1、學號電氣控制與可編程控制技術課程設計（2009級本科）題目：基于S7200PLC的自動噴泉控制系統設計系（部）院：物理與機電工程學院專業：電氣工程及其自動化作者姓名：趙桓指導教師：張靜職稱:副教授完成日期：2012年12月14日課程設計任務書2012年秋季學期學生姓名趙桓學號專業方向電力系統班級09級（1）班題目名稱基于S7-200PLC的自動噴泉控制系統設計一、設計的技術要求：有16個彩燈代表16個噴頭，有4個選擇按鈕，如下圖所示。采用S7-200PLC進行控制，實現四種及其以上的自動噴泉花樣二、設計的主要內容與要求：1 .完成控制系統的硬件設計，主要包括：電氣元件的選擇、電氣原理圖設計、可

2、編程控制器輸入輸出接線圖設計及控制面板設計等。2 .完成控制梯形圖的軟件設計，主要包括：控制程序流程圖設計、梯形圖程序設計及仿真調試。3 .完成課程設計說明書的撰寫，主要包括：封面、目錄、設計任務書、設計總體思路、硬件設計、軟件設計、總結體會、參考文獻等三、設計進度及安排：三、設計進度安排：第一周：星期一、二講解設計課題內容、布置任務及要求星期三、四PLC輸入輸出接線圖，初步設計星期五梯形圖，控制面板圖初步設計第二周：星期一、二PLC輸入輸出接線圖，梯形圖，控制面板的修改星期三、四繪圖，系統仿真調試，寫說明書及操作使用說明星期五完善上述設計內容，裝訂設計說明書，答辯指導教師簽字：目錄一、設計目

3、的二、設計要求2.1 本設計的基本控制要求2.2 設計任務及要求三、系統硬件設計5 系統設計步驟5 PLC的IO分配表5 控制面板5 系統I/O口接圖四、控制系統設計控制程序流程圖設計控制程序設計思路五、軟件系統設計程序說明梯形圖系統調試及結果分析六、系統仿真與調試七、總結參考文獻、設計目的PLC=ProgrammableLogicController,可編程邏輯控制器，一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執行邏輯運算，順序控制，定時，計數與算術操作等面向用戶的指令，并通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程。是工

4、業控制的核心部分。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(ProgrammableLogicController,PLC),它主要用來代替繼電器實現邏輯控制。隨著技術的發展，這種采用微型計算機技術的工業控制裝置的功能已經大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PG但是為了避免與個人計算機(PersonalComputer)的簡稱混淆，所以將可編程序控制器簡稱PLC,PLC自1969年美國數據設備公司(DEC研制出現，現行美國，日本，德國的可編程序控制器質量優良，功能強大。自動噴泉控制的實現方法很多，本設計題目為基于可編程控制器(PL。的噴泉控制系統，用PLC進行控制不

5、僅能夠進行多種水型切換，而且能將各種水型、燈光按預先設定的排列組合進行控制程序的設計，通過計算機運行控制程序發出控制信號，使水型、等過實現多姿多彩的變化。通過上位機(P。與PLC之間的通訊來監控噴泉的狀態與效果，進而控制電動機，以達到順利實現工業控制的要求及目的，同時還要達到低功耗、高性價比、運行可靠等基本要求。、設計要求2.1本設計的基本控制要求有16個彩燈代表16個噴頭，有4個選擇按鈕，如下圖1-1所示。采用S7-200PLC進行控制，實現四種以上的自動噴泉花樣。圖1-1噴頭分布與方式選擇按鈕基于以上要求，本系統應具有以下功能花樣一：按下啟動按鈕，再按下K1按鈕選擇花樣1模式1到4號亮，1

6、至IJ4號滅5到8滅2秒后燈5到8亮，2秒后，9到12亮,2秒后13到16亮，9到12滅2秒后，重復到花樣二：按下啟動按鈕，再按下K2選擇花樣2模式燈6、7、10、11亮2s后燈1、4、13、16亮，6、7、10、11滅2秒后重復循環-步驟花樣三：按下啟動按鈕，再按下K3選擇花樣3模式燈1亮，2秒后燈6亮燈1滅2秒后11亮6滅2秒后燈16亮11滅2秒后重復到花樣四：按下啟動按鈕，再按下K4選擇花樣4模式燈4亮2秒后燈7亮2秒后燈10亮2秒后燈13亮2.2設計任務及要求1）設計要求有16個彩燈代表16個噴頭，有4個選擇按鈕，如下圖所示。采用S7-200PLC進行控制，實現四種以上的自動噴泉花樣2

7、）設計任務根據控制要求，明確設計任務，擬定設計方案與進度計劃，運用所學的理論知識，進行自動噴泉的控制原理設計、硬件系統設計、軟件系統設計、創新設計，提高理論知識工程應用能力、系統調試能力、分析問題與解決問題的能力。3）主要內容包括：.設計出硬件系統的結構圖、接線圖、時序圖等；.系統有啟動/停止，單步/連續功能按鈕；.運用跳轉、移位等功能指令進行PLC控制程序設計，并有主程序、子程序和中斷程序；實現四種以上的自動噴泉花樣控制；.程序結構與控制功能自行創新設計；.進行系統調試，實現自動噴泉的控制要求三、系統硬件設計系統設計步驟(1)深入了解和分析花式噴泉的工藝條件和控制要求。(2)確定I/O設備。

8、根據花式噴泉控制系統的功能要求，確定系統所需的輸入、輸出設備。常用的輸入設備有按鈕、選擇開關等，常用的輸出設備有指示燈等。(3)根據I/O點數選擇合適的PLC類型。(4)分配I/O點，分配PLC的輸入輸出點，編制出輸入輸出分配表或輸入輸出端子的接線圖。(5)設計花式噴泉系統的梯形圖程序，根據工作要求設計出周密完整的梯形圖(6)程序，這是整個花式噴泉系統設計的核心工作。(7)將程序輸入PLC進行軟件測試，查找錯誤，使系統程序更加完善。PLC的IO分配表根據系統要求所選擇的I/O功能分布表如下表所示:功能元件輸入點功能元件輸出點啟動按鈕SB1I0.0指示燈L1Q0.0停止按鈕SB2I0.1指示燈L

9、2Q0.1花樣選擇開關K1I0.2指示燈L3Q0.2花樣選擇開關K2I0.3指示燈L4Q0.3花樣選擇開關K3I0.4指示燈L5Q0.4花樣選擇開關K4I0.5指示燈L6Q0.5指示燈L7Q0.6指示燈L8Q0.7指示燈L9Q1.0指示燈L10Q1.1指示燈L11Q1.2指示燈L12Q1.3指示燈L13Q1.4指示燈L14Q1.5指示燈L15Q1.6指示燈L16Q1.7控制面板系統I/O口接圖四、控制系統設計控制程序流程圖設計控制程序設計思路在PLC系統設計時，首先應確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設計選型。工藝流程的特點和應用要求是設計選型的主要依據。因此，工程設計選型和估算時，應詳細

10、分析工藝過程的特點、控制要求，控制任務和范圍確定所需的操作和動作，然后根據控制要求，估算輸入輸出點數、所需存儲器容量、確定PLC的功能、外部設備特性等，最后選擇有較高性能價格比的PLCW設計相應的控制系統。(1)輸入輸出(I/O)點數的估算I/O點數估算時應考慮適當的余量，通常根據統計的輸入輸出點數，再增加10%20的可擴展余量后，作為輸入輸出點數估算數據。(2)存儲器容量的估算存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應用項目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。設計階段，由于用戶應用程序還未編制，因此，程序容量在設計階段是未知的，需在程序調試

11、之后才知道。為了設計選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來代替。(3)機型的選擇通過對輸入/輸出點的選擇、對存儲量的選擇，對I/O響應時間的選擇輸出負載的特點選型的分許。該控制系統選用西門子公司的PLG它體積小，重量輕，使用壽命長，編程和維護方便，故障率低，通過擴展模塊的鏈接，可以增加輸入/輸出點數。我設計的花式噴泉模型共有6個輸入，16個輸出，因此，選用型號為CPU226五、軟件系統設計程序說明該自動噴泉PLC程序是用子程序和定時器加跳轉指令JMP實現的，子程序實現自動噴泉動作，用開關進行選擇四個噴泉花樣的變換。梯形圖1）主程序2）子程序系統調試及結果分析將PLC連接到計算

12、機的COM口，其他都為默認狀態，首先看一下計算機與PLC的通訊是否正常，將軟件打開選擇好機型，將自動噴泉控制系統的程序打開，轉換、寫入，打開監視狀態。按下啟動按鈕和選型按鈕，通過觀察I/O口輸入、輸出是否正確。如有錯誤找出原因，解決問題。直到各部分的功能都正常，并能協調一致地完成整體的控制功能為止。在調試時應充分考慮各種可能的情況，對系統各種不同的工作方式、有選擇序列的功能表圖中的每一條支路、各種可能的進展路線，都應逐一檢查，不能遺漏。發現問題后應及時修改梯形圖和PLC中的程序，直到在各種可能的情況下輸入量與輸出量之間的關系完全符合要求。完成上述的工作后，將PLC安裝在控制現場進行聯機總調試，

13、在調試過程中將暴露出系統中可能存在的傳感器、執行器和硬接線等方面的問題，以及PLC的外部接線圖和梯形圖程序設計中的問題，應對出現的問題及時加以解決。如果調試達不到指標要求，則對相應硬件和軟件部分作適當調整，通常只需要修改程序就可能達到調整的目的。全部調試通過后，經過一段時間的考驗，系統就可以投入實際的運行了。六、系統仿真與調試采用S7_200仿真對設計系統進行仿真及調試,采集的圖如下圖所示按下開始按鈕和開關2后執行花樣寫EMEt巧們在S7-200PLC仿真軟件上的調試及仿真,按下開始按鈕關閉開關3打開開關4后孑按下開始按鈕關閉開關4打開開七、總結通過所做PLC的設計，讓我進步對PLC的應用及功

14、能做了了解，對軟件梯形圖的應用也變的熟練。我掌握了更多關于自動控制系統的知識，明白了自動噴泉控制系統的組成，S7-200PLC的功能及特點。無論是在硬件還是軟件設計上,我都遇到了不少的問題，在克服困難的過程中，我學到了許多，特別是在課堂上學不到的東西。使我重新系統的學習了網絡測控，可編程控制器等課程，熟悉學握了PLC的使用。對一個系統的設計步驟有了清楚的了解，并掌握了一個系統的設計過程。學會了如何發現問題，解決問題。并在查閱資料的過程中對問題的認識和問題的解決提出了新的見解，分析問題出現的原因，使得對問題理解也更加深刻。通過本次設計，讓我很好的鍛煉了理論與具體項目、課題相結合開發、設計產品的能力。既讓我們懂得了怎樣把理論應用于實際，又讓我