基于PLC的花式自動(dòng)噴泉控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

-.z.**：1350803111"電氣控制與PLC技術(shù)"課程設(shè)計(jì)〔2013級(jí)本科〕題目：基于S7-200PLC的噴泉控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)系〔部〕院：物理與機(jī)電工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化作者**：指導(dǎo)教師：職稱(chēng)：助教完成日期：2015年6月12日"電氣控制與PLC技術(shù)"課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué)生**12514012專(zhuān)業(yè)方向電氣工程班級(jí)電氣工程122班題目名稱(chēng)基于S7-200PLC的噴泉控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)的主要容1.完成控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，主要包括：電氣元件的選擇、電氣原理圖設(shè)計(jì)、可編程控制器輸入輸出接線圖設(shè)計(jì)等。2.完成控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，主要包括：程序流程圖設(shè)計(jì)、梯形圖程序設(shè)計(jì)及仿真調(diào)試。3.完成課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的撰寫(xiě)，主要包括：封面、目錄、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)、設(shè)計(jì)總體思路、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、總結(jié)體會(huì)、參考文獻(xiàn)等。二、設(shè)計(jì)要求1.按下啟動(dòng)按鈕,噴泉控制裝置開(kāi)場(chǎng)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(kāi)關(guān)和單步/連續(xù)開(kāi)關(guān)決定。3.當(dāng)單步/連續(xù)開(kāi)關(guān)在單步位置時(shí),噴泉只能按照花式選擇開(kāi)關(guān)設(shè)定的方式，運(yùn)行一個(gè)循環(huán)。4.花式選擇開(kāi)關(guān)用于噴泉的噴水把戲，現(xiàn)考慮四種噴水把戲。①花式選擇開(kāi)關(guān)在位置1時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕后，4號(hào)噴頭噴水，延時(shí)2s后，3號(hào)噴頭噴水，再延時(shí)2s后，2號(hào)噴頭噴水，又延時(shí)2s后，1號(hào)噴頭噴水。18s后，如果為單步工作方式，則停下來(lái)。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(kāi)關(guān)在位置2時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕后，1號(hào)噴頭噴水，延時(shí)2s后，2號(hào)噴頭噴水，再延時(shí)2s后，3號(hào)噴頭噴水，又延時(shí)2s后，4號(hào)噴頭噴水。30s后，如果為單步工作方式，則停下來(lái)。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(kāi)關(guān)在位置3時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕后，1號(hào)、3號(hào)噴頭同時(shí)噴水，延時(shí)3s后，2號(hào)、4號(hào)噴頭噴水，1號(hào)、3號(hào)噴頭停頓噴水。如此交替運(yùn)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(lái)。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(kāi)關(guān)在位置4時(shí)，按下啟動(dòng)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(shí)2s，依次停頓噴水。再經(jīng)1s延時(shí)，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(lái)。如果為連續(xù)工作方式，則繼續(xù)循環(huán)下去。三、設(shè)計(jì)進(jìn)度安排第一周星期一查閱文獻(xiàn)資料，了解與設(shè)計(jì)題目相關(guān)的知識(shí)星期二～星期四確定控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，完成控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)星期五至第二周星期二完成控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試星期三～星期四撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)星期五辯論指導(dǎo)教師簽字：目錄第一章緒論21.1噴泉的歷史21.2噴泉的現(xiàn)狀21.3設(shè)計(jì)目的2第二章設(shè)計(jì)任務(wù)及要求22.1設(shè)計(jì)任務(wù)2任務(wù)描述2控制任務(wù)和要求…………..….…………22.2設(shè)計(jì)任務(wù)及要求2第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)24.1控制程序流程圖設(shè)計(jì)24.2.1把戲一時(shí)序圖24.2.2把戲二時(shí)序圖24.2.3把戲三時(shí)序圖24.2.4把戲四時(shí)序圖2第五章軟件系統(tǒng)設(shè)置25.1系統(tǒng)梯形圖2第六章系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果分析26.1調(diào)試結(jié)果分析2把戲選擇開(kāi)關(guān)在位置1時(shí)2把戲選擇開(kāi)關(guān)在位置2時(shí)2把戲選擇開(kāi)關(guān)在位置3時(shí)2把戲選擇開(kāi)關(guān)在位置4時(shí)2參考文獻(xiàn)2-.z.第一章緒論1.1噴泉的歷史早在我國(guó)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(jiàn)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構(gòu)造，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，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(gòu)筑物的形式、大小及水壓等而產(chǎn)生上下不同、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)合正是歷史開(kāi)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(jì)目的通過(guò)對(duì)基于S7-200PLC自動(dòng)噴泉控制系統(tǒng)的工作原理的分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、編程、及上機(jī)調(diào)試工作的實(shí)踐，了解電器控制系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)思路，熟悉和掌握外圍電路系統(tǒng)和軟件設(shè)計(jì)的方法，并掌握利用PC對(duì)PLC工作狀況進(jìn)展監(jiān)控的方法第二章設(shè)計(jì)任務(wù)及要求2.1設(shè)計(jì)任務(wù)任務(wù)描述*廣場(chǎng)的噴泉如下圖，4號(hào)為中間噴頭，3號(hào)為環(huán)狀噴頭，2號(hào)為1次外環(huán)狀噴頭，1號(hào)為外環(huán)裝噴頭。圖2.1*廣場(chǎng)噴泉構(gòu)造圖控制任務(wù)和要求〔1〕按下啟動(dòng)按鈕，噴泉控制裝置開(kāi)場(chǎng)工作，按下停頓按鈕，噴泉控制裝置停頓工作。〔2〕噴泉的工作方式由把戲選擇開(kāi)關(guān)和單步、連續(xù)開(kāi)關(guān)決定。〔3〕當(dāng)單步、連續(xù)開(kāi)關(guān)在單步控制時(shí)，噴泉只能按照把戲選擇開(kāi)關(guān)設(shè)置的方式運(yùn)行一個(gè)循環(huán)?！?〕把戲選擇開(kāi)關(guān)用于選擇噴泉的噴水把戲，現(xiàn)考慮4種噴水把戲。把戲選擇開(kāi)關(guān)在位置1時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕后，4號(hào)噴頭噴水，延遲2s后，3號(hào)噴頭噴水，再延遲2s后，2號(hào)噴頭噴水，又延遲2s后，1號(hào)噴頭噴水，18s后停頓，如果為單步工作方式，則停下來(lái)。如果為連續(xù)工作方式，則繼續(xù)循環(huán)下去。把戲選擇開(kāi)關(guān)在位置2時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕后，1號(hào)噴頭噴水，延遲2s后，2號(hào)噴頭噴水，再延遲2s后，3號(hào)噴頭噴水，又延遲2s后，4號(hào)噴頭噴水。30s后停頓，如果為單步工作方式，則停下來(lái)。如果為連續(xù)工作方式，則繼續(xù)循環(huán)下去。把戲選擇開(kāi)關(guān)在位置3時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕后，1號(hào)、3號(hào)噴頭同時(shí)噴水，延遲3s后，2號(hào)、4號(hào)噴頭同時(shí)噴水，1號(hào)、3號(hào)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(lái)。如果為連續(xù)工作方式，則繼續(xù)循環(huán)下去。把戲選擇開(kāi)關(guān)在位置4時(shí)，按下啟動(dòng)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(jīng)1s延遲時(shí)，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(lái)。如果為連續(xù)工作方式，則繼續(xù)循環(huán)下去。2.2設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1完整的設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)2正確地編程元件的地址分配3畫(huà)出輸入、輸出接線圖及相關(guān)的圖紙4設(shè)計(jì)梯形圖控制程序5設(shè)計(jì)操作控制面板，編制系統(tǒng)的操作說(shuō)明6編制系統(tǒng)的調(diào)試說(shuō)明及考前須知。第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)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(jì)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(kāi)關(guān)等，常用的輸出設(shè)備有指示燈等。3根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)選擇適宜的PLC類(lèi)型。4分配I/O點(diǎn)，分配PLC的輸入輸出點(diǎn)，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(jì)花式噴泉系統(tǒng)的梯形圖程序，根據(jù)工作要求設(shè)計(jì)出周密完整的梯形圖。6程序，這是整個(gè)花式噴泉系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心工作。7將程序輸入PLC進(jìn)展軟件測(cè)試，查找錯(cuò)誤，使系統(tǒng)程序更加完善。3.3PLC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3.1I/O功能分配表輸入設(shè)備啟動(dòng)I0.0按鈕SB0把戲1開(kāi)關(guān)I0.1按鈕SB1把戲2開(kāi)關(guān)I0.2按鈕SB2把戲3開(kāi)關(guān)I0.3按鈕SB3把戲4開(kāi)關(guān)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(shè)備1號(hào)噴頭Q0.1接觸器KM12號(hào)噴頭Q0.2接觸器KM23號(hào)噴頭Q0.3接觸器KM34號(hào)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(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)業(yè)在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它利用可編程序的存儲(chǔ)器,用來(lái)在其部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，來(lái)控制各類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)的過(guò)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(guò)程。集中對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)展采樣。集中對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)展刷新。〔2〕輸入刷新過(guò)程。當(dāng)輸入端口關(guān)閉時(shí),程序在進(jìn)展執(zhí)行階段時(shí),輸入端有新?tīng)顟B(tài)，新?tīng)顟B(tài)不能被讀入。只有程序進(jìn)展下一次掃描時(shí)，新?tīng)顟B(tài)才被讀入。〔3〕一個(gè)掃描周期分為輸入采樣，程序執(zhí)行，輸出刷新?！?〕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(zhǎng)短由三條決定。CPU執(zhí)行指令的速度；指令本身占有的時(shí)間；指令條數(shù)?！?〕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(xiàn)象，即輸入/輸出響應(yīng)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(shè)計(jì)開(kāi)場(chǎng)4.1控制程序流程圖設(shè)計(jì)開(kāi)場(chǎng)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(gè)花式按下停頓按鈕噴第一個(gè)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(gè)花式噴第二個(gè)花式連續(xù)工作方式連續(xù)工作方式NY噴第三個(gè)花式噴第三個(gè)花式連續(xù)工作方式連續(xù)工作方式NY噴第四個(gè)花式噴第四個(gè)花式圖4.1控制流程圖4.2.1把戲一時(shí)序圖4.2.2把戲二時(shí)序圖4.2.3把戲三時(shí)序圖4.2.4把戲四時(shí)序圖圖4.2控制程序時(shí)序圖第五章軟件系統(tǒng)設(shè)置5.1系統(tǒng)梯形圖第六章系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果分析6.1調(diào)試結(jié)果分析把戲選擇開(kāi)關(guān)在位置1時(shí)圖調(diào)試結(jié)果一程序分析：調(diào)試結(jié)果一中，選擇開(kāi)關(guān)在位置1時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕I0.0，首先是4號(hào)噴頭先噴水，即輸出點(diǎn)QO.4得電發(fā)亮；觀察調(diào)試界面可知道每隔2s就會(huì)有一個(gè)輸出點(diǎn)亮，也就是各噴頭按順序噴水，如此到最后四個(gè)噴頭都噴水。根據(jù)對(duì)已編寫(xiě)的梯形圖程序進(jìn)展調(diào)試，并觀察了調(diào)試的各個(gè)步驟與系統(tǒng)要求相符合，調(diào)試成功。把戲選擇開(kāi)關(guān)在位置2時(shí)圖調(diào)試結(jié)果二程序分析：選擇開(kāi)關(guān)在位置2時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕I0.0，首先是1號(hào)噴頭先噴水，即輸出點(diǎn)QO.1得電發(fā)亮；觀察調(diào)試界面可知道每隔2s就會(huì)有一個(gè)輸出點(diǎn)亮，也就是各噴頭按順序噴水，如此到最后四個(gè)噴頭都噴水。把戲選擇開(kāi)關(guān)在位置3時(shí)圖調(diào)試結(jié)果三程序分析：選擇開(kāi)關(guān)在位置3時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕I0.0，首先是1號(hào)、3號(hào)噴頭先噴水，即輸出點(diǎn)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(diǎn)Q0.2、QO.4發(fā)亮，也就是2號(hào)、4號(hào)噴頭噴水，同時(shí)原來(lái)亮的Q0.1、Q0.3又熄滅，過(guò)15s后，1、2、3、4號(hào)噴頭全部噴水。把戲選擇開(kāi)關(guān)在位置4時(shí)按照1-2-3-4的順序依次點(diǎn)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(diǎn)亮1-2-3-4全部都點(diǎn)亮圖調(diào)試結(jié)果四程序分析：選擇開(kāi)關(guān)在位置4時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕I0.0，首先是1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)分別是Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4得電噴頭按順序分別延時(shí)2s得電，30s后又重復(fù)1-2-3-4的順序，同樣分別延時(shí)2s，依次噴完后再過(guò)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(shí)得電發(fā)亮30s之后全部熄滅。參考文獻(xiàn)[1]曉峰.電氣控制與可控制技術(shù)與應(yīng)用[M].:機(jī)械工業(yè).2010[2]廖常初.PLC編程及應(yīng)用[M].:機(jī)械工業(yè)..2007年9月.[3]路林吉,王堅(jiān),江龍康.可變控制器原理及應(yīng)用[M].:清華大學(xué).2003年2月.[4]華東.單片機(jī)原理及其應(yīng)[M].電子工業(yè).2005.[5]胡學(xué)林主編.可編程控制器教程〔根底篇〕〔實(shí)訓(xùn)篇〕[M].電子工業(yè)2005.[6