花式喷水池喷水设计项目计划书.docx

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花式喷水池喷水设计项目计划书

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第2章系统总体设计方案

2.1程序设计的基本思路

在进行程序设计时，首先应明确对象的具体控制要求。

由于CPU对程序的串行扫描工作方式，会造成输入输出的滞后，而由扫描方式引起的滞后时间，最长可达两个扫描周期，程序越长，这种滞后越明显，则控制精度就越低。

因此，在实现控制要求的基础上，应使程序尽量简洁﹑紧凑。

另一方面，同一控制对象，根据生产的工艺流程不同，控制要求或控制时序会发生变化，此时，要求程序修改方便、简单，即要求程序有较好的柔性。

2.2花式喷水池喷水花样要求

2.2.1、花式喷水池示意图

图2-1花式喷水池示意图

图2-1（a）中4为中间喷水管，3为环状喷水管，2为中环形状喷水管，1为外环形状喷水管。

图2-1（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。

2.2.2、控制要求：

（1）水池控制电源开关接通后，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“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，1～4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。

b）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1～4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1～4号水管的工作顺

序为：

1→2→3→4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4→3→2→1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。

第3章PLC控制系统设计

3.1选择PLC类型

本题目要求有4种工作方式，且水池控制电源开关接通后，按下启动按钮，喷水装置即开始工作；工作方式由“选择开关”和“单步/连续”开关来决定；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，可知，要求要8输入和4输出。

结合任务设计书的要求，以4环花式喷水为研究对象，采用西门子S7-200系列可编程控制器作为喷泉的控制器。

所以选用西门子S7-200系列CPU222（8I/6O）即可满足要求。

启动前，先选择工作方式，按下启动按钮即可按所编程序运行，当按下停止按钮时，喷水池立即停止喷水，这就要求每个开始喷水的程序中串入常闭停止按钮。

编程前根据控制要求画出流程图，再画出功能图，然后据此画出梯形图，最后使用STEP7-micro/win32软件完成梯形图、指令表。

程序中用到输入寄存器、输出寄存器、通用辅助寄存器、特殊寄存器SM0.1、顺序控制继电器、定时器和计数器等软元件。

3.2I/O分配表

分析系统及控制要求知需8个输入和四个输出，所以选CPU222即可满足要求（CPU222有8输入和6输出）。

I/O分配表如表1所示。

控制信号

信号名称

元件名称

元件符号

地址编码

输

入

信

号

启动信号

常开触点

SF0

I0.0

循环方式一信号

常开触点

SF1

I0.1

循环方式二信号

常开触点

SF2

I0.2

循环方式三信号

常开触点

SF3

I0.3

循环方式四信号

常开触点

SF4

I0.4

停止信号

常闭触点

SF5

I0.5

连续信号

常开触点

SF6

I0.6

单步信号

常开触点

SF7

I0.7

输

出

信

号

循环方式一驱动

一号接触器

QA0

Q0.0

循环方式二驱动

二号接触器

QA1

Q0.1

循环方式三驱动

三号接触器

QA2

Q0.2

循环方式四驱动

四号接触器

QA3

Q0.3

表3-1I/O分配表

原理和操作说明：

（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，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SF1时，按动启动按钮时程序自动进入s0.1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SF2\SF3\SF4时同上。

3.3PLC外部I/O接线图

I/O接线图如图1所示

图3-1I/O接线图

3.4电气系统主电路图

主电路如图2所示

图3-2主电路

3.5控制流程图

分析系统及控制要求绘出如下图所示

单步?

单步?

单步?

单步?

Y

N

3.6梯形图程序设计

3.7语句表

ORGANIZATION_BLOCK主程序:

OB1

TITLE=程序注释

BEGIN

Network1//启动、停止

LDI0.0

OM0.0

ANI0.5

=M0.0

Network2//一个扫描周期将S0.0状态置1

LDSM0.1

SS0.0,1

Network3//S0.0状态开始

LSCRS0.0

Network4//连续开关

LDI0.6

ANI0.7

SM0.1,1

Network5//单步开关

LDI0.7

ANI0.6

RM0.1,1

Network6//选择开关1，进入状态S0.1，a工作方式

LDI0.1

AI0.0

SCRTS0.1

Network7//选择开关2，进入状态S0.3，b工作方式

LDI0.2

AI0.0

SCRTS0.3

Network8//选择开关3，进入状态S0.5，c工作方式

LDI0.3

AI0.0

SCRTS0.5

Network9//选择开关4，进入状态S0.7，d工作方式

LDI0.4

AI0.0

SCRTS0.7

Network10//S0.0状态结束

SCRE

Network11//S0.1状态开始，a工作方式

LSCRS0.1

Network12//4号喷水，并计时2s

LDNI0.5

=M0.2

TONT37,20

Network13//T37计时2S后，3号喷水，并计时2s

LDT37

=M0.3

TONT38,20

Network14//T38计时2S后，2号喷水，并计时2s

LDT38

=M0.4

TONT39,20

Network15//T39计时2S后，一起喷水，并计时15s

LDT39

=M0.5

TONT40,150

Network16//T40计时15S后，进入状态S0.2

LDT40

SCRTS0.2

Network17//S0.1状态结束

SCRE

Network18//S0.2状态开始，判断单步/连续

LSCRS0.2

Network19//连续，进入状态S0.1

LDM0.1

SCRTS0.1

Network20//单步，进入状态S0.0

LDNM0.1

SCRTS0.0

Network21//S0.2状态结束

SCRE

Network22//S0.3状态开始，b工作方式

LSCRS0.3

Network23//1号喷水，并计时2s

LDNI0.5

=M0.7

TONT41,20

Network24//T41计时2S后，2号喷水，并计时2s

LDT41

=M2.5

TONT42,20

Network25//T42计时2S后，3号喷水，并计时2s

LDT42

=M2.6

TONT43,20

Network26//T43计时2S后，一起喷水，并计时2s

LDT43

=M1.0

TONT44,300

Network27//T44计时30s后，进入状态S0.4

LDT44

SCRTS0.4

Network28//S0.3状态结束

SCRE

Network29//S0.4状态开始，判断单步/连续

LSCRS0.4

Network30//连续，进入状态S0.3

LDM0.1

SCRTS0.3

Network31//单步，进入状态S0.0

LDNM0.1

SCRTS0.0

Network32//S0.4状态结束

SCRE

Network33//S0.5状态开始，c工作方式

LSCRS0.5

Network34//1、3号喷水，并计时3s

LDNI0.5

=M1.1

ANT46

TONT45,30

Network35//T45计时3S后，2、4号喷水，1、3停喷，并计时3s

LDT45

=M1.2

TONT46,30

Network36//T46计时3s后，给计数器一个脉冲，计一次数

LDT46

LDC20

CTUC20,5

Network37//C20计数到后，4个同时喷水30s

LDC20

TONT47,300

Network38//T47计时30s，进入状态S0.6

LDT47

SCRTS0.6

Network39//S0.5状态结束

SCRE

Network40//S0.6状态开始，判断单步/连续

LSCRS0.6

Network41//连续，进入状态S0.5

LDM0.1

SCRTS0.5

Network42//单步，进入状态S0.0

LDNM0.1

SCRTS0.0

Network43//S0.6状态结束

SCRE

Network44//S0.7状态开始，d工作状态

LSCRS0.7

Network45//1号喷水，并计时2s

LDNI0.5

=M1.3

TONT48,20

Network46//T48计时2S后，2号喷水，并计时2s

LDT48

=M1.4

TONT49,20

Network47//T49计时2S后，3号喷水，并计时2s

LDT49

=M1.5

TONT50,20

Network48//T50计时2S后，一起喷水30s

LDT50

=M1.6

TONT51,300

Network49//T51计时30S后，1号停止喷水，并计时2s

LDT51

=M1.7

TONT52,20

Network50//T52计时2S后，2号停止喷水，并计时2s

LDT52

=M2.7

TONT53,20

Network51//T53计时2S后，3号停止喷水，并计时2s

LDT53

=M3.0

TONT54,20

Network52//T54计时2S后，4号停止喷水，并计时1s

LDT54

=M2.0

TONT55,10

Network53//T55计时1s后，进入状态S1.0

LDT55

SCRTS1.0

Network54//状态S0.7结束

SCRE

Network55//S1.0状态开始

LSCRS1.0

Network56//4号喷水，并计时2s

LDNI0.5

=M2.1

TONT56,20

Network57//T56计时2S后，3号喷水，并计时2s

LDT56

=M2.2

TONT57,20

Network58//T57计时2S后，2号喷水，并计时2s

LDT57

=M2.3

TONT58,20

Network59//T58计时2s后，一起喷水30s

LDT58

=M2.4

TONT59,300

Network60//T59计时30s后，进入状态S1.1

LDT59

SCRTS1.1

Network61//S1.0状态结束

SCRE

Network62//S1.1状态开始，判断单步/连续

LSCRS1.1

Network63//连续，进入状态S0.7

LDM0.1

SCRTS0.7

Network64//单步，进入状态S0.0

LDNM0.1

SCRTS0.0

Network65//S1.1状态结束

SCRE

Network66//控制4号喷水的程序

LDM0.2

ANT40

LDM1.0

ANT40

OLD

LDT45

ANT46

OLD

LDC20

ANT47

OLD

LDM1.6

ANM2.0

OLD

OM2.1

=Q0.3

Network67//控制3号喷水的程序

LDM0.3

ANT40

LDM2.6

ANT44

OLD

LDM1.1

ANT45

OLD

LDC20

ANT47

OLD

LDM1.5

ANM3.0

OLD

OM2.2

=Q0.2

Network68//控制2号喷水的程序

LDM0.4

ANT40

LDM2.5

ANT44

OLD

LDT45

ANT46

OLD

LDNC20

AT47

OLD

LDM1.4

ANM2.7

OLD

OM2.3

=Q0.1

Network69//控制1号喷水的程序

LDM0.5

ANT40

LDM0.7

ANT44

OLD

LDM1.1

ANT45

OLD

LDC20

ANT47

OLD

LDM1.3

ANM1.7

OLD

OM2.0

=Q0.0

END

设计总结

课程设计是培养学生综合运用所学知识、发现、提出、分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。

随着科学技术发展的日新月异，PLC已经成为当今计算机应用中的领域，生活中可以说是无处不在。

因此对于二十一世纪的大学生来说掌握PLC技术是十分重要的。

回顾此次PLC课程设计，我感慨颇多，的确，通过这次对数码管工作的PLC控制，让我们对PLC梯形图、指令表、外部接线图有了更好的了解，也让我了解了关于PLC设计原理。

有很多设计理念来源于实际，从中找出做适合的设计方法。

从理论到实践，在一星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学的知识，而且学到了很多在书本上没有的知识。

通过这次课程设计使我懂得了理论与实践相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把理论与实践结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

在设计的过程中遇到的问题，可以说得是困难重重，这毕竟是第一次做的，难免会遇到各种各样的问题，同时在设计的过程中发现自己的不足之处，对以前所学的知识理解的不够深刻，掌握的不够牢固，比喻说不懂一些元器件的使用方法，对PLC编程掌握的不好……通过这次课程设计之后，一定要把以前的知识重新温习。

在本次设计中，我们还需要大量的以前没有学到过的知识，于是图书馆和网络成了我们很好的助手。

在查阅资料的过程中，我们要判断优劣、取舍相关知识，不知不觉中我们查阅资料的能力也得到了很好的锻炼。

我们学习的知识是有限的，在以后的工作中我们肯定会遇到许多未知的领域，这方面的能力便会使我们受益非浅。

谢辞

本次课程设计对我来说是一个不小的挑战，因为本身对这方面知识不太了解。

但在设计过程中得到了翟老师的耐心教导和她的富有启发性的提醒，同时还在与同学们的探讨下、在他们的热心帮助下，这些都给我提供了很多建设性的设计思路，从而帮助我最终成功顺利的完成了本次课程设计。

在此，一一向他们表达我的谢意，献上我衷心的感谢。

参考文献

[1]王永华.现代电气控制及PLC应用技术.北京航空航天大学

[2]邓星钟.机电传动控制.华中科技大学

[3]程先平.机电传动控制.华中科技大学

[4]宏钧.可编程控制器课程设计指导书[M].天津：

天津大学，2001

[5]西门子公司.SIMATICS7-200可编程序控制器系统手册，2002

[6]阮友德.电气控制与PLC实训教程.北京：

人民邮电，2006