課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程：電氣控制與PLC課程設(shè)計(jì)題目：花式噴水池的PLC控制的設(shè)計(jì)專業(yè)班級：智能制造202

目錄TOC\o"1-3"\h\u一.引言 11.1課程研究背景 11.2西門子S7-1200簡介 2二.系統(tǒng)的控制要求 22.1花式噴水池示意圖 62.2控制要求 62.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路 4三.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 53.1設(shè)備選型 53.2I/O端子的地址分配 63.3外部接線圖 6四．系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 64.1流程圖 64.2程序圖 64.3仿真圖 6五．課程總結(jié) 6

一.引言1.1課程研究背景花式噴水池是近年來出現(xiàn)的一種園林建筑與花式觀賞相結(jié)合的一種產(chǎn)物。隨著可編程控制器在我國的迅速發(fā)展，對花式噴泉的控制要求也越來越高，使得越來越多的控制部分需要可編程控制器來實(shí)現(xiàn)。在游人和居民經(jīng)常光顧的場所，如公園、廣場、旅游景點(diǎn)及一些知名建筑前，經(jīng)常會修建一些噴泉供人們休閑、觀賞。這些噴泉按一定的規(guī)律改變噴水式樣，如果再與五顏六色的燈光相配合，在和和諧優(yōu)雅的音樂中，更使人心曠神怡，流連忘返。本文講述的是如何利用PLC控制噴泉噴水方式，產(chǎn)生各樣的樣式，本文結(jié)合任務(wù)設(shè)計(jì)書的要求，以4環(huán)花式噴泉為研究對象，采用了西門子S7--1200系列可編程序控制器作為噴泉的控制器。對花式噴水池的控制系統(tǒng)的，息功能進(jìn)行了分析，闡述了可編程控制器的組成和工作原理。并提出了噴水池硬件的各組成模塊及詳細(xì)的硬件模塊設(shè)計(jì)方案。本設(shè)計(jì)改善了噴泉系統(tǒng)的控制品質(zhì)，并真正地達(dá)到了實(shí)時控制的要求。1.2西門子S7-1200簡介S7-1200是SIMATICS7-1200的簡稱，是一款緊湊型、模塊化的PLC，可完成簡單邏輯控制、高級邏輯控制、HMI和網(wǎng)絡(luò)通信等任務(wù)的控制器。新的模塊化SIMATICS7-1200控制器是西門子新推出產(chǎn)品的核心，可實(shí)現(xiàn)簡單卻高度精確的自動化任務(wù)。SIMATIC

S7-1200控制器實(shí)現(xiàn)了模塊化和緊湊型設(shè)計(jì)，功能強(qiáng)大、投資安全并且完全適合各種應(yīng)用

。單機(jī)小型自動化系統(tǒng)的完美解決方案。對于需要網(wǎng)絡(luò)通信功能和單屏或多屏HMI的自動化系統(tǒng)，易于設(shè)計(jì)和實(shí)施。具有支持小型運(yùn)動控制系統(tǒng)、過程控制系統(tǒng)的高級應(yīng)用功能。可擴(kuò)展性強(qiáng)、靈活度高的設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)最高標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)通信的通信接口以及一整套強(qiáng)大的集成技術(shù)功能，使該控制器成為完整、全面的自動化解決方案的重要組成部分。SIMATICHMI基礎(chǔ)面板的性能經(jīng)過優(yōu)化，旨在與這個新控制器以及強(qiáng)大的集成工程組態(tài)完美兼容，可確保實(shí)現(xiàn)簡化開發(fā)、快速啟動、精確監(jiān)控和最高等級的可用性。正是這些產(chǎn)品之間的相互協(xié)同及其創(chuàng)新性的功能，幫助您將小型自動化系統(tǒng)的效率提升到一個前所未有的水平。用于可擴(kuò)展設(shè)計(jì)中緊湊自動化的模塊化概念。實(shí)現(xiàn)了通信簡便，有效的技術(shù)任務(wù)解決方案，并完全滿足一系列的獨(dú)立自動化系統(tǒng)的應(yīng)用需求。在工程組態(tài)中實(shí)現(xiàn)最高效率。不需要專用編程電纜和以太網(wǎng)擴(kuò)展模塊，減少了安裝空間和成本。二.系統(tǒng)的控制要求2.1花式噴水池的結(jié)構(gòu)2.1花式噴水池的結(jié)構(gòu)2.2控制要求（1）控制器電源開關(guān)接通后，按下啟動按鈕，噴水裝置即開始工作。按下停止按鈕，則停止噴水。工作方式由“選擇開關(guān)”和“單步/連續(xù)”開關(guān)來決定。（2）“單步/連續(xù)”開關(guān)在單步位置時，噴水池只運(yùn)行一個循環(huán)；在連續(xù)位置時，噴水池反復(fù)循環(huán)運(yùn)行。（3）

方式選擇開關(guān)用以選擇噴水池的噴水花樣，1～4號噴水管的工作方式選擇如下：選擇開關(guān)在位置“1”——按下啟動按鈕后，4號噴水，延時2s，3號噴水，再延時2s，2號噴水，再延時2s，1號噴水，接著一起噴水15s為一個循環(huán)。選擇開關(guān)在位置“2”——按下啟動按鈕后，1號噴水，延時2s，2號噴水，再延時2s，3號噴水，再延時2s，4號噴水，接著一起噴水30s為一個循環(huán)。選擇開關(guān)在位置“3”——按下啟動按鈕后，1、3號同時噴水，延時3s后，2、4號同時噴水，1、3號停止噴；交替運(yùn)行5次后，再1～4號全部噴水30s為一個循環(huán)。選擇開關(guān)在位置“4”——按下啟動按鈕后，噴水池1～4號水管的工作順序?yàn)椋?→2→3→4按順序延時2s噴水，然后一起噴水30s后，1、2、3和4號水管分別延時2s停水，再等待1s，由4→3→2→1反序分別延時2s噴水，然后再一起噴水30s為一個循環(huán)。（4）不論在什么工作方式，按下停止按鈕，噴水池停止工作，所有存儲器復(fù)位。2.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路依據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，在花式噴水池控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中主要考慮一下幾點(diǎn)：（1）確定I/O設(shè)備。根據(jù)花式噴水次控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)的輸入設(shè)備如選擇開關(guān)和按鈕等。輸出設(shè)備如電機(jī)等。（2）根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)選擇合適的PLC類型。（3）分配I/O點(diǎn)，分配PLC的輸入輸出點(diǎn)（4）設(shè)計(jì)花式噴水次的要求設(shè)計(jì)出梯形圖（5）設(shè)計(jì)出相應(yīng)的程序。（6）將程序輸入PLC進(jìn)行軟件測試，查找錯誤改正，直至程序符合要求為止。從控制要求可以看出，輸入信號需要一個啟動按鈕SF1（I0.0）來完成噴泉的啟動，還需要一個停止按鈕SF2（I0.1）用來停止運(yùn)行。噴泉樣式的選擇開關(guān)有4個，模式1選擇開關(guān)SF2、模式2選擇開關(guān)SF3、模式3選擇開關(guān)SF4和模式4選擇開關(guān)SF5，以及連續(xù)/單步開關(guān)SF6，共有7個輸入信號。輸出信號有4個，分別是1號接觸器QA0，2號接觸器QA1，3號接觸器QA2，4號接觸器QA3。三.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1設(shè)備選型系統(tǒng)選用的是西門子可編程序控制器S7-1200系列，根據(jù)控制要求，系統(tǒng)所需的輸入信號為8點(diǎn)，輸出信號為4點(diǎn)，可選用PLC的型號為CPU1214C，選用6ES7214-1AG40-0XB0。它共有14個開關(guān)量輸入點(diǎn)，10個輸出點(diǎn)；100kB工作存儲器；24VDC電源，板載DI14x24VDC漏型/源型，DQ10x24VDC和AI2；板載6個高速計(jì)數(shù)器和4路脈沖輸出；信號板擴(kuò)展板載I/O；多達(dá)3個用于串行通信的通信模塊；多達(dá)8個用于I/O擴(kuò)展的信號模塊；0.04ms/1000條指令；PROFINET接口，用于編程、HMI以及PLC間數(shù)據(jù)通信，能夠滿足系統(tǒng)的控制要求，其PLC的CPU實(shí)物及I/O接線如下圖所示。圖3.1CPU實(shí)物線圖圖3.2I/O接線圖3.2I/O端子的地址分配表3.1I/O端子分配表輸入信號輸出信號序號功能元件地址序號控制對象元件地址1啟動按鈕SF0M11.01噴水池工作指示QA0Q0.02停止開關(guān)SFSM11.121號噴水電機(jī)QA1Q0.13選擇開關(guān)1SF1M11.232號噴水電機(jī)QA2Q0.24選擇開關(guān)2SF2M11.343號噴水電機(jī)QA3Q0.35選擇開關(guān)3SF3M11.44號噴水電機(jī)QA4Q0.46選擇開關(guān)4SF4M11.57單步連續(xù)開關(guān)SF6M11.6(1)水池控制電源開關(guān)接通后，工作方式由“選擇開關(guān)”和“單步/連續(xù)”開關(guān)來決定。(2)“單步/連續(xù)”開關(guān)在單步位置時，噴水池只運(yùn)行一個循環(huán)，在連續(xù)位置時，晴水池反復(fù)循環(huán)運(yùn)行。按下啟動按鈕，噴水裝置即開始工作。按下停止按鈕，則停止噴水。當(dāng)選擇開關(guān)在SF1時，按動啟動按鈕時程序自動進(jìn)入s0.1運(yùn)行，程序運(yùn)行到最后時自行判斷是單步或連續(xù)，就入戲一個環(huán)節(jié)：當(dāng)選擇開關(guān)在SF2\SF3\SF4時同上。3.3主電路圖圖3.3主電路圖四．系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1花式噴水池的自動控制功能流程圖圖4.1功能流程圖4.2花式噴水池的自動控制功能程序圖根據(jù)控制流程圖再設(shè)計(jì)出梯形圖程序，用定時器對各樣式的整個過程進(jìn)行定時，然后再利用比較指令對定時器的ET端輸出的定時實(shí)際值大小作出比較，從而做出相應(yīng)的簡易噴水停水操作。程序如下圖所示：程序段1和2組成電源開關(guān)，程序段3是單步連續(xù)開關(guān)，程序段4、5、6、7是各開關(guān)互鎖。樣式一：選擇開關(guān)在位置“1”——按下啟動按鈕后，4號噴水，延時2s，3號噴水，延時2s，2號噴水，再延時2s，1號噴水，接著一起噴水15s為一個循環(huán)。樣式二：選擇開關(guān)在位置“2”——按下啟動按鈕后，1號噴水，延時2s，2號噴水，再延時4s，3號噴水，再延時6s，4號噴水，接著一起噴水30s為一個循環(huán)。樣式三：選擇開關(guān)在位置“3”——按下啟動按鈕后，1、3號同時噴水，延時3s后，2、4號同時噴水，1、3號停止噴；交替運(yùn)行5次后，再1～4號全部噴水30s為一個循環(huán)。樣式四：選擇開關(guān)在位置“4”——按下啟動按鈕后，噴水池1～4號水管的工作順序?yàn)椋?→2→3→4按順序延時2s噴水，然后一起噴水30s后，1、2、3和4號水管分別延時2s停水，再等待1s，由4→3→2→1反序分別延時2s噴水，然后再一起噴水30s為一個循環(huán)。4..3仿真圖4.3仿真圖五．課程總結(jié)這次課程設(shè)計(jì)是對花式噴水池的PLC控制，讓我更佳熟悉了關(guān)了PLC的梯形圖，指令表，通過這些，從側(cè)面也加深了我對PLC的理解，以前在上課所不懂的地方和動手能