花式喷水池装置PLC控制梯形图的设计与调

花式喷水池装置PLC控制梯形图的与调 花式喷水池装置PLC控制梯形图的设计与调试 引言 花式喷水池是近年来出现的一种园林建筑与花式观赏相结合的一种产物。在游人和居民光顾的场所，如公园、广场、旅游景点及一些知名建筑前，经常会修建一些喷水池供人们休闲、观赏，这些喷水池按一定的规律改变喷水式样。而且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。本文结合任务设计书的要求，以4环花式喷水池为研究对象，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。对花式喷水池的控制系统的总体功能进行了，详细介绍了系统的硬件配置、设计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。所以PLC在当前工业控制中得到广泛应用～ 1 自动化071 42 王春丽 第一章 系统描述及控制要求 1.1 系统描述 花式喷水池示意图 23 启动停止 14?4 3选择开关单步/连续电源2 1 b)花式喷水池控制开关面板图a)花式喷水池喷嘴布局示意图 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。 1.2 控制要求 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“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: 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。 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20s为一个循环。 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。 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: 2 花式喷水池装置PLC控制梯形图的设计与调试 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。 1.3 PLC选型 本系统采用西门子S7-200系列PLC进行控制。从分析可以知道，系统共有开关量 输入点7个，开关量输出点4个。如果选用CPU226PLC，价格较高，浪费较大。参照 西门子S7-200产品目录及市场实际价格，，主机CPU224.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。 1.4 采用PLC控制花式喷水池的优点 1.从控制方式上看:PLC软接线，只需改变控制程序就可轻易改变逻辑或增加功能. 2.工作方式上看:PLC串行工作，不受约束。 3.控制速度上看:PLC控制速度快，继电器瞬间接触。 4.定时、计数看:PLC时钟精度高，定时范围宽;且有计数功能。 5.可靠、维护看:PLC无触点，寿命长，且具有自我诊断功能，对程序执行监控功能， 现场调试和维修方便。 3 自动化071 42 王春丽 第二章 控制系统分析 2.1 控制系统的 I/O点及分配地址 控制系统的输入/输出信号的名称、代码及地址如下表1-1所示: 代码 输入/输出 名称 SB1 I0.0 启动按钮 SB2 I0.1 停止按钮 SB3 I0.2 单步/连续开关 SB4 I0.3 选择开关1 SB5 I0.4 选择开关2 SB6 I0.5 选择开关3 SB7 I0.6 选择开关4 KM1 Q0.1 外环形喷水管1喷水 KM2 Q0.2 中环形喷水管2喷水 KM3 Q0.3 内环形喷水管3喷水 KM4 Q0.4 中间喷水管4喷水 表1-1 输入输出信号的名称、代码及地址编号 2.2 PLC的外部I/O接线图 依据花式喷水池的控制要求、实际控制需求以及输入/输出变量特点，选用的西门子S7-200.CPU224.PLC,可满足上述控制要求。PLC控制系统外部接线图如图1-1所示: 4 花式喷水池装置PLC控制梯形图的设计与调试 2.3 控制程序流程图 开始 选择开关 否 否 否 位置位置位置 在位置1 4 2 3 是 是 是 是 从1到4喷1、3同时喷从1到4喷从4到1喷 水各延时2S 水并延时3S 水各延时2S 水各延时2S 1到4共同1到4共同2、4同时喷1到4共同 喷水30S 喷水30S 水，1、3停 喷水15S 1到4各延 否 交替时2S停喷 5次 是 是 1到4共同等待1S 喷水30S 从4到1喷 水各延时2S 1到4共同 喷水30S 连续 否 结束 图1-2 控制程序流程图 5 自动化071 42 王春丽 2.4 顺序功能图法设计 顺序功能图法简称SFC，根据系统的工作过程中状态的变化，将控制过程划分为若 干阶段即步。在此设计编程中，使用的是SFC编程，与传统设计法相比，它只考 虑一个状态，而不用考虑其他的状态，使编程更容易。 因选择开关在位置“3”和“4”时类同于“1、2”，在这不再赘述，只列举1、2来 说明。选择开关在位置“1”和“2”的顺序功能图如下示: I0.1 R0 I0.0?I0.3 I0.0?I0.4 S1.0 S0.0 Q0.0 T101 Q0.3 T37 2S TTT11RRT T37 T101 2S 101 S1.1 S0.1 Q0.2 T38 Q0.1 T102 2S T38 T102 2S S0.2 S1.2 Q0.1 T39 2S Q0.2 T103 T39 T103 2S S0.3 S1.3 Q0.0 T40 2S Q0.3 T104 T40 T104 2S T41?I0.2 T41?I0.2 T105?I0.2 T105?I0.2 图1-3 选择开关在位置“1”和“2”的顺序功能图 2.5 电气控制系统电路图 电气控制系统电路图包括主电路图、控制电路图。 6 花式喷水池装置PLC控制梯形图的设计与调试 2.5.1 主电路图 如图所示为电气控制主电路。四台控制喷水管的电机分别为M1、M2、M3、M4。 、KM2、KM3、KM4分别控制M1、M2、M3、M4运行。FR1、FR2、FR3、接触器KM1 FR4分别为四台水泵电机过载保护用的热继电器;QS1、QS2、QS3、QS4分别为四台 水泵电机主电路的隔离开关;FU为主电路的熔断器。如图1-4所示; 2.5.2 控制电路图 如图所示为电控系统控制电路图。SB1为启动按钮;SB2为停止按钮;SB3 、SB4 、SB5、SB6分别为选择开关对应的1、2、3、4位置;系统在 PLC程序控制下运行，Q0.0~Q0.4控制线圈KM1~KM4,得电吸合。如图1-5所示; 7 自动化071 42 王春丽 2.6 系统程序设计 本系统分为两部分: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。 程序如下: ORGANIZATION_BLOCK MAIN:OB1 Network 6 TITLE=PROGRAM COMMENTS LSCR S0.1 BEGIN Network 7 Network 1 LD SM0.0 LD I0.0 S Q0.2, 1 AN I0.1 R Q0.3, 1 CALL SBR0 TON T38, 20 CALL SBR1 Network 8 CALL SBR2 LD T38 CALL SBR3 SCRT S0.2 END_ORGANIZATION_BLOCK Network 9 SUBROUTINE_BLOCK SBR_0:SBR0 SCRE TITLE=SUBROUTINE COMMENTS Network 10 BEGIN LSCR S0.2 Network 1 // 网络标 Network 11 // 网络注释 LD SM0.0 LD I0.3 S Q0.1, 1 EU R Q0.2, 1 S S0.0, 1 TON T39, 20 Network 2 Network 12 LSCR S0.0 LD T39 Network 3 SCRT S0.3 LD SM0.0 Network 13 S Q0.3, 1 SCRE TON T37, 20 Network 14 Network 4 LSCR S0.3 LD T37 Network 15 SCRT S0.1 LD SM0.0 Network 5 S Q0.0, 1 SCRE R Q0.1, 1 8 花式喷水池装置PLC控制梯形图的设计与调试 // 网络注释 TON T40, 20 LD I0.4 Network 16 EU LD T40 S S2.0, 1 SCRT S0.4 Network 2 Network 17 LSCR S2.0 SCRE Network 3 Network 18 LD SM0.0 LSCR S0.4 S Q0.0, 1 Network 19 R Q0.3, 1 LD SM0.0 TON T101, 20 R Q0.0, 1 Network 4 TON T41, 10 LD T101 Network 20 SCRT S2.1 LD T41 Network 5 SCRT S0.5 SCRE] Network 21 Network 6 SCRE LSCR S2.1 Network 22 Network 7 LSCR S0.5 LD SM0.0 Network 23 S Q0.1, 1 LD SM0.0 R Q0.0, 1 S Q0.0, 4 TON T102, 20 TON T42, 150 Network 8 Network 24 LD T102 LD T42 SCRT S2.2 R Q0.0, 4 Network 9 AN I0.2 SCRE SCRT S0.0 Network 10 Network 25 LSCR S2.2 SCRE Network 11 END_SUBROUTINE_BLOCK LD SM0.0 SUBROUTINE_BLOCK SBR_1:SBR1 S Q0.2, 1 TITLE=SUBROUTINE COMMENTS R Q0.1, 1 BEGIN TON T103, 20 Network 1 // 网络标题 9 自动化071 42 王春丽 Network 12 // 网络注释 LD T103 LD I0.5 SCRT S2.3 EU Network 13 LD I0.5 SCRE AN I0.2 Network 14 EU LSCR S2.3 OLD Network 15 S S1.0, 1 LD SM0.0 Network 2 S Q0.3, 1 LSCR S1.0 R Q0.2, 1 Network 3 TON T104, 20 LD SM0.0 Network 16 S Q0.0, 1 LD T104 S Q0.2, 1 SCRT S2.4 TON T43, 30 Network 17 R Q0.1, 1 SCRE R Q0.3, 1 Network 18 Network 4 LSCR S2.4 LD T43 Network 19 SCRT S1.1 LD SM0.0 Network 5 S Q0.0, 4 SCRE TON T106, 300 Network 6 Network 20 // LD T106 LSCR S1.1 R Q0.0, 4 Network 7 AN I0.2 LD SM0.0 SCRT S2.0 S Q0.1, 1 Network 21 // Network Title S Q0.3, 1 SCRE R Q0.0, 1 END_SUBROUTINE_BLOCK R Q0.2, 1 SUBROUTINE_BLOCK SBR_2:SBR2 TON T44, 30 TITLE=SUBROUTINE COMMENTS Network 8 BEGIN LD T44 Network 1 // 网络标hy题 SCRT S1.0 10 花式喷水池装置PLC控制梯形图的设计与调试 Network 9 LSCR S3.0 SCRE Network 3 Network 10 LD SM0.0 LD T44 S Q0.0, 1 ED TON T47, 20 LD T46 Network 4 ED LD T47 CTU C0, 5 SCRT S3.1 Network 11 Network 5 LD C0 SCRE AW<> T46, 300 Network 6 TON T46, 300 LSCR S3.1 Network 12 Network 7 LD C0 LD SM0.0 EU S Q0.1, 1 R S1.0, 2 R Q0.0, 1 S Q0.0, 4 TON T48, 20 Network 13 Network 8 LD T46 LD T48 R Q0.0, 4 SCRT S3.2 Network 14 Network 9 LDN I0.2 SCRE AW= T46, 300 Network 10 S S1.0, 1 LSCR S3.2 Network 22 // Network Title Network 11 // Network Comment LD SM0.0 END_SUBROUTINE_BLOCK S Q0.2, 1 SUBROUTINE_BLOCK SBR_3:SBR3 R Q0.1, 1 TITLE=SUBROUTINE COMMENTS TON T49, 20 BEGIN Network 12 Network 1 // 网络标题 LD T49 LD I0.6 SCRT S3.3 EU Network 13 S S3.0, 1 SCRE Network 2 Network 14 11 自动化071 42 王春丽 LSCR S3.3 Network 27 Network 15 LD SM0.0 LD SM0.0 R Q0.1, 1 S Q0.3, 1 TON T53, 20 R Q0.2, 1 Network 28 TON T50, 20 LD T53 Network 16 SCRT S3.7 LD T50 Network 29 SCRT S3.4 SCRE Network 17 Network 30 SCRE LSCR S3.7 Network 18 Network 31 LSCR S3.4 LD SM0.0 Network 19 R Q0.2, 1 LD SM0.0 TON T54, 20 S Q0.0, 4 Network 32 TON T51, 300 LD T54 Network 20 SCRT S4.0 LD T51 Network 33 SCRT S3.5 SCRE Network 21 Network 34 SCRE LSCR S4.0 Network 22 Network 35 LSCR S3.5 LD SM0.0 Network 23 R Q0.3, 1 LD SM0.0 TON T55, 20 R Q0.0, 1 Network 36 TON T52, 20 LD T55 Network 24 SCRT S4.1 LD T52 Network 37 SCRT S3.6 SCRE Network 25 Network 38 SCRE LSCR S4.1 Network 26 Network 39 LSCR S3.6 LD SM0.0 12 花式喷水池装置PLC控制梯形图的设计与调试 TON T56, 10 R Q0.2, 1 Network 40 TON T59, 20 LD T56 Network 52 SCRT S4.2 LD T59 Network 41 SCRT S4.5 SCRE Network 53 Network 42 SCRE LSCR S4.2 Network 54 Network 43 LSCR S4.5 LD SM0.0 Network 55 S Q0.3, 1 LD SM0.0 TON T57, 20 S Q0.0, 1 Network 44 R Q0.1, 1 LD T57 TON T60, 20 SCRT S4.3 Network 56 Network 45 LD T60 SCRE SCRT S4.6 Network 46 Network 57 LSCR S4.3 SCRE Network 47 Network 58 LD SM0.0 LSCR S4.6 S Q0.2, 1 Network 59 R Q0.3, 1 LD SM0.0 TON T58, 20 S Q0.0, 4 Network 48 TON T61, 300 LD T58 Network 60 SCRT S4.4 LD T61 Network 49 R Q0.0, 4 SCRE AN I0.2 Network 50 SCRT S3.0 LSCR S4.4 Network 61 Network 51 SCREy LD SM0.0 Network 62 // Network Title S Q0.1, 1 END_SUBROUTINE_BLOCK 13 自动化071 42 王春丽 第三章 设计的心得体会 经过这些天的苦苦奋斗，终于把设计完成了。在整个过程中，学会了如何去查询、收集整理资料;这个设计最主要的是程序的设计和调试，特别是调试过程，好多错误以前都没见过，通过查阅资料、询问同学等最终解决了问题。因为程序中用到的子程序的调用，刚开始时一直出现调试失败，后来经过仔细检查，发现子程序中出现了相互转换，最终找到问题并解决了。在画顺控图和流程图时，也费了一番周折。在主电路和控制电路中，更加熟悉了PC schematic和CAD的用法，对于图形至少修改了三遍才感到满意。还有文档的格式排版，自动生成目录等，可以说，从功能的实现到流程图的绘制，从程序的编写到程序的调试，从程序的调试到实验报告都凝聚着我的心血和汗水，但我感到和欣慰，因为毕竟经过自己的苦苦努力终于形成了一点小成果～ 在此设计中，学到了很多知识，不仅对于技术有了更深入的学习，而且对于一个项目的完成的工作时序也有了一定的了解。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，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。 这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了些问题，最后在肖老师和朱振学长的辛勤指导下终于解决了。同时，在肖老师的身上我学得到很多实用的知识，在次我表示感谢～同时，对给过我帮助的所有同学和指导老师再次表示忠心的感谢～ 14 花式喷水池装置PLC控制梯形图的设计与调试 参考文献 【1】孙德胜等.PLC操作实训(三菱)[M].北京:机械工业出版社，2007. 2】张扬等.S7-200PLC原理与应用系统设计[M].北京:机械工业出版社，2007. 【 【3】张万忠等.电器与PLC控制技术(第二版)[M]:北京:化学工业出版社，2007. 【4】吴明亮 蔡文忠主编 《可编程控制器实训教程》[M]化学工业出版社 2005年 5】 贾德胜等主编 《PLC应用开发实用子程序》[M] 人民邮电出版社 2006年 【 15