噴泉控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)三

1、機(jī)床電氣控制與PLC實(shí)訓(xùn)報(bào)告題目： 噴泉控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)（三）組 號(hào)： 第九組班 級(jí) 學(xué) 號(hào)： 1202022037學(xué) 生 姓 名： 丁振東指 導(dǎo) 教 師： 張慧玲 成 績(jī)： 沈陽(yáng)工學(xué)院目錄課程設(shè)計(jì)的任務(wù)2 1.設(shè)計(jì)題目2 2.設(shè)計(jì)內(nèi)容2 3 . 設(shè) 計(jì) 要 求 2 4 . 進(jìn) 度 安 排 2摘要3一、總體設(shè)計(jì)4 1.PLC的選型4 2.PLC端子分配5二、PLC程序的設(shè)計(jì)8 1.設(shè)計(jì)思想8 2.LPC順序功能圖設(shè)計(jì)8 3.PLC梯形圖設(shè)計(jì)10 4.PLC指令表14三、總結(jié)16四、參考文獻(xiàn)17課程設(shè)計(jì)的任務(wù)1設(shè)計(jì)題目：噴泉控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)（三）2設(shè)計(jì)內(nèi)容： 1）噴泉控制要求為“A、B、D同時(shí)旋

2、轉(zhuǎn)并噴水12秒B、D、C同時(shí)擺動(dòng)并噴14秒A、D、E同時(shí)旋轉(zhuǎn)并噴10秒A、C、D同時(shí)擺動(dòng)并噴7秒-2秒后再循環(huán)” 2）每個(gè)噴頭工作時(shí)，都連帶紅、綠、黃、藍(lán)四個(gè)彩燈間隔0.1s循環(huán)發(fā)光。3）噴泉可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)操作方式。4）當(dāng)選擇連續(xù)時(shí)，要求循環(huán)20次后終止循環(huán)，發(fā)出聲光間斷報(bào)警，按停止按鈕終止報(bào)警。3設(shè)計(jì)要求：1）設(shè)計(jì)端子分配圖和順序功能圖2）設(shè)計(jì)并調(diào)試PLC控制梯形圖3）撰寫(xiě)實(shí)訓(xùn)報(bào)告4進(jìn)度安排：1）理解題目要求，查閱資料，確定設(shè)計(jì)方案 1天2）PLC控制設(shè)計(jì)與調(diào)試 2.5天3）實(shí)訓(xùn)報(bào)告撰寫(xiě) 1天4）答辯 0.5天摘要 噴泉是人工環(huán)境中最富有生命力的噴泉,它具有分隔空間、增加層次、凈化空氣美化環(huán)境

3、的作用, 具有美化環(huán)境的功能，常常博得觀賞者的喜愛(ài)。噴泉水景首次在我國(guó)興建是18世紀(jì)中期，北京圓明園(又名長(zhǎng)春園)中的“西洋樓”建筑提升到高處的蓄水池里，然后通過(guò)管道供給噴泉。近代，國(guó)內(nèi)外隨著城市和工業(yè)的發(fā)展，改善城市環(huán)境，興建自然景觀日益增多。因而水景的藝術(shù)形式和規(guī)模都有很大發(fā)展。 現(xiàn)代高科技把美妙的音樂(lè)、多姿的噴泉造型、五彩繽紛的水下燈光、神奇的激光圖文，通過(guò)電腦有機(jī)的結(jié)合在一起，給人以音樂(lè)聲響、視覺(jué)形象、色彩變換三位一體的超自然享受。隨著我國(guó)人民物質(zhì)生活水平的不斷提高，對(duì)于精神生活的要求也在不斷提高，為進(jìn)一步改造環(huán)境景觀，建設(shè)一個(gè)噴泉是很有必要的。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和生活水平的不斷提

4、高，尤其是噴泉在城市和社區(qū)環(huán)境建設(shè)中起著尤其重要的作用。當(dāng)今噴泉工程和高新技術(shù)的結(jié)合正是歷史發(fā)展的必然趨勢(shì)，由于噴泉工程中采用了大量的高新技術(shù)，從而使噴泉效果更加絢麗多彩，婀娜多姿，令人賞心悅目、流連忘返。 本設(shè)計(jì)以西門(mén)子S7-200系列的PLC為核心控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了一個(gè)能變換四種式樣的噴泉，花樣噴泉在PLC的控制之下，噴出各種各樣的水柱，給人以一種視覺(jué)上美的享受。本次噴泉設(shè)計(jì)用SFC方法編程，可以使設(shè)計(jì)思路清晰，編程簡(jiǎn)便，若需要改變噴水花樣和噴水時(shí)間，設(shè)計(jì)方案不必作很大調(diào)整，只要把控制程序作相應(yīng)的修改，不必該變硬件接線圖或只需微小改動(dòng)即可，方便簡(jiǎn)單。一、 總體設(shè)計(jì)1. PLC的選型 1.1

5、PLC選型依據(jù)1.選用規(guī)模合適的PLCPLC規(guī)模的大小是用輸入輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)來(lái)衡量的，也就是選擇合適I/O點(diǎn)數(shù)的PLC。因此在選用PLC時(shí)，首先應(yīng)對(duì)與PLC相連的全部輸入，輸出裝置進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并區(qū)分輸出的性質(zhì)及所需電壓，電流的大小和種類(lèi)。確定全部的I/O點(diǎn)數(shù)，再加上10%15%的備用量，用來(lái)輸出的擴(kuò)展。這樣就可以計(jì)算出系統(tǒng)需要的總I/O點(diǎn)數(shù)，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。本次噴泉系統(tǒng)設(shè)計(jì)共有輸入輸出點(diǎn)51個(gè)，全部為開(kāi)關(guān)量，其中輸入點(diǎn)13個(gè)，輸出點(diǎn)39個(gè)。2.確定內(nèi)存容量的大小小 內(nèi)存器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中用戶(hù)應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容

6、量小于存儲(chǔ)器容量。一般用戶(hù)程序區(qū)的內(nèi)存容量與開(kāi)關(guān)量I/O點(diǎn)數(shù)以及用戶(hù)程序的編寫(xiě)質(zhì)量等有關(guān)。設(shè)計(jì)階段，由于用戶(hù)應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對(duì)程序容量有一定估算，通常采用存儲(chǔ)器容量的估算來(lái)替代。估算時(shí)，可用經(jīng)驗(yàn)公式：總存儲(chǔ)字?jǐn)?shù)開(kāi)關(guān)量I/O點(diǎn)數(shù)*（150200）計(jì)算后還可以考慮10%25%的存儲(chǔ)余量。由于科技的飛速發(fā)展PLC的內(nèi)存的大小足夠我們?cè)O(shè)計(jì)的噴泉使用，所以可以不考慮在內(nèi)。3.控制功能的選擇 簡(jiǎn)單PLC的運(yùn)算功能包括邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)和計(jì)數(shù)功能；普通PLC的運(yùn)算功能還包括數(shù)據(jù)移位、比較等運(yùn)算功能；較復(fù)雜運(yùn)算功能有代數(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送等；

7、大型PLC中還有模擬量的PID運(yùn)算和其他高級(jí)運(yùn)算功能。4.機(jī)型的選擇(1)PLC的類(lèi)型 PLC按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類(lèi)，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場(chǎng)安裝和控制室安裝兩類(lèi)；按CPU字長(zhǎng)分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。從應(yīng)用角度出發(fā)，通常可按控制功能或輸入輸出點(diǎn)數(shù)選型。整體型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)固定，因此用戶(hù)選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)；模塊型PLC提供多種I/O卡件或插卡，因此用戶(hù)可較合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)，功能擴(kuò)展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。(2)輸入輸出模塊的選擇 輸入輸出模塊的選擇應(yīng)考慮與應(yīng)用要求的統(tǒng)一。例如對(duì)輸入模塊，應(yīng)考慮信號(hào)電平、信號(hào)傳輸距離、信號(hào)隔離

8、、信號(hào)供電方式等應(yīng)用要求。對(duì)輸出模塊，應(yīng)考慮選用的輸出模塊類(lèi)型，通常繼電器輸出模塊具有價(jià)格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)等特點(diǎn)；5.經(jīng)濟(jì)性的考慮 選擇PLC時(shí)，應(yīng)考慮性能價(jià)格比。考慮經(jīng)濟(jì)性時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮應(yīng)用的可擴(kuò)展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，進(jìn)行比較和兼顧，最終選出較滿(mǎn)意的產(chǎn)品。輸入輸出點(diǎn)數(shù)對(duì)價(jià)格有直接影響，所以應(yīng)該選擇合適點(diǎn)數(shù)的PLC。1.2 PLC類(lèi)型的選型根據(jù)上述條件我們將選擇西門(mén)子 S7-200 系列PLC。其主要特點(diǎn)是：指令豐富、內(nèi)置集成功能、模塊擴(kuò)展功能；具有實(shí)時(shí)通訊特性；可靠性高適應(yīng)性強(qiáng)、性?xún)r(jià)比高等特點(diǎn)。西門(mén)子 S7-200 是模塊化PLC，它是由CPU模塊、擴(kuò)展弄

9、、模塊和總線連接電纜構(gòu)成。（1）CPU模塊CPU模塊包括CPU、電源、和I/O點(diǎn)3部分。該模塊本身自帶一定I/O點(diǎn)，由于需要的輸出點(diǎn)比較多，所以還需要擴(kuò)展模塊進(jìn)行I/O點(diǎn)擴(kuò)展。（2）擴(kuò)展模塊由于CPU模塊本身的I/O點(diǎn)有限，所以需要用到I/O點(diǎn)擴(kuò)展模塊。我們選用EM222型擴(kuò)展模塊。2. PLC端子分配輸入輸出I0.0啟動(dòng)Q0.0A噴頭Q2.5C綠燈I0.1停止Q0.1A旋轉(zhuǎn)Q2.6C黃燈I0.2單周期Q0.2A左擺Q2.7C藍(lán)燈I0.3連續(xù)Q0.3A右擺Q3.0D噴頭I0.4A左限位Q0.4A紅燈Q3.1D旋轉(zhuǎn)I0.5A右限位Q0.5A綠燈Q3.2D左擺I0.6B左限位Q0.6A黃燈Q3.3

10、D右擺I0.7B右限位Q0.7A藍(lán)燈Q3.4D紅燈I1.0C左限位Q1.0B噴頭Q3.5D綠燈I1.1C右限位Q1.1B旋轉(zhuǎn)Q3.6D黃燈I1.2D左限位Q1.2B左擺Q3.7D藍(lán)燈輸入輸出I1.3D右限位Q1.3B右擺Q4.0E噴頭Q1.4B紅燈Q4.1E旋轉(zhuǎn)Q1.5B綠燈Q4.4E紅燈Q1.6B黃燈Q4.5E綠燈Q1.7B藍(lán)燈Q4.6E黃燈Q2.0C噴頭Q4.7E藍(lán)燈Q2.2C左擺Q5.0聲報(bào)警Q2.3C右擺Q5.1光報(bào)警Q2.4C紅燈PLC端子接線圖：二、PLC程序的設(shè)計(jì)1. 設(shè)計(jì)思想根據(jù)課題要求的噴泉噴水花樣，采用步進(jìn)控制的方式，無(wú)疑是最佳的方案，同時(shí)也決定了程序的設(shè)計(jì)方向。步進(jìn)控制設(shè)

11、計(jì)，是根據(jù)系統(tǒng)的功能，以每一步為核心，以步與步之間的轉(zhuǎn)換條件為觸發(fā)信號(hào)，以各步對(duì)應(yīng)的動(dòng)作功能為驅(qū)動(dòng)，從首步開(kāi)始一步一步地設(shè)計(jì)梯形圖，直到完成整個(gè)程序?yàn)橹沟脑O(shè)計(jì)方法。這種設(shè)計(jì)方法是一步一步地進(jìn)行設(shè)計(jì)，所以不容易出錯(cuò)，還可以提高設(shè)計(jì)效率。那么首先就應(yīng)該根據(jù)課題畫(huà)出順序功能圖。這樣一來(lái)每一步的條件和動(dòng)作就可以確定了。為了增加程序的易讀性和方便軟件和外部硬件的拓展，我把程序大致分為3部分：第一部分是控制整個(gè)程序的順序控制程序段。是用來(lái)完成四種噴水花樣的順序變化和單周期、連續(xù)的控制。第二部分是用來(lái)控制彩燈循環(huán)閃爍與0.1s間隔的燈光循環(huán)閃爍程序段。第三部分是集中輸出程序段。分別對(duì)A、B、C、D、E五個(gè)噴

12、頭和對(duì)應(yīng)的彩燈進(jìn)行集中輸出控制。這種設(shè)計(jì)方法不僅調(diào)理清晰，也大大的增加了易讀性和拓展性。只要簡(jiǎn)單的改動(dòng)就可以達(dá)成不同噴水方案。2. PLC順序功能圖設(shè)計(jì)3. PLC梯形圖設(shè)計(jì)(1) 順序控制程序段(2) 燈光閃爍程序段(3)集中輸出程序段4. PLC指令表LD I0.0A I0.3O M1.0AN I0.1= M0.1LD T41AN C1AN M1.0LD T41A I0.2OLDLD M0.6A I0.1O SM0.1O M0.1OLDAN M0.1= M0.0LD M1.0O I0.2A M0.0A I0.0LD T41A M1.0AN C1O M0.1OLDAN M0.2= M0.1T

13、ON T37,120LD T37O M0.2AN M0.3= M0.2TON T38,140LD T 38O M0.3AN M0.4= M0.3TON T39,100 LD T39O M0.4AN M0.5= M0.4TON T40,70LD T40O M0.5AN M0.0AN M0.1AN M0.6= M0.5TON T41,20LD M0.5EULD M0.0EUCTU C1,20LD C1AN M0.0= M0.0A SM0.5= Q5.0= Q5.1LD I0.0O M3.0O T57AN M3.1AN M0.0= M3.0TON T50TON T51,10LD T51O M3.1A

14、N M3.2AN M0.0= M3.1TON T52,1TON T53,10LD T53O M3.2AN M3.3AN M0.0=M3.2TON T54,1TON T55,10LD T55O M3.3AN M3.0AN M0.0= M3.3TON T56,1TON T57,10LD M0.1O M0.3O M0.4LPS= Q0.0A T50= Q0.4LRDA T52= Q0.5LRDA T54= Q0.6LPPA T56= Q0.7LD M0.1O M0.3= Q0.1LD M0.4AN Q0.3= Q0.2LD M0.4A I0.4O Q0.3AN I0.5 AN Q0.2= Q0.3L

15、D M0.1O M0.2LPS= Q1.0A M0.1= Q1.1LRDA T50= Q1.4LRDA T52= Q1.5LRDA T54= Q1.6LPPA T56= Q1.7LD M0.2AN I.6AN Q1.3= Q1.2LD M0.2A I0.6O Q1.3AN I0.7AN Q1.2= Q1.3LD M0.2O M0.4LPS= Q2.0A T50= Q2.1LRDA T52= Q2.5LRDA T 54= Q2.0LD M0.2O M0.4A I1.0O Q2.3AN I1.1AN Q2.2= Q2.3LD M0.1O M0.2O M0.3O M0.4LPS= Q3.0A T50

16、= Q3.4LRDA T54= Q3.6LPPA T56= Q3.7LD M0.1O M0.3= Q3.1LD M.1O M0.4 AN I1.2AN Q3.3= Q3.2LD M0.2O M0.4A I1.2O Q3.3AN I1.3AN Q3.2= Q3.3LD M0.3LPS= Q4.0= Q4.1A T50= Q4.4LRDA T52= Q4.5LRDA T54= Q4.6LPPA T56= Q4.7四、總結(jié)對(duì)于PLC我們了解，再此就沒(méi)必要再重復(fù)的論述PLC的簡(jiǎn)介和工作原理。這還是第一接觸到西門(mén)子S7系列的PLC，和以前學(xué)習(xí)的三凌FX系列的PLC顯然在指令上有很大區(qū)別，一時(shí)間指令有的記混，可整個(gè)系統(tǒng)想比來(lái)說(shuō)還是非常相識(shí)的，所以學(xué)起來(lái)相對(duì)也簡(jiǎn)單的多。不過(guò)這也是第一次對(duì)實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，所以感觸還是非常多的。本論文是以實(shí)際應(yīng)用為課題的，是結(jié)合本人所學(xué)的知識(shí)，以可編程控制器為基礎(chǔ)，對(duì)噴泉基本流程進(jìn)行詳細(xì)的了解以及對(duì)噴泉控制系統(tǒng)的自動(dòng)化控制進(jìn)行設(shè)計(jì)的。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中自我學(xué)習(xí)、向他人學(xué)習(xí)的前提下，深入地了解電氣控制系統(tǒng)個(gè)方面的知識(shí)，熟練地掌握了PLC控制技術(shù)的各個(gè)方面的理論知識(shí)及其應(yīng)用，逐漸提高對(duì)電