花式喷水池装置PLC控制梯形图的设计与调.docx
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花式喷水池装置PLC控制梯形图的设计与调
引言
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。
本文结合任务设计书的要求，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，利用其体积小、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！
第一章系统描述及控制要求
1.1系统描述
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。
1.2控制要求
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：
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。
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20s为一个循环。
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。
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。
1.3PLC选型
本系统采用西门子S7-200系列PLC进行控制。
从分析可以知道，系统共有开关量输入点7个，开关量输出点4个。
如果选用CPU226PLC，价格较高，浪费较大。
参照西门子S7-200产品目录及市场实际价格，，主机CPU224.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。
1.4采用PLC控制花式喷水池的优点
1.从控制方式上看：
PLC软接线，只需改变控制程序就可轻易改变逻辑或增加功能
2.工作方式上看：
PLC串行工作，不受约束。
3.控制速度上看：
PLC控制速度快，继电器瞬间接触。
4.定时、计数看：
PLC时钟精度高，定时范围宽；且有计数功能。
5.可靠、维护看：
PLC无触点，寿命长，且具有自我诊断功能，对程序执行监控功能，现场调试和维修方便。
第二章控制系统分析
2.1控制系统的I/O点及分配地址
控制系统的输入/输出信号的名称、代码及地址如下表1-1所示：
代码
输入/输出
名称
SB1
I0.0
启动按钮
SB2
I0.1
停止按钮
SB3
I0.2
单步/连续开关
SB4
I0.3
选择开关1
SB5
I0.4
选择开关2
SB6
I0.5
选择开关3
SB7
I0.6
选择开关4
KM1
Q0.1
外环形喷水管1喷水
KM2
Q0.2
中环形喷水管2喷水
KM3
Q0.3
内环形喷水管3喷水
KM4
Q0.4
中间喷水管4喷水
表1-1输入输出信号的名称、代码及地址编号
2.2PLC的外部I/O接线图
依据花式喷水池的控制要求、实际控制需求以及输入/输出变量特点，选用的西门子
S7-200.CPU224.PLC,可满足上述控制要求。
PLC控制系统外部接线图如图1-1所示：
2.3
控制程序流程图
1到4共同喷水30S
2.4顺序功能图法设计
顺序功能图法简称SFC，根据系统的工作过程中状态的变化，将控制过程划分为若干阶段即步。
在此设计编程中，使用的是SFC编程方法，与传统设计法相比，它只考虑一个状态，而不用考虑其他的状态，使编程更容易。
因选择开关在位置“3”和“4”时类同于“1、2”，在这不再赘述，只列举1、2来说明。
选择开关在位置“1”和“2”的顺序功能图如下示：
I0.1
R0
I0.0·I0.3
I0.0·I0.4
T37
S0.1
T38
T39
S0.3
Q0.3
T37
Q0.2
T38
Q0.1
T39
Q0.0
T40
2S
2S
2S
2S
S1.0
Q0.0T101
S1.1
Q0.1
T102
T1012S
S1.2
Q0.2
T103
2S
T102
S1.3
Q0.3
T104
2S
T103
2S
T104
T40
T41·I0.2
T41·I0.2
图1-3选择开关在位置“1”和“2”的顺序功能图
2.5电气控制系统电路图
电气控制系统电路图包括主电路图、控制电路图。
2.5.1主电路图
如图所示为电气控制主电路。
四台控制喷水管的电机分别为M1、M2、M3、M4。
接触器KM1、KM2、KM3、KM4分别控制M1、M2、M3、M4运行。
FR1、FR2、FR3、FR4分别为四台水泵电机过载保护用的热继电器；QS1、QS2、QS3、QS4分别为四台水泵电机主电路的隔离开关；FU为主电路的熔断器。
如图1-4所示；
2.5.2控制电路图
如图所示为电控系统控制电路图。
SB1为启动按钮；SB2为停止按钮；SB3、SB4、SB5、SB6分别为选择开关对应的1、2、3、4位置；系统在PLC程序控制下运行，Q0.0~Q0.4控制线圈KM1~KM4,得电吸合。
如图1-5所示；
2.6系统程序设计
1~4时的不同喷水花样。
本系统分为两部分：
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程序如下：
ORGANIZATION_BLOCKMAIN:
OB1
Network6
TITLE=PROGRAMCOMMENTS
LSCRS0.1
BEGIN
Network7
Network1
LDSM0.0
LDI0.0
SQ0.2,1
ANI0.1
RQ0.3,1
CALLSBR0
TONT38,20
CALLSBR1
Network8
CALLSBR2
LDT38
CALLSBR3
SCRTS0.2
END_ORGANIZATION_BLOCK
Network9
SUBROUTINE_BLOCKSBR_0:
SBR0
SCRE
TITLE=SUBROUTINECOMMENTS
Network10
BEGIN
LSCRS0.2
Network1//网络标题
Network11
//网络注释
LDSM0.0
LDI0.3
SQ0.1,1
EU
RQ0.2,1
SS0.0,1
TONT39,20
Network2
Network12
LSCRS0.0
LDT39
Network3
SCRTS0.3
LDSM0.0
Network13
SQ0.3,1
SCRE
TONT37,20
Network14
Network4
LSCRS0.3
LDT37
Network15
SCRTS0.1
LDSM0.0
Network5
SQ0.0,1
SCRE
RQ0.1,1
TONT40,20
Network16
LDT40SCRTS0.4Network17SCRENetwork18LSCRS0.4Network19
LDSM0.0RQ0.0,1TONT41,10Network20
LDT41SCRTS0.5Network21SCRENetwork22LSCRS0.5Network23
LDSM0.0
SQ0.0,4TONT42,150Network24
LDT42
RQ0.0,4
ANI0.2
SCRTS0.0
Network25
SCRE
END_SUBROUTINE_BLOCK
SUBROUTINE_BLOCKSBR_1:
SBR1TITLE=SUBROUTINECOMMENTSBEGIN
//网络注释LDI0.4EU
SS2.0,1Network2LSCRS2.0Network3
LDSM0.0SQ0.0,1
RQ0.3,1
TONT101,20Network4
LDT101SCRTS2.1Network5SCRE]Network6LSCRS2.1Network7
LDSM0.0SQ0.1,1
RQ0.0,1
TONT102,20Network8
LDT102SCRTS2.2Network9SCRENetwork10LSCRS2.2Network11
LDSM0.0SQ0.2,1
RQ0.1,1
TONT103,20
Network1//网络标题
Network12
//网络注释
LDT103
LD
I0.5
SCRTS2.3
EU
Network13
LD
I0.5
SCRE
AN
I0.2
Network14
EU
LSCRS2.3
OLD
Network15
S
S1.0,1
LDSM0.0
Network2
SQ0.3,1
LSCR
S1.0
RQ0.2,1
Network3
TONT104,20
LD
SM0.0
Network16
S
Q0.0,1
LDT104
S
Q0.2,1
SCRTS2.4
TON
T43,30
Network17
R
Q0.1,1
SCRE
R
Q0.3,1
Network18
Network4
LSCRS2.4
LD
T43
Network19
SCRT
S1.1
LDSM0.0
Network5
SQ0.0,4
SCRE
TONT106,300
Network6
Network20
//
LDT106
LSCR
S1.1
RQ0.0,4
Network7
ANI0.2
LD
SM0.0
SCRTS2.0
S
Q0.1,1
Network21//NetworkTitle
S
Q0.3,1
SCRE
R
Q0.0,1
END_SUBROUTINE_BLOCK
R
Q0.2,1
SUBROUTINE_BLOCKSBR_2:
SBR2
TON
T44,30
TITLE=SUBROUTINECOMMENTS
Network8
BEGIN
LD
T44
Network1//网络标hy题
SCRTS1.0
LSCRS3.0
Network3
Network9
SCRE
Network10
LD
T44
ED
LD
T46
ED
CTU
C0,5
Network11
LD
C0
AW<>
T46,300
TON
T46,300
Network12
LD
C0
EU
R
S1.0,2
S
Q0.0,4
Network13
LDT46
RQ0.0,4
Network14
LDNI0.2
AW=T46,300
SS1.0,1
Network22//NetworkTitle
//NetworkComment
END_SUBROUTINE_BLOCKSUBROUTINE_BLOCKSBR_3:
SBR3TITLE=SUBROUTINECOMMENTSBEGIN
Network1//网络标题
LDI0.6
EU
SS3.0,1
Network2
Network27LDSM0.0RQ0.1,1TONT53,20Network28
LDT53SCRTS3.7Network29SCRENetwork30LSCRS3.7Network31
LDSM0.0RQ0.2,1TONT54,20Network32
LDT54SCRTS4.0Network33SCRENetwork34LSCRS4.0Network35
LDSM0.0RQ0.3,1TONT55,20Network36
LDT55SCRTS4.1Network37SCRENetwork38LSCRS4.1Network39
LDSM0.0
LSCRS3.3Network15LDSM0.0SQ0.3,1RQ0.2,1TONT50,20Network16LDT50SCRTS3.4Network17SCRENetwork18LSCRS3.4Network19LDSM0.0SQ0.0,4TONT51,300Network20LDT51SCRTS3.5Network21SCRENetwork22LSCRS3.5Network23LDSM0.0RQ0.0,1TONT52,20Network24LDT52SCRTS3.6Network25SCRENetwork26LSCRS3.6
TONT56,10
RQ0.2,1
Network40
TONT59,20
LDT56
Network52
SCRTS4.2
LDT59
Network41
SCRTS4.5
SCRE
Network53
Network42
SCRE
LSCRS4.2
Network54
Network43
LSCRS4.5
LDSM0.0
Network55
SQ0.3,1
LDSM0.0
TONT57,20
SQ0.0,1
Network44
RQ0.1,1
LDT57
TONT60,20
SCRTS4.3
Network56
Network45
LDT60
SCRE
SCRTS4.6
Network46
Network57
LSCRS4.3
SCRE
Network47
Network58
LDSM0.0
LSCRS4.6
SQ0.2,1
Network59
RQ0.3,1
LDSM0.0
TONT58,20
SQ0.0,4
Network48
TONT61,300
LDT58
Network60
SCRTS4.4
LDT61
Network49
RQ0.0,4
SCRE
ANI0.2
Network50
SCRTS3.0
LSCRS4.4
Network61
Network51
SCREy
LDSM0.0
Network62//NetworkTitle
SQ0.1,1
END_SUBROUTINE_BLOCK
第三章设计的心得体会
经过这些天的苦苦奋斗，终于把设计完成了。
在整个过程中，学会了如何去查询、收集整理资料；这个设计最主要的是程序的设计和调试，特别是调试过程，好多错误以前都没见过，通过查阅资料、询问同学等最终解决了问题。
因为程序中用到的子程序的调用，刚开始时一直出现调试失败，后来经过仔细检查，发现子程序中出现了相互转换，最终找到问题并解决了。
在画顺控图和流程图时，也费了一番周折。
在主电路和控制电路中，更加熟悉了PCschematic和CAD的用法，对于图形至少修改了三遍才感到满意。
还有文档的格式排版，自动生成目录等，可以说，从功能的实现到流程图的绘制，从程序的编写到程序的调试，从程序的调试到实验报告都凝聚着我的心血和汗水，但我感到和欣慰，因为毕竟经过自己的苦苦努力终于形成了一点小成果！
在此设计中，学到了很多知识，不仅对于技术有了更深入的学习，而且对于一个项目的完成的工作时序也有了一定的了解。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了些问题，最后在肖老师和朱振学长的辛勤指导下终于解决了。
同时，在肖老师的身上我学得到很多实用的知识，在次我表示感谢！
同时，对给过我帮助的所有同学和指导老师再次表示忠心的感谢！
参考文献
1】孙德胜等.PLC操作实训（三菱）[M].北京：
机械工业出版社，2007.
2】张扬等.S7-200PLC原理与应用系统设计[M].北京：
机械工业出版社，2007.3】张万忠等.电器与PLC控制技术（第二版）[M]：
北京：
化学工业出版社，2007.4】吴明亮蔡文忠主编《可编程控制器实训教程》[M]化学工业出版社2005年5】贾德胜等主编《PLC应用开发实用子程序》[M]人民邮电出版社2006年
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