花式喷水池装置plc控制梯形图的设计与调试-本科论文.doc

成都航空职业技术学院

花式喷水池装置PLC控制梯形图的设计与调试

专 业：建筑楼宇智能化工程技术专业
课 程 名 称：可编程控制器技术
项 目 名 称: 花式喷水池的PLC控制
班 级: 312351
起 止 日 期: 2014.12.01～2014.12.05
指 导 教 师: 任老师

目录

一、课程设计题目.....................................3
二、课程设计目的.....................................3

三、课程设计要求.....................................3

四、 课程设计步骤.....................................4

1、 工艺分析 ......................................4
2、 PLC 选型.......................................4
3、 设计思路.......................................5
4、 I/O 地址分配..................................5
5、 接口图.........................................6
6、 工作流程图.....................................7
7、 梯形图.........................................8
8、 语句表程序....................................22

五、设计总结........................................26
六、 参考资料........................................26

一、 课程设计题目

花式喷水池装置PLC控制梯形图的设计与调试

二、课程设计目的

《可编程控制技术》课程设计是学生在校学习期间一个重要的学习环节。通过自己所学的电气控制及PLC的基础知识以及PLC的基本实验的体会，来进行分析综合、全面地考虑问题，联系实际，设计一个经济、实用及可靠的控制系统。使学生具备下列能力：
1.综合运用专业及基础知识，解决实际工程技术问题的能力；
2.查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力；
3.PLC工程绘图以及书写技术报告和编写技术资料的能力；
4.利用PLC应用系统设计的步骤及常用的设计方法进行控制系统设计的能力。

三、课程设计要求

1. 花式喷水池示意图

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。

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。

四、 课程设计步骤

1、工艺分析
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开关，就可改变控制方式，达到显现各种复合状态的要求。

2、PLC选型
从运行框图分析可以知道，系统共有开关量输入点8个，开关量输出点4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。CPU 222 输入电压：20.4‐28.2V DC/85‐264V AC(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。

3、设计思路
经小组成员分析及老师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。

4、I/O 地址分配

名称
地址
符号
说明
输入
启动按钮
I0.0
SB1
启动喷泉系统
单步开关
I0.7
SB4
选择是否单步状态
连续开关
IO.6
SB3
选择是否循环状态
停止按钮
I0.5
SB2
停止喷泉系统
1号方式选择开关
I0.1
SA-1
喷泉选择1号方式喷水
2号方式选择开关
I0.2
SA-2
喷泉选择2号方式喷水
3号方式选择开关
I0.3
SA-3
喷泉选择3号方式喷水
4号方式选择开关
I0.4
SA-4
喷泉选择4号方式喷水
输出
1号喷水阀工作
Q0.0
KM1
1号喷水阀喷水
2号喷水阀工作
Q0.1
KM2
2号喷水阀喷水
3号喷水阀工作
00.2
KM3
3号喷水阀喷水
4号喷水阀工作
Q0.3
KM4
4号喷水阀喷水

5、接线图
L(+) 220V AC L(-)
M
L+
L1
N
1L
I0.0
1M

KM2
Q 0.2
SA1-1
Q0.1
Q 0.0
I0.6
I0.5
I0.4
I0.1
I0.3
I0.2

L(+) 220V AC L(-)
SA1-4
CPU222
SA1-3
SA1-2
SA1

KM4
KM3
KM1
SB3
SB1
SB2
Q 0.3
33
2L

SB4
I0.7

220V AC
24V DC

6、工作流程图
开始
N
N
N
N
Y
Y
Y
Y
单步?

一起喷水30s
延时时1s后,YV4~
~YV1依次延时 2s通电,4~1号依次喷水
YV4~YV1依次
延时2s断电,4~1
号依次停喷
一起喷水30s
单步?
YV1，YV3通电,1~4号同喷水30s
循环次数=5?
延时3s后,YV2，YV4通电,YV1，YV3断电,1,3号
停喷,2,4号喷水
单步?
一起喷水30s
延时2s后,
YV4通电,4 号喷水
延时2s后,
YV3通电,3号喷水
延时2s后,
YV2通电,2号喷水

单步?
一起喷水15s
延时2s后,
YV1通电,
1号喷水
延时2s后,
YV2通电,
2号喷水
延时2s后,
YV3通电,
3号喷水
YV1,YV3通电,1,3号同时喷水
YV1~YV4依次延时,2s通电 ,1~4号
依次喷水
YV1通电,
1号喷水
YV4通电,
4号喷水
启动
启动
启动
启动
开关3
开关4
开关2
开关1
选择开关
N
Y

结束

7、梯形图

9、语句表程序
26

TITLE=程序注释
Network 1 // 网络标题
// 程序初始化
LD SM0.1
S M0.1, 1
Network 2
// S0.0启动
LSCR S0.0
Network 3
// 连续选择
LD I0.6
AN I0.7
S M0.1, 1
Network 4
// 单步选择
LD I0.7
AN I0.6
R M0.1, 1
Network 5
// 方式一启动
LD I0.1
A I0.0
SCRT S0.1
Network 6
// 方式二启动
LD I0.2
AN I0.0
SCRT S0.3
Network 7
// 方式三启动
LD I0.3
A I0.0
SCRT S0.5
Network 8
// 方式四启动
LD I0.4
A I0.0
SCRT S0.7
Network 9
// s0.0结束
SCRE
Network 10
// 方式1开始
LSCR S0.1
Network 11
// 四号喷水
LDN I0.5
= M0.2
TON T37, 20
Network 12
// 延时两秒三号喷水
LD T37
= M0.3
TON T38, 20
Network 13
// 延时两秒二号喷水
LD T38
= M0.4
TON T39, 20
Network 14
// 延时两秒1号喷水
LD T39
= M0.5
TON T40, 150
Network 15
// 一起喷水15s
LD T40
SCRT S0.2
Network 16
// 方式一结束
SCRE
Network 17
// 连续单步选择
LSCR S0.2
Network 18
// 连续选择
LD M0.1
SCRT S0.1
Network 19
// 单步选择
LDN M0.1
SCRT S0.0
Network 20
// 选择结束
SCRE
Network 21
// 方式二开始
LSCR S0.3
Network 22
// 一号喷水
LDN I0.5
= M0.7
TON T41, 20
Network 23
// 延时两秒2号喷水
LD T41
= M2.5
TON T42, 20
Network 24
// 延时两秒三号喷水
LD T42
= M2.6
TON T43, 20
Network 25
// 延时两秒4号喷水
LD T43
= M1.0
TON T44, 300
Network 26
// 一起喷水30秒
LD T44
SCRT S0.4
Network 27
// 方式二结束
SCRE
Network 28
// 方式选择
LSCR S0.4
Network 29
// 连续选择
LD M0.1
SCRT S0.3
Network 30
// 单步选择
LDN M0.1
SCRT S0.0
Network 31
// 选择结束
SCRE
Network 32
// 方式三开始
LSCR S0.5
Network 33
// 一号三号喷水
LDN I0.5
= M1.1
TON T45, 30
Network 34
// 一三断电二四喷水
LD T45
= M1.2
TON T46, 30
Network 35
// 循环五次
LD T46
LD C20
CTU C20, 5
Network 36
// 一三通电同时喷水30秒
LD C20
TON T47, 300
Network 37
// 进入方式选择
LD T47
SCRT S0.7
Network 38
// 方式三结束
SCRE
Network 39
// 方式选择
LSCR S0.6
Network 40
// 连续选择
LD M0.1
SCRT S0.5
Network 41
// 单步选择
LDN M0.1
SCRT S0.0
Network 42
// 选择结束
SCRE
Network 43
// 方式四
LSCR S0.7
Network 44
// 一号通电
LDN I0.5
= M1.3
TON T48, 20
Network 45
// 延时两秒二号喷水
LD T48
= M1.4
TON T49, 20
Network 46
// 延时两秒3号喷水
LD T49
= M1.5
TON T50, 20
Network 47
// 延时两秒4号喷水一起喷水30s
LD T50
= M1.6
TON T51, 300
Network 48
// 四号停喷
LD T51
= M1.7
TON T52, 20
Network 49
// 3号停喷
LD T52
= M2.7
TON T53, 20
Network 50
// 2号停喷
LD T53
= M3.0
TON T54, 20
Network 51
// 1号停喷延时一秒
LD T54
= M2.0
TON T55, 10
Network 52
// 执行s0.1
LD T55
SCRT S1.0
Network 53
// s0.7结束
SCRE
Network 54
// s1.0开始
LSCR S1.0
Network 55
// 四号喷水
LD I0.5
= M2.1
TON T56, 20
Network 56
// 3号喷水
LD T56
= M2.2
TON T57, 20
Network 57
// 2号喷水
LD T57
= M2.3
TON T58, 20
Network 58
// 1号喷水一起喷水30s
LD T58
= M2.4
TON T59, 300
Network 59
// 转到s1.1
LD T59
SCRT S1.1
Network 60
// s0.7结束
SCRE
Network 61
// s1.1开始
LSCR S1.1
Network 62
// 连续选择
LD M0.1
SCRT S0.7
Network 63
// 单步选择
LDN M0.1
SCRT S0.0
Network 64
// 结束
SCRE
Network 65
// 电机4控制
LD M0.2
AN T40
LD M1.0
AN T44
OLD
LD T45
AN T46
OLD
LD C20
AN T47
OLD
LD M1.6
AN M2.0
OLD
LD M2.1
AN T59
OLD
= Q0.3
Network 66
// 电机3控制
LD M0.3
AN T40
LD M2.6
AN T44
OLD
LD M1.1
AN T45
OLD
LD C20
AN T47
OLD
LD M1.5
AN M3.0
OLD
LD M2.2
AN T59
OLD
= Q0.2
Network 67
// 电机2控制
LD M0.4
AN T40
LD M2.5
AN T44
OLD
LD T45
AN T46
OLD
LD C20
AN T47
OLD
LD M1.4
AN M2.7
OLD
LD M2.3
AN T59
OLD
= Q0.1
Network 68
// 电机1控制
LD M0.5
AN T40
LD M0.7
AN T44
OLD
LD M1.1
AN T45
OLD
LD C20
AN T47
OLD
LD M1.3
AN M1.7
OLD
LD M2.0
AN T59
OLD
= Q0.0

五、 设计总结及心得体会
本次PLC课程设计题目与实际生活联系紧密，使我充分认识到了这门课程的实际意义和现实重要性。通过本次课程设计我掌握了电气控制的原理设计的基本方法，并能达到熟练使用可编程控制器实现简单控制系统的控制要求，尤其是对于顺序控制指令的使用。基本可以熟练地进行系统外围电路设计、接线、编程、调试等工作。
我所设计的课题目相对较简单，采用顺序控制设计思路清晰、易于理解。但是我的准备工作做的不全面，在完全掌握设计资料前盲目设计，被一些小问题困扰，浪费很多时间。光是画顺序功能图及梯形图就用了一天时间，录入程序花费一晚上，而查找编译错误及非致命性错误居然花费一上午。大部分时间基本上都是做无用功的，效率很低。
通过本次课程设计，我学到很多东西，不只是PLC这门课程的知识，还体会到了很多道理。从刚拿到题目时的无从下手到盲目翻阅资料的同时居然忘记看老师给的重要设计指导，从完成设计大体框架的兴奋到被小问题阻碍的不知所措，直到最后多方请教、多方咨询终于完成设计，收获了满满的成就感。最重要的是让我明白：坚持就是胜利。最简单却最有效的成功方法。
六、 参考资料
1．设计规范
《中华人民共和国法定计量单位》
《国际单位制及应用》GB3100-93
《智能建筑设计标准》（上海市标准DBJ08-47-95）
《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16－92
2．设计手册、教材
《建筑弱电工程设计安装手册》
《民用建筑电气设计手册》（TU24—62—4319）
《建筑电气设备选型手册》（TU85—0231）
《智能建筑电气设计手册》（TU85—62—7414）
《建筑给排水工程技术》（教材）
《可编程控制技术》（教材）