劉超露plc花式噴水池

PAGEPAGE29PAGEPAGE29《PLC實(shí)訓(xùn)》實(shí)訓(xùn)報(bào)告姓名：劉超露學(xué)號(hào)：411021135專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化班級(jí)：11電氣工程（2）指導(dǎo)教師：葉俊實(shí)訓(xùn)時(shí)間：2014.1.6~2014.1.15

目錄摘要 1Abstract 2第1章緒論 31.1噴泉的發(fā)展及應(yīng)用介紹 31.2本次設(shè)計(jì)的主要研究?jī)?nèi)容及方向 3第2章花式噴泉的硬件設(shè)計(jì) 42.1硬件的概況及選擇 42.1.1PLC 4第3章方案分析 63.1主控制器方案分析 63.2花式plc噴泉圖形設(shè)計(jì) 63.3.花式plc噴泉設(shè)計(jì)任務(wù)和要求 7第4章課程設(shè)計(jì)步驟 84.1本實(shí)驗(yàn)PLC選型 84.2設(shè)計(jì)思路 84.3I/O地址分配 84.4接口圖 94.5、工作流程圖 94.6順序功能圖 114.7梯形圖 11第五章．課程設(shè)計(jì)調(diào)試過(guò)程結(jié)果記錄 245.1、程序調(diào)試過(guò)程記錄 245.2、程序運(yùn)行結(jié)果記錄 25總結(jié) 25參考文獻(xiàn) 26摘要花式噴泉是近年來(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。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)。本文結(jié)合任務(wù)設(shè)計(jì)書的要求，以花式噴泉為研究對(duì)象，采用了S7-200系列PLC作為噴泉的控制器。對(duì)花式噴泉的控制系統(tǒng)的總體功能進(jìn)行了分析，闡述了可編程控制器的組成和工作原理。提出了噴泉硬件的各組成模塊及詳細(xì)的硬件模塊設(shè)計(jì)方案，并對(duì)控制方式進(jìn)行了設(shè)計(jì)和程序的編寫。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。關(guān)鍵詞：PLC；噴泉；控制系統(tǒng)

AbstractFancyfountain

isaproductof

akindof

landscapearchitecture

inrecentyearsand

combiningthe

fancy

watch.

Withtheprogrammable

controllerinChina'srapiddevelopment,

fancyfountaincontrolrequirements

arealsogettinghigherandhigher,

makingmoreandmorecontrolofthe

programmablecontrollerisrequiredtoachieve.Basedonthemissiondesignrequirements,

tofancyfountainastheresearchobject,

usingS7-200

seriesPLC

asafountainofthecontroller.

Theoverallfunction

of

fancyfountain

controlsystem

areanalyzed,

thispaperdescribesthecompositionandworkingprinciple

oftheprogrammablecontroller.

Thefountain

ofhardware

modules

andthedetaileddesignofhardwaremodules,andthe

controllingmethodswere

prepared

and

program

design.

Thedesignof

thefountainsystemtoimprovequalitycontrol,

andtrulyachievethereal-timecontrolrequirements.Keywords:

PLC;

fountain;

controlsystemPAGE第1章緒論1.1噴泉的發(fā)展及應(yīng)用介紹國(guó)內(nèi)在二十世紀(jì)八十年代以前，噴泉只是建筑給排水和園林造景專業(yè)的一個(gè)技術(shù)細(xì)節(jié)，從設(shè)計(jì)到產(chǎn)品制作，工程安裝都沒(méi)有形成規(guī)模。只是在展覽館等公共建筑和公園里能見(jiàn)到一些中、小噴泉，產(chǎn)品的水平也是簡(jiǎn)單、粗放的。二十世紀(jì)八十年以后，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)和發(fā)展，人民生活水平的提高，一些城市的城建、園林主管部門在城市建設(shè)、改造的過(guò)程中，以及環(huán)境的美化和文化氛圍的營(yíng)造上對(duì)噴泉提出了求新的要求，一部分建筑、園林、水利的設(shè)計(jì)院、研究所及大專院校，綜合了土建結(jié)構(gòu)、給排水、機(jī)電控制等傳統(tǒng)的專業(yè)技術(shù)，加上當(dāng)時(shí)先進(jìn)的單片機(jī)，通過(guò)電磁閥和直流電機(jī)調(diào)速實(shí)行變量控制，設(shè)計(jì)出一批噴泉、水景。人們隨著對(duì)噴泉的造景功能、娛樂(lè)功能、環(huán)保功能認(rèn)識(shí)的提高，開(kāi)拓了噴泉的應(yīng)用范圍。我們可以看到：適宜于喜慶節(jié)日、大型群眾集會(huì)的廣場(chǎng)噴泉和城市主題雕塑噴泉，其水造型往往是簡(jiǎn)捷、明快、莊重、大方，給予人們團(tuán)結(jié)進(jìn)取，凝聚向上的感受。在商業(yè)廣場(chǎng)、購(gòu)物中心以及一些景點(diǎn)的大型激光彩色音樂(lè)噴泉，其動(dòng)感十足的“水表演”，既歡快、跳躍，又抒情、富有詩(shī)意的“水舞蹈”，有些噴泉配之以水幕電影，給人們以變幻無(wú)窮，絢麗多姿的視聽(tīng)效果。1.2本次設(shè)計(jì)的主要研究?jī)?nèi)容及方向本文根據(jù)生活當(dāng)中出現(xiàn)的一些情況，以花式噴泉為研究對(duì)象，結(jié)合了大量資料及文獻(xiàn)，研究花式噴泉的控制問(wèn)題，整理出一套可行性較高的噴泉控制系統(tǒng)?；ㄊ絿娝兀捎肞LC控制，在花式噴水時(shí)序確定的前提下，可以通過(guò)改變時(shí)序或者改變控制開(kāi)關(guān)，就可改變控制方式，達(dá)到顯現(xiàn)各種符合狀態(tài)的要求。第2章花式噴泉的硬件設(shè)計(jì)2.1硬件的概況及選擇2.1.1PLC（1）PLC的產(chǎn)生背景1968年，美國(guó)通用汽車公司（GM）根據(jù)市場(chǎng)形勢(shì)與生產(chǎn)發(fā)展的需要，為了完成“多品種、小批量、不斷翻新汽車品牌型號(hào)”的戰(zhàn)略，提出了研制新型邏輯順序控制裝置來(lái)取代繼電器控制裝置。第2年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC）就研制出了第一臺(tái)PLC，將其應(yīng)用于美國(guó)通用汽車自動(dòng)裝配生產(chǎn)線上，并取得了極大的成功。(2)PLC的構(gòu)成從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。（3）PLC的特點(diǎn)<1>可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性.

<2>配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng).PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。

<3>易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎.PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。

<4>系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造

<5>體積小，重量輕，能耗低（4）PLC的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域PLC在鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，主要可以歸納為以下幾類：1）開(kāi)關(guān)量的邏輯控制可編程控制器可實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，也可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，又可用于多機(jī)群控制及自動(dòng)化流水線。2）模擬量控制在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，有許多連續(xù)變化的量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。3）運(yùn)動(dòng)控制PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。。4）過(guò)程控制過(guò)程控制是指對(duì)連續(xù)變化的量進(jìn)行控制。5）數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能?？梢酝瓿蓴?shù)據(jù)的采集、監(jiān)測(cè)、分析和處理。6）通信及聯(lián)網(wǎng)PLC通信含PLC間的通信及PLC與其他智能設(shè)備間的通信。。7）PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟1分析被控對(duì)象并提出控制要求詳細(xì)分析被控對(duì)象的工藝過(guò)程及工作特點(diǎn)，了解被控對(duì)象機(jī)、電、液之間的配合，提出被控對(duì)象對(duì)PLC控制系統(tǒng)的控制要求，確定控制方案，擬定設(shè)計(jì)任務(wù)書。2確定輸入／輸出設(shè)備CAD/CAM技術(shù)根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，確定系統(tǒng)所需的全部輸入設(shè)備和輸出設(shè)備，從而確定與PLC有關(guān)的輸入/輸出設(shè)備，以確定PLC的I/O點(diǎn)數(shù)。3選擇PLCPLC選擇包括對(duì)PLC的機(jī)型、容量、I/O模塊、電源等的選擇。4分配I/O點(diǎn)并設(shè)計(jì)PLC外圍硬件線路CAD/CAM技術(shù)5程序設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)要以滿足系統(tǒng)控制要求為主線，逐一編寫實(shí)現(xiàn)各控制功能或各子任務(wù)的程序，逐步完善系統(tǒng)指定的功能。6硬件實(shí)施CAD/CAM技術(shù)硬件實(shí)施方面主要是進(jìn)行控制柜（臺(tái)）等硬件的設(shè)計(jì).7聯(lián)機(jī)調(diào)試聯(lián)機(jī)調(diào)試是將通過(guò)模擬調(diào)試的程序進(jìn)一步進(jìn)行在線統(tǒng)調(diào)。第3章方案分析3.1主控制器方案分析方案1：使用單片機(jī)控制花式噴泉單片機(jī)的特點(diǎn)是控制性能和可靠性高，體積小、價(jià)格低、易于產(chǎn)品化。由于單片機(jī)具有良好的控制性能和靈活的嵌入品質(zhì)，近年來(lái)在智能儀表、機(jī)電一體化產(chǎn)品、實(shí)時(shí)工業(yè)控制家用電器等各個(gè)領(lǐng)域都獲得了極其廣泛的應(yīng)用?；ㄊ絿娙脑硎抢每刂破骺刂扑玫膰娝姆绞剑朔桨覆捎肁T80C51系列單片機(jī)作為主控制器來(lái)控制噴泉的噴水方式。單片機(jī)的成本較低，適合用于控制小型的花式噴泉。單片機(jī)通過(guò)控制步進(jìn)電機(jī)來(lái)控制電磁閥,實(shí)現(xiàn)對(duì)噴頭流量的控制,從而使噴泉水姿、燈光色彩產(chǎn)生變化。但采用單片機(jī)控制原理，是以可控硅作為功率開(kāi)關(guān)元件，由于可控硅承受過(guò)電壓、過(guò)電流的能力較差，因而不能長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行方案2：使用S7-200系列控制花式噴泉自20世紀(jì)60年代中期以來(lái)PLC產(chǎn)品在電力、冶金、化工等行業(yè)發(fā)揮了重大作用,尤其近20年來(lái)計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展,不斷成倍擴(kuò)大的功能和成倍降低的價(jià)格,使PLC、通訊聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、過(guò)程控制軟件都獲得了長(zhǎng)足的進(jìn)步,也使PLC的廣泛應(yīng)用成為可能。PLC的優(yōu)點(diǎn)很多，主要包括：編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)；功能強(qiáng)、性能價(jià)格比高；硬件配套齊全、用戶使用方便、適應(yīng)性強(qiáng)；可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)；系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少；維修工作量低、維修方便；體積小、能耗低等。而且PLC在各個(gè)工業(yè)部門的應(yīng)用范圍都得到了擴(kuò)展。所以本實(shí)訓(xùn)采取“方案二”。3.2花式plc噴泉圖形設(shè)計(jì)在下圖中，4為中間噴水管，3為內(nèi)環(huán)狀噴水管，2為一外環(huán)形狀噴水管，1為外環(huán)形狀噴水管。3.3.花式plc噴泉設(shè)計(jì)任務(wù)和要求某噴水池的控制器需滿足下列要求：1．控制器電源開(kāi)關(guān)接通后，按下啟動(dòng)按鈕，噴水裝置即開(kāi)始工作。按下停止按鈕，則停止噴水。工作方式由選擇開(kāi)關(guān)來(lái)決定。2．方式選擇開(kāi)關(guān)用來(lái)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(kāi)關(guān)在位置“1”時(shí)。按下啟動(dòng)按鈕后，4號(hào)噴水，延時(shí)2S后，3號(hào)也噴水，延時(shí)2S后，2號(hào)接著噴水，再延時(shí)2S，1號(hào)噴水，這樣，一起噴水15S后停下。然后繼續(xù)循環(huán)下去。選擇開(kāi)關(guān)在位置“2”時(shí)。按下啟動(dòng)按鈕后，1號(hào)噴水，延時(shí)2S后，2號(hào)噴水，延時(shí)2S后，3號(hào)接著噴水，再延時(shí)2S，4號(hào)噴水，這樣，一起噴水30S后再停下。然后繼續(xù)循環(huán)下去。選擇開(kāi)關(guān)在位置“3”時(shí)。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)噴水，1、3號(hào)停止噴水；交替運(yùn)行5次后，一起全噴水30S后停下。然后繼續(xù)循環(huán)下去。選擇開(kāi)關(guān)在位置“4”時(shí)。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接順序延時(shí)2S噴水，然后一起噴水30S，1、2、3、4分別延時(shí)2S停水，再延時(shí)1S，由4→3→2→1反向順序噴水，一起噴水30S后停下。然后繼續(xù)循環(huán)下去。3．不論在什么工作方式下，按下停止按鈕，噴水池將停止運(yùn)行。第4章課程設(shè)計(jì)步驟4.1本實(shí)驗(yàn)PLC選型CPU224CN24VDC電源24VDC輸入24VDC輸出6ES7214-1AD23-0XB8100～230VAC電源24VDC輸入繼電器輸出6ES7214-1BD23-0XB8CPU224本機(jī)集成14輸入/10輸出共24個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)?？蛇B接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至168路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O點(diǎn)。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。6個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。1個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。I/O端子排可很容易地整體拆卸。是具有較強(qiáng)控制能力的控制器。4.2設(shè)計(jì)思路經(jīng)分析及老師建議本設(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(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T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)。4.3I/O地址分配名稱地址符號(hào)說(shuō)明輸入啟動(dòng)按鈕I0.0SF1啟動(dòng)噴泉系統(tǒng)停止按鈕I0.1SF2停止噴泉系統(tǒng)1號(hào)方式選擇開(kāi)關(guān)I0.2SF3噴泉選擇1號(hào)方式噴水2號(hào)方式選擇開(kāi)關(guān)I0.3SF4噴泉選擇2號(hào)方式噴水3號(hào)方式選擇開(kāi)關(guān)I0.4SF5噴泉選擇3號(hào)方式噴水4號(hào)方式選擇開(kāi)關(guān)I0.5S67噴泉選擇4號(hào)方式噴水輸出噴水池工作指示Q0.0EA11號(hào)噴水閥工作Q0.1MB11號(hào)噴水閥噴水2號(hào)噴水閥工作Q0.2MB22號(hào)噴水閥噴水3號(hào)噴水閥工作00.3MB33號(hào)噴水閥噴水4號(hào)噴水閥工作Q0.4MB44號(hào)噴水閥噴水4.4接口圖注：在實(shí)驗(yàn)室的模擬平臺(tái)上，無(wú)法實(shí)現(xiàn)噴水閥MB1、MB2、MB3、MB4的模擬。因此時(shí)用指示燈代替噴水閥。即可完成該實(shí)驗(yàn)的模擬。4.5、工作流程圖開(kāi)始開(kāi)始系統(tǒng)啟動(dòng)按鈕是否按下？系統(tǒng)啟動(dòng)按鈕是否按下？選擇2號(hào)噴水方式選擇4號(hào)噴水方式選擇3號(hào)噴水方式選擇1號(hào)噴水方式選擇2號(hào)噴水方式選擇4號(hào)噴水方式選擇3號(hào)噴水方式選擇1號(hào)噴水方式系統(tǒng)停止按鈕是否按下？系統(tǒng)停止按鈕是否按下？循環(huán)噴水循環(huán)噴水4.6順序功能圖4.7梯形圖（噴水30秒的全換成了2秒，為了調(diào)試輕松點(diǎn)）第五章．課程設(shè)計(jì)調(diào)試過(guò)程結(jié)果記錄5.1、程序調(diào)試過(guò)程記錄程序調(diào)試時(shí)，遇到了許多問(wèn)題：1復(fù)位與置位混淆導(dǎo)致led一直點(diǎn)亮。2原以為停止按鈕I0.1開(kāi)啟，無(wú)論什么狀態(tài)，立即輸出停止（本意是停止按鈕I0.1開(kāi)啟，循環(huán)過(guò)后停止），不過(guò)也解決了，只要在每個(gè)Q輸出所對(duì)應(yīng)的定時(shí)器下面加一個(gè)I0.1常閉開(kāi)關(guān)就行了，只是太過(guò)繁雜了。3停止按鈕I0.1的位置一直都不太清楚，直接將停止按鈕放在方式一按鈕下面時(shí)，只能控制Q0.0；將其放在程序末尾，方可實(shí)現(xiàn)一個(gè)循環(huán)后（停止按鈕I0.1開(kāi)啟），所有燈全熄滅4問(wèn)了一下管理員，SCRT能否多個(gè)并聯(lián)，例如4個(gè)方式開(kāi)關(guān)，接著4個(gè)SCRT對(duì)應(yīng)下面的各個(gè)程序。管理員說(shuō)不能，但最終還是做出來(lái)了。5調(diào)試過(guò)程中的復(fù)位時(shí)，用軟件監(jiān)控看，線路壓根沒(méi)接通，但是改了復(fù)位下面的數(shù)字，輸出Q的狀態(tài)馬上改變。說(shuō)明可能復(fù)位這種不需要接通吧，在監(jiān)控中看，自己得出的結(jié)論6.程序雖然結(jié)構(gòu)清楚，易懂但是主程序太長(zhǎng)了，管理員告訴我嵌套幾個(gè)子程序進(jìn)去，最終因?yàn)闀r(shí)間不夠，知識(shí)不足，失敗了5.2、程序運(yùn)行結(jié)果記錄I0.0輸入，Q0.0燈亮并聯(lián)開(kāi)