噴泉控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)(三).docx

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a機(jī)床電氣控制與PLC 實(shí)訓(xùn)報(bào)告目錄21 .22 .23 .24 .2 341 .PLC42 .PLC5 PLC 81 .82 .LPC83 .PLC104 .PLC141 61 71機(jī)床電氣控制與PLC 實(shí)訓(xùn)報(bào)告課程設(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

2、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1 天4）答辯0.5 天2機(jī)床電氣控制與PLC 實(shí)訓(xùn)報(bào)告摘要噴泉是人工環(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)境的作用 , 具有美化環(huán)境的功能，常常博得觀賞者的喜愛。噴泉水景

3、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?，F(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

4、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。3機(jī)床電氣控制與PLC 實(shí)訓(xùn)報(bào)告本設(shè)計(jì)以西門子 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 PLC 選型

5、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。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)，全部為開關(guān)量，其中輸入點(diǎn)4機(jī)床電氣控制與PLC 實(shí)訓(xùn)報(bào)告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)

6、器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)器容量。一般用戶程序區(qū)的內(nèi)存容量與開關(guān)量I/O 點(diǎn)數(shù)以及用戶程序的編寫質(zhì)量等有關(guān)。設(shè)計(jì)階段，由于用戶應(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

7、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；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的類型PLC按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類， 按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場(chǎng)安裝和控制室安裝兩類；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?？?機(jī)床電氣控制與PLC 實(shí)訓(xùn)報(bào)告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

8、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、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?？紤]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。1.2PLC 類型的選型根據(jù)上述條件我們將選擇西門子S7-200 系列 PLC。其主要特點(diǎn)是：指令豐富、內(nèi)

9、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)、 性價(jià)比高等特點(diǎn)。西門子S7-200 是模塊化 PLC，它是由 CPU 模塊、擴(kuò)展弄、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。6機(jī)床電氣控制與PLC 實(shí)訓(xùn)報(bào)告（ 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

10、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Q3.3D 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7機(jī)床電氣控制與PLC 實(shí)訓(xùn)報(bào)告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Q

11、4.4E 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：8啟動(dòng)停止單周期連續(xù)噴頭A左限位噴頭A右限位噴頭B左限位噴頭B右限位噴頭C左限位噴頭C右限位噴頭D左限位噴頭D右限位機(jī)床電氣控制與PLC 實(shí)訓(xùn)報(bào)告I0.0Q0.0I0.1Q0.1Q0.2I 0.2Q0.3Q0.4I0.3Q0.5I0.4Q0.6Q0.7Q1.0I0.5Q1.1I 0.6Q1.2Q1.3I0.7Q1.4Q1.5I 1.0Q1.6Q1.7Q2.0I1.1Q2.2I1.2Q2.3Q2

12、.4I1.3Q2.5Q2.6Q2.7Q3.0Q3.1Q3.2Q3.3Q3.4Q3.5Q3.6Q3.7Q4.0Q4.1Q4.4Q4.5Q4.6Q4.7Q5.0Q5.1A噴頭A旋轉(zhuǎn)A左擺動(dòng)A右擺動(dòng)A紅燈A綠燈A黃燈A藍(lán)燈B噴頭B旋轉(zhuǎn)B左擺動(dòng)B右擺動(dòng)B紅燈B綠燈B黃燈B綠燈C噴頭C左擺動(dòng)C右擺動(dòng)C紅燈C綠燈C黃燈C藍(lán)燈D噴頭D旋轉(zhuǎn)D左擺動(dòng)D右擺動(dòng)D紅燈D綠燈D黃燈D藍(lán)燈E噴頭E旋轉(zhuǎn)E紅燈E綠燈E黃燈E藍(lán)燈聲報(bào)警光報(bào)警9機(jī)床電氣控制與PLC 實(shí)訓(xùn)報(bào)告二、 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)計(jì)，是根據(jù)系

13、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)噴頭和對(duì)

14、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)10機(jī)床電氣控制與PLC 實(shí)訓(xùn)報(bào)告11機(jī)床電氣控制與PLC 實(shí)訓(xùn)報(bào)告SM0.1M0.0I0.0 M1.0+I0.0 I0.2Q0.0Q1.0M0.1Q3.0T37T37Q1.0Q2.0M0.2Q3.0T38T38Q0.0Q3.0M0.3Q4.0T39T39Q0.0Q2.0M0.4Q3.0T40T40C1M0.5T41AB 旋轉(zhuǎn)噴水D12SBC 擺動(dòng)噴水D14SAD 旋轉(zhuǎn)噴水E10SAC 擺動(dòng)噴水D7S202SC1T41M1.0C1T41I0.2+T

15、41 M1.0C1連續(xù)單周期M0.6Q5.0Q5.1I0.112機(jī)床電氣控制與PLC 實(shí)訓(xùn)報(bào)告3. PLC 梯形圖設(shè)計(jì)(1) 順序控制程序段13機(jī)床電氣控制與PLC 實(shí)訓(xùn)報(bào)告(2) 燈光閃爍程序段14機(jī)床電氣控制與PLC 實(shí)訓(xùn)報(bào)告(3)集中輸出程序段15機(jī)床電氣控制與PLC 實(shí)訓(xùn)報(bào)告16機(jī)床電氣控制與PLC 實(shí)訓(xùn)報(bào)告17機(jī)床電氣控制與PLC 實(shí)訓(xùn)報(bào)告4. PLC 指令表18機(jī)床電氣控制與PLC 實(shí)訓(xùn)報(bào)告LDI0.0LDT39ANM3.3LDM0.1LDM0.2AT50AI0.3OM0.4ANM0.0OM0.2OM0.4=Q4.4OM1.0ANM0.5=M3.2LPSAI1.0LRDANI0.1

16、=M0.4TON T54,1=Q1.0OQ2.3AT52=M0.1TON T40,70TON T55,10AM0.1ANI1.1=Q4.5LDT41LDT40LDT55=Q1.1ANQ2.2LRDANC1OM0.5OM3.3LRD=Q2.3AT54ANM1.0ANM0.0ANM3.0AT50LDM0.1=Q4.6LDT41ANM0.1ANM0.0=Q1.4OM0.2LPPAI0.2ANM0.6=M3.3LRDOM0.3AT56OLD=M0.5TON T56,1AT52OM0.4=Q4.7LDM0.6TON T41,20TON T57,10=Q1.5LPSAI0.1LDM0.5LDM0.1LRD

17、=Q3.0OSM0.1EUOM0.3AT54AT50OM0.1LDM0.0OM0.4=Q1.6=Q3.4OLDEULPSLPPLRDANM0.1CTU C1,20=Q0.0AT56AT54=M0.0LDC1AT50=Q1.7=Q3.6LDM1.0ANM0.0=Q0.4LDM0.2LPPOI0.2=M0.0LRDANI.6AT56AM0.0ASM0.5AT52ANQ1.3=Q3.7AI0.0=Q5.0=Q0.5=Q1.2LDM0.1LDT41=Q5.1LRDLDM0.2OM0.319AM1.0LDI0.0AT54AI0.6=Q3.1ANC1OM3.0=Q0.6OQ1.3LDM.1機(jī)床電氣控制與P

18、LC 實(shí)訓(xùn)報(bào)告四、總結(jié)對(duì)于 PLC我們了解，再此就沒必要再重復(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