花式喷水池的PLC控制的设计

课程设计报告课程：电气控制与PLC课程设计题目：花式喷水池的PLC控制的设计专业班级：智能制造202

目录TOC\o"1-3"\h\u一.引言 11.1课程研究背景 11.2西门子S7-1200简介 2二.系统的控制要求 22.1花式喷水池示意图 62.2控制要求 62.3系统设计思路 4三.系统硬件设计 53.1设备选型 53.2I/O端子的地址分配 63.3外部接线图 6四．系统软件设计 64.1流程图 64.2程序图 64.3仿真图 6五．课程总结 6

一.引言1.1课程研究背景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。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。在游人和居民经常光顾的场所，如公园、广场、旅游景点及一些知名建筑前，经常会修建一些喷泉供人们休闲、观赏。这些喷泉按一定的规律改变喷水式样，如果再与五颜六色的灯光相配合，在和和谐优雅的音乐中，更使人心旷神怡，流连忘返。本文讲述的是如何利用PLC控制喷泉喷水方式，产生各样的样式，本文结合任务设计书的要求，以4环花式喷泉为研究对象，采用了西门子S7--1200系列可编程序控制器作为喷泉的控制器。对花式喷水池的控制系统的，息功能进行了分析，阐述了可编程控制器的组成和工作原理。并提出了喷水池硬件的各组成模块及详细的硬件模块设计方案。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。1.2西门子S7-1200简介S7-1200是SIMATICS7-1200的简称，是一款紧凑型、模块化的PLC，可完成简单逻辑控制、高级逻辑控制、HMI和网络通信等任务的控制器。新的模块化SIMATICS7-1200控制器是西门子新推出产品的核心，可实现简单却高度精确的自动化任务。SIMATIC

S7-1200控制器实现了模块化和紧凑型设计，功能强大、投资安全并且完全适合各种应用

。单机小型自动化系统的完美解决方案。对于需要网络通信功能和单屏或多屏HMI的自动化系统，易于设计和实施。具有支持小型运动控制系统、过程控制系统的高级应用功能。可扩展性强、灵活度高的设计，可实现最高标准工业通信的通信接口以及一整套强大的集成技术功能，使该控制器成为完整、全面的自动化解决方案的重要组成部分。SIMATICHMI基础面板的性能经过优化，旨在与这个新控制器以及强大的集成工程组态完美兼容，可确保实现简化开发、快速启动、精确监控和最高等级的可用性。正是这些产品之间的相互协同及其创新性的功能，帮助您将小型自动化系统的效率提升到一个前所未有的水平。用于可扩展设计中紧凑自动化的模块化概念。实现了通信简便，有效的技术任务解决方案，并完全满足一系列的独立自动化系统的应用需求。在工程组态中实现最高效率。不需要专用编程电缆和以太网扩展模块，减少了安装空间和成本。二.系统的控制要求2.1花式喷水池的结构2.1花式喷水池的结构2.2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30s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，喷水池停止工作，所有存储器复位。2.3系统设计思路依据系统设计要求，在花式喷水池控制系统的设计过程中主要考虑一下几点：（1）确定I/O设备。根据花式喷水次控制系统的功能要求，确定系统的输入设备如选择开关和按钮等。输出设备如电机等。（2）根据I/O点数选择合适的PLC类型。（3）分配I/O点，分配PLC的输入输出点（4）设计花式喷水次的要求设计出梯形图（5）设计出相应的程序。（6）将程序输入PLC进行软件测试，查找错误改正，直至程序符合要求为止。从控制要求可以看出，输入信号需要一个启动按钮SF1（I0.0）来完成喷泉的启动，还需要一个停止按钮SF2（I0.1）用来停止运行。喷泉样式的选择开关有4个，模式1选择开关SF2、模式2选择开关SF3、模式3选择开关SF4和模式4选择开关SF5，以及连续/单步开关SF6，共有7个输入信号。输出信号有4个，分别是1号接触器QA0，2号接触器QA1，3号接触器QA2，4号接触器QA3。三.系统硬件设计3.1设备选型系统选用的是西门子可编程序控制器S7-1200系列，根据控制要求，系统所需的输入信号为8点，输出信号为4点，可选用PLC的型号为CPU1214C，选用6ES7214-1AG40-0XB0。它共有14个开关量输入点，10个输出点；100kB工作存储器；24VDC电源，板载DI14x24VDC漏型/源型，DQ10x24VDC和AI2；板载6个高速计数器和4路脉冲输出；信号板扩展板载I/O；多达3个用于串行通信的通信模块；多达8个用于I/O扩展的信号模块；0.04ms/1000条指令；PROFINET接口，用于编程、HMI以及PLC间数据通信，能够满足系统的控制要求，其PLC的CPU实物及I/O接线如下图所示。图3.1CPU实物线图图3.2I/O接线图3.2I/O端子的地址分配表3.1I/O端子分配表输入信号输出信号序号功能元件地址序号控制对象元件地址1启动按钮SF0M11.01喷水池工作指示QA0Q0.02停止开关SFSM11.121号喷水电机QA1Q0.13选择开关1SF1M11.232号喷水电机QA2Q0.24选择开关2SF2M11.343号喷水电机QA3Q0.35选择开关3SF3M11.44号喷水电机QA4Q0.46选择开关4SF4M11.57单步连续开关SF6M11.6(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，晴水池反复循环运行。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。当选择开关在SF1时，按动启动按钮时程序自动进入s0.1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SF2\SF3\SF4时同上。3.3主电路图图3.3主电路图四．系统软件设计4.1花式喷水池的自动控制功能流程图图4.1功能流程图4.2花式喷水池的自动控制功能程序图根据控制流程图再设计出梯形图程序，用定时器对各样式的整个过程进行定时，然后再利用比较指令对定时器的ET端输出的定时实际值大小作出比较，从而做出相应的简易喷水停水操作。程序如下图所示：程序段1和2组成电源开关，程序段3是单步连续开关，程序段4、5、6、7是各开关互锁。样式一：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，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。样式二：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4s，3号喷水，再延时6s，4号喷水，接着一起喷水30s为一个循环。样式三：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。样式四：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..3仿真图4.3仿真图五．课程总结这次课程设计是对花式喷水池的PLC控制，让我更佳熟悉了关了PLC的梯形图，指令表，通过这些，从侧面也加深了我对PLC的理解，以前在上课所不懂的地方和动手能