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1、机电工程学院机电工程学院课课程程设设计计说说明明书书设计题目设计题目: : 花式喷水池装置花式喷水池装置 PLCPLC 控制程序的设计与调试控制程序的设计与调试学生姓名：学生姓名： xxxx 学学 号：号： 20094805xxxx20094805xxxx 专业班级：专业班级： 机制机制 F09xxF09xx 指导教师：指导教师： xxxxxx 2012 年年 12 月月 9 日日1内容摘要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 s7-200 系列可编程序控制器作为喷水池的控制器。对花式喷水
2、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。关键词关键词：花式喷水池装置；CPU222； 顺序控制1目目 录录第第 1 1 章章 引言引言 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
3、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第第 2 2 章章 花式喷水池装置花式喷水池装置 PLCPLC 控制系统的硬件电路设计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 PLC 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第第 3 3 章章 花式喷水池装置花式喷水池装置 PLCPLC 控制系统的程序设计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
4、指令表6结论结论7设计总结设计总结8谢辞谢辞 9附录附录 10参考文献参考文献291第第 1 1 章章 引言引言1.11.1 花式喷水池装置花式喷水池装置 PLCPLC 控制程序的设计与调试内容简介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，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
5、“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。1234a）花式喷水池喷嘴布局示意图1234选择开关启动停止单步/连续 电源b）花式喷水池控制开关面板图2b）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
6、一起喷水 30s 为一个循环。c) 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 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。1.21.2 花式喷水池装置花式喷水池装置 P
7、LCPLC 控制程序的设计与调试课题要求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1.31.3 花式喷水池装置花式喷水池装置 PLCPLC 控制程序的设计与调试设计思想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
8、，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。3第第 2 2 章章 花式喷水池装置花式喷水池装置 PLCPLC 控制系统的硬件电路设计控制系统的硬件电路设计2.12.1 花式喷水池装置花式喷水池装置 PLCPLC 控制系统运行框图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
9、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 2-1 所示2.22.2 花式喷水池装置花式喷水池装置 PLCPLC 控制系统控制系统 PLCPLC 选型选型从 2.1 运行框图分析可以知道，系统共有开关量输入点
10、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输出共 14 个数字量 I/O 点。可连接 2 个扩展模块。2.32.3 花式喷水池装置花式喷水池装置 PLCPLC 控制系统控制系统 I/OI/O 分配表分配表该系统需 8
11、 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 2-1 I/O 分配表2.42.4 花式喷水池装置花式喷水池装置 PLCPLC 控制系统控制系统 I/OI/O 接线图接线图CPU222 的 I/O 接线图如图 2-2 所示4选择开关开关 1开关 2开关 4开关 3启动启动启动启动YV4 通电, 4 号喷水YV1 通电, 1 号喷水YV1YV4 依次延 时,2s 通电 ,14 号 依次喷水YV1,YV3 通 电,1,3 号同 时喷水延时 2s 后, YV3 通电, 3 号喷水延时 2s 后, YV2 通电, 2 号喷水延时 2s
12、后, YV1 通电, 1 号喷水一起喷水 15s单步?延时 2s 后, YV2 通电,2 号喷水延时 2s 后, YV3 通电,3 号喷水延时 2s 后, YV4 通电,4 号喷水一起喷水 30s单步?延时 3s 后, YV2，YV4 通电, YV1，YV3 断电, 1,3 号 停喷,2,4 号喷水循环次 数=5?YV1，YV3 通电,14 号 同喷水 30s单步?一起喷水 30sYV4YV1 依次 延时 2s 断电,41 号依次停喷延时时 1s 后, YV4 YV1 依次延时 2s 通电,41 号依 次喷水一起喷水 30s单步?YYYYNNNNYN结束开始5图 2-1 运行框图 表 2-1
13、I/O 分配表名称名称 地址地址符号符号说明说明输入输入启动按钮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 号方式喷水3 号方式选择开关I0.3SA-3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 号喷泉喷水图 2-2 I/O 接
14、线图SB21MI0.0I0.2I0.3I0.1I0.4I0.5I0.6I0.71LQ0.0Q0.1SB32LQ0.333NL1L+MSA1SB4SB1220V ACKM1KM2KM3KM4SA1-1SA1-2SA1-3SA1-4L(+) 220V AC L(-)Q0.2L(+) 220V AC L(-)24V DCCPU2226第第 3 3 章章 花式喷水池装置花式喷水池装置 PLCPLC 控制系统的程序设计控制系统的程序设计3.13.1 花式喷水池装置花式喷水池装置 PLCPLC 控制程序的梯形图控制程序的梯形图本系统采用 STEP 7 MicroWIN SP4（S7-200）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 1-4 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)3.23.2 花式喷水池装置花式喷水池装置 PLCPLC 控制程序的指令表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) 7结结 论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
