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1、课程设计任务书学 院机械工程学院专 业机械设计制造及其自动化学生姓名班级学号10010114课程设计题目喷泉控制系统程序设计（三）实践教学要求与任务: 1.设计内容： 1）喷泉控制要求为“A、B、D同时旋转并喷水12秒B、D、C同时摆动并喷14秒A、D、E同时旋转并喷10秒A、C、D同时摆动并喷7秒-2秒后再循环” 2）每个喷头工作时，都连带红、绿、黄、蓝四个彩灯间隔0.1s循环发光。3）喷泉可以实现手动、单周期、连续三种操作方式。 4）当选择连续时，要求循环20次后终止循环，发出声光间断报警，按停止按钮终止报警。2.设计要求：1）画出端子分配图和顺序功能图2）设计并调试PLC控制梯形图 3）
2、设计说明书工作计划与进度安排:1）理解题目要求，查阅资料，确定设计方案 1天2）PLC梯形图设计与调试 4天3）说明书撰写 1天4）答辩 1天指导教师：陈白宁 王海 2012 年11月27日专业负责人：陈白宁2012年11月27日学院教学副院长：201 年 月 日 前言 动控制技术的研究有利于将人类从复杂、危险、繁琐的劳动环境中解放出来并大大提高控制效率。 自动控制是工程科学的一个分支。它涉及利用反馈原理的对动态系统的自动影响，以使得输出值接近我们想要的值。从方法的角度看，它以数学的系统理论为基础。我们今天称作自动控制的是二十世纪中叶产生的控制论的一个分支。喷泉是人工环境中最富有生命力的喷泉,
3、它具有分隔空间、增加层次、净化空气美化环境的作用, 具有美化环境的功能，常常博得观赏者的喜爱。喷泉水景首次在我国兴建是18世纪中期，北京圆明园(又名长春园)中的“西洋楼”建筑提升到高处的蓄水池里，然后通过管道供给喷泉。近代，国内外随着城市和工业的发展，改善城市环境，兴建自然景观日益增多。因而水景的艺术形式和规模都有很大发展。当今喷泉工程和高新技术的结合正是历史发展的必然趋势，由于喷泉工程中采用了大量的高新技术，从而使喷泉效果更加绚丽多彩，婀娜多姿，令人赏心悦目、流连忘返。本次课程设计的目的是掌握机电传动控制系统的基本原理、PLC控制电路的设计方法以及继电器接触器控制电路的PLC改造方法。掌握机
4、电传动控制系统中继电器接触器控制和PLC控制的基本原理、设计方法及两者的关系。掌握常用电器元件的选择方法。具备一定的控制电路的分析能力与设计能力。PLC即可编程控制器，是以计算机计数为基础的新型工业控制器。其特点是：可靠性高、抗干扰能力强、功能完善、实用性强、易学易用、维护方便、体积小、能耗低。而且广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。目录前言21 课程设计的任务和要求41.1 设计内容41.2 设计要求42 总体设计52.1 PLC选型52.2PLC端子分配72.3 I/O分配图83 程序设计93.1 设计思想93.2喷泉控制台10
5、3.3 顺序功能图113.4 PLC梯形图124 程序调试说明及改进方法314.1 程序说明314.2 改进方法315 电器元件的选择32结束语33参考文献341 课程设计的任务和要求1.1 设计内容： 1）喷泉控制要求为“A、B、D同时旋转并喷水12秒B、D、C同时摆动并喷14秒A、D、E同时旋转并喷10秒A、C、D同时摆动并喷7秒-2秒后再循环” 2）每个喷头工作时，都连带红、绿、黄、蓝四个彩灯间隔0.1s循环发光。3）喷泉可以实现手动、单周期、连续三种操作方式。 4）当选择连续时，要求循环20次后终止循环，发出声光间断报警，按停止按钮终止报警。1.2 设计要求：1）画出端子分配图和顺序功
6、能图2）设计并调试PLC控制梯形图 3）设计说明书2 总体设计2.1 PLC选型2.1.1 选用规模合适的PLCPLC规模的大小是用输入输出（I/O）点数来衡量的，也就是选择合适I/O点数的PLC。因此在选用PLC时，首先应对与PLC相连的全部输入，输出装置进行统计，并区分输出的性质及所需电压，电流的大小和种类。确定全部的I/O点数，再加上10%15%的备用量，用来输出的扩展。这样就可以计算出系统需要的总I/O点数，作为输入输出点数估算数据。本次喷泉系统设计共有输入输出点72个，全部为开关量，其中输入点30个，输出点42个。2.1.2 确定内存容量的大小小 内存器容量是可编程序控制器本身能提供
7、的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小，因此程序容量小于存储器容量。一般用户程序区的内存容量与开关量I/O点数以及用户程序的编写质量等有关。设计阶段，由于用户应用程序还未编制，因此，程序容量在设计阶段是未知的，需在程序调试之后才知道。为了设计选型时能对程序容量有一定估算，通常采用存储器容量的估算来替代。估算时，可用经验公式：总存储字数开关量I/O点数*（150200）计算后还可以考虑10%25%的存储余量。由于科技的飞速发展PLC的内存的大小足够我们设计的喷泉使用，所以可以不考虑在内。2.1.3 控制功能的选择 简单PLC的运算功能包括逻辑运算、计时和计数功能；
8、普通PLC的运算功能还包括数据移位、比较等运算功能；较复杂运算功能有代数运算、数据传送等；大型PLC中还有模拟量的PID运算和其他高级运算功能。2.1.4 机型的选择(1)PLC的类型 PLC按结构分为整体型和模块型两类，按应用环境分为现场安装和控制室安装两类；按CPU字长分为1位、4位、8位、16位、32位、64位等。从应用角度出发，通常可按控制功能或输入输出点数选型。整体型PLC的I/O点数固定，因此用户选择的余地较小，用于小型控制系统；模块型PLC提供多种I/O卡件或插卡，因此用户可较合理地选择和配置控制系统的I/O点数，功能扩展方便灵活，一般用于大中型控制系统。(2)输入输出模块的选择
9、 输入输出模块的选择应考虑与应用要求的统一。例如对输入模块，应考虑信号电平、信号传输距离、信号隔离、信号供电方式等应用要求。对输出模块，应考虑选用的输出模块类型，通常继电器输出模块具有价格低、使用电压范围广、寿命短、响应时间较长等特点；2.1.5 经济性的考虑 选择PLC时，应考虑性能价格比。考虑经济性时，应同时考虑应用的可扩展性、可操作性、投入产出比等因素，进行比较和兼顾，最终选出较满意的产品。输入输出点数对价格有直接影响，所以应该选择合适点数的PLC。故选择西门子S7-200系列作为此喷泉控制的主机。选用CPU226/AC/DC/继电器，其基本参数如下： 本机数字输入：24路数字输入 本机
10、数字输出：16路数字输出 内部存储器：256位 定时器总数：25定时器 计数器总数：256计数器 电源允许范围:AC85264V 输入电流仅CPU/最大负载:35/100mA，AC 240V 电源范围;DC20.428.8V 电流限制:约1.5A 由于该系统要求42个输出点，S7200 CPU226不能满足要求，因此采用2个EM223(16I/16Q)扩展输入输出点数。CPU总I/O点数为88点，系统要求的I/O总点数为72点。CPU总点数（1.11.3）系统要求的I/O总点数。总输入30个，输出42个。2.2PLC端子分配表2.1 PLC端子子分配图输入输出I0.0启动I1.7C旋转Q0.0
11、A喷水Q2.5C绿灯I0.1停止I2.0E旋转Q0.1A旋转Q2.6C黄灯I0.2单周期I2.1A左摆Q0.2A左摆Q2.7C蓝灯I0.3连续I2.2B左摆Q0.3A右摆Q3.0D喷水I0.4手动I2.3C左摆Q0.4A红灯Q3.1D旋转I0.5A左限位I2.4D左摆Q0.5A绿灯Q3.2D左摆I0.6A右限位I2.5A右摆Q0.6A黄灯Q3.3D右摆I0.7B左限位I2.6B右摆Q0.7A蓝灯Q3.4D红灯I1.0B右限位I2.7C右摆Q1.0B喷水Q3.5D绿灯I1.1C左限位I3.0D右摆Q1.1B旋转Q3.6D黄灯I1.2C右限位I3.1A喷水Q1.2B左摆Q3.7D蓝灯I1.3D左限
12、位I3.2B喷水Q1.3B右摆Q4.0E喷水I1.4D右限位I3.3C喷水Q1.4B红灯Q4.1E旋转I1.5A旋转I3.4D喷水Q1.5B绿灯Q4.2E左摆I1.6B旋转I3.5E喷水Q1.6B黄灯Q4.3E右摆Q1.7B蓝灯Q4.4E红灯Q2.0C喷水Q4.5E绿灯Q2.1C旋转Q4.6E黄灯Q2.2C左摆Q4.7E蓝灯Q2.3C右摆Q5.0声报警Q2.4C红灯Q5.1光报警2.3 I/O分配图 图2.1 I/0分配图3 程序设计3.1 设计思想3.1.1 主程序设计：本程序设计需两个子程序：手动子程序，自动子程序。按手动按钮I0.4进入手动程序。每一步动作都需要手动按钮操作才能实现。按单
13、周期按钮I0.2,或连续按钮I0.3进入自动程序。若为单周期工作一周期后回原点,若为连续则连续工作20次后声光报警。3.1.2 手动程序设计按下手动按钮I0.4进入手动程序。I1.5-I2.0分别控制A、B、D、E的旋转，I2.1-I2.4分别控制A、B、C、D的左摆，I2.5-I3.0分别控制A、B、C、D的右摆，I3.1I3.5分别控制A、B、C、D、E喷头的喷水。每个喷头工作时，4个彩灯循环发光。3.1.3 自动程序设计根据要求： A、B、D同时旋转并喷水12秒B、D、C同时摆动并喷14秒A、D、E同时旋转并喷10秒A、C、B同时摆动并喷7秒-2秒后再循环。此过程需要5个定时器，T37、T38、T39、T40、T41。每个喷头工作时，都连带红、绿、黄、蓝四个彩灯间隔0.1s循环发光。5个喷头则需要20个彩灯。需加20个定时器来控制每个喷头工作时，使得与其相对应的4个彩灯循环亮。当选择连续时，要求循环20次后终止循环，发出声光间断报警，按停止按钮终止报警。此处加入一个计数器C1计数20次后控制声光报警。按下I0.1停止声光报警，返回原点。3.2喷泉控制台图3.1 喷泉控制台
