花式喷水池PLC控制

黑龙江大学课程设计说明书学院：机电工程学院专业：电气工程及其自动化课程名称：专业方向课程设计设计题目：花式喷水池的PLC控制姓名：学号：指导教师：成绩：I内容摘要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。本设计书采用了西门子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分析，详细介绍了系统的硬件配置、设计方案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。关键词花式喷水池装置；CPU222；顺序控制II目录内容摘要............................................................I关键词..............................................................I第一章绪论.........................................................11.1花式喷水池PLC控制程序的设计与调试内容简介....................11.1.1花式喷水池示意图..........................................11.1.2设计任务和要求............................................11.2花式喷水池PLC控制程序的设计与调试课题要求....................21.3花式喷水池PLC控制程序的设计与调试设计思想....................2第二章花式喷水池PLC控制系统的硬件电路设计.........................42.1花式喷水池PLC控制系统运行框图................................42.2花式喷水池PLC控制系统PLC选型................................52.3花式喷水池PLC控制系统I/O分配表..............................52.3花式喷水池PLC控制系统I/O接线图..............................62.4花式喷水池PLC控制程序的梯形图................................6第三章花式喷水池PLC控制系统的电气设计.............................73.1花式喷水池PLC控制程序的主电路设计............................73.2花式喷水池PLC控制程序的元件明细..............................8总结................................................................9参考文献...........................................................10致谢...............................................................11附录...............................................................121第一章绪论1.1花式喷水池PLC控制程序的设计与调试内容简介1.1.1花式喷水池示意图在图（a）中，4为中间喷水管，3为内环状喷水管，2为一次外环形状喷水管，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。1.1.2设计任务和要求（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，喷水池只运行一次循环；在连续位置时，喷水池运行一直继续下去。（3）方式选择开关用来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：①选择开关在位置“1’时。按下启动按钮后，4号喷水，延时2s后，3号也喷水，延时2s后，2号接着喷水，再延时2s，1号喷水，这样，一起喷水15s后停下。若在连续状态时，将继续循环下去。②选择开关在位置“2”时。按下启动按钮后，1号喷水，延时2s后，2号喷水，延时2s后，3号接着喷水，再延时2s，4号喷水，这样，一起喷水30s后再停下。若在2连续状态时，将继续循环下去。③选择开关在位置“3”时。按下启动按钮后，1、3号同时喷水，延时3s后，2、4号喷水，1、3号停止喷水；交替运行5次后，1-4号全喷水，30s后停止。若在连续状态时，将继续循环下去。④选择开关在位置“4”时。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接顺序延时2s喷水，然后一起喷水30s，1、2、3和·4号分别延时2s停水，再延时1s，由4—3—2—1反向顺序按2s顺序喷水，一起喷水30e后停止。若在连续状态时，将继续循环下去。（4）不论在什么工作方式下，按下停止按钮，喷水池将停止运行。1.2花式喷水池PLC控制程序的设计与调试课题要求本次的设计要求如下：1.画出运行框图；2.采用PLC控制，列出输入输出点分配表；3.画出PLC的输入输出设备的接线图；4.利用STEP7-Micro/WIN32软件完成梯形图、指令表的程序设计与调试；5.完成课程设计说明书1.3花式喷水池PLC控制程序的设计与调试设计思想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1时，按动启动按钮时程序自动进入开关1对应该的程序运行，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2、3、4时同上。34.工艺流程图电源PLC控制面板电动机电磁阀4第二章花式喷水池PLC控制系统的硬件电路设计2.1花式喷水池PLC控制系统运行框图在许多休闲广场、景区或游乐场里，经常看到喷水池按一定的规律喷水或变化式样，若在夜晚配上各种彩色的灯光显示，更加迷人。设计一花式喷水池，采用PLC控制是比较方便的，在花式喷水时序确定的前提下，可以通过改变时序或者改变控制卉关，就可改变控制方式，达到显现各种复合状态的要求。经分析及组员的建议本设计题目使用顺序控制指令完成，思路清晰、易于理解。而顺序控制指令是PLC生产厂家为用户提供的可视功能图编程简单化和规范化的指令。本设计中使用顺序控制指令虽梯形图网络众多，操作比较繁琐，但思路清晰、易于理解。故选择顺序控制指令完成。本设计中涉及可选择的分支和链接、跳转和循环。分析系统及控制要求绘出如下运行框图,如图2-1所示开始1号方式2号方式3号方式4号方式单步？单步？单步？单步？结束YYYYNNNN图2-1系统运行框图52.2花式喷水池PLC控制系统PLC选型从2.1运行框图分析可以知道，系统共有开关量输入点7个，开关量输出点5个。本系统采用西门子S7-200系列PLC进行控制。如果选用CPU226PLC或CPU224PLC，价格较高，浪费较大。参照西门子S7-200产品目录，主机CPU222.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。CPU222输入电压：20.4‐28.2VDC/85‐264VAC(43‐63Hz),集成了8输入/6输出共14个数字量I/O点。可连接2个扩展模块。2.3花式喷水池PLC控制系统I/O分配表该系统需7个输入和5个输出，由以上知选CPU222即可满足要求（CPU222有8输入和6输出）。I/O分配表如下图所示。名称地址符号说明输入启动按钮I0.0SF0启动喷泉系统1号方式选择开关I0.1SF1喷泉选择1号方式喷水2号方式选择开关I0.2SF2喷泉选择2号方式喷水3号方式选择开关I0.3SF3喷泉选择3号方式喷水4号方式选择开关I0.4SF4喷泉选择4号方式喷水单步/循环选择开关I0.5SF5选择是否是循环状态停止按钮I0.6SF6停止喷泉系统输出喷水池工作指示Q0.0EA1喷水池工作指示灯亮1号喷水阀工作Q0.1MB11号喷水阀工作2号喷水阀工作Q0.2MB22号喷水阀工作3号喷水阀工作Q0.3MB33号喷水阀工作4号喷水阀工作Q0.4MB44号喷水阀工作62.3花式喷水池PLC控制系统I/O接线图2.4花式喷水池PLC控制程序的梯形图本系统采用STEP7MicroWINSP4（S7-200）V4.0软件调试，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，共有69个网络。调试过程所设计梯形图见附录7第三章花式喷水池PLC控制系统的电气设计3.1花式喷水池PLC控制程序的主电路设计下图为花式喷水池的主电路图。QF为空气开关，起保护作用；KM0控制三相异步电动机起步运行，KM1、KM2、KM3、KM4分别通过控制四个电磁阀的通断来控制喷水管喷水。图3-1主电路图83.2花式喷水池PLC控制程序的元件明细表3-1花式喷水池PLC控制程序的元件明细序号器件名称型号主要参数数量1PLCS7-200CPU2228输入/6输出12塑料外壳式低压断路器DZ20Y-100/330050/60Hz;800V;400A13电动机100L2M-43KW;380V;23A14熔断器RL1-15500V;10A55电磁继电器HH52PDC24V;10A;10V56直流电源NES-50-2450W;24V17旋转开关LW5D-1650Hz;500V;5.5Kw9总结通过这次课程设计使我懂得了理论与实践结合起来的重要性。在设计的过程中遇到了各种各样的问题。同时在发现自己的不足之处，例如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。通过这次课程设计使我对PLC有了进步的掌握。在本次设计中，遇到了大量的以前没有学到过的知识。这时图书馆和网络成了我的好助手。在查阅资料的过程中，判断优劣、取舍相关知识，不知不觉中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，在以后的工作中肯定会遇到许多未知的领域，有了自主学习的能力这方面的能力便会使我受益非浅。10参考文献[1]王宗才.机电传动与控制.北京：电子工业出版社，2011.[2]易传禄.可编程序控制器应用指南.上海：上海科普出版社,2006.[3]王永华.现代电气及可编程技术.北京：机械工业出版社,1997.[4]程周.电气控制与PLC原理及应用.北京:电子工业出版社,2003[5]方承远.工厂电气控制技术.北京:机械工业出版社,2004.[6]王永华.现代电气及可编程技术.北京:机械工业出版社,1997.[7]汤以范.电气与可编程序控制器技术.北京:机械工业出版社,2005.[8]刘子林.电机与电气控制.北京:北京:电子工业出版社,200311致谢最后感谢学院和老师给了我们这次宝贵的实践机会，对我们的能力提高非常有帮助。感谢XXX老师不辞劳苦的辛勤指导，对每个简单或难的问题都予以深刻的解答，使我又学到了很多的知识。从这次课程设计中，我更加看清了自己的不足之处。为了搞好这次课程设计，通过查阅资料以及在老师的帮助下，最终基本达到了设计目的。通过实践，巩固了理论知识的学习，提高了实际应用所学知识的能力，还积累了许多宝贵的经验。在这次的设计实践