喷泉控制系统.docx

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喷泉控制系统

课程设计（论文）

题目：

喷泉控制系统

程序设计

（一）

设计名称：

机电传动控制

班级学号：

0901011417

学生姓名：

李根

指导教师：

陈白宁

2011年12月17日

课程设计任务书

第十三组

1.设计题目：

喷泉控制系统程序设计

（一）

2.设计内容：

1）喷泉控制要求为“A、D同时喷6秒，并左右摆动——A、C同时喷7秒并旋转——B、D同时喷10秒并旋转——A、C、B同时喷5秒并摆动——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0.1秒循环发光。

3）喷泉可以实现单周期、连续两种操作方式。

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）画出端子分配图和顺序功能图

2）设计并调试PLC控制梯形图

3）设计说明书

4.进度安排：

1）理解题目要求，查阅资料，确定设计方案2天

2）PLC顺序功能图与梯形图设计5天

3）说明书撰写2天

4）答辩1天

指导教师：

专业负责人：

主管院长：

年月日

目录

1.前言3

2.课程设计的任务和要求4

2.1课程设计的任务4

2.2课程设计的基本要求4

3.总体设计5

2.1PLC选型5

2.2PLC端子分配5

4.PLC程序设计9

3.1设计思想9

3.2顺序功能图10

3.3PLC梯形图11

5.程序调试说明25

6.结束语26

7.参考文献27

1.前言

1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字设备公司（DEC）研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称Programmable,是世界上公认的第一台PLC.

限于当时的元器件条件及计算机发展水平，早期的PLC主要由分立元件和中小规模集成电路组成，可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。

20世纪70年代初出现了微处理器。

人们很快将其引入可编程控制器，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。

为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用，可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言，并将参加运算及处理的计算机存储元件都以继电器命名。

此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。

个人计算机（简称PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为ProgrammableLogicController（PLC）。

20世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。

更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。

20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。

这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。

这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。

这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。

上世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为30~40%。

在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。

20世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。

从控制规模上来说，这个时期发展了大型机和超小型机；从控制能力上来说，诞生了各种各样的特殊功能单元，用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合；从产品的配套能力来说，生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。

目前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。

2.课程设计的任务和要求

2.1课程设计的任务

1）喷泉控制要求为“A、D同时喷6秒，并左右摆动——A、C同时喷7秒并旋转——B、D同时喷10秒并旋转——A、C、B同时喷5秒并摆动——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0.1秒循环发光。

3）喷泉可以实现单周期、连续两种操作方式。

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。

2.2课程设计的基本要求

1）画出端子分配图和顺序功能图

2）设计并调试PLC控制梯形图

3）设计说明书

3.总体设计

3.1PLC选型

PLC的主机：

选择西门子S7-200系列作为此喷泉控制系统的主机。

选用CPU226AC/DC/继电器，其基本参数如下：

本机数字输入：

14路数字量输入

本机数字输出：

10路数字量输出

内部存储器位：

256位

定时器总数：

256定时器

计数器总数：

256计数器

电源电压允许范围：

AC85~264V

输入电流仅CPU/最大负载：

35/100mA,AC240V

电压范围：

DC20.4~28.8V

电流限制：

约1.5A

由于该系统要求34个输出点,47个输入点S7-200CPU226不能满足点数要求，因此采用两个EM223（16I/16Q）扩展模块增加输入输出点数。

CPU总I/O点数为104点，系统要求的I/O总点为81点。

CPU总I/O点数符合系统要求的I/O总点数。

3.2PLC端子分配

输入

输出

功能

地址

功能

地址

单周期循环

I0.0

A喷泉喷水

Q0.0

连续循环

I0.1

A喷泉左摆动

Q0.1

启动

I0.2

A喷泉右摆动

Q0.2

停止

I0.3

A喷泉旋转

Q0.3

A喷泉左限位

I0.4

B喷泉喷水

Q0.4

A喷泉右限位

I0.5

B喷泉左摆动

Q0.5

B喷泉左限位

I0.6

B喷泉右摆动

Q0.6

B喷泉右限位

I0.7

B喷泉旋转

Q0.7

C喷泉左限位

I1.0

C喷泉喷水

Q1.0

C喷泉右限位

I1.1

C喷泉左摆动

Q1.1

D喷泉左限位

I1.2

C喷泉右摆动

Q1.2

D喷泉右限位

I1.3

C喷泉旋转

Q1.3

手动

I1.4

D喷泉喷水

Q1.4

A喷泉喷水

I1.5

D喷泉左摆动

Q1.5

A喷泉左摆动

I1.6

D喷泉右摆动

Q1.6

A喷泉右摆动

I1.7

D喷泉旋转

Q1.7

A喷泉旋转

I2.0

声报警

Q2.0

B喷泉喷水

I2.1

光报警

Q2.1

B喷泉左摆动

I2.2

A红灯亮

Q2.2

B喷泉右摆动

I2.3

A绿灯亮

Q2.3

B喷泉旋转

I2.4

A黄灯亮

Q2.4

C喷泉喷水

I2.5

A蓝灯亮

Q2.5

C喷泉左摆动

I2.6

B红灯亮

Q2.6

C喷泉右摆动

I2.7

B绿灯亮

Q2.7

C喷泉旋转

I3.0

B黄灯亮

Q3.0

D喷泉喷水

I3.1

B蓝灯亮

Q3.1

D喷泉左摆动

I3.2

C红灯亮

Q3.2

D喷泉右摆动

I3.3

C绿灯亮

Q3.3

D喷泉旋转

I3.4

C黄灯亮

Q3.4

A红灯亮

I3.5

C蓝灯亮

Q3.5

A绿灯亮

I3.6

D红灯亮

Q3.6

A黄灯亮

I3.7

D绿灯亮

Q3.7

A黄灯亮

I4.0

D黄灯亮

Q4.0

B红灯亮

I4.1

D蓝灯亮

Q4.1

B绿灯亮

I4.2

B黄灯亮

I4.3

B蓝灯亮

I4.4

C红灯亮

I4.5

C绿灯亮

I4.6

C黄灯亮

I4.7

C蓝灯亮

I5.0

D红灯亮

I5.1

D绿灯亮

I5.2

D黄灯亮

I5.3

D蓝灯亮

I5.4

声报警

I5.5

光报警

I5.6

图1I/O端子分配图

4.PLC程序设计

4.1设计思想

本次我们的课程设计的题目是：

喷泉控制系统。

首先按照要求把具体的输入与输出的端口相应的点数配合设计出来，好为下步的工作做铺垫，然后根据找出的端口数相应的选出PLC的型号和具体的端口，在根据题中的具体要求把每个喷口的喷水过程用顺序功能图表示出来，但每个喷头的摆动步骤和彩灯循环在顺序功能图中不能体现出来，但在梯形图中准确的表示出来，彩灯在喷泉喷水时相应的点亮，并根据题中给你的要求彩灯每0.1秒间隔亮，彩灯亮的时间设为2秒的，即灭一秒亮两秒，这样四个喷头上每个都有四个小彩灯在循环闪烁，在用这种思路把相应的梯形图设计好。

再设计梯形图时，应注意以下几项：

（1）设计可编程控制器时，安全性是第一重要的，应避免程序故障的出现，应设置如下几中安全电路：

紧急停止电路，保护电路等操作的连锁电路，定位的上限位/下限位等连锁电路等，以防止误操作产生故障。

（2）编程要理论联系实践。

从最简单的做起，循序渐进。

最开始可以先编写些只包括数字量的，然后再考虑模拟量的，另外像计时器、计数器也经常使用等。

（3）在一段程序里不可有同样的两个输出存在。

比如说前段程序有1个输出Q0.0存在，后面就不要再有了。

（4）用步进指令设计梯形图时，要注意PLC初始状态继电器的设置。

状态继电器可用于步进顺序控制，也可作为辅助继电器使用。

（5）使用梯形图编程时，应把串联多的电路块尽量放在最上边，把并联多的电路块尽量放在最左边，这样即节省指令，又美观。

在同一程序中，同一编号的线圈使用两次及两次以上称为双线圈，双圈非常容易引起误动作，应避免使用。

触点应画在水平线上，不包含触点的分支线条应放在垂直方向，不要放在水平方向，以便于读图和图形的美观。

线圈和指令线圈一般不能直接连接在左边的母线上，如需要的话可通过特殊的继电器完成。

4.2顺序功能图

图2顺序功能图

4.3PLC梯形图

主程序（选择运转方式）

子程序（单周期，连续）

子程序（手动方式）

图3PLC梯形图

5.程序调试说明

本次设计程序调试通过模拟的方式进行。

模拟的软件为S7_200仿真软件。

由于本次设计有47个输入，34个输出。

因此调出两个EM223D08×DC24V输入扩展模块即可进行模拟调试。

需要特别说明的是，因为S7_200仿真软件没有感应器（限位开关），所以需要手动进行调置。

6.结束语

PLC实训即课程设计，很快结束了，在这短暂的实训时间里，经过老师、同学的指导，我获益非浅，学习了不少关于自己专业方面的知识。

经过此次的实训，让自己更相信一分努力一分收获，积极的学习态度在以后的学习、工作中是永远缺少不了的！

！

！

此次实训主要是完成喷泉控制系统的设计，在完成这个项目期间还学习了画图等一些与自己专业有关的软件应用。

这门课程的灵活性很强，充分发挥自己的潜力；其实学习的过程当中并不一定要学到多少东西，个人觉得开散思维怎样去学习，这才是最重要的，而这门课程恰好体现了这一点。

在完成第一个喷泉设计时也遇到了很多困难，如喷头的摆动等。

在最后设计时彩灯的循环控制也比较难。

通过这次的实训，让我受益匪浅。

第一，通过这次设计实践。

我学会了PLC的基本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。

在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序用到PLC中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。

通过解决一个个在调试中出现的问题，我们对PLC的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。

第二，通过这次的实践操作，我认识到了自己的不足，更感觉到了自己与别人的差距。

为了明年的工作实习而做准备，从各方面充实自己，使自己适应这个社会。

总之，这次的实训给予了我不同的学习方法和体验，让我深切的认识到实践的重要性。

在以后的学习过程中，我会更加注重自己的操作能力和应变能力，多与这个社会进行接触，让自己更早适应这个陌生的环境，相信在不久的将来，可以打造一片属于自己的天地。

最后诚挚的感谢我们的指导老师，您的悉心的教导使我们得以一窥喷泉控制系统领域的深奥，不时的讨论并指点我正确的方向，使我在毕业设计这段时间中获益匪浅。

老师对学问的严谨更是我们学习的典范。

7.参考文献

【1】陈白宁，段智敏，刘文波.机电传动控制【M】.东北大学出版社，2002.

【2】陈白宁.《机电传动控制》课程设计指导书.

【3】李辉.S7-200PLC编程原理与工程实训.北京航空航天大学出版社.