花式喷水池装置PLC控制梯形图的设计与调.docx

1、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

2、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

3、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

4、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 14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 14 号水管的工作顺序为：1234 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 4321 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

5、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

6、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SB1I0.0启动按钮SB2I0.1停止按钮SB3I0.2单步/ 连续开关SB4I0.3选择开关 1SB5I0.4选择开关 2SB6I0.5选择开关 3SB7I0.6选择开关 4KM1Q0.1外环形喷水管 1 喷水KM2

7、Q0.2中环形喷水管 2 喷水KM3Q0.3内环形喷水管 3 喷水KM4Q0.4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 30S2.4 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

8、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：I0.1R0I0.0 I0.3I0.0I0.4T37S0.1T38T39S0.3Q0.3 T37 Q0.2 T38 Q0.1 T39 Q0.0 T40 2S2S2S2SS1.0Q0.0 T101S1.1 Q0.1 T102 T101 2SS1.2 Q0.2 T103 2ST102S1.3 Q0.3 T104 2ST1032ST104T40T41I0.2T41I0.2图 1-3 选择开关在位置“ 1”和“ 2

9、 ”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

10、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， Q0.0Q0.4控制线圈 KM1KM4 ,得电吸合。如图 1-5 所示；2.6系统程序设计14 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_BLOCK MAIN:OB1Network 6TITLE=PROGRAM COMMENTSLSCR S0.1BEGINNetwork 7Network 1LD SM0.0LD I0.0S Q0.2, 1AN I0.1R Q0.3, 1CALL SBR0TON T38, 20CALL SBR1Net

11、work 8CALL SBR2LD T38CALL SBR3SCRT S0.2END_ORGANIZATION_BLOCKNetwork 9SUBROUTINE_BLOCK SBR_0:SBR0SCRETITLE=SUBROUTINE COMMENTSNetwork 10BEGINLSCR S0.2Network 1 / 网络标题Network 11/ 网络注释LD SM0.0LD I0.3S Q0.1, 1EUR Q0.2, 1S S0.0, 1TON T39, 20Network 2Network 12LSCR S0.0LD T39Network 3SCRT S0.3LD SM0.0Net

12、work 13S Q0.3, 1SCRETON T37, 20Network 14Network 4LSCR S0.3LD T37Network 15SCRT S0.1LD SM0.0Network 5S Q0.0, 1SCRER Q0.1, 1TON T40, 20Network 16LD T40 SCRT S0.4 Network 17 SCRE Network 18 LSCR S0.4 Network 19LD SM0.0 R Q0.0, 1 TON T41, 10 Network 20LD T41 SCRT S0.5 Network 21 SCRE Network 22 LSCR S0

13、.5 Network 23LD SM0.0S Q0.0, 4 TON T42, 150 Network 24LD T42R Q0.0, 4AN I0.2SCRT S0.0Network 25SCREEND_SUBROUTINE_BLOCKSUBROUTINE_BLOCK SBR_1:SBR1 TITLE=SUBROUTINE COMMENTS BEGIN/ 网络注释 LD I0.4 EUS S2.0, 1 Network 2 LSCR S2.0 Network 3LD SM0.0 S Q0.0, 1R Q0.3, 1TON T101, 20 Network 4LD T101 SCRT S2.1

14、 Network 5 SCRE Network 6 LSCR S2.1 Network 7LD SM0.0 S Q0.1, 1R Q0.0, 1TON T102, 20 Network 8LD T102 SCRT S2.2 Network 9 SCRE Network 10 LSCR S2.2 Network 11LD SM0.0 S Q0.2, 1R Q0.1, 1TON T103, 20Network 1 / 网络标题Network 12/ 网络注释LD T103LDI0.5SCRT S2.3EUNetwork 13LDI0.5SCREANI0.2Network 14EULSCR S2.3

15、OLDNetwork 15SS1.0, 1LD SM0.0Network 2S Q0.3, 1LSCRS1.0R Q0.2, 1Network 3TON T104, 20LDSM0.0Network 16SQ0.0, 1LD T104SQ0.2, 1SCRT S2.4TONT43, 30Network 17RQ0.1, 1SCRERQ0.3, 1Network 18Network 4LSCR S2.4LDT43Network 19SCRTS1.1LD SM0.0Network 5S Q0.0, 4SCRETON T106, 300Network 6Network 20/LD T106LSCRS

16、1.1R Q0.0, 4Network 7AN I0.2LDSM0.0SCRT S2.0SQ0.1, 1Network 21 / Network TitleSQ0.3, 1SCRERQ0.0, 1END_SUBROUTINE_BLOCKRQ0.2, 1SUBROUTINE_BLOCK SBR_2:SBR2TONT44, 30TITLE=SUBROUTINE COMMENTSNetwork 8BEGINLDT44Network 1 / 网络标 hy 题SCRT S1.0LSCR S3.0Network 3Network 9SCRENetwork 10LDT44EDLDT46EDCTUC0, 5N

17、etwork 11LDC0AWT46, 300TONT46, 300Network 12LDC0EURS1.0, 2SQ0.0, 4Network 13LD T46R Q0.0, 4Network 14LDN I0.2AW= T46, 300S S1.0, 1Network 22 / Network Title/ Network CommentEND_SUBROUTINE_BLOCK SUBROUTINE_BLOCK SBR_3:SBR3 TITLE=SUBROUTINE COMMENTS BEGINNetwork 1 / 网络标题LD I0.6EUS S3.0, 1Network 2Netw

18、ork 27 LD SM0.0 R Q0.1, 1 TON T53, 20 Network 28LD T53 SCRT S3.7 Network 29 SCRE Network 30 LSCR S3.7 Network 31LD SM0.0 R Q0.2, 1 TON T54, 20 Network 32LD T54 SCRT S4.0 Network 33 SCRE Network 34 LSCR S4.0 Network 35LD SM0.0 R Q0.3, 1 TON T55, 20 Network 36LD T55 SCRT S4.1 Network 37 SCRE Network 3

19、8 LSCR S4.1 Network 39LD SM0.0LSCR S3.3 Network 15 LD SM0.0 S Q0.3, 1 R Q0.2, 1 TON T50, 20 Network 16 LD T50 SCRT S3.4 Network 17 SCRE Network 18 LSCR S3.4 Network 19 LD SM0.0 S Q0.0, 4 TON T51, 300 Network 20 LD T51 SCRT S3.5 Network 21 SCRE Network 22 LSCR S3.5 Network 23 LD SM0.0 R Q0.0, 1 TON T

20、52, 20 Network 24 LD T52 SCRT S3.6 Network 25 SCRE Network 26 LSCR S3.6TON T56, 10R Q0.2, 1Network 40TON T59, 20LD T56Network 52SCRT S4.2LD T59Network 41SCRT S4.5SCRENetwork 53Network 42SCRELSCR S4.2Network 54Network 43LSCR S4.5LD SM0.0Network 55S Q0.3, 1LD SM0.0TON T57, 20S Q0.0, 1Network 44R Q0.1,

21、 1LD T57TON T60, 20SCRT S4.3Network 56Network 45LD T60SCRESCRT S4.6Network 46Network 57LSCR S4.3SCRENetwork 47Network 58LD SM0.0LSCR S4.6S Q0.2, 1Network 59R Q0.3, 1LD SM0.0TON T58, 20S Q0.0, 4Network 48TON T61, 300LD T58Network 60SCRT S4.4LD T61Network 49R Q0.0, 4SCREAN I0.2Network 50SCRT S3.0LSCR

22、S4.4Network 61Network 51SCREyLD SM0.0Network 62 / Network TitleS Q0.1, 1END_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

23、 加熟悉了 PC schematic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

24、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