花式喷水池装置PLC控制程序的设计与调试-河南工业大学.doc

1、机电工程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生姓名: xx 学 号： 20094805xxxx 专业班级： 机制F09xx 指导教师: xxx 2012年12月9日内容摘要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。本设计书采用了西门子s7200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

2、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。关键词：花式喷水池装置;CPU222； 顺序控制目 录第1章 引言 11。1 花式喷水池装置PLC控制程序的设计与调试内容简介11.2 花式喷水池装置PLC控制程序的设计与调试设计要求21.3 花式喷水池装置PLC控制程序的设计与调试设计思想2第2章 花式喷水池装置PLC控制系统的硬件电路设计32.1花式喷水池装置PLC控制系统运行框图32.2 花式喷水池装置PLC控制系统PLC选型 32.3 花式喷水池装置PL

3、C控制系统I/O分配表32。4花式喷水池装置PLC控制系统I/O接线图3第3章 花式喷水池装置PLC控制系统的程序设计63.1花式喷水池装置PLC控制程序的梯形图63。2花式喷水池装置PLC控制程序的指令表6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，

4、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，14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&quo

5、t;-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。d）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课题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

6、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

7、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

8、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21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。CPU 222 输入电压:20。428.2V DC/85264V AC（4363Hz) ,集成了8输入/6输出

9、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21 I/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22所示开始NNNNYYYY单步?一起喷水30s延时时1s后,YV4YV1依次延时 2s通电,41号依次喷水YV4YV1依次延时2s断电,41号依次停喷一起喷水30s单步?YV1，YV3通电,14号同喷水30s循环次数=5?延时3s后,YV2，YV4通电,YV1，YV3断电,1,3号 停喷,2,4号喷水单步?一

10、起喷水30s延时2s后,YV4通电,4 号喷水延时2s后,YV3通电,3号喷水延时2s后,YV2通电,2号喷水单步?一起喷水15s延时2s后,YV1通电,1号喷水延时2s后,YV2通电,2号喷水延时2s后,YV3通电,3号喷水YV1,YV3通电,1,3号同时喷水YV1YV4依次延时,2s通电 ,14号依次喷水YV1通电,1号喷水YV4通电,4号喷水启动启动启动启动开关3开关4开关2开关1选择开关NY结束 图21 运行框图表21 I/O分配表名称 地址符号说明输入启动按钮I0.0SB1启动喷泉系统1号方式选择开关I0.1SA-1喷泉选择1号方式喷水2号方式选择开关I0。2SA-2喷泉选择2号方式

11、喷水3号方式选择开关I0。3SA3喷泉选择3号方式喷水4号方式选择开关I0.4SA-4喷泉选择4号方式喷水停止按钮I0.5SB2停止喷泉系统连续开关I0。6SB3单步开关I0。7SB4输出1号电磁阀Q0.0KM11号喷泉喷水2号电磁阀Q0.1KM22号喷泉喷水3号电磁阀00。2KM33号喷泉喷水4号电磁阀Q0.3KM44号喷泉喷水L（+) 220V AC L（)ML+L1N1LI0。01MKM2Q0。2SA1-1Q0.1Q0.0I0.6I0.5I0。4I0。1I0.3I0.2L(+） 220V AC L（-）CPU222SA13SA12SA1-4SA1KM4KM3KM1SB3SB1SB2Q0。

12、3332LSB4I0.7220V AC24V DC图2-2 I/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STEP 7 MicroWIN SP4（S7200）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14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 论在最开始的设计阶段，由于只是看到了课程设计任务书而没有看到指导书中的设计方案提示，而对四种喷水方式的

13、的开关设计有些困惑，不知使用四个独立开关还是可以用有四个档位的总开关,它的开关模式不是普通的0或1，而是0、1、2、3.这个样在选取输入信息和I/O地址分配的过程中都遇到困难。经过仔细研究了任务书和指导书后确立了四种喷水方式的输入问题在录入梯形图过程结束后进行编译,在进入工作方式网络处，发现错误-网络复杂.经检查发现是由于将Q0.0置零与判断4个喷水方式中选择的哪个并联造成的网络复杂，将其拆分成五个网络及解决了问题。在下载结束后出现非致命性错误，不影响编译但无法下载进行实验台上的模拟。经过多次检查T形图，终于发现最后一条指令少了结束语句。设计总结通过这次课程设计使我懂得了理论与实践结合起来的高

14、效性。在设计的过程中遇到的问题，难免会遇到各种各样的问题，同时在设计的过程中发现自己的不足之处，对以前所学的知识理解的不够深刻，掌握的不够牢固，比喻说不懂一些元器件的使用方法，对PLC编程掌握的不好。通过这次课程设计之后我的plc知识大了进步。在本次设计中，我们还用到了大量的以前没有学到过的知识,于是在图书馆和网络成了我们很好的助手。在查阅资料的过程中，我们要判断优劣、取舍相关知识，不知不觉中我们查阅资料的能力也得到了很好的锻炼。我们学习的知识是有限的,在以后的工作中我们肯定会遇到许多未知的领域,这方面的能力便会使我们受益非浅。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

15、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。附 录1。梯形图2。指令表TITLE=程序注释Network 1

16、/ 网络标题/ 程序初始化LD SM0。1S M0.1, 1Network 2 / S0。0启动LSCR S0.0Network 3 / 连续选择LD I0.6AN I0。7S M0。1, 1Network 4 / 单步选择LD I0。7AN I0.6R M0。1, 1Network 5 / 方式一启动LD I0。1A I0.0SCRT S0.1Network 6 / 方式二启动LD I0。2AN I0.0SCRT S0.3Network 7 / 方式三启动LD I0.3A I0。0SCRT S0.5Network 8 / 方式四启动LD I0。4A I0。0SCRT S0。7Network

17、9 / s0。0结束SCRENetwork 10 / 方式1开始LSCR S0.1Network 11 / 四号喷水LDN I0.5= M0.2TON T37, 20Network 12 / 延时两秒三号喷水LD T37= M0.3TON T38， 20Network 13 / 延时两秒二号喷水LD T38= M0.4TON T39， 20Network 14 / 延时两秒1号喷水LD T39= M0.5TON T40， 150Network 15 / 一起喷水15sLD T40SCRT S0。2Network 16 / 方式一结束SCRENetwork 17 / 连续单步选择LSCR S0.

18、2Network 18 / 连续选择LD M0。1SCRT S0。1Network 19 / 单步选择LDN M0.1SCRT S0。0Network 20 / 选择结束SCRENetwork 21 / 方式二开始LSCR S0.3Network 22 / 一号喷水LDN I0。5= M0.7TON T41, 20Network 23 / 延时两秒2号喷水LD T41= M2.5TON T42, 20Network 24 / 延时两秒三号喷水LD T42= M2。6TON T43, 20Network 25 / 延时两秒4号喷水LD T43= M1。0TON T44， 300Network 2

19、6 / 一起喷水30秒LD T44SCRT S0.4Network 27 / 方式二结束SCRENetwork 28 / 方式选择LSCR S0.4Network 29 / 连续选择LD M0。1SCRT S0。3Network 30 / 单步选择LDN M0.1SCRT S0。0Network 31 / 选择结束SCRENetwork 32 / 方式三开始LSCR S0.5Network 33 / 一号三号喷水LDN I0。5= M1.1TON T45， 30Network 34 / 一三断电二四喷水LD T45= M1。2TON T46， 30Network 35 / 循环五次LD T46

20、LD C20CTU C20， 5Network 36 / 一三通电同时喷水30秒LD C20TON T47, 300Network 37 / 进入方式选择LD T47SCRT S0.7Network 38 / 方式三结束SCRENetwork 39 / 方式选择LSCR S0.6Network 40 / 连续选择LD M0。1SCRT S0。5Network 41 / 单步选择LDN M0。1SCRT S0.0Network 42 / 选择结束SCRENetwork 43 / 方式四LSCR S0.7Network 44 / 一号通电LDN I0。5= M1。3TON T48, 20Netwo

21、rk 45 / 延时两秒二号喷水LD T48= M1。4TON T49， 20Network 46 / 延时两秒3号喷水LD T49= M1。5TON T50, 20Network 47 / 延时两秒4号喷水一起喷水30sLD T50= M1。6TON T51， 300Network 48 / 四号停喷LD T51= M1。7TON T52， 20Network 49 / 3号停喷LD T52= M2。7TON T53, 20Network 50 / 2号停喷LD T53= M3.0TON T54, 20Network 51 / 1号停喷延时一秒LD T54= M2.0TON T55， 10N

22、etwork 52 / 执行s0。1LD T55SCRT S1.0Network 53 / s0。7结束SCRENetwork 54 / s1。0开始LSCR S1。0Network 55 / 四号喷水LD I0。5= M2。1TON T56, 20Network 56 / 3号喷水LD T56= M2.2TON T57, 20Network 57 / 2号喷水LD T57= M2。3TON T58， 20Network 58 / 1号喷水一起喷水30sLD T58= M2。4TON T59, 300Network 59 / 转到s1。1LD T59SCRT S1。1Network 60 / s0.7结束SCRENetwork 61 / s1。1开始LSCR S1。1Network 62 / 连续选择LD M0.1SCRT S0.7Network 63 / 单步选择LDN M0.1SCRT S0.0Network 64 /