西门子花式喷水池装置PLC控制程序的设计与调试

理工学院课程设计说明书设计题目:花式喷水池装置PLC控制程序的设计与调试学生姓名：杨伟学号：20142121070专业班级：电子信息工程（1班2017年5月27日1AbstractFancyfountainisaproductofakindoflandscapearchitectureinrecentyearsandfancywatchcombination.Thetouristsandresidentsvisitplaces,suchasparks,squares,touristattractionsandsomefamousbuildings,oftenbuiltsomefountainsforpeopletorelax,watchthesefountainsaccordingtocertainrulechangewaterstyle.AndwiththeprogrammablecontrollerinChina'srapiddevelopment,fancyfountaincontrolrequirementsareincreasinglyhigh,makingmoreandmorecontroloftheneedtorealizetheprogrammablecontroller.Thedesignofthebookastheresearchobjectinthe4ringfancyfountain,usingSIEMENSS7-200seriesprogrammablecontrollerForthecontroller.Thefountaincontrolsystemoverallfunctionoffancyfountainisanalyzed,detailedintroducesthesystemhardwareconfiguration,designandsoftwaredesign.Thedesignofsequentialfunctionchartofthefountainsystemtoimprovequalitycontrol,andmeettherequirementsofreal-timecontrol.Whenthecontrolrequirementschange.Onlyneedtochangetheprogram,hardwarewiringunchangedorsmallerchangescanbeconvenientandsimple.AnditadoptsPLCcontrol,withitssmallvolume,strongfunction,highreliability,andhasgreatflexibilityandscalabilitycharacteristics,changeincontrolorchangetheswitch,youcanchangethewaterlaw,transformPLCiswidelyusedincurrentindustrialcontrol1内容摘要花式喷水池是近年来出现的一种园林建筑与花式观赏相结合的一种产物。在游人和居民光顾的场所，如公园、广场、旅游景点及一些知名建筑前，经常会修建一些喷水池供人们休闲、观赏，这些喷水池按一定的规律改变喷水式样。而且随着可编程控制器在我国的迅速发展，对花式喷泉的控制要求也越来越高，使得越来越多的控制部分需要可编程控制器来实现。本设计书以4环花式喷水池为研究对象，采用了西门子s7-200系列可编程序控制器作为喷水池的控制器。对花式喷水池的控制系统的总体功能进行了分析，详细介绍了系统的硬件配置、设计方案及软件设计顺序功能图。本设计改善了喷泉系统的控制品质，并真正地达到了实时控制的要求。当控制要求发生改变时，只需要改变程序，硬件接线不变或作较小变动即可，方便简单。而且采用PLC控制时，利用体积小、功能强、可靠性高，并具有较大的灵活性和可扩展性的特点，改变控制方式或改变选择开关，即可改变喷水规律，变换出不同的花样。所以PLC在当前工业控制中得到广泛应用。1目录第1章引言……………………………………………………………………………………………11.1花式喷水池装置PLC控制程序的设计与调试内容简介………………………11.2花式喷水池装置PLC控制程序的设计与调试设计要求…………………………21.3花式喷水池装置PLC控制程序的设计与调试设计思想…………………………2第2章花式喷水池装置PLC控制系统的硬件电路设计……………………………32.1花式喷水池装置PLC控制系统运行框图………………………………………32.2花式喷水池装置PLC控制系统PLC选型………………………………………32.3花式喷水池装置PLC控制系统I/O分配表……………………………………32.4花式喷水池装置PLC控制系统I/O接线图……………………………………3第3章花式喷水池装置PLC控制系统的程序设计…………………………………63.1花式喷水池装置PLC控制程序的梯形图………………………………………63.2花式喷水池装置PLC控制程序的指令表……………………………………………6结论……………………………………………………………………………………………………7设计总结…………………………………………………………………………………………8谢辞………………………………………………………………………………………………9附录………………………………………………………………………………………………10参考文献…………………………………………………………………………………………291第1章引言1.1花式喷水池装置PLC控制程序的设计与调试内容简介1．花式喷水池示意图图a)中4为中间喷水管，3为内环状喷水管，2为中环形状喷水管，1为外环形状喷水管。图b)中的选择开关可有4种选择，可分别用4个开关模拟实现；单步/连续开关为“1”=单步，“0”=连续，其他为单一功能开关。2．控制要求（1）控制器电源开关接通后，按下启动按钮，喷水装置即开始工作。按下停止按钮，则停止喷水。工作方式由“选择开关”和“单步/连续”开关来决定。（2）“单步/连续”开关在单步位置时，喷水池只运行一个循环；在连续位置时，喷水池反复循环运行。（3）方式选择开关用以选择喷水池的喷水花样，1～4号喷水管的工作方式选择如下：a）选择开关在位置“1”——按下启动按钮后，4号喷水，延时2s，3号喷水，再延时2s，2号喷水，再延时2s，1号喷水，接着一起喷水15s为一个循环。b）选择开关在位置“2”——按下启动按钮后，1号喷水，延时2s，2号喷水，1234☆a）花式喷水池喷嘴布局示意图1234选择开关启动停止单步/连续电源b）花式喷水池控制开关面板图2再延时2s，3号喷水，再延时2s，4号喷水，接着一起喷水30s为一个循环。c)选择开关在位置“3”——按下启动按钮后，1、3号同时喷水，延时3s后，2、4号同时喷水，1、3号停止喷；交替运行5次后，再1～4号全部喷水30s为一个循环。d）选择开关在位置“4”——按下启动按钮后，喷水池1～4号水管的工作顺序为：1→2→3→4按顺序延时2s喷水，然后一起喷水30s后，1、2、3和4号水管分别延时2s停水，再等待1s，由4→3→2→1反序分别延时2s喷水，然后再一起喷水30s为一个循环。（4）不论在什么工作方式，按下停止按钮，喷水池立即停止工作，所有存储器复位。1.2花式喷水池装置PLC控制程序的设计与调试设计要求本次的设计要求如下：1.画出运行框图；2.采用PLC控制，列出输入输出点分配表；3.画出PLC的输入输出设备的接线图；4.利用STEP7-Micro/WIN32软件完成梯形图、指令表的程序设计与调试；5.完成课程设计说明书1.3花式喷水池装置PLC控制程序的设计与调试设计思想1.水池控制电源开关接通后，工作方式由“选择开关”和“单步/连续”开关来决定；2.“单步/连续”开关在单步位置时，喷水池只运行一个循环；在连续位置时，喷水池反复循环运行。按下启动按钮，喷水装置即开始工作。按下停止按钮，则停止喷水；3.当选择开关在1时，按动启动按钮时程序自动进入开关1对应该的程序运行，程序运行到最后时自行判断是单步或连续，就入戏一个环节。当选择开关在2、3、4时同上。3第2章花式喷水池装置PLC控制系统的硬件电路设计2.1花式喷水池装置PLC控制系统运行框图在许多休闲广场、景区或游乐场里，经常看到喷水池按一定的规律喷水或变化式样，若在夜晚配上各种彩色的灯光显示，更加迷人。设计一花式喷水池，采用PLC控制是比较方便的，在花式喷水时序确定的前提下，可以通过改变时序或者改变控制卉关，就可改变控制方式，达到显现各种复合状态的要求。经分析及组员的建议本设计题目使用顺序控制指令完成，思路清晰、易于理解。而顺序控制指令是PLC生产厂家为用户提供的可视功能图编程简单化和规范化的指令。本设计中使用顺序控制指令虽梯形图网络众多，操作比较繁琐，但思路清晰、易于理解。故选择顺序控制指令完成。本设计中涉及可选择的分支和链接、跳转和循环。分析系统及控制要求绘出如下运行框图,如图2-1所示2.2花式喷水池装置PLC控制系统PLC选型从2.1运行框图分析可以知道，系统共有开关量输入点8个，开关量输出点4个。本系统采用西门子S7-200系列PLC进行控制。如果选用CPU226PLC或CPU224PLC，价格较高，浪费较大。参照西门子S7-200产品目录，主机CPU222.它体积小，重量轻，使用寿命长，编程和维护方便，故障率低，通过扩展模块的连接，可以增加输入/输出点数。CPU222输入电压：20.4‐28.2VDC/85‐264VAC(43‐63Hz),集成了8输入/6输出共14个数字量I/O点。可连接2个扩展模块。2.3花式喷水池装置PLC控制系统I/O分配表该系统需8个输入和4个输出，由以上知选CPU222即可满足要求（CPU222有8输入和6输出）。见表2-1I/O分配表。2.4花式喷水池装置PLC控制系统I/O接线图CPU222的I/O接线图如图2-2所示。4图2-1运行框图选择开关开关1开关2开关4开关3启动启动启动启动YV4通电,4号喷水YV1通电,1号喷水YV1~YV4依次延时,2s通电,1~4号依次喷水YV1,YV3通电,1,3号同时喷水延时2s后,YV3通电,3号喷水延时2s后,YV2通电,2号喷水延时2s后,YV1通电,1号喷水一起喷水15s单步?延时2s后,YV2通电,2号喷水延时2s后,YV3通电,3号喷水延时2s后,YV4通电,4号喷水一起喷水30s单步?延时3s后,YV2，YV4通电,YV1，YV3断电,1,3号停喷,2,4号喷水循环次数=5?YV1，YV3通电,1~4号同喷水30s单步?一起喷水30sYV4~YV1依次延时2s断电,4~1号依次停喷延时时1s后,YV4~~YV1依次延时2s通电,4~1号依次喷水一起喷水30s单步?YYYYNNNNYN结束开始5表2-1I/O分配表输入信号输出信号序号功能元件地址序号控制对象元件地址1启动按钮SB1I0.011号电磁阀KM1Q0.02选择开关1SA-1I0.122号电磁阀KM2Q0.13选择开关2SA-2I0.233号电磁阀KM3Q0.24选择开关3SA-3I0.344号电磁阀KM4Q0.35选择开关4SA-4I0.46停止按钮SB2I0.57连续开关SB3I0.68单步开关SB4I0.7图2-2I/O接线图SB21MI0.0I0.2I0.3I0.1I0.4I0.5I0.6I0.71LQ0.0Q0.1SB32LQ0.333NL1L+MSA1SB4SB1220VACKM1KM2KM3KM4SA1-1SA1-2SA1-3SA1-4L(+)220VACL(-)Q0.2L(+)220VACL(-)24VDCCPU2226第3章花式喷水池装置PLC控制系统的程序设计3.1花式喷水池装置PLC控制程序的梯形图本系统