自动喷泉PLC控制.doc

自动喷泉PLC控制 目录: 1 引言 1 2 系统总体方案设计2 2.1 系统硬件配置及组成原理 2 2.2 系统变量定义及分配表 3 2.3 系统接线图设计 3 2.4 系统可靠性设计 4 3 控制系统设计 5 3.1 控制程序流程图设计 6 3.2 控制程序时序图设计 6 3.3 控制程序设计思路 7 3.4 创新设计内容 7 4 上位监控系统设计 19 4.1 PLC与上位监控软件通讯 19 4.2 上位监控系统组态设计 19 4.3 实现的效果 22 5 系统调试及结果分析 22 5.1 系统调试及解决的问题22 5.2 结果分析23 结束语 24 参考文献 24 引言 随着人民生活水平的提高，城市环境建设日益为人们所重视。喷泉作为一种观赏性较高的艺术水景，不断出现在城市广场、居民小区、公园等场所。它不仅可以增加空气湿度，减少空气中的尘埃，降低空气湿度，更为人们生活增添了不少情趣。自动控制喷泉能自动且连续的改变其形态，呈现丰富多彩的花样变化，从而给人以美好的视觉感受。 由单片机或可编程控制器PLC组成的小型喷泉系统在软件及硬件均可较好的满足控制喷泉花样变化的要求。有计算机作为上位机，PLC或单片机作为下位机的自动喷泉系统在功能上大大超过了传统的喷泉系统，PLC完成对喷泉现场的造型或灯光的控制。并向计算机发送实时控制数据。上位计算机实现喷泉花样监控等功能。 自动喷泉控制实现的方法很多，本设计题目为基于可编程逻辑控制器（PLC）的喷泉控制系统，用PLC，不仅能够进行多种水型切换，而且能将各种水型，按照预先设定的排列组合进行控制程序的设计，通过计算机运行控制程序发出控制信号。通过上位机（PC）与PLC之间的通讯来监控喷泉的状态与效果，进而控制电动机，以达到顺利实现工业控制的要求及目的，同时还要达到低功耗、高性价比、运行安全可靠等基本要求。本次实验，我们通过PLC控制来实现花样式喷泉，喷泉一共有16个喷头，规划4个喷头为一组，那么我们共有4组喷泉，通过PLC程序控制，使4组喷泉出现4钟花样式喷泉。 启动 停止 置位 sb1 sb2 sb3 sb412、 系统总体方案设计2.1 系统硬件配置及组成原理 硬件组成: S7200PLC系统包括CPU模块、输入模块、输出模块、以及编程软件，采用S7-200型PLC编程通讯转换电缆与计算机连接，计算机一台。触摸屏一块及触摸屏软件编辑。 设计步骤： （1）深入了解和分析花式喷泉的工艺条件和控制要求。 （2）确定I/O设备。根据花式喷泉控制系统的功能要求，确定系统所需的输入、输出设备。常用的输入设备有按钮、选择开关等，常用的输出设备有指示灯等。 （3）根据I/O点数选择合适的PLC类型。 （4）分配I/O点，分配PLC的输入输出点，编制出输入输出分配表或输入输出端子的接线图。 （5）设计花式喷泉系统的梯形图程序 （6）将程序输入PLC进行软件测试，查找错误，使系统程序更加完善系统原理图2 2.2 系统变量定量及分析表 功能原件 输入点 功能原件 输出点 花样按钮 sb1 I0.0 指示灯L1 Q0.0 花样按钮 sb2 I0.1 指示灯L2 Q0.1 花样按钮 sb3 I0.2 指示灯L3 Q0.2 花样按钮 sb4 I0.3 指示灯L4 Q0.3 启动按钮 I0.4 指示灯L5 Q0.4 停止按钮 I0.5 指示灯L6 Q0.5 置位按钮 I0.6 指示灯L7 Q0.6 指示灯L8 Q0.7 指示灯L9 Q1.0 指示灯L10 Q1.1 指示灯L11 Q1.2 指示灯L12 Q1.3 指示灯L13 Q1.4 指示灯L14 Q1.5 指示灯L15 Q1.6 指示灯L16 Q1.7 2.3 系统接线图设计 （1）本系统的外部接线把实验台上的PLC输入I0.0， I0.1， I0.2， I0.4， I0.5 ，I0.6分别用实验导线与模拟控制实验台上的按钮开关以及电源相连接接通，PLC输出点不接只需用相应指示灯表示。 （2）把PLC主控制器旁边24V的输入COM端接到此模拟实验的输入COM3 2.4 系统可靠性设计 保证PLC控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行，是设计控制系统的重要原则。这就要求设计者在系统设计、元器件选择、软件编程等方面要全面考虑，以确保控制系统安全可靠。例如：应该保证PLC控制程序不仅能在正常条件下运行，而且要在非正常情况下，也能正常工作。 由于技术的不断发展，控制系统的要求也将会不断地提高，设计时要适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要。这就要求在选择PLC、输入/输出模块、I/O点数和内存容量时，要适当留有裕量，以满足今后生产的发展和工艺的改进。4.2PLC选型S7-200PLC它有四种不同的型号，由于设计要求有6个输入点和16个输出点，因而选择S7-CPU226最为合适。 CPU226主机数字量I/O点为24输入/16输出共40个；扩展能力强，可连续7个扩展模块，最大扩展至248个数字量I/O点或35路模拟量I/O点；13KB程序和数据存取空间；6个独立的30KHz高数计数器，2路独立的20KHz高数缓冲输出，具有PID控制器；I/O端子排可能很容易地整体拆卸，是具有将强控制能力的控制器。 43、 控制系统设计 3.1 控制程序流程图设计根据设计任务完成流程图 5 3.2 控制顺序时序图设计 6 3.3 控制程序设计思路及创新程序设计思路：1、利用移位指令SHBR实现瓶装PLC的自动化程序设计。2、利用加减计数器指令实现瓶装PLC的手动程序执行。实验的创新：这次我们设计了四种花样喷泉，分别为“两头喷”式、“独立喷”式、“循环喷”式、“交叉喷”式。现在多数的喷泉并不是单一的，音乐喷泉和喷泉电影的到来，为我们的生活添增了许多的色彩，本次的实验我们也是根据这一需求，创造出了不同的四种喷泉，通过PLC的控制达到我们想要的模式，如果能在控制方面添加上音乐，让喷泉的喷出带有节奏感，那么我们的设计会更加完美。 3.4 程序设计 PLC的主程序： 7 子程序：8910子程序2：111213子程序3：14子程序4：1516 17184、 上位监控系统设计 4.1 PLC与上位监控软件通讯 4.2 上位监控系统组态设计 运用组态王进行监控设计其设计界面如图所示：19触摸屏的设计2021 4.4 实现的效果由上述的程序和触摸屏的控制，可以实现灯亮，并且达到预想的四种效果，分别为“两头亮”式、“独立亮”式、“循环亮”式、“交叉亮”式。5、 系统调试及结果分析 5.1 系统调试及解决问题 PLC程序的调试可以分为模拟调试和现场调试两个调试过程，在此之前首先对PLC外部接线作仔细检查，这一个环节很重要。外部接线一定要准确无误。也可以用事先编写好的试验程序对外部接线做扫描通电检查来查找接线故障。不过，为了安全考虑，最好将主电路断开。当确认接线无误后再连接主电路，将模拟调试好的程序送入用户存储器进行调试，直到各部分的功能都正常，并能协调一致地完成整体的控制功能为止。 （1）程序的模拟调试将设计好的程序写入PLC后，首先逐条仔细检查，并改正写入时出现的错误。用户程序一般先在实验室模拟调试，实际的输入信号可以用钮子开关和按钮来模 拟，各输出量的通断状态用PLC上有关的发光二极管来显示，一般不用接PLC实际的负载(如接触器、电磁阀等)。可以根据功能表图，在适当的时候用开关或按钮来模拟实际的反馈信号，如限位开关触点的接通和断开。对于顺序控制程序，调试程序的主要任务是检查程序的运行是否符合功能表图的规定，即在某一转换条件实现时，是否发生步的活动状态的正确变化，即该转换所有的前级步是否变为不活动步，所有的后续步是否变为活动步，以及各步被驱动的负载是否发生相应的变化。 在调试时应充分考虑各种可能的情况，对系统各种不同的工作方式、有选择序列的功能表图中的每一条支路、各种可能的进展路线，都应逐一检查，不能遗漏。发现问题后应及时修改梯形图和PLC中的程序，直到在各种可能的情况下输入量与输出量之间的关系完全符合要求。如果程序中某些定时器或计数器的设定值过大，为了缩短调试时间，可以在调试时将它们减小，模拟调试结束后再写入它们的实际设定值。在设计和模拟调试程序的同时，可以设计、制作控制台或控制柜，PLC之外22的其他硬件的安装、接线工作也可以同时进行。 （2）程序的现场调试完成上述的工作后，将PLC安装在控制现场进行联机总调试，在调试过程中将暴露出系统中可能存在的传感器、执行器和硬接线等方面的问题，以及PLC的外部接线图和梯形图程序设计中的问题，应对出现的问题及时加以解决。如果调试达不到指标要求，则对相应硬件和软件部分作适当调整，通常只需要修改程序就可能达到调整的目的。全部调试通过后，经过一段时间的考验，系统就可以投入实际的运行了。 遇到的问题及解决 在实验过程中，我们遇到了好多的问题，比如组态王应用不顺，程顺写入后不按照本意去执行，在我们团队不断的修改跟查找资料来纠正一些问题，最终我们还是成功的做除了这个喷泉课题。 5.2 结果分析 23结束语 通过所做PLC的设计，让我进一步对PLC的应用及功能做了了解，对软件梯形图的应用也变的熟练。我掌握了更多关于自动控制系统的知识，明白了自动喷泉控制系统的组成，S7-200PLC的功能及特点。无论是在硬件还是软件设计上，我都遇到了不少的问题，在克服困难的过程中，我学到了许多，特别是在课堂上学不到的东西。使我重新系统的学习了网络测控，可编程控制器等课程，熟悉掌握了PLC的使用。对一个系统的设计步骤有了清楚的了解，并掌握了一个系统的设计过程。学会了如何发现问题，解决问题。并在查阅资料的过程中对问题的认识和问题的解决提出了新的见解，分析问题出现的原因，使得对问题理解也更加深刻。 通过本次设计，让我很好的锻炼了理论与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。在具体的设计过程中，通过老师和同学的帮助和自己的不断摸索，掌握了不少的工程技术方法，同时也培养了自己的工程设计思想，为以后的实际工作打下了一定的基础。因此，既让我们懂得了怎