基于某PLC的花式自动喷泉控制系统设计

1、实用文档学号：1350803111电气控制与PLC技术课程设计（2013级本科）题 目：基于S7-200PLC的喷泉捽制系统设计系（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：指导教师：职称： 助教完成日期：2 0 1 5 年 6 月12 日电气控制与PLC技术课程设计任务书学生姓名学号12514012专业方向电气工程班级电气工程122班题目名称基于S7-200PLC的喷泉控制系统设计标准一、设计的主要内容1 .完成控制系统的硬件设计，主要包括：电气元件的选择、电气原理图设计、可编程控 制器输入输出接线图设计等。2 .完成控制系统的软件设计，主要包括：程序流程图设计、梯形

2、图程序设计及仿真调试。3 .完成课程设计说明书的撰写，主要包括：封面、目录、设计任务书、设计总体思路、 硬件设计、软件设计、总结体会、参考文献等。二、设计要求1 .按下启动按钮，喷泉控制装置开始工作；按下停止按钮，喷泉控制装置停止工 作。2 .喷泉的工作方式由花式选择开关和单步 /连续开关决定。3 .当单步/连续开关在单步位置时，喷泉只能按照花式选择开关设定的方式，运行一个循环。4 .花式选择开关用于喷泉的喷水花样，现考虑四种喷水花样。花式选择开关在位置1时，按下启动按钮后，4号喷头喷水，延时2s后，3号 喷头喷水，再延时2s后，2号喷头喷水，又延时2s后，1号喷头喷水。18s后，如果 为单步

3、工作方式，则停下来。如果为连续工作方式，则继续循环下去。花式选择开关在位置 2时，按下启动按钮后，1号喷头喷水，延时 2s后，2号喷头喷 水，再延时2s后，3号喷头喷水，又延时 2s后，4号喷头口水。30s后，如果为单步工作方 式，则停下来。如果为连续工作方式，则继续循环下去。花式选择开关在位置 3时，按下启动按钮后，1号、3号喷头同时喷水，延时 3s后，2 号、4号喷头口水，1号、3号喷头停止喷水。如此交替运行 15s后，4组喷头全部喷水，30s 后，如果为单步工作方式，则停下来。如果为连续工作方式，则继续循环下去。花式选择开关在位置 4时，按下启动按钮后，按照 1 一2一3一4的顺序，依次

4、间隔 2s 喷水，然后一起喷水。30s后，按照1 一2一 3一4的顺序，分别延时 2s,依次停止喷水。再经 1s延时，按照4一3一2一 1的顺序，依次间隔2s喷水，然后一起喷水。30s后停止。如果为单 步工作方式，则停下来。如果为连续工作方式，则继续循环下去。三、设计进度安排第一周星期一查阅文献资料，了解与设计题目相关的知识星期二星期四确定控制系统的总体设计方案，完成控制系统的硬件设计星期五至第二周星期二完成控制系统的软件设计及调试星期三星期四撰写课程设计说明书星期五答辩指导老师签字:目录第一章绪论11.1 喷泉的历史11.2 喷泉的现状11.3 设计目的1第二章设计任务及要求12.1 设计任

5、务12.1.1 任务描述12.1.2 控制任务和要求 22.2 设计任务及要求 3第三章系统硬件设计33.4 PLC硬件的选型43.4.1 PLC 的基本工作方式43.5 系统接线图5第四章控制系统设计54.1 控制程序流程图设计 64.1.1 花样一时序图74.1.2 花样二时序图74.1.3 花样三时序图84.1.4 花样四时序图8第五章软件系统设置95.1系统梯形图9第六章系统调试与结果分析176.1 调试结果分析 176.1.1 花样选择开关在位置1时 176.1.2 花样选择开关在位置2时186.1.3 花样选择开关在位置3时196.1.4 花样选择开关在位置 4时20参考文献22实

6、用文档第一章绪论1.1 喷泉的历史早在我国汉代的上林苑中，就有“铜龙吐水"，这就是一种人工的喷泉，可见喷泉 应用于园林已有二千余年的历史了。古代在喷泉的制作上主要利用自然整体结构，加 之人工修改而成。1.2 喷泉的现状现代城市中设置的喷泉已十分先进、 灵活多变，花样翻新，可大可小，可高可低， 喷射出的水，大者如珠，小者如雾，随着喷泉构筑物的形式、大小及水压等而产生高 低不同、水态各异，形式多样的喷泉。当今喷泉工程和高新技术的结合正是历史发展的必然，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。1.3 设计目的通过对基于S7-200PLC自动喷

7、泉控制系统的工作原理的分析、系统设计、编程、 及上机调试工作的实践，了解电器控制系统的一般设计思路，熟悉和掌握外围电路系 统和软件设计的方法，并掌握利用 PC对PLC工作状况进行监控的方法第二章设计任务及要求2.1 设计任务2.1.1 任务描述某广场的喷泉如图所示，4号为中间喷头，3号为内环状喷头，2号为1次外环状 喷头，1号为外环装喷头。花样选择升美电源 O启功停止单步/连缜图2.1某广场喷泉结构图2.1.2控制任务和要求(1)按下启动按钮，喷泉控制装置开始工作，按下停止按钮，喷泉控制装置停止 工作。(2)喷泉的工作方式由花样选择开关和单步、连续开关决定。(3)当单步、连续开关在单步控制时，

8、喷泉只能按照花样选择开关设置的方式运 行一个循环。(4)花样选择开关用于选择喷泉的喷水花样，现考虑4种喷水花样。花样选择开关在位置1时，按下启动按钮后，4号喷头喷水，延迟2s后，3号喷 头喷水，再延迟2s后，2号喷头喷水，又延迟2s后，1号喷头喷水，18s后停止，如 果为单步工作方式，则停下来。如果为连续工作方式，则继续循环下去。花样选择开关在位置2时，按下启动按钮后，1号喷头喷水，延迟2s后，2号喷 头喷水，再延迟2s后，3号喷头喷水，又延迟2s后，4号喷头喷水。30s后停止，如 果为单步工作方式，则停下来。如果为连续工作方式，则继续循环下去。花样选择开关在位置3时，按下启动按钮后，1号、3

9、号喷头同时喷水，延迟3s 后，2号、4号喷头同时喷水，1号、3号喷头停止喷水。如此交替15s后，4组喷头 全喷水，30s后停止，如果为单步工作方式，则停下来。如果为连续工作方式，则继 续循环下去。花样选择开关在位置4时，按下启动按钮后，按照1-2-3-4的顺序，以此间隔2s 喷水，然后一起喷水。30s后，按照1-2-3-4的顺序，分别延迟2s依次停止喷水。再 经1s延迟时，按照4-3-2-1的顺序，依次间隔2s喷水，然后一起喷水。30s后停止 如果为单步工作方式，则停下来。如果为连续工作方式，则继续循环下去。2.2设计任务及要求1完整的设计任务书2正确地编程元件的地址分配3画出输入、输出接线图

10、及相关的图纸4设计梯形图控制程序5设计操作控制面板，编制系统的操作说明6编制系统的调试说明及注意事项。第三章系统硬件设计3.1 系统组成图图3.1系统组成图3.2 系统设计步骤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，根据工作要求设计出周密完整的梯形图。6程序，这是整个花式喷泉系统设计的核心工作。

11、7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。3.3 PLC的I/O分配表根据系统要求所选择的I/O功能分布表如表3.1所示表3.1 I/O功能分配表启动I0.0按钮SB0花样1开关I0.1按钮SB1输花样2开关I0.2按钮SB2入花样3开关I0.3按钮SB3设花样4开关I0.4按钮SB4备连续/单步I0.5按钮SB5停止I0.6按钮SB6输1号喷头Q0.1接触器KM1出2号喷头Q0.2接触器KM2设3号喷头Q0.3接触器KM3备4号喷头Q0.4接触器KM43.4 PLC硬件的选型可编程控制器是是一种数字运算操作的电子系统， 专业在工业环境下应用而设计。 它利用可编程序的存储器

12、，用来在其内部存储执行逻辑运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，来控制各类型的机械或生产的过程。3.4.1 PLC的基本工作方式PLC采用“顺序扫描，不断循环”的工作方式(1)每次扫描过程。集中对输入信号进行采样。集中对输出信号进行刷新。(2)输入刷新过程。当输入端口关闭时，程序在进行执行阶段时，输入端有新状态， 新状态不能被读入。只有程序进行下一次扫描时，新状态才被读入。(3) 一个扫描周期分为输入采样，程序执行，输出刷新。(4)元件印象寄存器的内容是随着程序的执行变化而变化的。(5)扫描周期的长短由三条决定。CPUft行指令的速度；指令本身占有的时间； 指令条数。(6)由于采

13、用集中采样，集中输出的方式。存在输入/输出滞后的现象，即输入/ 输出响应延迟。3.5系统接线图第四章控制系统设计标准4.1控制程序流程图设计开始PLC初始化图4.1控制流程图4.2.1花样一时序图-0Jn|h n I ._ n n I .n n I4.2.2花样二时序图_nII_JnInni n :n n In n I4.2.3花样三时序图-n:II口hnnrinrinriririnrinnriri4.2.4花样四时序图nrLn,TLn nnJnn1图4.2控制程序时序图第五章软件系统设置5.1系统梯形图就我喷泉的RL生制同簿1网络标慝I初贻他脉冲同籍2|启君国格3祖苴一不售I岳训M0.010

14、1M01I I|p|1 I_pC;)R )I单一演舞拽有用喀H模式一I &号陨m喷4睡时aMD.1QOJIIC R )4口口 4-CO11 T37眄 TDN20-LTI门门”M38 10I二号喷乳啧水，延时事一Mni736Q02II1I-I-C 5)1T39irj ton20- TT 100 ma11I : 1£ L L- -T7IM 锦 12止Ma mI二二喷头咦水，延时覆M0.2T4IQD.2M0 2T42QD3< £)INTONKT1 uu m总T43-一同辅16I 4号喷乂喷水口5M0.2T43QD.4<三511I 44HJMFT1 nn % 用

15、制曜1 /后iL.M0.2T44MO-OC R >11GDIC R >4网循IB 模式三I ” . 理疗.史才。豕工1 .Mna19I. .哟拿跖TM0.3QO.1< R 54Q0.2< G >1QD.4Ml H4 J1TdETONPT1 m-l mA交替运行1戛M0l3T4£M1.0< R )IMU< R >1两移22|也喻头立福喷出E结23停止T47MOOI1( R)4明第24 模式四按照1L - N - 3 - 4的，|gl序，借次间隔W吕喷才；.然后一起喷水3 0台M0.4T4SQd.2< 5 ：T43TONFTM0.1T

16、DNPT1Q0 mE河林甯1|牯：州1一之一2一耳的顺南/桓次0正幅北MLMTQN11JU n 用阿珞IMD-4T52Q0.2II1I_C R >1T53眄TON20-£1IDDinfi.M04T58QO.1I1II-C s ?1T53眄TON300-PT 100 maM0.-1第六章系统调试与结果分析6.1 调试结果分析6.1.1 花样选择开关在位置1时KJftTOSfEMEHSSIMATK S7-20OSFRUNSTOPCPU0 12 3 4 5 6 7SIEMENSSIMATKS7-2Q02 3 4 5 B 70 1 2 3 4 5 6B 1 Q 1 2 3 4 5 S

17、7益；：；x £ mm;7md ©6 0 0 0 0-0o a o o o ooo 0im n nnnnn n nn nn图6.1.1调试结果一程序分析：调试结果一中，选择开关在位置1时，按下启动按钮I0.0 ,首先是4号喷头先喷水，即输出点 QO.4得电发亮；观察调试界面可知道每隔 2s就会有一个输出点亮，也就是各喷头按顺序喷水，如此到最后四个喷头都喷水。根据对已编写的梯 形图程序进行调试，并观察了调试的各个步骤与系统要求相符合，调试成功。6.1.2 花样选择开关在位置2时SIEMENSSIMATICS7-20C sr-RUN stop0 12 3 4 5 6 70 12

18、 3 4 5 6 7pc盯:P*：JR 10 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 S 7mjmmumnnnnnr EI 1KKF IKKKmML 1ML 11 A JMt * IL 11 IL JL 10 1 2345b 7012 予 456701234567123456701234567D1 2345B7图6.1.2调试结果二程序分析：选择开关在位置 2时，按下启动按钮I0.0 ,首先是1号喷头先喷水, 即输出点QO.1得电发亮；观察调试界面可知道每隔 2s就会有一个输出点亮，也就是 各喷头按顺序喷水，如此到最后四个喷头都喷水。6.1.3 花样选择开关在位置3时SIEMENSS

19、IMATDC S7-200SIEMENSSIMATIC S7-200PORTORORT1 12356701 2345670123567图6.1.3调试结果三程序分析：选择开关在位置3时，按下启动按钮I0.0 ,首先是1号、3号喷头先喷 水，即输出点QO.1和Q0.3得电发亮；观察调试界面可知道 3s后输出点Q0.2、QO.4 发亮，也就是2号、4号喷头喷水，同时原来亮的 Q0.1、Q0.3又熄灭，过15s后，1、 2、3、4号喷头全部喷水。6.1.4 花样选择开关在位置4时SIEMENSWHAM £7-300POfiTO PORT1STOPCPU 22B6 1CPU 2250 1 2

20、 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 7RUH12 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 7SlblATlC S7-20OSIEMENSSTOP0 1 2 3 4 5 & 7it ft 北 R 1A10123456701 2356701231567按照1-2-3-4的顺序依次熄灭PORTi)SIEMENSSIMATIC0 1 2 3 4 5 6 7 1MM 0 12 3 4 5 6 712 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 70123456 70 123456701 23J567按照4-3-2-1的顺序依次点亮SIEMENSSIMATIC S7-20OPORTO FORTl口_2_3_4 5 6 702 3 4 5 6 70 1 2/n jt A . it it n012356701 2 3 45670