基于PLC的花式自動噴泉控制系統(tǒng)設計

-.z.**：1350803111"電氣控制與PLC技術"課程設計〔2013級本科〕題目：基于S7-200PLC的噴泉控制系統(tǒng)設計系〔部〕院：物理與機電工程學院專業(yè)：電氣工程及其自動化作者**：指導教師：職稱：助教完成日期：2015年6月12日"電氣控制與PLC技術"課程設計任務書學生**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)設計一、設計的主要容1.完成控制系統(tǒng)的硬件設計，主要包括：電氣元件的選擇、電氣原理圖設計、可編程控制器輸入輸出接線圖設計等。2.完成控制系統(tǒng)的軟件設計，主要包括：程序流程圖設計、梯形圖程序設計及仿真調試。3.完成課程設計說明書的撰寫，主要包括：封面、目錄、設計任務書、設計總體思路、硬件設計、軟件設計、總結體會、參考文獻等。二、設計要求1.按下啟動按鈕,噴泉控制裝置開場工作；按下停頓按鈕，噴泉控制裝置停頓工作。2.噴泉的工作方式由花式選擇開關和單步/連續(xù)開關決定。3.當單步/連續(xù)開關在單步位置時,噴泉只能按照花式選擇開關設定的方式，運行一個循環(huán)。4.花式選擇開關用于噴泉的噴水把戲，現考慮四種噴水把戲。①花式選擇開關在位置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花式選擇開關在位置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。③花式選擇開關在位置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號噴頭噴水，1號、3號噴頭停頓噴水。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。④花式選擇開關在位置4時，按下啟動按鈕后，按照1→2→3→4的順序，依次間隔2s噴水，然后一起噴水。30s后，按照1→2→3→4的順序，分別延時2s，依次停頓噴水。再經1s延時，按照4→3→2→1的順序，依次間隔2s噴水，然后一起噴水。30s后停頓。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、設計進度安排第一周星期一查閱文獻資料，了解與設計題目相關的知識星期二～星期四確定控制系統(tǒng)的總體設計方案，完成控制系統(tǒng)的硬件設計星期五至第二周星期二完成控制系統(tǒng)的軟件設計及調試星期三～星期四撰寫課程設計說明書星期五辯論指導教師簽字：目錄第一章緒論21.1噴泉的歷史21.2噴泉的現狀21.3設計目的2第二章設計任務及要求22.1設計任務2任務描述2控制任務和要求…………..….…………22.2設計任務及要求2第三章系統(tǒng)硬件設計23.4PLC硬件的選型23.4.1PLC的根本工作方式23.5系統(tǒng)接線圖2第四章控制系統(tǒng)設計24.1控制程序流程圖設計24.2.1把戲一時序圖24.2.2把戲二時序圖24.2.3把戲三時序圖24.2.4把戲四時序圖2第五章軟件系統(tǒng)設置25.1系統(tǒng)梯形圖2第六章系統(tǒng)調試與結果分析26.1調試結果分析2把戲選擇開關在位置1時2把戲選擇開關在位置2時2把戲選擇開關在位置3時2把戲選擇開關在位置4時2參考文獻2-.z.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構造，加之人工修改而成。1.2噴泉的現狀現代城市中設置的噴泉已十分先進、靈活多變，把戲翻新，可大可小，可高可低，噴射出的水，大者如珠，小者如霧，隨著噴泉構筑物的形式、大小及水壓等而產生上下不同、水態(tài)各異，形式多樣的噴泉。當今噴泉工程和高新技術的結合正是歷史開展的必然，由于噴泉工程中采用了大量的高新技術，從而使噴泉效果更加絢麗多彩，婀娜多姿，令人賞心悅。1.3設計目的通過對基于S7-200PLC自動噴泉控制系統(tǒng)的工作原理的分析、系統(tǒng)設計、編程、及上機調試工作的實踐，了解電器控制系統(tǒng)的一般設計思路，熟悉和掌握外圍電路系統(tǒng)和軟件設計的方法，并掌握利用PC對PLC工作狀況進展監(jiān)控的方法第二章設計任務及要求2.1設計任務任務描述*廣場的噴泉如下圖，4號為中間噴頭，3號為環(huán)狀噴頭，2號為1次外環(huán)狀噴頭，1號為外環(huán)裝噴頭。圖2.1*廣場噴泉構造圖控制任務和要求〔1〕按下啟動按鈕，噴泉控制裝置開場工作，按下停頓按鈕，噴泉控制裝置停頓工作?！?〕噴泉的工作方式由把戲選擇開關和單步、連續(xù)開關決定?！?〕當單步、連續(xù)開關在單步控制時，噴泉只能按照把戲選擇開關設置的方式運行一個循環(huán)?！?〕把戲選擇開關用于選擇噴泉的噴水把戲，現考慮4種噴水把戲。把戲選擇開關在位置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后停頓，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。把戲選擇開關在位置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后停頓，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。把戲選擇開關在位置3時，按下啟動按鈕后，1號、3號噴頭同時噴水，延遲3s后，2號、4號噴頭同時噴水，1號、3號噴頭停頓噴水。如此交替15s后，4組噴頭全噴水，30s后停頓，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。把戲選擇開關在位置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依次停頓噴水。再經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后停頓。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設計任務及要求1完整的設計任務書2正確地編程元件的地址分配3畫出輸入、輸出接線圖及相關的圖紙4設計梯形圖控制程序5設計操作控制面板，編制系統(tǒng)的操作說明6編制系統(tǒng)的調試說明及考前須知。第三章系統(tǒng)硬件設計3.1系統(tǒng)組成圖圖3.1系統(tǒng)組成圖3.2系統(tǒng)設計步驟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設備。根據花式噴泉控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的輸入、輸出設備。常用的輸入設備有按鈕、選擇開關等，常用的輸出設備有指示燈等。3根據I/O點數選擇適宜的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設計花式噴泉系統(tǒng)的梯形圖程序，根據工作要求設計出周密完整的梯形圖。6程序，這是整個花式噴泉系統(tǒng)設計的核心工作。7將程序輸入PLC進展軟件測試，查找錯誤，使系統(tǒng)程序更加完善。3.3PLC的I/O分配表根據系統(tǒng)要求所選擇的I/O功能分布表如表3.1所示表3.1I/O功能分配表輸入設備啟動I0.0按鈕SB0把戲1開關I0.1按鈕SB1把戲2開關I0.2按鈕SB2把戲3開關I0.3按鈕SB3把戲4開關I0.4按鈕SB4連續(xù)/單步I0.5按鈕SB5停頓I0.6按鈕SB6輸出設備1號噴頭Q0.1接觸器KM12號噴頭Q0.2接觸器KM23號噴頭Q0.3接觸器KM34號噴頭Q0.4接觸器KM43.4PLC硬件的選型可編程控制器是是一種數字運算操作的電子系統(tǒng)，專業(yè)在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它利用可編程序的存儲器,用來在其部存儲執(zhí)行邏輯運算等操作的指令，并通過數字式、模擬式的輸入和輸出，來控制各類型的機械或生產的過程。3.4.1PLC的根本工作方式PLC采用“順序掃描，不斷循環(huán)〞的工作方式〔1〕每次掃描過程。集中對輸入信號進展采樣。集中對輸出信號進展刷新?！?〕輸入刷新過程。當輸入端口關閉時,程序在進展執(zhí)行階段時,輸入端有新狀態(tài)，新狀態(tài)不能被讀入。只有程序進展下一次掃描時，新狀態(tài)才被讀入?！?〕一個掃描周期分為輸入采樣，程序執(zhí)行，輸出刷新。〔4〕元件印象存放器的容是隨著程序的執(zhí)行變化而變化的?！?〕掃描周期的長短由三條決定。CPU執(zhí)行指令的速度；指令本身占有的時間；指令條數?！?〕由于采用集中采樣，集中輸出的方式。存在輸入/輸出滯后的現象，即輸入/輸出響應延遲。3.5系統(tǒng)接線圖圖3.2系統(tǒng)I/O接線圖第四章控制系統(tǒng)設計開場4.1控制程序流程圖設計開場連續(xù)工作方式N連續(xù)工作方式NPLCPLC初始化Y按下停頓按鈕噴第一個花式按下停頓按鈕噴第一個花式連續(xù)工作方式連續(xù)工作方式停頓N停頓Y噴第二個花式噴第二個花式連續(xù)工作方式連續(xù)工作方式NY噴第三個花式噴第三個花式連續(xù)工作方式連續(xù)工作方式NY噴第四個花式噴第四個花式圖4.1控制流程圖4.2.1把戲一時序圖4.2.2把戲二時序圖4.2.3把戲三時序圖4.2.4把戲四時序圖圖4.2控制程序時序圖第五章軟件系統(tǒng)設置5.1系統(tǒng)梯形圖第六章系統(tǒng)調試與結果分析6.1調試結果分析把戲選擇開關在位置1時圖調試結果一程序分析：調試結果一中，選擇開關在位置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。根據對已編寫的梯形圖程序進展調試，并觀察了調試的各個步驟與系統(tǒng)要求相符合，調試成功。把戲選擇開關在位置2時圖調試結果二程序分析：選擇開關在位置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。把戲選擇開關在位置3時圖調試結果三程序分析：選擇開關在位置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。把戲選擇開關在位置4時按照1-2-3-4的順序依次點亮按照1-2-3-4的順序依次熄滅按照4-3-2-1的順序依次點亮1-2-3-4全部都點亮圖調試結果四程序分析：選擇開關在位置4時，按下啟動按鈕I0.0，首先是1號、2號、3號、4號分別是Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4得電噴頭按順序分別延時2s得電，30s后又重復1-2-3-4的順序，同樣分別延時2s，依次噴完后再過1s改成按照4-3-2-1的順序依次得電發(fā)亮，最后Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4同時得電發(fā)亮30s之后全部熄滅。參考文獻[1]曉峰.電氣控制與可控制技術與應用[M].:機械工業(yè).2010[2]廖常初.PLC編程及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