PLC课程设计报告詹军

电气与电子信息工程学院《电气控制与PLC实训》设计报告名称：PLC花样喷泉设计专业名称：自动化班级：2012级自动化学号：201240230223姓名：詹军指导教师：汤立刚高海洲设计时间：2014年12月15日~2014年12月26日设计地点：K3-218PLC实验室目录TOC\o"1-3"\h\u31342一、方案选择及论证 273171.1综述 2302521.2方案设计 2208501.3PLC型号选择 3202061.4方案论证 346711.5花型设计 46129二、系统硬件设计 5202542.1系统整体框图 5274502.2I/O分配 6170652.3PLC硬件接线图 79990三、程序软件设计 7123263.1程序设计方法 7203653.2程序流程 8268063.3部分关键程序说明 9193.3.1初始化及复位程序 9303733.3.2花样选择程序 10280023.3.3模式选择程序 102175四、系统调试 12197384.1系统分析及调试 125795五、结果分析总结 12197385.1结果分析 12167995.2系统功能扩展 12206065.3总结 13方案选择及论证1.1综述喷泉是公园广场不可缺少的风景，人们在饭后、散步欣赏时，不仅能愉悦身心而且增加空气湿度，有利于身体健康。现在喷泉样式更是精彩，随着音乐、灯光不同，改变喷泉高度及造型等，使观众陶醉于音乐与水型的完美结合中。我校中门广场就是一个规模宏大的音乐喷泉广场，相信大部分看过的人都会印象深刻。可编程控制器因为稳定性高，结构简单，成本低廉，简单易学，功能强大和使用方便已经成为应用最广泛的的工业控制装置。花式喷泉控制要求介入设备使用简便，对于系统组态的编程简单，通过PLC对程序设计，提高喷泉的控制水平，并改善了喷泉样式。但在实验室进行PLC程序设计时，我们只关心所设计的PLC程序在控制及逻辑上是否满足设计任务所提出的要求，故可以采用彩灯来替代电磁阀，通过彩灯的点亮与熄灭，来观察所设计的程序是否满足设计任务要求，以便进行程序的修改与调试。根据实验室的实验设备，故采用实验室PLC实训设备的LED彩灯模块来进行喷泉的仿真调试与验收，采用彩灯的点亮与熄灭来模拟电磁阀的通电与断电状态，从而来模拟不同花样1.2方案设计本设计由LED模拟喷头的工作方式，总共包含21个LED彩灯由于本次实训的实验台子的PLC型号为FX0N，仅有16点输出，故本设计采用多点复用一个输出端口，0、1、2、3、4、5、7、9、11号公用一个输出I/O口，其余的均单独控制对应不同的输出I/O口。本设计包含3中花样选择，有循环和单步执行的操作。1.3PLC型号选择对于本次设计，共有四个输入，二十一个输出，考虑到日后系统的扩展及升级要求，以及性价比，应该选择三菱公司的FX2N-64MR-001型的PLC。具有以下特点（1）抗干扰能力强，可靠性高（2）配套齐全，功能完善，适用性强（3）易学易用，深受工程技术人员欢迎（4）系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造（5）体积小，重量轻，能耗低1.4方案论证由于PLC具有编程方法简单易学，功能强，性能价格比高，硬件配齐全，用户使用放便，使用性强，可靠性高，抗干扰能力强。系统的设计、安装、调试工作量少，维护工作量少，维护方便，体积小，能耗低等优点，所以在使用PLC控制花式喷泉是相当具有优势的，利用自动化达到完美的效果，也可最大限度的优化资源。虽然本次使用的FX0N-40MR型PLC只有16个输出口，但可以采用输出口复用的方式，即一个输出口来控制几个不同的彩灯（实际设计中的电磁阀）同时动作，这样完全可以实现以上方案设计中的要求。只是在设计花型及花型变换的时候，因有输出口复用，可能存在一定的局限性。综合以上的论述，前文所提出的设计方案是完全可行，并能完全应用于实际的喷泉设计中。设计步骤：1．下载实验程序TT18，成功完成后，使PLC处于运行状态，RUN指示灯亮；2．上电后，EL-PLC-III-M10模块上的LED指示灯亮，如果不亮，先检查原因后在做实验；3．按下EL-PLC-III-M10模块上的S1按键；4．第一路和第八路指示灯由下向上依次亮；5．第二路和第七路指示灯由下向上依次亮；6．第三路和第六路指示灯由下向上依次亮；7、第四路和第五路指示灯由下向上依次亮；8．第一路、第二路和第三路指示灯由下向上依次亮；9．第四路、第五路和第六路指示灯由下向上依次亮；10．第七路、第八路和第一路指示灯由下向上依次亮；11．第一路、第二路、第三路和第四路指示灯由下向上依次亮；12．第五路、第六路、第七路和第八路指示灯由下向上依次亮；13．第一路、第三路、第五路和第七路指示灯由下向上依次亮；14．第二路、第四路、第六路和第八路指示灯由下向上依次亮；15．第一路、第二路、第三路、第四路、第五路、第六路、第七路和第八路指示灯由下向上依次亮；16．八路指示灯全灭；17．重复第4步骤执行；18．在第4步骤和第18任意步骤中按下S2按键，输出信号停止，当8路的所有灯全灭时，按下EL-PLC-III-M10模块上的S1按键，信号从第4步骤重新执行；19．在第4步骤和第18任意步骤中按下S3按键，输出信号停止，当8路的所有灯全灭时,按下EL-PLC-III-M10模块上的S1按键，信号从第4步骤重新执行；20．在第4步骤和第18任意步骤中按下S4按键，输出信号停止，当8路的所有灯全灭时，按下EL-PLC-III-M10模块上的S1按键，信号从第4步骤重新执行；21．在第4步骤和第18任意步骤中按下S5按键，输出信号停止，当8路的所有灯全灭时，按下EL-PLC-III-M10模块上的S1按键，信号从第4步骤重新执行；22．在第4步骤和第18任意步骤中按下S6按键，输出信号停止，当8路的所有灯全灭时，按下EL-PLC-III-M10模块上的S1按键，信号从第4步骤重新执行；23．在第4步骤和第18任意步骤中按下S7按键，输出信号停止，当8路的所有灯全灭时，按下EL-PLC-III-M10模块上的S1按键，信号从第4步骤重新执行；24．在第4步骤和第18任意步骤中按下S8按键，输出信号停止，当8路的所有灯全灭时，按下EL-PLC-III-M10模块上的S1按键，信号从第4步骤重新执行；25．在第4步骤和第18任意步骤中按下S9按键，输出信号停止，当8路的所有灯全灭时，按下EL-PLC-III-M10模块上的S1按键，信号从第4步骤重新执行；26．在第4步骤和第18任意步骤中按下S10按键，输出信号停止，当8路的所有灯全灭时，按下EL-PLC-III-M10模块上的S1按键，信号从第4步骤重新执行；27．实验结束，完成实验。系统硬件设计2.1系统整体框图本系统有4个开关输入按钮，分别为X0启动，X1停止，X3选择自动循环模式，X4选择检测模式,15个输出，Y0~Y16依次控制0号~14号喷头。框图如图2-1所示。图2-1系统框图2.2I/O分配输入输出输入端子输入设备输出端子输出设备输出端子输出设备X21启动SB1Y0L0、L1、L2、L3、L4、L5、L7、L9、L11Y7L15X22停止SB2Y10L16X23单步，循环，复位模式SB3Y1L6Y11L17X11方式一模式SB4Y2L8Y12L18X12方式二模式SB5Y3L10Y13L19X13方式三模式SB6Y4L12Y14L20Y5L13Y6L14表2-1花样喷泉PLC控制的I/O分配表2.3PLC硬件接线图根据系统设计的控制要求，系统的硬件接线图如下图所示，其中的彩灯在实际的应用中换成相应的电磁阀即可。图2-2花样喷泉控制系统接线图程序软件设计3.1程序设计方法本设计采用步进顺序功能图（SFC）的方法编写其控制梯形图,从编程结果可以看出,与应用PLC的基本逻辑指令方法相比具有简单、直观、逻辑性强,提高编程的效率。与梯形图相比简单，出现错误时更容易检查。3.2程序流程花样喷泉运行流程如图3-1所示，详细梯形图程序见附录1。图3-1步进顺序功能图3.3部分关键程序说明3.3.1初始化及复位程序1）将初始步置为活动步如下，开始时，由M8002的初始脉冲，将S0置为活动步。图3-1-12）X023按下之后进行复位如图3-1-2，否则程序运行由于没有清零，会出现输出混乱，和活动步转移出错。图3-1-23.3.2花样选择程序1）花样模式选择如图3-1-3，X021按下之后，通过X011、X012、X013选择三种模式。如图3-1-33.3.3模式选择程序花样1按下花样选择按钮，按X11后，Y0彩灯点亮0.2秒，Y0、Y1、Y3彩灯点亮0.4秒，Y0、Y1、Y3、Y4彩灯点亮0.5秒，Y0、Y5、Y6、Y7彩灯点亮0.5秒，Y0、Y7、Y10、Y11彩灯点亮0.5秒，Y0、Y11、Y12、Y13彩灯点亮0.5秒，Y0、Y5、Y13、Y14彩灯点亮0.5秒，Y0彩灯点亮1秒，Y6彩灯点亮0.2秒，Y6、Y7彩灯点亮0.2秒，Y6、Y7、Y10彩灯点亮0.2秒，Y6、Y7、Y10、Y11彩灯点亮0.2秒，Y6、Y7、Y10、Y11、Y12彩灯点亮0.2秒，Y6、Y7、Y10、Y11、Y12、Y13彩灯点亮0.2秒，Y6、Y7、Y10、Y11、Y12、Y13、Y14彩灯点亮0.2秒，Y6、Y7、Y10、Y11、Y12、Y13、Y14、Y15彩灯点亮0.2秒，Y6、Y7、Y10、Y11、Y12、Y13、Y14、Y15、Y1彩灯点亮0.2秒，Y6、Y7、Y10、Y11、Y12、Y13、Y14、Y15、Y1、Y2彩灯点亮0.2秒，Y6、Y7、Y10、Y11、Y12、Y13、Y14、Y15、Y1、Y2、Y3彩灯点亮0.2秒，Y6、Y7、Y10、Y11、Y12、Y13、Y14、Y15、Y1、Y2、Y3、Y4彩灯点亮0.2秒，Y6、Y7、Y10、Y11、Y12、Y13、Y14、Y15、Y1、Y2、Y3、Y4、Y0彩灯点亮0.2秒。如果点击连续或单步按钮，则执行循环，否则运行结束。如图3-1-4所示图3-1-4花样2按下花样选择按钮，按X12后，Y5、Y7、Y11、Y13彩灯点亮2秒，Y0、Y6、Y10、Y12、Y14彩灯点亮2秒，Y1、Y2、Y3、Y4彩灯点亮0.2秒，Y14、Y6、Y10、Y12彩灯点亮2秒，Y0彩灯点亮0.2秒，Y1、Y2、Y3、Y4彩灯点亮2秒，Y6、Y10、Y12、Y14彩灯点亮1秒，如果点击连续或单步按钮，则执行循环，否则运行结束。图3-1-5（3）花样3 按下花样选择按钮，按X13后，Y0彩灯点亮0.2秒，Y0、Y1、Y6彩灯点亮0.2秒，Y0、Y1、Y6、Y2、Y10彩灯点亮0.2秒，Y0、Y1、Y6、Y2、Y10、Y3、Y12彩灯点亮0.2秒，Y0、Y1、Y6、Y2、Y10、Y3、Y12、Y14、Y4彩灯点亮0.2秒，Y0、Y5彩灯点亮0.2秒，Y0、Y5、Y7彩灯点亮0.2秒，Y0、Y5、Y7、Y11彩灯点亮0.2秒，Y0、Y5、Y7、Y11、Y13彩灯点亮0.2秒，如果点击连续或单步按钮，则执行循环，否则运行结束。图3-1-6四.系统调试4.1问题分析及调试在程序的调试过程中，碰到了好些问题，由于最初对步进梯形指令的认识不全面，掌握不准确，调试时候发现了致命的错误，就是程序不能步进，经过与队友的分析讨论后发现错误是每一次将状态寄存器置位后，执行STL指令，没有把对应的状态器放入下一条执行语句，用它作为开关，导致程序无法步进运行。关于硬件接线的问题，程序烧写之后，就是硬件