基于S7-200系列PLC的花式喷泉的控制本科设计Word文档格式.docx
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如此交替运行15s后，4组喷头全部喷水，30s后，如果为单步工作方式，则停下来。
④花式选择开关在位置4时，按下启动按钮后，按照1—>
2—>
3—>
4的顺序，依次间隔2s喷水，然后一起喷水。
30s后，按照1—>
4的顺序，分别延时2s，依次停止喷水。
再经1s延时，按照4—>
1的顺序，依次间隔2s喷水，然后一起喷水。
30s后停止。
如果为单步工作方式，则停下来。
3设计方案提示
1）根据花式选择开关的位置信号，采用跳转指令编程。
2）在每个跳转程序段内，采用定时器指令实现顺序控制。
4设计报告要求
1）完整的设计说明书；
2）完成系统组态或硬件配制；
3）正确合理地进行编程元件的地址分配。
（如果采用分部编程或者结构化编程时，要对变量进行声明）；
4）画出输入/输出接线图及相关的图纸；
5）设计梯形图控制程序；
6）编制系统的操作说明；
7）编制系统的调试说明及注意事项；
8）设计体会。
二、设计进度
周次
时间
日期
内容
备注
17周周一，二
6.17--6.18
6.18晚7:
30
审题
理工实验楼501室
17周业余时间
18周19周前三天
6.17—7.03
设计
17周周五
6.21
下午3：
00
辅导
18周周五
6.29
19周周一，二
7.01—7.02
全天
调试程序
PLC实验室、光机电一体化实验室
19周周三
7.03
答辩
19周周五
7.05
交稿
包括文字稿和电子稿
指导老师签字：
目录
第1章喷泉的发展及现状 1
1.1喷泉的历史 1
1.2喷泉的现状 1
第2章设计目的 1
第3章设计任务及要求 1
3.1设计任务 1
3.1.1任务描述 1
3.2设计任务及要求 3
第4章系统硬件设计 3
4.1系统设计步骤 3
4.2PLC的I\O分配表 3
4.3PLC硬件的选型 4
4.3.1PLC的基本工作方式 4
4.3.2PLC运作过程 4
4.4系统接线图 5
第5章控制系统设计 6
5.1控制程序流程图设计 6
5.2控制程序设计思路 6
5.2.1输入输出（I/O）点数的估算 7
5.2.2存储器容量的估算 7
5.2.3机型的选择 7
第6章软件系统设置 7
6.1系统梯形图 7
第7章系统调试与结果分析 14
7.1调试线路图 14
7.2调试结果分析 15
7.2.1花样选择开关在位置1时 15
7.2.2花样选择开关在位置2时 16
7.2.3花样选择开关在位置3时 17
7.2.4花样选择开关在位置4时 18
第8章总结 21
参考文献 22
摘要
一个高速发展的社会，各式各样的需求也正在充斥着整个社会。
有些人追求物质，有些人追求精神上的享受，不过总而言之，人类这种群体对美的渴望都是一样的。
所以想尽办法让美丽在我们生活的周围，尽管在城市这种钢筋混凝土、压力、人口、污染的区域里。
人们还是在利用技术支持，去制造美的东西。
例如公园、大片的绿地、广场、好看的建筑物。
有了这些大的框架，其中的细节随着时代的变迁，也是一步步升级，细致。
虽然让人有视觉美感的东西越来越多，可是近代以来在这些地方总有一种建筑是不能少的——喷泉。
原是一种自然景观，是承压水的地面露头。
文艺复兴时期，便有类似喷泉的建筑物出现，尤其是在意大利罗马城。
当时的喷泉的技术并不是现在这样复杂，它们只是在利用压力将水压出。
但是这种方式水喷出来都不会很高。
随着时代的进步，技术的发展。
使得喷泉的形态越来越多经过多年的发展，现在已经逐步发展为几大类：
音乐喷泉；
程控喷泉；
音乐+程控喷泉；
激光水幕电影；
趣味喷泉等。
加上特定的灯光、控制系统，起到净化空气，美化环境的作用。
现代的喷泉所具备的条件是相当优越的，其中最为关键的便是控制系统PLC.它的主要作用是控制水下电磁阀来让喷泉在高水压下喷出各式各样的形态，随后在加上动听的音乐，便产生了具有震撼力的视觉冲击，所以利用现代科技来制作喷泉是极好的选择。
关键词：
喷泉、控制系统PLC、净化空气、优越性
第1章喷泉的发展及现状
1.1喷泉的历史
早在我国汉代的上林苑中，就有"
铜龙吐水"
，这就是一种人工的喷泉，可见喷泉应用于园林已有二千余年的历史了。
古代在喷泉的制作上主要利用自然整体结构，加之人工修改而成。
1.2喷泉的现状
现代城市中设置的喷泉已十分先进、灵活多变，花样翻新，可大可小，可高可低，喷射出的水，大者如珠，小者如雾，随着喷泉构筑物的形式、大小及水压等而产生高低不同、水态各异，形式多样的喷泉。
当今喷泉工程和高新技术的结合正是历史发展的必然，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。
第2章设计目的
通过对基于S7-200PLC自动喷泉控制系统的工作原理的分析、系统设计、编程、及上机调试工作的实践，了解电器控制系统的一般设计思路，熟悉和掌握外围电路系统和软件设计的方法，并掌握利用PC对PLC工作状况进行监控的方法
第3章设计任务及要求
3.1设计任务
3.1.1任务描述
某广场的喷泉如图所示，4号为中间喷头，3号为内环状喷头，2号为1次外环状喷头，1号为外环装喷头。
图1某广场喷泉结构图
3.1.2控制任务和要求
（1）按下启动按钮，喷泉控制装置开始工作，按下停止按钮，喷泉控制装置停止工作。
（2）喷泉的工作方式由花样选择开关和单步、连续开关决定。
（3）当单步、连续开关在单步控制时，喷泉只能按照花样选择开关设置的方式运行一个循环。
（4）花样选择开关用于选择喷泉的喷水花样，现考虑4种喷水花样。
花样选择开关在位置1时，按下启动按钮后，4号喷头喷水，延迟2s后，3号喷头喷水，再延迟2s后，2号喷头喷水，又延迟2s后，1号喷头喷水，18s后停止，如果为单步工作方式，则停下来。
花样选择开关在位置2时，按下启动按钮后，1号喷头喷水，延迟2s后，2号喷头喷水，再延迟2s后，3号喷头喷水，又延迟2s后，4号喷头喷水。
30s后停止，如果为单步工作方式，则停下来。
花样选择开关在位置3时，按下启动按钮后，1号、3号喷头同时喷水，延迟3s后，2号、4号喷头同时喷水，1号、3号喷头停止喷水。
如此交替15s后，4组喷头全喷水，30s后停止，如果为单步工作方式，则停下来。
花样选择开关在位置4时，按下启动按钮后，按照1-2-3-4的顺序，以此间隔2s喷水，然后一起喷水。
30s后，按照1-2-3-4的顺序，分别延迟2s依次停止喷水。
再经1s延迟时，按照4-3-2-1的顺序，依次间隔2s喷水，然后一起喷水。
3.2设计任务及要求
1完整的设计任务书
2正确地编程元件的地址分配
3画出输入、输出接线图及相关的图纸
4设计梯形图控制程序
5设计操作控制面板，编制系统的操作说明
6编制系统的调试说明及注意事项。
第4章系统硬件设计
4.1系统设计步骤
1深入了解和分析花式喷泉的工艺条件和控制要求。
2确定I/O设备。
根据花式喷泉控制系统的功能要求，确定系统所需的输入、输出设备。
常用的输入设备有按钮、选择开关等，常用的输出设备有指示灯等。
3根据I/O点数选择合适的PLC类型。
4分配I/O点，分配PLC的输入输出点，编制出输入输出分配表或输入输出端子的接线图。
5设计花式喷泉系统的梯形图程序，根据工作要求设计出周密完整的梯形图。
6程序，这是整个花式喷泉系统设计的核心工作。
7将程序输入PLC进行软件测试，查找错误，使系统程序更加完善。
4.2PLC的I\O分配表
根据系统要求所选择的I/O功能分布表如下表所示
输
入
设
备
启动
I0.0
按钮SB0
花样选择开关1
I0.1
按钮SB1
花样选择开关2
I0.2
按钮SB2
花样选择开关3
I0.3
按钮SB3
花样选择开关4
I0.4
按钮SB4
单步/连续
I0.5
按钮SB5
停止
I0.6
按钮SB6
出
1号喷头
Q0.1
接触器KM1
2号喷头
Q0.2
接触器KM2
3号喷头
Q0.3
接触器KM3
4号喷头
Q0.4
接触器KM4
表4-1I/O功能分布表
4.3PLC硬件的选型
可编程控制器是是一种数字运算操作的电子系统，专业在工业环境下应用而设计。
它利用可编程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，来控制各类型的机械或生产的过程。
4.3.1PLC的基本工作方式
PLC采用“顺序扫描，不断循环”的工作方式
（1）每次扫描过程。
集中对输入信号进行采样。
集中对输出信号进行刷新。
（2）输入刷新过程。
当输入端口关闭时,程序在进行执行阶段时,输入端有新状态，新状态不能被读入。
只有程序进行下一次扫描时，新状态才被读入。
（3）一个扫描周期分为输入采样，程序执行，输出刷新。
（4）元件印象寄存器的内容是随着程序的执行变化而变化的。
（5）扫描周期的长短由三条决定。
CPU执行指令的速度；
指令本身占有的时间；
指令条数。
（6）由于采用集中采样，集中输出的方式。
存在输入/输出滞后的现象，即输入/输出响应延迟。
4.3.2PLC运作过程
PLC通电后，需要对硬件和软件作一些初始化的工作。
为了使PLC的输出及时地响应各种输入信号，初始化后反复不停的分阶段处理各种不同的任务见下图，这种周而复始的循环工作模式称为扫描工作模式。
图4-1扫描过程
4.4系统接线图
图4-2系统I/O接线图
第5章控制系统设计
5.1控制程序流程图设计
开始
PLC初始化
喷第一个花式
喷第二个花式
喷第三个花式
喷第四个花式
结束
停止按钮
停止按钮非
图5-1控制程序流程图
5.2控制程序设计思路
在PLC系统设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是PLC工程设计选型。
工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。
因此，工程设计选型和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，控制任务和范围确定所需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定PLC的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统。
5.2.1输入输出（I/O）点数的估算
I/O点数估算时应考虑适当的余量，通常根据统计的输入输出点数，再增加10%-20%的可扩展余量后，作为输入输出点数估算数据。
5.2.2存储器容量的估算
存储器容量是可编程序控制器本身能提供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。
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代替。
5.2.3机型的选择
通过对输入/输出点的选择、对存储量的选择，对I/O响应时间的选择输出负载的特点选型的分许。
该控制系统选用西门子公司的PLC。
它体积小，重量轻，使用寿命长，编程和维护方便，故障率低，通过扩展模块的链接，可以增加输入/输出点数。
我设计的花式喷泉模型共有7个输入，4个输出，因此，选用型号为CPU224。
第6章软件系统设置
6.1系统梯形图
第7章系统调试与结果分析
7.1调试线路图
图7-1调试线路图
7.2调试结果分析
7.2.1花样选择开关在位置1时
图7.2.1调试结果一
程序分析：
调试结果一中，选择开关在位置1时，按下启动按钮I0.0，首先是4号喷头先喷水，即输出点QO.4得电发亮；
观察调试界面可知道每隔2s就会有一个输出点亮，也就是各喷头按顺序喷水，如此到最后四个喷头都喷水。
根据对已编写的梯形图程序进行调试，并观察了调试的各个步骤与系统要求相符合，调试成功。
7.2.2花样选择开关在位置2时
图7.2.2调试结果二
选择开关在位置2时，按下启动按钮I0.0，首先是1号喷头先喷水，即输出点QO.1得电发亮；
观察调试界面可知道每隔2s就会有一个输出点亮，也就是各喷头按顺序喷水，如此到最后四个喷头都喷水。
7.2.3花样选择开关在位置3时
图7.2.3调试结果三
选择开关在位置3时，按下启动按钮I0.0，首先是1号、3号喷头先喷水，即输出点QO.1和Q0.3得电发亮；
观察调试界面可知道3s后输出点Q0.2、QO.4发亮，也就是2号、4号喷头喷水，同时原来亮的Q0.1、Q0.3又熄灭，过15s后，1、2、3、4号喷头全部喷水。
7.2.4花样选择开关在位置4时
图7.2.4调试结果四
选择开关在位置4时，按下启动按钮I0.0，首先是1号、2号、3号、4号分别是Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4得电喷头按顺序分别延时2s得电，30s后又重复1-2-3-4的顺序，同样分别延时2s，依次喷完后再过1s改成按照4-3-2-1的顺序依次得电发亮，最后Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4同时得电发亮30s之后全部熄灭。
第8章总结
本次设计通过运用可编程序控制器来实现了花式喷泉的多种喷泉方式及效果。
此设计的重点是用PLC控制器控制电磁阀来实现喷水，当然设计的程序部分是关键中的关键。
所以，我们主要是为大家提供一种设计的方法，来进一步了解可编程序控制器的强大能力。
随着社会的长期进步可编程序控制器在不断的进步之中，越来越贴近人们的各种生活。
在这次的设计里长期的搜集资料，不断的整合，思考终于达到了设计的要求，并且取得了设计要求中的结果。
最后希望本设计能够真正的为大家提供一些思路，遗留的一些不完美问题还望大家修改并且创新！
参考文献
[1]张晓峰.电气控制与可控制技术与应用.北京：
机械工业出版社.2010
[2]廖常初.《PLC编程及应用》.北京：
机械工业出版社.廖常初主编.2007年9月第二版第八次印刷.
[3]路林吉,王坚,江龙康.《可变控制器原理及应用》.北京：
清华大学出版社.2003年2月第二次印刷.
[4]刘华东.《单片机原理及其应》.电子工业出版社.2005.
[5]《可编程控制器教程（基础篇）（实训篇）》.胡学林主编.电子工业出版社2005.
[6]《园林工程》.韩玉林主编，重庆大学出版社.2006.9.第一版.
[7]《环境艺术设计》.魏栋.建筑工业出版社.2006.9.第一版.
[8]《SIMATICS7-200可编程序控制器CPU22X系统手册》.西门子（中国）有限公司.
[9]上海锦坤电气技术有限公司.
[10]中国工控网.
电气控制与PLC技术课程设计成绩评定表
姓名
张晓瑛
学号
2010210400
专业班级
电气工程及其自动化
课程设计题目：
基于S7-200PLC系列的花式喷泉的控制
课程设计答辩或质疑记录：
1.输入输出接口数及CPU型号选择？
答：
我们的设计有7输入、4输出，CPU224有14输入、10输出，所以选择CPU224就可满足要求。
2.喷头的控制器件？
本设计有四种喷水模式，则采用接触器控制喷头的起停。
成绩评定依据：
评定项目
评分成绩
1.选题合理、目的明确（10分）
2.设计方案可行性、创新性（20分）
3.设计结果（系统原理图、源程序、调试运行结果）（30分）
4.平时成绩（态度认真、遵守纪律）（10分）
5.设计报告的规范性、参考文献充分（不少于5篇）（10分）
6.答辩（20分）
总分
最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）
指导教师签字：
年月日
23
原文已完。
下文为附加文档，如不需要，下载后可以编辑删除，谢谢！
施工组织设计
本施工组织设计是本着“一流的质量、一流的工期、科学管理”来进行编制的。
编制时，我公司技术发展部、质检科以及项目部经过精心研究、合理组织、充分利用先进工艺，特制定本施工组织设计。
一、工程概况：
西夏建材城生活区27#、30#住宅楼位于银川市新市区，橡胶厂对面。
本工程由宁夏燕宝房地产开发有限公司开发，银川市规划建筑设计院设计。
本工程耐火等级二级，屋面防水等级三级，地震防烈度为8度，设计使用年限50年。
本工程建筑面积:
27#楼3824.75m2;
30#楼3824.75m2。
室内地坪±
0.00以绝对标高1110.5m为准，总长27#楼47.28m；
30#楼47.28m。
总宽27#楼14.26m；
30#楼14.26m。
设计室外地坪至檐口高度18.600m，呈长方形布置，东西向，三个单元。
本工程设计屋面为坡屋面防水采用防水涂料。
外墙水泥砂浆抹面，外刷浅灰色墙漆。
内墙面除卫生间200×
300瓷砖，高到顶外，其余均水泥砂桨罩面，刮二遍腻子；
楼梯间内墙采用50厚胶粉聚苯颗粒保温。
地面除卫生间200×
200防滑地砖，楼梯间50厚细石砼1：
1水泥砂浆压光外，其余均采用50厚豆石砼毛地面。
楼梯间单元门采用楼宇对讲门，卧室门、卫生间门采用木门，进户门采用保温防盗门。
本工程窗均采用塑钢单框双玻窗，开启窗均加纱扇。
本工程设计为节能型住宅，外墙均贴保温板。
本工程设计为砖混结构，共六层。
基础采用C30钢筋砼条形基础，上砌MU30毛石基础，砂浆采用M10水泥砂浆。
一、二、三、四层墙体采用M10混合砂浆砌筑MU15多孔砖；
五层以上采用M7.5混合砂浆砌筑MU15多孔砖。
本工程结构中使用主要材料：
钢材：
I级钢，II级钢；
砼：
基础垫层C10，基础底板、地圈梁、基础构造柱均采用C30，其余均C20。
本工程设计给水管采用PPR塑料管，热熔连接；
排水管采用UPVC硬聚氯乙烯管，粘接；
给水管道安装除立管及安装IC卡水表的管段明设计外，其余均暗设。
本工程设计采暖为钢制高频焊翅片管散热器。
本工程设计照明电源采用BV－2.5铜芯线，插座电源等采用BV－4铜芯线；
除客厅为吸顶灯外，其余均采用座灯。
二、施工部署及进度计划
1、工期安排
本工程合同计划开工日期：
2004年8月21日，竣工日期：
2005年7月10日，合同工期315天。
计划2004年9月15日前完成基础工程，2004年12月30日完成主体结构工程，2005年6月20日完成装修工种，安装工程穿插进行，于2005年7月1日前完成。
具体进度计划详见附图－1（施工进度计划）。
2、施工顺序
⑴基础工程
工程定位线（验线）→挖坑→钎探（验坑）→砂砾垫层的施工→基础砼垫层→刷环保沥青→基础放线（预检）→砼条形基础→刷环保沥青→毛石基础的砌筑→构造柱砼→地圈梁→地沟→回填工。
⑵结构工程
结构定位放线（预检）→构造柱钢筋绑扎、定位（隐检）→砖墙砌筑（＋50cm线找平、预检）→柱梁、顶板支模（预检）→梁板钢筋绑扎（隐检、开盘申请）→砼浇筑→下一层结构定位放线→重复上述施工工序直至顶。
⑶内装修工程
门窗框安装→室内墙面抹灰→楼地面→门窗安装、油漆→五金安装、内部清理→通水通电、竣工。
⑷外装修工程
外装修工程遵循先上后下原则，屋面工程（包括烟道、透气孔、压顶、找平层）结束后，进行大面积装饰，塑钢门窗在装修中逐步插入。
三、施工准备
1、现场道路
本工程北靠北京西路，南临规划道路，交通较为方便。
场内道路采用级配砂石铺垫，压路机压。
2、机械准备
⑴设2台搅拌机，2台水泵。
⑵现场设钢筋切断机1台，调直机1台，电焊机2台，1
台对焊机。
⑶现场设木工锯，木工刨各1台。
⑷回填期间设打夯机2台。
⑸现场设塔吊2台。
3、施工用电
施工用电已由建设单位引入现场；
根据工程特点，设总配电箱1个，塔吊、搅抖站、搅拌机、切断机、调直机、对焊机、木工棚
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