喷泉控制系统程序设计(一).doc

沈阳理工大学课程设计
目录
前言 1
1课程设计的任务和要求 2
1.1课程设计的任务 2
1.2课程设计的基本要求 2
2总体设计 3
2.1PLC选型 3
2.1.1 PLC选型依据 3
2.1.2 PLC类型的选择 5
3 PLC程序设计 6
3.1设计思想 6
3.2端子接线图 7
3.3顺序功能图 8
3.4 PLC梯形图 9
4.程序调试说明 15
结束语 16
参考文献 17

17

前言
可编程序控制器是以微处理器为核心，综合了微电子及时、自动化技术、网络通讯技术于一体的通信工业控制装置。英文缩写为PC或者PLC。它具有体积小、功能强、程序设计简单、灵活通用、维护方便等一系列有点，特别是它的高可靠性和较强的适应恶劣工业环境的能力，使其在机械、能源、化工、交通电力等领域得到了越来越广泛的应。
本课程设计的教学目标是使学生掌握机电传动控制系统的基本原理、PLC控制电路的设计方法以及继电器接触器控制电路的PLC改造方法。
通过本学期对机电传动控制基础课程的学习，初步掌握了设计和调试PLC控制电路的能力。为了更好的掌握PLC控制电路的设计方法和熟练掌握独立涉及调试程序的能力，而进行本学科的课程设计任务。

1课程设计的任务和要求
1.1课程设计的任务
喷泉控制系统程序设计（一）
1.2课程设计的基本要求
1）喷泉控制要求为“A、D同时喷6秒，并左右摆动—A、C同时喷7秒并旋转—B、D同时喷10秒并旋转—A、C、B同时喷5秒并摆动--2秒后再循环”
2）每个喷头工作时，都连带红、绿、黄、蓝四个彩灯间隔0.1s循环发光。
3）喷泉可以实现手动、单周期、连续三种操作方式。
4）当选择连续时，要求循环20次后终止循环，发出声光间断报警，按停止按钮终止报警。
2.设计要求：
1）画出端子分配图和顺序功能图
2）设计并调试PLC控制梯形图
3）设计说明书

2总体设计

2.1PLC选型
2.1.1 PLC选型依据
1.选用规模合适的PLC
PLC规模的大小是用输入输出（I/O）点数来衡量的，也就是选择合适I/O点数的PLC。因此在选用PLC时，首先应对与PLC相连的全部输入，输出装置进行统计，并区分输出的性质及所需电压，电流的大小和种类。确定全部的I/O点数，再加上10%~15%的备用量，用来输出的扩展。这样就可以计算出系统需要的总I/O点数，作为输入输出点数估算数据。本次喷泉系统设计共有输入输出点41个，全部为开关量，其中输入点11个，输出点30个。

2.确定内存容量的大小小
内存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。一般用户程序区的内存容量与开关量I/O点数以及用户程序的编写质量等有关。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替代。估算时，可用经验公式：
总存储字数＝开关量I/O点数*（150~200）
计算后还可以考虑10%~25%的存储余量。由于科技的飞速发展PLC的内存的大小足够我们设计的喷泉使用，所以可以不考虑在内。

3.控制功能的选择
简单PLC的运算功能包括逻辑运算、计时和计数功能；普通PLC的运算功能还包括数据移位、比较等运算功能；较复杂运算功能有代数运算、数据传送等；大型PLC中还有模拟量的PID运算和其他高级运算功能。

4.机型的选择
(1)PLC的类型
PLC按结构分为整体型和模块型两类，按应用环境分为现场安装和控制室安装两类；按CPU字长分为1位、4位、8位、16位、32位、64位等。从应用角度出发，通常可按控制功能或输入输出点数选型。整体型PLC的I/O点数固定，因此用户选择的余地较小，用于小型控制系统；模块型PLC提供多种I/O卡件或插卡，因此用户可较合理地选择和配置控制系统的I/O点数，功能扩展方便灵活，一般用于大中型控制系统。

(2)输入输出模块的选择
输入输出模块的选择应考虑与应用要求的统一。例如对输入模块，应考虑信号电平、信号传输距离、信号隔离、信号供电方式等应用要求。对输出模块，应考虑选用的输出模块类型，通常继电器输出模块具有价格低、使用电压范围广、寿命短、响应时间较长等特点；

5.经济性的考虑
选择PLC时，应考虑性能价格比。考虑经济性时，应同时考虑应用的可扩展性、可操作性、投入产出比等因素，进行比较和兼顾，最终选出较满意的产品。输入输出点数对价格有直接影响，所以应该选择合适点数的PLC。

2.1.2 PLC类型的选择
因为总点数<256，所以选择SIEMENS公司的S7-200小型机。其主要特点是：指令丰富、内置集成功能、模块扩展功能；具有实时通讯特性；可靠性高适应性强、性价比高等特点。西门子 S7-200 是模块化PLC，它是由CPU模块、扩展弄、模块和总线连接电缆构成。
详细型号为：6ES7 216-2BD23-0XB8 CPU226 继电器输出,11输入/30输出

3 PLC程序设计
3.1设计思想

根据课题要求的喷泉喷水花样，采用步进控制的方式，无疑是最佳的方案，同时也决定了程序的设计方向。步进控制设计，是根据系统的功能，以每一步为核心，以步与步之间的转换条件为触发信号，以各步对应的动作功能为驱动，从首步开始一步一步地设计梯形图，直到完成整个程序为止的设计方法。这种设计方法是一步一步地进行设计，所以不容易出错，还可以提高设计效率。那么首先就应该根据课题画出顺序功能图。这样一来每一步的条件和动作就可以确定了。
为了增加程序的易读性和方便软件和外部硬件的拓展，我把程序大致分为3部分：第一部分是控制整个程序的顺序控制程序段。是用来完成四种喷水花样的顺序变化和单周期、连续的控制。第二部分是用来控制彩灯循环闪烁与0.1s间隔的灯光循环闪烁程序段。彩灯的循环点亮，以A喷头的四个彩灯为例。当按下启动按钮时，会触发一个步，这里就叫它M2.0。当M2.0被出发后，程序执行该步。该步由4个定时器循环控制，从而达到4个彩灯循环点亮的目的。第三部分是集中输出程序段。分别对A、B、C、D四个喷头和对应的彩灯进行集中输出控制。这种设计方法不仅调理清晰，也大大的增加了易读性和拓展性。只要简单的改动就可以达成不同喷水方案。

3.2端子接线图

图3.1端子接线图

3.3顺序功能图

图3.2顺序功能图

3.4PLC梯形图

灯光循环控制

4.程序调试说明

调试过程中，四个颜色一起亮
解决办法：
打开监控程序，仔细检查程序的执行过程，同时对照已经设计好的梯形图，找出问题的所在。最后，经过几次反复排查，在执行每个颜色输出时，应用其他颜色输出的常闭触点串联。将程序修改后重新运行，观察各步执行情况，均满足课程设计的功能要求。

结束语

通过本次课程设计的学习和研究，我发现自己在PLC的顺序功能图的设计方面还存在不足之处，并以此次的课程设计为契机，努力打好对机电传动设计方面的基础。与此同时，我更加深刻的体会到将所学到的知识应用到实际设计之中时的那份喜悦之情。在这次课程设计过程中，我不仅更加牢固的掌握了PLC控制电路的设计和调试的方法，还了解到PLC的应用对生产实践的意义重大。更好的掌握和运用先进的PLC技术，将对我国的工业化发展起到积极地推动作用。
最后，也是最重要的，感谢指导老师一直以来的细心指导。老师教给我
的不仅是一种严谨的治学态度，更是一种对工作认真负责的良好作风。

参考文献
（1）陈白宁，段智敏，刘文波，《机电传动控制基础》 东北大学出版社
（2）《PLC编程及应用》 廖常初 机械工业出版社