西门子花式喷水池装置PLC控制程序的设计与调试.docx
《西门子花式喷水池装置PLC控制程序的设计与调试.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《西门子花式喷水池装置PLC控制程序的设计与调试.docx（35页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
西门子花式喷水池装置PLC控制程序的设计与调试
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
******
学号：
***********
专业班级：
电子信息工程（1班
2017年5月27日
Abstract
Fancyfountainisaproductofakindoflandscapearchitectureinrecentyearsandfancywatchcombination.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。
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。
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
SB1
I0.0
1
1号电磁阀
KM1
Q0.0
2
选择开关1
SA-1
I0.1
2
2号电磁阀
KM2
Q0.1
3
选择开关2
SA-2
I0.2
3
3号电磁阀
KM3
Q0.2
4
选择开关3
SA-3
I0.3
4
4号电磁阀
KM4
Q0.3
5
选择开关4
SA-4
I0.4
6
停止按钮
SB2
I0.5
7
连续开关
SB3
I0.6
8
单步开关
SB4
I0.7
M
L+
L1
N
1L
I0.0
1M
KM2
Q0.2
SA1-1
Q0.1
Q0.0
I0.6
I0.5
I0.4
I0.1
I0.3
I0.2
L（+）220VACL（-）
SA1-4
CPU222
SA1-3
SA1-2
KM4
KM3
KM1
SB3
SB2
Q0.3
33
2L
I0.7
24VDC
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（S7-200）V4.0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
LDSM0.1
SM0.1,1
Network2
//S0.0启动
LSCRS0.0
Network3
//连续选择
LDI0.6
ANI0.7
SM0.1,1
Network4
//单步选择
LDI0.7
ANI0.6
RM0.1,1
Network5
//方式一启动
LDI0.1
AI0.0
SCRTS0.1
Network6
//方式二启动
LDI0.2
ANI0.0
SCRTS0.3
Network7
//方式三启动
LDI0.3
AI0.0
SCRTS0.5
Network8
//方式四启动
LDI0.4
AI0.0
SCRTS0.7
Network9
//s0.0结束
SCRE
Network10
//方式1开始
LSCRS0.1
Network11
//四号喷水
LDNI0.5
=M0.2
TONT37,20
Network12
//延时两秒三号喷水
LDT37
=M0.3
TONT38,20
Network13
//延时两秒二号喷水
LDT38
=M0.4
TONT39,20
Network14
//延时两秒1号喷水
LDT39
=M0.5
TONT40,150
Network15
//一起喷水15s
LDT40
SCRTS0.2
Network16
//方式一结束
SCRE
Network17
//连续单步选择
LSCRS0.2
Network18
//连续选择
LDM0.1
SCRTS0.1
Network19
//单步选择
LDNM0.1
SCRTS0.0
Network20
//选择结束
SCRE
Network21
//方式二开始
LSCRS0.3
Network22
//一号喷水
LDNI0.5
=M0.7
TONT41,20
Network23
//延时两秒2号喷水
LDT41
=M2.5
TONT42,20
Network24
//延时两秒三号喷水
LDT42
=M2.6
TONT43,20
Network25
//延时两秒4号喷水
LDT43
=M1.0
TONT44,300
Network26
//一起喷水30秒
LDT44
SCRTS0.4
Network27
//方式二结束
SCRE
Network28
//方式选择
LSCRS0.4
Network29
//连续选择
LDM0.1
SCRTS0.3
Network30
//单步选择
LDNM0.1
SCRTS0.0
Network31
//选择结束
SCRE
Network32
//方式三开始
LSCRS0.5
Network33
//一号三号喷水
LDNI0.5
=M1.1
TONT45,30
Network34
//一三断电二四喷水
LDT45
=M1.2
TONT46,30
Network35
//循环五次
LDT46
LDC20
CTUC20,5
Network36
//一三通电同时喷水30秒
LDC20
TONT47,300
Network37
//进入方式选择
LDT47
SCRTS0.7
Network38
//方式三结束
SCRE
Network39
//方式选择
LSCRS0.6
Network40
//连续选择
LDM0.1
SCRTS0.5
Network41
//单步选择
LDNM0.1
SCRTS0.0
Network42
//选择结束
SCRE
Network43
//方式四
LSCRS0.7
Network44
//一号通电
LDNI0.5
=M1.3
TONT48,20
Network45
//延时两秒二号喷水
LDT48
=M1.4
TONT49,20
Network46
//延时两秒3号喷水
LDT49
=M1.5
TONT50,20
Network47
//延时两秒4号喷水一起喷水30s
LDT50
=M1.6
TONT51,300
Network48
//四号停喷
LDT51
=M1.7
TONT52,20
Network49
//3号停喷
LDT52
=M2.7
TONT53,20
Network50
//2号停喷
LDT53
=M3.0
TONT54,20
Network51
//1号停喷延时一秒
LDT54
=M2.0
TONT55,10
Network52
//执行s0.1
LDT55
SCRTS1.0
Network53
//s0.7结束
SCRE
Network54
//s1.0开始
LSCRS1.0
Network55
//四号喷水
LDI0.5
=M2.1
TONT56,20
Network56
//3号喷水
LDT56
=M2.2
TONT57,20
Network57
//2号喷水
LDT57
=M2.3
TONT58,20
Network58
//1号喷水一起喷水30s
LDT58
=M2.4
TONT59,300
Network59
//转到s1.1
LDT59
SCRTS1.1
Network60
//s0.7结束
SCRE
Network61
//s1.1开始
LSCRS1.1
Network62
//连续选择
LDM0.1
SCRTS0.7
Network63
//单步选择
LDNM0.1
SCRTS0.0
Network64
//结束
SCRE
Network65
//电机4控制
LDM0.2
ANT40
LDM1.0
ANT44
OLD
LDT45
ANT46
OLD
LDC20
ANT47
OLD
LDM1.6
ANM2.0
OLD
LDM2.1
ANT59
OLD
=Q0.3
Network66
//电机3控制
LDM0.3
ANT40
LDM2.6
ANT44
OLD
LDM1.1
ANT45
OLD
LDC20
ANT47
OLD
LDM1.5
ANM3.0
OLD
LDM2.2
ANT59
OLD
=Q0.2
Network67
//电机2控制
LDM0.4
ANT40
LDM2.5
ANT44
OLD
LDT45
ANT46
OLD
LDC20
ANT47
OLD
LDM1.4
ANM2.7
OLD
LDM2.3
ANT59
OLD
=Q0.1
Network68
//电机1控制
LDM0.5
ANT40
LDM0.7
ANT44
OLD
LDM1.1
ANT45
OLD
LDC20
ANT47
OLD
LDM1.3
ANM1.7
OLD
LDM2.0
ANT59
OLD
=Q0.0
参考文献
[1]王宗才.机电传动与控制.北京：
电子工业出版社，2011.
[2]张晓峰.电气控制与可编程控制技术及应用.北京：
国防工业出版社,2010.
[3]于庆广.可编程控制器原理与系统设计.北京：
清华大学出版社，2004.
[4]易传禄.可编程序控制器应用指南.上海:
上海科普出版社,2006.
[5]方承远.工厂电气控制技术.北京:
机械工业出版社,2004.
[6]王永华.现代电气及可编程技术.北京:
机械工业出版社,1997.
[7]汤以范.电气与可编程序控制器技术.北京:
机械工业出版社,2005.
升级会员 