西门子花式喷水池装置PLC控制程序的设计与调试

可编辑版/可编辑版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AbstractFancyfountainisaproductofakindoflandscapearchitectureinrecentyearsandfancywatchcombination.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,transformPLCiswidelyusedincurrentindustrialcontrol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。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…………………………29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,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。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。开始NNNNYYYY单步?一起喷水30s延时时1s后,YV4~~YV1依次延时2s通电,4~1号依次喷水YV4~YV1依次延时2s断电,4~1号依次停喷一起喷水30s单步?YV1,YV3通电,1~4号同喷水30s循环次数=5?延时3s后,YV2,YV4通电,YV1,YV3断电,1,3号停喷,2,4号喷水单步?一起喷水30s延时2s后,YV4通电,4号喷水延时2s后,YV3通电,3号喷水延时2s后,YV2通电,2号喷水单步?一起喷水15s延时2s后,YV1通电,1号喷水延时2s后,YV2通电,2号喷水延时2s后,YV3通电,3号喷水YV1,YV3通电,1,3号同时喷水YV1~YV4依次延时,2s通电,1~4号依次喷水YV1通电,1号喷水YV4通电,4号喷水启动启动启动启动开关3开关4开关2开关1选择开关NY开始NNNNYYYY单步?一起喷水30s延时时1s后,YV4~~YV1依次延时2s通电,4~1号依次喷水YV4~YV1依次延时2s断电,4~1号依次停喷一起喷水30s单步?YV1,YV3通电,1~4号同喷水30s循环次数=5?延时3s后,YV2,YV4通电,YV1,YV3断电,1,3号停喷,2,4号喷水单步?一起喷水30s延时2s后,YV4通电,4号喷水延时2s后,YV3通电,3号喷水延时2s后,YV2通电,2号喷水单步?一起喷水15s延时2s后,YV1通电,1号喷水延时2s后,YV2通电,2号喷水延时2s后,YV3通电,3号喷水YV1,YV3通电,1,3号同时喷水YV1~YV4依次延时,2s通电,1~4号依次喷水YV1通电,1号喷水YV4通电,4号喷水启动启动启动启动开关3开关4开关2开关1选择开关NY结束结束图2-1运行框图表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SB4I0.7L<+>220VACL<->ML+L1N1LI0.01ML<+>220VACL<->ML+L1N1LI0.01MKM2Q0.2SA1-1Q0.1Q0.0I0.6I0.5I0.4I0.1I0.3I0.2KM2Q0.2SA1-1Q0.1Q0.0I0.6I0.5I0.4I0.1I0.3I0.2L<+>220VACL<->SA1-4CPU222SA1-3SA1-2SA1L<+>220VACL<->SA1-4CPU222SA1-3SA1-2SA1KM4KM3KM1SB3SB1SB2Q0.333KM4KM3KM1SB3SB1SB2Q0.3332LSB4I0.7SB4I0.7220VAC24VDC220VAC24VDC图2-2I/O接线图第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采用STEP7MicroWINSP4〔S7-200V4.0软件调试,分为两部分：主程序和子程序,子程序有四部分,分别表示选择开关在位置1-4时的不同喷水花样,共有68个网络。调试过程所设计梯形图见附录：1.梯形图<P10>3.2花式喷水池装置PLC控制程序的指令表本系统调试过程所生成指令表见附录：2.指令表<P25>结论调试运行时,当选择了一种工作方式并调用停止按钮时,想再次选用其他工作方式,就不能实现,因为我将对S0.0的置位放在了PLC由停止转为运行的第一个扫描周期中,这使得只有在上电的第一个周期才能调用S0.0,在组员的指导下,我在主程序的开始添加了一句对S0.0置位语句解决了这个问题。运行一段时间后,出现了工作现象混乱,比如第三种工作时,题目要求是一三运行2S后,二四运行2S,可是运行几次后,四个喷泉不能运行,而是一直保持亮的现象,最后咨询多次检验后才发现,由于我的程序语句过长,PLC将上一次运行的结果保存在存储器中,所以需要通过清除操作来清除原有结果。在调试过程中出现了不能实现连续运行工作方式,于是我发现每次运行时,当选择一个工作方式时,它的这一段顺序语句中定时器不能清零,于是我在每一段程序后加了定时器清零语句,从而实现了连续功能。设计总结通过这次对花式喷水池的PLC控制,让我了解了plc梯形图、指令表、外部接线图有了更好的了解,也让我了解了关于PLC设计原理。有很多设计理念来源于实际,从中找出最适合的方式和方法。虽然本次课程设计是要求自己独立完成,但是,彼此还是脱离不了集体的力量,遇到问题和同学互相讨论交流。多和同学讨论。我们在做课程设计的过程中要不停的讨论问题,这样,我们可以尽可能的统一思想,这样就不会使自己在做的过程中没有方向,并且这样也是为了方便最后设计和在一起。讨论不仅是一些思想的问题,还可以深入的讨论一些技术上的问题,这样可以使自己的处理问题要快一些,少走弯路。多改变自己设计的方法,在设计的过程中最好要不停的改善自己解决问题的方法,这样可以方便自己解决问题由于设计水平有限和时间的仓促,本文中难免有错误和不妥之处,但确实在设计中学到了很多东西,提升了自己。谢辞感谢学院和老师给了我们这次宝贵的实践机会,对我们的能力提高非常有帮助。感谢王老师不辞劳苦的辛勤指导,对每个简单或难的问题都予以深刻的解答,是我又学到了很多的知识。从这次课程设计中,我更加看清了自己的不足之处。为了搞好这次课程设计,通过查阅资料以及在老师和同学的帮助下,最终基本达到了设计目的。通过实践,巩固了理论知识的学习,提高了实际应用所学知识的能力,还积累了许多宝贵的经验。在这次的设计实践过程中,我认识到不管做什么事,尤其是科学实践,都需要大胆假设,小心求证。任何一个方案都要经过详细周全的论证后才能着手去做,否则即使很快做出来,但经不起推敲和考验。对于那些要求能够扩展功能的课题更是如此。总之,这次实习要再次感谢王老师和小组成员的帮助与支持,使自己的综合分析能力有了很大的提高。附录1.梯形图2.指令表TITLE=程序注释Network1//网络标题//程序初始化LDSM0.1SM0.1,1Network2//S0.0启动LSCRS0.0Network3//连续选择LDI0.6ANI0.7SM0.1,1Network4//单步选择LDI0.7ANI0.6RM0.1,1Network5//方式一启动LDI0.1AI0.0SCRTS0.1Network6//方式二启动LDI0.2ANI0.0SCRTS0.3Network7//方式三启动LDI0.3AI0.0SCRTS0.5Network8//方式四启动LDI0.4AI0.0SCRTS0.7Network9//s0.0结束SCRENetwork10//方式1开始LSCRS0.1Network11//四号喷水LDNI0.5=M0.2TONT37,20Network12//延时两秒三号喷水LDT37=M0.3TONT38,20Network13//延时两秒二号喷水LDT38=M0.4TONT39,20Network14//延时两秒1号喷水LDT39=M0.5TONT40,150Network15//一起喷水15sLDT40SCRTS0.2Network16//方式一结束SCRENetwork17//连续单步选择LSCRS0.2Network18//连续选择LDM0.1SCRTS0.1Network19//单步选择LDNM0.1SCRTS0.0Network20//选择结束SCRENetwork21//方式二开始LSCRS0.3Network22//一号喷水LDNI0.5=M0.7TONT41,20Network23//延时两秒2号喷水LDT41=M2.5TONT42,20Network24//延时两秒三号喷水LDT42=M2.6TONT43,20Network25//延时两秒4号喷水LDT43=M1.0TONT44,300Network26//一起喷水30秒LDT44SCRTS0.4Network27//方式二结束SCRENetwork28//方式选择LSCRS0.4Network29//连续选择LDM0.1SCRTS0.3Network30//单步选择LDNM0.1SCRTS0.0Network31//选择结束SCRENetwork32//方式三开始LSCRS0.5Network33//一号三号喷水LDNI0.5=M1.1TONT45,30Network34//一三断电二四喷水LDT45=M1.2TONT46,30Network35//循环五次LDT46LDC20CTUC20,5Network36//一三通电同时喷水30秒LDC20TONT47,300Network37//进入方式选择LDT47SCRTS0.7Network38//方式三结束SCRENetwork39//方式选择LSCRS0.6Network40//连续选择LDM0.1SCRTS0.5Network41//单步选择LDNM0.1SCRTS0.0Network42//选择结束SCRENetwork43//方式四LSCRS0.7Network44//一号通电LDNI0.5=M1.3TONT48,20Network45//延时两秒二号喷水LDT48=M1.4TONT49,20Network46//延时两秒3号喷水LDT49=M1.5TONT50,20Network47//延时两秒4号喷水一起喷水30sLDT50=M1.6TONT51,300Network48//四号停喷LDT51=M1.7TONT52,20Network49//3号停喷LDT52=M2.7TONT53,20Network50//2号停喷LDT53=M3.0TONT54,20Network51//1号停喷延时一秒LDT54=M2.0TONT55,10Network52//执行s0.1LDT55SCRTS1.0Network53//s0.7结束SCRENetwork54//s1.0开始LSCRS1.0Network55//四号喷水LDI0.5=M2.1TONT56,20Network56//3号喷水LDT56=M2.2TONT57,20Network57//2号喷水LDT57=M2.3TONT58,20Network58//1号喷水一起喷水30sLDT58=M2.4TONT59,300Network59//转到s1.1LDT59SCRTS1.1Network60//s0.7结束