喷泉控制系统程序设计.docx

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喷泉控制系统程序设计

《机床电气控制与PLC》

实训报告

题目：

喷泉控制系统程序设计（三）

组号：

第九组

班级学号：

1202022037

学生姓名：

丁振东

指导教师：

张慧玲

成绩：

沈阳工学院

课程设计的任务………………………………………2

1.设计题目……………………………………………2

2.设计内容………………………………………2

3.设计要求………………………………………2

4.进度安排………………………………………2

摘要………………………………………………………………3

一、总体设计……………………………………………………4

1.PLC的选型…………………………………………………4

2.PLC端子分配………………………………………………5

二、PLC程序的设计……………………………………………8

1.设计思想……………………………………………………8

2.LPC顺序功能图设计………………………………………8

3.PLC梯形图设计……………………………………………10

4.PLC指令表…………………………………………………14

三、总结…………………………………………………………16

四、参考文献……………………………………………………17

课程设计的任务

1．设计题目：

喷泉控制系统程序设计（三）

2．设计内容：

1）喷泉控制要求为“A、B、D同时旋转并喷水12秒—B、D、C同时摆动并喷14秒—A、D、E同时旋转并喷10秒—A、C、D同时摆动并喷7秒--2秒后再循环”

2）每个喷头工作时，都连带红、绿、黄、蓝四个彩灯间隔0.1s循环发光。

3）喷泉可以实现连续操作方式。

4）当选择连续时，要求循环20次后终止循环，发出声光间断报警，按停止按钮终止报警。

3．设计要求：

1）设计端子分配图和顺序功能图

2）设计并调试PLC控制梯形图

3）撰写实训报告

4．进度安排：

1）理解题目要求，查阅资料，确定设计方案1天

2）PLC控制设计与调试2.5天

3）实训报告撰写1天

4）答辩0.5天

摘要

喷泉是人工环境中最富有生命力的喷泉,它具有分隔空间、增加层次、净化空气美化环境的作用,具有美化环境的功能，常常博得观赏者的喜爱。

喷泉水景首次在我国兴建是18世纪中期，北京圆明园（又名长春园）中的“西洋楼”建筑提升到高处的蓄水池里，然后通过管道供给喷泉。

近代，国内外随着城市和工业的发展，改善城市环境，兴建自然景观日益增多。

因而水景的艺术形式和规模都有很大发展。

现代高科技把美妙的音乐、多姿的喷泉造型、五彩缤纷的水下灯光、神奇的激光图文，通过电脑有机的结合在一起，给人以音乐声响、视觉形象、色彩变换三位一体的超自然享受。

随着我国人民物质生活水平的不断提高，对于精神生活的要求也在不断提高，为进一步改造环境景观，建设一个喷泉是很有必要的。

随着科学技术的不断发展和生活水平的不断提高，尤其是喷泉在城市和社区环境建设中起着尤其重要的作用。

当今喷泉工程和高新技术的结合正是历史发展的必然趋势，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，令人赏心悦目、流连忘返。

本设计以西门子S7-200系列的PLC为核心控制系统，设计了一个能变换四种式样的喷泉，花样喷泉在PLC的控制之下，喷出各种各样的水柱，给人以一种视觉上美的享受。

本次喷泉设计用SFC方法编程，可以使设计思路清晰，编程简便，若需要改变喷水花样和喷水时间，设计方案不必作很大调整，只要把控制程序作相应的修改，不必该变硬件接线图或只需微小改动即可，方便简单。

一、总体设计

1.PLC的选型

1.1PLC选型依据

1.选用规模合适的PLC

PLC规模的大小是用输入输出（I/O）点数来衡量的，也就是选择合适I/O点数的PLC。

因此在选用PLC时，首先应对与PLC相连的全部输入，输出装置进行统计，并区分输出的性质及所需电压，电流的大小和种类。

确定全部的I/O点数，再加上10%~15%的备用量，用来输出的扩展。

这样就可以计算出系统需要的总I/O点数，作为输入输出点数估算数据。

本次喷泉系统设计共有输入输出点51个，全部为开关量，其中输入点13个，输出点39个。

2.确定内存容量的大小小

内存器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小，因此程序容量小于存储器容量。

一般用户程序区的内存容量与开关量I/O点数以及用户程序的编写质量等有关。

设计阶段，由于用户应用程序还未编制，因此，程序容量在设计阶段是未知的，需在程序调试之后才知道。

为了设计选型时能对程序容量有一定估算，通常采用存储器容量的估算来替代。

估算时，可用经验公式：

总存储字数＝开关量I/O点数*（150~200）

计算后还可以考虑10%~25%的存储余量。

由于科技的飞速发展PLC的内存的大小足够我们设计的喷泉使用，所以可以不考虑在内。

3.控制功能的选择

简单PLC的运算功能包括逻辑运算、计时和计数功能；普通PLC的运算功能还包括数据移位、比较等运算功能；较复杂运算功能有代数运算、数据传送等；大型PLC中还有模拟量的PID运算和其他高级运算功能。

4.机型的选择

（1）PLC的类型

PLC按结构分为整体型和模块型两类，按应用环境分为现场安装和控制室安装两类；按CPU字长分为1位、4位、8位、16位、32位、64位等。

从应用角度出发，通常可按控制功能或输入输出点数选型。

整体型PLC的I/O点数固定，因此用户选择的余地较小，用于小型控制系统；模块型PLC提供多种I/O卡件或插卡，因此用户可较合理地选择和配置控制系统的I/O点数，功能扩展方便灵活，一般用于大中型控制系统。

（2）输入输出模块的选择

输入输出模块的选择应考虑与应用要求的统一。

例如对输入模块，应考虑信号电平、信号传输距离、信号隔离、信号供电方式等应用要求。

对输出模块，应考虑选用的输出模块类型，通常继电器输出模块具有价格低、使用电压范围广、寿命短、响应时间较长等特点；

5.经济性的考虑

选择PLC时，应考虑性能价格比。

考虑经济性时，应同时考虑应用的可扩展性、可操作性、投入产出比等因素，进行比较和兼顾，最终选出较满意的产品。

输入输出点数对价格有直接影响，所以应该选择合适点数的PLC。

1.2PLC类型的选型

根据上述条件我们将选择西门子S7-200系列PLC。

其主要特点是：

指令丰富、内置集成功能、模块扩展功能；具有实时通讯特性；可靠性高适应性强、性价比高等特点。

西门子S7-200是模块化PLC，它是由CPU模块、扩展弄、模块和总线连接电缆构成。

（1）CPU模块

CPU模块包括CPU、电源、和I/O点3部分。

该模块本身自带一定I/O点，由于需要的输出点比较多，所以还需要扩展模块进行I/O点扩展。

（2）扩展模块

由于CPU模块本身的I/O点有限，所以需要用到I/O点扩展模块。

我们选用EM222型扩展模块。

2.PLC端子分配

输入

输出

I0.0

启动

Q0.0

A喷头

Q2.5

C绿灯

I0.1

停止

Q0.1

A旋转

Q2.6

C黄灯

I0.2

单周期

Q0.2

A左摆

Q2.7

C蓝灯

I0.3

连续

Q0.3

A右摆

Q3.0

D喷头

I0.4

A左限位

Q0.4

A红灯

Q3.1

D旋转

I0.5

A右限位

Q0.5

A绿灯

Q3.2

D左摆

I0.6

B左限位

Q0.6

A黄灯

Q3.3

D右摆

I0.7

B右限位

Q0.7

A蓝灯

Q3.4

D红灯

I1.0

C左限位

Q1.0

B喷头

Q3.5

D绿灯

I1.1

C右限位

Q1.1

B旋转

Q3.6

D黄灯

I1.2

D左限位

Q1.2

B左摆

Q3.7

D蓝灯

输入

输出

I1.3

D右限位

Q1.3

B右摆

Q4.0

E喷头

Q1.4

B红灯

Q4.1

E旋转

Q1.5

B绿灯

Q4.4

E红灯

Q1.6

B黄灯

Q4.5

E绿灯

Q1.7

B蓝灯

Q4.6

E黄灯

Q2.0

C喷头

Q4.7

E蓝灯

Q2.2

C左摆

Q5.0

声报警

Q2.3

C右摆

Q5.1

光报警

Q2.4

C红灯

PLC端子接线图：

二、PLC程序的设计

1.设计思想

根据课题要求的喷泉喷水花样，采用步进控制的方式，无疑是最佳的方案，同时也决定了程序的设计方向。

步进控制设计，是根据系统的功能，以每一步为核心，以步与步之间的转换条件为触发信号，以各步对应的动作功能为驱动，从首步开始一步一步地设计梯形图，直到完成整个程序为止的设计方法。

这种设计方法是一步一步地进行设计，所以不容易出错，还可以提高设计效率。

那么首先就应该根据课题画出顺序功能图。

这样一来每一步的条件和动作就可以确定了。

为了增加程序的易读性和方便软件和外部硬件的拓展，我把程序大致分为3部分：

第一部分是控制整个程序的顺序控制程序段。

是用来完成四种喷水花样的顺序变化和单周期、连续的控制。

第二部分是用来控制彩灯循环闪烁与0.1s间隔的灯光循环闪烁程序段。

第三部分是集中输出程序段。

分别对A、B、C、D、E五个喷头和对应的彩灯进行集中输出控制。

这种设计方法不仅调理清晰，也大大的增加了易读性和拓展性。

只要简单的改动就可以达成不同喷水方案。

2.PLC顺序功能图设计

3.PLC梯形图设计

（1）顺序控制程序段

（2）灯光闪烁程序段

（3）集中输出程序段

4.PLC指令表

LDI0.0

AI0.3

OM1.0

ANI0.1

=M0.1

LDT41

ANC1

ANM1.0

LDT41

AI0.2

OLD

LDM0.6

AI0.1

OSM0.1

OM0.1

OLD

ANM0.1

=M0.0

LDM1.0

OI0.2

AM0.0

AI0.0

LDT41

AM1.0

ANC1

OM0.1

OLD

ANM0.2

=M0.1

TONT37,120

LDT37

OM0.2

ANM0.3

=M0.2

TONT38,140

LDT38

OM0.3

ANM0.4

=M0.3

TONT39,100

LDT39

OM0.4

ANM0.5

=M0.4

TONT40,70

LDT40

OM0.5

ANM0.0

ANM0.1

ANM0.6

=M0.5

TONT41,20

LDM0.5

EU

LDM0.0

EU

CTUC1,20

LDC1

ANM0.0

=M0.0

ASM0.5

=Q5.0

=Q5.1

LDI0.0

OM3.0

OT57

ANM3.1

ANM0.0

=M3.0

TONT50

TONT51,10

LDT51

OM3.1

ANM3.2

ANM0.0

=M3.1

TONT52,1

TONT53,10

LDT53

OM3.2

ANM3.3

ANM0.0