJIIC R )4口口 4-CO11 T37眄 TDN20-LTI門門”M38 10I二號噴乳嘖水，延時事一Mni736Q02II1I-I-C 5)1T39irj ton20- TT 100 ma11I : 1£ L L- -T7IM 錦 12止Ma mI二二噴頭咦水，延時覆M0.2T4IQD.2M0 2T42QD3< £)INTONKT1 uu m總T43-一同輔16I 4號噴乂噴水口5M0.2T43QD.4<三511I 44HJMFT1 nn % 用

15、制曜1 /后iL.M0.2T44MO-OC R >11GDIC R >4網(wǎng)循IB 模式三I ” . 理療.史才。豕工1 .Mna19I. .喲拿跖TM0.3QO.1< R 54Q0.2< G >1QD.4Ml H4 J1TdETONPT1 m-l mA交替運行1戛M0l3T4£M1.0< R )IMU< R >1兩移22|也喻頭立福噴出E結(jié)23停止T47MOOI1( R)4明第24 模式四按照1L - N - 3 - 4的，|gl序，借次間隔W呂噴才；.然后一起噴水3 0臺M0.4T4SQd.2< 5 ：T43TONFTM0.1T

16、DNPT1Q0 mE河林甯1|牯：州1一之一2一耳的順南/桓次0正幅北MLMTQN11JU n 用阿珞IMD-4T52Q0.2II1I_C R >1T53眄TON20-£1IDDinfi.M04T58QO.1I1II-C s ?1T53眄TON300-PT 100 maM0.-1第六章系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果分析6.1 調(diào)試結(jié)果分析6.1.1 花樣選擇開關(guān)在位置1時KJftTOSfEMEHSSIMATK S7-20OSFRUNSTOPCPU0 12 3 4 5 6 7SIEMENSSIMATKS7-2Q02 3 4 5 B 70 1 2 3 4 5 6B 1 Q 1 2 3 4 5 S

17、7益；：；x £ mm;7md ©6 0 0 0 0-0o a o o o ooo 0im n nnnnn n nn nn圖6.1.1調(diào)試結(jié)果一程序分析：調(diào)試結(jié)果一中，選擇開關(guān)在位置1時，按下啟動按鈕I0.0 ,首先是4號噴頭先噴水，即輸出點 QO.4得電發(fā)亮；觀察調(diào)試界面可知道每隔 2s就會有一個輸出點亮，也就是各噴頭按順序噴水，如此到最后四個噴頭都噴水。根據(jù)對已編寫的梯 形圖程序進(jìn)行調(diào)試，并觀察了調(diào)試的各個步驟與系統(tǒng)要求相符合，調(diào)試成功。6.1.2 花樣選擇開關(guān)在位置2時SIEMENSSIMATICS7-20C sr-RUN stop0 12 3 4 5 6 70 12

18、 3 4 5 6 7pc盯:P*：JR 10 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 S 7mjmmumnnnnnr EI 1KKF IKKKmML 1ML 11 A JMt * IL 11 IL JL 10 1 2345b 7012 予 456701234567123456701234567D1 2345B7圖6.1.2調(diào)試結(jié)果二程序分析：選擇開關(guān)在位置 2時，按下啟動按鈕I0.0 ,首先是1號噴頭先噴水, 即輸出點QO.1得電發(fā)亮；觀察調(diào)試界面可知道每隔 2s就會有一個輸出點亮，也就是 各噴頭按順序噴水，如此到最后四個噴頭都噴水。6.1.3 花樣選擇開關(guān)在位置3時SIEMENSS

19、IMATDC S7-200SIEMENSSIMATIC S7-200PORTORORT1 12356701 2345670123567圖6.1.3調(diào)試結(jié)果三程序分析：選擇開關(guān)在位置3時，按下啟動按鈕I0.0 ,首先是1號、3號噴頭先噴 水，即輸出點QO.1和Q0.3得電發(fā)亮；觀察調(diào)試界面可知道 3s后輸出點Q0.2、QO.4 發(fā)亮，也就是2號、4號噴頭噴水，同時原來亮的 Q0.1、Q0.3又熄滅，過15s后，1、 2、3、4號噴頭全部噴水。6.1.4 花樣選擇開關(guān)在位置4時SIEMENSWHAM £7-300POfiTO PORT1STOPCPU 22B6 1CPU 2250 1 2

20、 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 7RUH12 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 7SlblATlC S7-20OSIEMENSSTOP0 1 2 3 4 5 & 7it ft 北 R 1A10123456701 2356701231567按照1-2-3-4的順序依次熄滅PORTi)SIEMENSSIMATIC0 1 2 3 4 5 6 7 1MM 0 12 3 4 5 6 712 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 70123456 70 123456701 23J567按照4-3-2-1的順序依次點亮SIEMENSSIMATIC S7-20OPORTO FORTl口_2_3_4 5 6 702 3 4 5 6 70 1 2/n jt A . it it n012356701 2 3 45670