噴泉控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

.PAGE..---可修編.目錄前言11課程設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求21.1課程設(shè)計(jì)的任務(wù)21.2課程設(shè)計(jì)的根本要求22總體設(shè)計(jì)32.1PLC選型32.1.1PLC選型依據(jù)32.1.2PLC類(lèi)型的選擇53PLC程序設(shè)計(jì)63.1設(shè)計(jì)思想63.2端子接線圖73.3順序功能圖83.4PLC梯形圖94.程序調(diào)試說(shuō)明15完畢語(yǔ)16參考文獻(xiàn)17..前言可編程序控制器是以微處理器為核心，綜合了微電子及時(shí)、自動(dòng)化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)于一體的通信工業(yè)控制裝置。英文縮寫(xiě)為PC或者PLC。它具有體積小、功能強(qiáng)、程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、靈活通用、維護(hù)方便等一系列有點(diǎn)，特別是它的高可靠性和較強(qiáng)的適應(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)境的能力，使其在機(jī)械、能源、化工、交通電力等領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)。本課程設(shè)計(jì)的教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生掌握機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)的根本原理、PLC控制電路的設(shè)計(jì)方法以及繼電器接觸器控制電路的PLC改造方法。通過(guò)本學(xué)期對(duì)機(jī)電傳動(dòng)控制根底課程的學(xué)習(xí)，初步掌握了設(shè)計(jì)和調(diào)試PLC控制電路的能力。為了更好的掌握PLC控制電路的設(shè)計(jì)方法和熟練掌握獨(dú)立涉及調(diào)試程序的能力，而進(jìn)展本學(xué)科的課程設(shè)計(jì)任務(wù)。1課程設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求1.1課程設(shè)計(jì)的任務(wù)噴泉控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)〔一〕1.2課程設(shè)計(jì)的根本要求1〕噴泉控制要求為"A、D同時(shí)噴6秒，并左右擺動(dòng)—A、C同時(shí)噴7秒并旋轉(zhuǎn)—B、D同時(shí)噴10秒并旋轉(zhuǎn)—A、C、B同時(shí)噴5秒并擺動(dòng)--2秒后再循環(huán)〞2〕每個(gè)噴頭工作時(shí)，都連帶紅、綠、黃、藍(lán)四個(gè)彩燈間隔0.1s循環(huán)發(fā)光。3〕噴泉可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、單周期、連續(xù)三種操作方式。4〕中選擇連續(xù)時(shí)，要求循環(huán)20次后終止循環(huán)，發(fā)出聲光連續(xù)報(bào)警，按停頓按鈕終止報(bào)警。2.設(shè)計(jì)要求：1〕畫(huà)出端子分配圖和順序功能圖2〕設(shè)計(jì)并調(diào)試PLC控制梯形圖3〕設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)2總體設(shè)計(jì)2.1PLC選型2.1.1PLC選型依據(jù)1.選用規(guī)模適宜的PLCPLC規(guī)模的大小是用輸入輸出〔I/O〕點(diǎn)數(shù)來(lái)衡量的，也就是選擇適宜I/O點(diǎn)數(shù)的PLC。因此在選用PLC時(shí)，首先應(yīng)對(duì)與PLC相連的全部輸入，輸出裝置進(jìn)展統(tǒng)計(jì)，并區(qū)分輸出的性質(zhì)及所需電壓，電流的大小和種類(lèi)。確定全部的I/O點(diǎn)數(shù)，再加上10%~15%的備用量，用來(lái)輸出的擴(kuò)展。這樣就可以計(jì)算出系統(tǒng)需要的總I/O點(diǎn)數(shù)，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。本次噴泉系統(tǒng)設(shè)計(jì)共有輸入輸出點(diǎn)41個(gè)，全部為開(kāi)關(guān)量，其中輸入點(diǎn)11個(gè)，輸出點(diǎn)30個(gè)。2.確定存容量的大小小

存器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中用戶應(yīng)用工程使用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)器容量。一般用戶程序區(qū)的存容量與開(kāi)關(guān)量I/O點(diǎn)數(shù)以及用戶程序的編寫(xiě)質(zhì)量等有關(guān)。設(shè)計(jì)階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對(duì)程序容量有一定估算，通常采用存儲(chǔ)器容量的估算來(lái)替代。估算時(shí)，可用經(jīng)歷公式：總存儲(chǔ)字?jǐn)?shù)＝開(kāi)關(guān)量I/O點(diǎn)數(shù)*〔150~200〕計(jì)算后還可以考慮10%~25%的存儲(chǔ)余量。由于科技的飛速開(kāi)展PLC的存的大小足夠我們?cè)O(shè)計(jì)的噴泉使用，所以可以不考慮在。3.控制功能的選擇

簡(jiǎn)單PLC的運(yùn)算功能包括邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)和計(jì)數(shù)功能；普通PLC的運(yùn)算功能還包括數(shù)據(jù)移位、比擬等運(yùn)算功能；較復(fù)雜運(yùn)算功能有代數(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送等；大型PLC中還有模擬量的PID運(yùn)算和其他高級(jí)運(yùn)算功能。4.機(jī)型的選擇

(1)PLC的類(lèi)型

PLC按構(gòu)造分為整體型和模塊型兩類(lèi)，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場(chǎng)安裝和控制室安裝兩類(lèi)；按CPU字長(zhǎng)分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。從應(yīng)用角度出發(fā)，通?？砂纯刂乒δ芑蜉斎胼敵鳇c(diǎn)數(shù)選型。整體型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)；模塊型PLC提供多種I/O卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)，功能擴(kuò)展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。

(2)輸入輸出模塊的選擇

輸入輸出模塊的選擇應(yīng)考慮與應(yīng)用要求的統(tǒng)一。例如對(duì)輸入模塊，應(yīng)考慮信號(hào)電平、信號(hào)傳輸距離、信號(hào)隔離、信號(hào)供電方式等應(yīng)用要求。對(duì)輸出模塊，應(yīng)考慮選用的輸出模塊類(lèi)型，通常繼電器輸出模塊具有價(jià)格低、使用電壓圍廣、壽命短、響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)等特點(diǎn)；

5.經(jīng)濟(jì)性的考慮

選擇PLC時(shí)，應(yīng)考慮性能價(jià)格比?？紤]經(jīng)濟(jì)性時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮應(yīng)用的可擴(kuò)展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，進(jìn)展比擬和兼顧，最終選出較滿意的產(chǎn)品。輸入輸出點(diǎn)數(shù)對(duì)價(jià)格有直接影響，所以應(yīng)該選擇適宜點(diǎn)數(shù)的PLC。2.1.2PLC類(lèi)型的選擇因?yàn)榭傸c(diǎn)數(shù)<256，所以選擇SIEMENS公司的S7-200小型機(jī)。其主要特點(diǎn)是：指令豐富、置集成功能、模塊擴(kuò)展功能；具有實(shí)時(shí)通訊特性；可靠性高適應(yīng)性強(qiáng)、性價(jià)比高等特點(diǎn)。西門(mén)子S7-200是模塊化PLC，它是由CPU模塊、擴(kuò)展弄、模塊和總線連接電纜構(gòu)成。詳細(xì)型號(hào)為：6ES7216-2BD23-0XB8CPU226繼電器輸出,11輸入/30輸出3PLC程序設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)思想根據(jù)課題要求的噴泉噴水把戲，采用步進(jìn)控制的方式，無(wú)疑是最正確的方案，同時(shí)也決定了程序的設(shè)計(jì)方向。步進(jìn)控制設(shè)計(jì)，是根據(jù)系統(tǒng)的功能，以每一步為核心，以步與步之間的轉(zhuǎn)換條件為觸發(fā)信號(hào)，以各步對(duì)應(yīng)的動(dòng)作功能為驅(qū)動(dòng)，從首步開(kāi)場(chǎng)一步一步地設(shè)計(jì)梯形圖，直到完成整個(gè)程序?yàn)橹沟脑O(shè)計(jì)方法。這種設(shè)計(jì)方法是一步一步地進(jìn)展設(shè)計(jì)，所以不容易出錯(cuò)，還可以提高設(shè)計(jì)效率。那么首先就應(yīng)該根據(jù)課題畫(huà)出順序功能圖。這樣一來(lái)每一步的條件和動(dòng)作就可以確定了。為了增加程序的易讀性和方便軟件和外部硬件的拓展，我把程序大致分為3局部：第一局部是控制整個(gè)程序的順序控制程序段。是用來(lái)完成四種噴水把戲的順序變化和單周期、連續(xù)的控制。第二局部是用來(lái)控制彩燈循環(huán)閃爍與0.1s間隔的燈光循環(huán)閃爍程序段。彩燈的循環(huán)點(diǎn)亮，以A噴頭的四個(gè)彩燈為例。當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕時(shí)，會(huì)觸發(fā)一個(gè)步，這里就叫它M2.0。當(dāng)M2.0被出發(fā)后，程序執(zhí)行該步。該步由4個(gè)定時(shí)器循環(huán)控制，從而到達(dá)4個(gè)彩燈循環(huán)點(diǎn)亮的目的。第三局部是集中輸出程序段。分別對(duì)A、B、C、D四個(gè)噴頭和對(duì)應(yīng)的彩燈進(jìn)展集中輸出控制。這種設(shè)計(jì)方法不僅調(diào)理清晰，也大大的增加了易讀性和拓展性。只要簡(jiǎn)單的改動(dòng)就可以達(dá)成不同噴水方案。3.2端子接線圖圖3.1端子接線圖3.3順序功能圖圖3.2順序功能圖3.4PLC梯形圖燈光循環(huán)控制4.程序調(diào)試說(shuō)明調(diào)試過(guò)程中，四個(gè)顏色一起亮解決方法：翻開(kāi)監(jiān)控程序，仔細(xì)檢查程序的執(zhí)行過(guò)程，同時(shí)對(duì)照已經(jīng)設(shè)計(jì)好的梯形圖，找出問(wèn)題的所在。最后，經(jīng)過(guò)幾次反復(fù)排查，在執(zhí)行每個(gè)顏色輸出時(shí)，應(yīng)用其他顏色輸出的常閉觸點(diǎn)串聯(lián)。將程序修改后重新運(yùn)行，觀察各步執(zhí)行情況，均滿足課程設(shè)計(jì)的功能要求。完畢語(yǔ)通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)和研究，我發(fā)現(xiàn)自己在PLC的順序功能圖的設(shè)計(jì)方面還存在缺乏之處，并以此次的課程設(shè)計(jì)為契機(jī)，努力打好對(duì)機(jī)電傳動(dòng)設(shè)計(jì)方面的根底。與此同時(shí)，我更加深刻的體會(huì)到將所學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際設(shè)計(jì)之中時(shí)的那份喜悅之情。在這次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我不僅更加結(jié)實(shí)的掌握了PLC控制電路的設(shè)計(jì)和調(diào)試的方法，還了解到PLC的應(yīng)用對(duì)生產(chǎn)實(shí)踐的