赵登飞PLC

学号0814247《电气控制与PLC》课程设计（2008级本科）题目：自动喷泉的控制系统设计系（部）院：物理与机电工程学院专业：电气工程及其自动化作者姓名：赵登飞指导教师：张静职称：副教授完成日期：2011年12月30日1课程设计任务书学生姓名赵登飞学号0814247专业方向电气工程及其自动化班级08级（1）班题目名称自动喷泉的控制系统设计一、设计内容和控制要求有16个彩灯代表16个喷头，有2个按钮，有2个选择开关，按下图所示。实现四种以上的自动喷泉花样。L1L2L3L4L5L6L7L8L9L10L11L12L13L14L15L16SB1SB2K1K2彩灯按钮主要内容包括：1.设计出硬件系统的结构、接线图；2.系统有启动/停止按钮；实现四种及以上的自动喷泉花样控制；按下启动按钮，喷泉装置开始工作。喷泉喷水方式由花样选择开关决定，按下启动按钮SB1喷泉进入等待状态；按下顺序选择开关K1喷泉按顺序一的花样进行喷水；按下顺序选择开关K2喷泉按顺序二的花样进行喷水；按下停止按钮SB2喷泉停止喷水。3.程序结构与控制功能自行设计；4.进行系统调试，实现自动喷泉的控制要求。二、设计内容1.可编程控制器输入接线图设计；2.控制梯形图和程序设计；3.编写设计说明书；2三、设计说明书的编写要求1.设计应根据原始资料，满足控制要求；2.列出所选设备型号，规格和数量等；3.设计说明书应书写工整，整齐，用规定统一纸张；4.图纸应清洁规范，电气图形符号和文字符号应符合国家标准；5.设计应独立完成，不得抄袭他人。四、设计进度第一周星期一、二讲解设计课题内容、布置设计任务及要求，熟练课题，初步设计星期三、四PLC输入输出接线图，初步设计星期五梯形图，控制面板初步设计第二周星期一、二PLC输入输出接线图，梯形图，控制面板图的修改及完善星期三、四绘图，写说明书及操作使用说明星期五完善上述设计内容，装订说明书，答辩指导老师签字：目录一、绪论............................................................11.喷泉的介绍....................................................12.喷泉的控制....................................................1二、喷泉的总体方案设计..............................................11.PLC简介.......................................................12.喷泉的平面图..................................................33.控制要求.....................................................34.喷泉花样设计..................................................35.花样顺序选择..................................................4三、硬件选择........................................................41.硬件设置......................................................42.输入输出点数分配..............................................53.PLC的控制接线图...............................................6四、软件设计........................................................61.程序流程图...................................................62.梯形图设计....................................................7五、程序调试.......................................................18小结...............................................................22参考文献...........................................................231一、绪论1.喷泉的介绍喷泉是人工环境中最富有生命力的喷泉,它具有分隔空间、增加层次、净化空气美化环境的作用。现代高科技把美妙的音乐、多姿的喷泉造型、五彩缤纷的水下灯光、神奇的激光图文，通过电脑有机的结合在一起，给人以音乐声响、视觉形象、色彩变换三位一体的超自然享受。随着我国人民物质生活水平的不断提高，造环境景观。建设一个喷泉是很有必要的。随着科学技术的不断发展和生活水平的不断提高，尤其是喷泉在城市和社区环境建设中起着尤其重要的作用。当今喷泉工程和高新技术的结合正是历史发展的必然趋势。由于喷泉工程中采用了大量的高新技术，从而使喷泉效果更加绚丽多彩，婀娜多姿，令人赏心悦目、流连忘返。喷泉是艺术和技术的结合物，建筑艺术、园林艺术、美术以至引伸到人文学、文学艺术、音乐艺术等都能蕴含到喷泉的设计、创作中。喷泉的专用产品，设备也在不断地更新换代，新材料、新技术的采用，环保型的产品更加安全、可靠，售后服务周到、及时，这些都为喷泉的良性发展提供了技术支撑，使得大多数的喷泉在美化环境之外，还发挥了良好的生态效应社会效益和广告效应等间接的经济效益。2.喷泉的控制本次的课程设计是一个以S7-200PLC控制为核心的花样喷泉控制系统的设计。花样喷泉在PLC的控制之下，喷出各种各样的花样，给人以一种视觉上美的享受。二、喷泉的总体方案设计1.PLC简介（1）可编程序控制器简介可编程序控制器PC（ProgrammableController）又称可编程序控制器PLC（ProgrammableLogicController）是微机技术与继电器常规控制技术相接合的产物，是在顺序控制器和微机控制器的基础上发展起来的新型控制器，是一种以微处理器为核心用作数字控制的专用计算机。它不仅充分利用微处理器的优点来满足各种工业领域的实时控制要求，同时也照顾到现场电器操作维护人员的技2能和习惯，摈弃了微机常用的计算机编程语言的表达形式，独具风格地形成一套以继电器梯形图为基础的形象编程语言和模块化的软件结构，使用户程序的编制清晰直观、方便易学调试和查错都很容易。PLC现已成为现代工业控制三大支柱PLC、CAD/CAM、ROBOT之一，以其可靠性、逻辑功能强、体积小、可在线修改控制程序、具有远程通信联网功能、易于与计算机接口、能对模拟量进行控制、具备高速计数与位控等高性能模块等优异性能日益取代由大量中间继电器、时间继电器、计数继电器等组成的传统继电接触控制系统在机械、化工、石油、冶金、电力、轻工、电子、纺织、食品、交通、等行业得到广泛应用。PLC的应用深度和广度已经成为一个国家工业先进水平的重要标志之一。（2）PLC的结构PLC和一般的微型计算机基本相同，也是由硬件系统和软件系统两大部分组成的。PLC的硬件系统由微处理器(CPU)、存储器(EPROMROM)、输入输出(I/O)部件、电源部件、编程器、I/O扩展单元和其他外围设备组成。各部分通过总线(电源总线、控制总线、地址总线、数据总线)连接而成。PLC的软件系统是指PLC所使用的各种程序的集合，通常可分为系统程序和用户程序两大部分。系统程序是每一个PLC成品必须包括的部分，由PLC厂家提供，用于控制PLC本身的运行，系统程序固化在EPROM中。用户程序是由用户根据控制需要而编写的程序。硬件系统和软件系统组成了一个完整的PLC系统，他们是相辅相成缺一不可的。（3）PLC的主要功能PLC是一种应用面很广、发展非常迅速的工业自动化装置，在工厂自动化和计算机集成制造系统内占重要地位。PLC系统主要有以下功能：1)2)3)4)5)6）编程、调试功能。32.喷泉的平面图L1L2L3L4L5L6L7L8L9L10L11L12L13L14L15L16SB1SB2K1K2彩灯按钮图1喷泉的平面图3.控制要求（1）按下启动按钮SB1时，（2）按下K1时，按照第一种花样顺序进行喷水，按下K2按照第二种花样顺序进行喷水。（3）按下停止按钮SB2喷泉停止运行。4.喷泉花样设计花样一：第一行L1、L2、L3、L4进行喷水；进行5s后，第二行L5、L6、L7、L8开始喷水，并且第一行L1、L2、L3、L4停止；进行5s后，第三行L9、L10、L11、L12开始喷水，并且第二行停止；进行5s后，第四行L13、L14、L15、LL16进行喷水，并且停止第三行；再过5s后，第四行停止。花样二:按照L10和L11、L7和L6、L5和L9、L13和L11、L15和L16、L12和L8、L4和L3、L2和L1两两依次进行喷水，时间间隔为5s。花样三：首先里圈L6、L7、L10、L11同时进行喷水，进行8s后，外圈L1、L2、L3、L4、L8、L12、L16、L15、L14、L13、L9、L5进行喷水，并且停止里圈的喷水，再进8s后，外圈停止。4花样四：,首先L1、L6、L11、L16开始喷水，过5s后，L4、L7、L10、L13进行喷水，再过5s后，L1、L6、L11、L16停止喷水，再过5s后，L4、L7、L10、L13停止喷水。花样五：首先第一行L1、L2、L3、L4和第四行L13、L14、L15、L16同时进行喷水，过8s后，第一行和第四行停止，第二行L5、L6、L7、L8和第三行L9、L10、L11、L12同时进行喷水，再过8s后，二三行停止。花样六：首先是L1、L16同时进行喷水，2s后L2、L5、L15、L12同时开始喷水，再过2s后L3、L6、L9和L8、L11、L14同时开始喷水，又过2s后，L4、L7、L10、L13同时开始喷水，喷水2s后，L4、L7、L10、L13先停止喷水，再停止L3、L6、L9、L8、L11、L14，再停止L2、L5、L15、L12，最后停止L1、L16，时间间隔是2s。5.花样顺序选择顺序一：选择花样一、花样三、花样五、花样六依次进行循环喷水。顺序二：选择花样二、花样三、花样四、花样五依次进行循环喷水。三、硬件选择1.硬件设置（1）PLC的选择方案要先弄清除控制系统的I/O总点数，再按实际所需总点数的15～20％留出备用量（为系统的改造等留有余地）后确定所需PLC的点数。在相同功能和相同I/O点数据的情况下，整体式比模块式价格低。但模块式具有功能扩展灵活，维修方便（换模块），容易判断故障等优点，要按实际需要选择PLC的结构形式。本设计采用S7-200CPU226的PLC。该PLC属于中型PLC，功能强大，控制能力好，性价比高。（2）其它硬件的选择由于本设计有16个彩灯代表16个喷头，有4个选择按钮。故需选择16个彩灯，按设计要求需2个选择开关，1个启动和1个停止按钮。还有导线若干。所需电气设备的型号规格如图1所示：5图1电气设备明细表名称型号规格数量拨动开关D3C-12202启动按钮HXB2-EA351LED彩灯XH-12016导线BVV若干停止按钮HXB2-EA4512.输入输出点数分配表2I\O分配表输入输出名称代号输入点编号名称代号输出点编号名称代号输出点编号启动按钮K1I0.0彩灯1L1Q0.0彩灯9L9Q1.0顺序一选择开关K2I0.1彩灯2L2Q0.1彩灯10L10Q1.1顺序二选择开关K3I0.2彩灯3L3Q0.2彩灯11L11Q1.2停止按钮K4I0.3彩灯4L4Q0.3彩灯12L12Q1.3///彩灯5L5Q0.4彩灯1