噴泉控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)(三)說明書.doc

沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 No噴泉控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)說明書目錄一.前言二.課程設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求1.1課程設(shè)計(jì)的任務(wù)1.2課程設(shè)計(jì)的基本要求三.總體設(shè)計(jì)2.1 PLC選型2.2 PLC端子接線四.PLC程序設(shè)計(jì)3.1 設(shè)計(jì)思想3.2 順序功能圖3.3 PLC梯形圖五.程序調(diào)試說明六.結(jié)束語七參考文獻(xiàn)一.前言可編程序控制器是以微處理器為核心，綜合了微電子及時(shí)、自動(dòng)化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)于一體的通信工業(yè)控制裝置。英文縮寫為PC或者PLC。它具有體積小、功能強(qiáng)、程序設(shè)計(jì)簡單、靈活通用、維護(hù)方便等一系列有點(diǎn)，特別是它的高可靠性和較強(qiáng)的適應(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)境的能力，使其在機(jī)械、能源、化工、交通電力等領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)。本課程設(shè)計(jì)的教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生掌握機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)的基本原理、PLC控制電路的設(shè)計(jì)方法以及繼電器接觸器控制電路的PLC改造方法。通過本學(xué)期對(duì)機(jī)電傳動(dòng)控制基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)，初步掌握了設(shè)計(jì)和調(diào)試PLC控制電路的能力。為了更好的掌握PLC控制電路的設(shè)計(jì)方法和熟練掌握獨(dú)立涉及調(diào)試程序的能力，而進(jìn)行本學(xué)科的課程設(shè)計(jì)任務(wù)。二.課程設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求2.1課程設(shè)計(jì)的任務(wù)1）噴泉控制要求為“A、B、D同時(shí)旋轉(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)手動(dòng)、單周期、連續(xù)三種操作方式。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。2.2課程設(shè)計(jì)的基本要求（1） 掌握機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)中PLC控制的基本原理、順序控制設(shè)計(jì)方法（2） 具備一定的設(shè)計(jì)能力和調(diào)試能力三.總體設(shè)計(jì)3.1 PLC選型西門子S7-200系列PLC,根據(jù)輸入/輸出點(diǎn)數(shù)選擇根據(jù)程序設(shè)計(jì)要求，確定輸入/輸出的點(diǎn)數(shù)如下：輸入：啟動(dòng) I0.0 輸出：A噴泉噴水Q0.0 停止 I0.1 B噴泉噴水Q0.1 單周期 I0.2 C噴泉噴水Q0.2 連續(xù) I0.3 D噴泉噴水Q0.3 手動(dòng) I0.4 E噴泉噴水Q0.4手動(dòng)A噴水I0.5 A噴泉旋轉(zhuǎn)Q0.5手動(dòng)B噴水I0.6 B噴泉旋轉(zhuǎn)Q0.6手動(dòng)C噴水I0.7 C噴泉旋轉(zhuǎn)Q0.7手動(dòng)D噴水I1.0 D噴泉旋轉(zhuǎn)Q1.0手動(dòng)E噴水I1.1 E噴泉旋轉(zhuǎn)Q1.1手動(dòng)A旋轉(zhuǎn)I1.2 A噴泉擺動(dòng)Q1.2 手動(dòng)B旋轉(zhuǎn)I1.3 B噴泉擺動(dòng)Q1.3手動(dòng)C旋轉(zhuǎn)I1.4 C噴泉擺動(dòng)Q1.4手動(dòng)D旋轉(zhuǎn)I1.5 D噴泉擺動(dòng)Q1.5手動(dòng)E旋轉(zhuǎn)I1.6 E噴泉擺動(dòng)Q1.6手動(dòng)A擺動(dòng)I1.7 A紅燈亮Q1.7手動(dòng)B擺動(dòng)I2.0 A綠燈亮Q2.0手動(dòng)C擺動(dòng)I2.1 A黃燈亮Q2.1手動(dòng)D擺動(dòng)I2.2 A藍(lán)燈亮Q2.2手動(dòng)E擺動(dòng)I2.3 B紅燈亮Q2.3 B綠燈亮Q2.4 B黃燈亮Q2.5 B藍(lán)燈亮Q2.6 C紅燈亮Q2.7 C綠燈亮Q3.0 C黃燈亮Q3.1 C藍(lán)燈亮Q3.2D紅燈亮Q3.3 D綠燈亮Q3.4 D黃燈亮Q3.5 D藍(lán)燈亮Q3.6 E紅燈亮Q3.7 E綠燈亮Q4.0 E黃燈亮Q4.1 E藍(lán)燈亮Q4.2聲警報(bào)響Q4.3 光警報(bào)響Q4.4 由上述輸入/輸出情況可知：需要輸入點(diǎn)數(shù)為20，需要輸出點(diǎn)數(shù)為37。但是根據(jù)實(shí)際情況可知實(shí)際的有效輸出數(shù)目并是37個(gè)，但是實(shí)際PLC沒有那么多的輸出。所以可以根據(jù)實(shí)際需要減少輸出的數(shù)量從而達(dá)到調(diào)試目的。 根據(jù)輸入、輸出點(diǎn)數(shù)選擇合適的PLC。 由于S7-200系列PLC的輸出點(diǎn)數(shù)最多為16個(gè)（其型號(hào)為S7-200，CPU226），所以決定在調(diào)試時(shí)采用簡化方案進(jìn)行調(diào)試，即去掉次要的輸出項(xiàng)目。具體方案為，去掉聲光報(bào)警系統(tǒng)和一個(gè)藍(lán)燈循環(huán)，將各組循環(huán)彩燈合并到一組執(zhí)行，即每次當(dāng)有噴泉?jiǎng)幼魇蔷幸唤M才燈循環(huán)點(diǎn)亮。這樣就剩下16個(gè)輸出項(xiàng)目，在選擇S7-200系列PLC，CPU226的情況下可以滿足輸入/輸出項(xiàng)目的需要。3.2 PLC端子接線（見I/O接口布置圖）四.PLC程序設(shè)計(jì)4.1 設(shè)計(jì)思想通過本學(xué)期對(duì)機(jī)電傳動(dòng)課程的學(xué)習(xí)，對(duì)PLC電路有了初步的熟悉和了解，在此基礎(chǔ)之上，對(duì)本次課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)的分析，從而得出整體的設(shè)計(jì)思路。 具體分析如下： 從設(shè)計(jì)要求總體來看，整個(gè)系統(tǒng)流程可以分成四個(gè)主要的步。步與步之間通過定時(shí)器（T37T41）來控制。 從設(shè)計(jì)要求的每一步來看，系統(tǒng)需要有A、B、C、D、E五個(gè)噴頭，且每個(gè)噴頭周圍有紅、綠、黃、藍(lán)四個(gè)彩燈。當(dāng)任何一個(gè)噴頭發(fā)生動(dòng)作（噴水、旋轉(zhuǎn)或擺動(dòng)）時(shí)，都會(huì)使其對(duì)應(yīng)的四個(gè)彩燈循環(huán)點(diǎn)亮。 當(dāng)程序執(zhí)行到某一步，將使對(duì)應(yīng)的要求動(dòng)作的噴頭發(fā)生相應(yīng)的動(dòng)作，與此同時(shí)，噴頭的動(dòng)作將觸發(fā)與其對(duì)應(yīng)的四個(gè)彩燈循環(huán)點(diǎn)亮。當(dāng)該步執(zhí)行完畢，噴頭動(dòng)作停止，與其對(duì)應(yīng)的四個(gè)彩燈熄滅。延時(shí)一定時(shí)間之后程序執(zhí)行到下一步，繼續(xù)使對(duì)應(yīng)要求的噴頭發(fā)生相應(yīng)的動(dòng)作，同時(shí)帶動(dòng)彩燈循環(huán)點(diǎn)亮。 在單周期狀態(tài)下，程序執(zhí)行完一周之后自動(dòng)停止所有動(dòng)作，回到起始步，等待下一次啟動(dòng)命令。 在連續(xù)狀態(tài)下，利用程序中的計(jì)數(shù)器對(duì)程序執(zhí)行次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，執(zhí)行玩一次完整操作計(jì)數(shù)器加1，循環(huán)進(jìn)行，當(dāng)循環(huán)次數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求的20次時(shí)，程序發(fā)出聲光報(bào)警，此時(shí)按下停止按鈕，聲光報(bào)警結(jié)束。 在手動(dòng)狀態(tài)下，將每一個(gè)需要觸發(fā)的動(dòng)作命令變成與之對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)。當(dāng)給出一個(gè)輸入時(shí)，對(duì)應(yīng)的噴頭發(fā)生相應(yīng)的動(dòng)作。 彩燈的循環(huán)點(diǎn)亮，以A噴頭的四個(gè)彩燈為例。當(dāng)A噴頭的任意一個(gè)動(dòng)作（噴水、旋轉(zhuǎn)或者擺動(dòng)）發(fā)生時(shí)，都會(huì)觸發(fā)一個(gè)步，這里就叫它M2.0。當(dāng)M2.0被出發(fā)后，程序執(zhí)行該步。該步由4個(gè)定時(shí)器循環(huán)控制，從而達(dá)到4個(gè)彩燈循環(huán)點(diǎn)亮的目的。4.2 順序功能圖（見第 頁）4.3 PLC梯形圖（見第 頁至第 頁）五.程序調(diào)試說明程序在調(diào)試過程中遇到的問題及其解決辦法：問題1：實(shí)驗(yàn)室PLC系統(tǒng)的有效輸入/輸出端口數(shù)量不夠用？解決辦法：將程序設(shè)計(jì)簡化，使程序能夠滿足本課程設(shè)計(jì)中要求的最簡化方案。刪掉一部分對(duì)主體程序影響不重要的內(nèi)容，即在調(diào)過程中將設(shè)計(jì)要求的紅、綠、黃、藍(lán)四色循環(huán)燈改為紅、綠、黃三色燈，并去掉連續(xù)模式下的聲光報(bào)警系統(tǒng)。這樣就解決了PLC端口不足的問題。問題2：第一次調(diào)試時(shí)，在連續(xù)模式下發(fā)現(xiàn)三色燈循環(huán)點(diǎn)亮持續(xù)進(jìn)行（缺少2s的延時(shí)），不滿足程序設(shè)計(jì)的要求？解決辦法：打開監(jiān)控程序，仔細(xì)檢查程序的執(zhí)行過程，同時(shí)對(duì)照已經(jīng)設(shè)計(jì)好的梯形圖，找出問題的所在。最后，經(jīng)過幾次反復(fù)排查，發(fā)現(xiàn)在控制三色燈循環(huán)點(diǎn)亮的梯形圖網(wǎng)絡(luò)中，控制其執(zhí)行的M2.0步之前漏掉了一個(gè)需要串聯(lián)的定時(shí)器（控制2s延時(shí)）T41的常閉開關(guān)。將程序修改后重新運(yùn)行，觀察各步執(zhí)行情況，均滿足課程設(shè)計(jì)的功能要求。 六.結(jié)束語 通過本次課程設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)和研究，我發(fā)現(xiàn)自己在PLC的順序功能圖 的設(shè)計(jì)方面還存在不足之處，并以此次的課程設(shè)計(jì)為契機(jī)，努力打好對(duì)機(jī)電傳動(dòng)設(shè)計(jì)方面的基礎(chǔ)。與此同時(shí)，我更加深刻的體會(huì)到將所學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際設(shè)計(jì)之中時(shí)的那份喜悅之情。在這次課程設(shè)計(jì)過程中，我不僅更加牢固的掌握了PLC控制電路的設(shè)計(jì)和調(diào)試的方法，還了解到PLC的應(yīng)用對(duì)生產(chǎn)實(shí)踐的意義重大。更好的掌握和運(yùn)用先進(jìn)的PLC技術(shù)，將對(duì)我國的工業(yè)化發(fā)展起到積極地推動(dòng)作用。最后，也是最重要的，感謝指導(dǎo)老師一直以來的細(xì)心指導(dǎo)。老師教給我的不僅是一種嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，更是一種對(duì)工作認(rèn)真負(fù)責(zé)的良好作風(fēng)。七.參考文獻(xiàn) 1李方園 西門子S7系列PLC電氣控制精解 化學(xué)工業(yè)出版社 201