毕业设计参考基于PLC的设计

(毕业设计参考)基于PLC的设计————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：本科生毕业论文(设计) 基于PLC的设计学院电气信息工程学院专业电气工程及其自动化班级09级电气1班学号学生姓名联系方式指导教师职称：副教授2013 年5月独创性声明本人郑重声明：所呈交的毕业论文（设计）是本人在指导老师指导下取得的研究成果。

除了文中特别加以注释和致谢的地方外，论文（设计）中不包含其他人已经发表的研究成果。

与本研究成果相关的所有人所做出的任何贡献均已在论文（设计）中作了明确的说明并表示了谢意。

签名：__________________________年______月_____日授权声明本人完全了解许昌学院有关保留、使用本科生毕业论文（设计）的规定，即：有权保留并向国家有关部门或机构送交毕业论文（设计）的复印件和磁盘，允许毕业论文（设计）被查阅和借阅。

本人授权许昌学院可以将毕业论文（设计）的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编论文（设计）。

本人论文（设计）中有原创性数据需要保密的部分为（如没有，请填写“无”）：学生签名：年月日指导教师签名：年月日基于PLC的设计摘要花式喷泉是园林工艺与现代美学相结合而逐渐发展起来的一种产物。

花式喷泉系统的主要架构即是其控制部分，它的控制功能直接决定了花式喷泉绝大部分的性能。

就一般意义上的花式喷泉而言，其喷水花式和喷水时间，将随着其控制电路设计方案的确定而确定，在一些特殊场合，遂行特殊的喷水任务有一定的困难。

在考虑到花式喷泉的控制要求和控制元件的性能体现之后，本设计选定西门子S7-200系列PLC为控制元件，以可实现多种喷水模式的自动切换为目的，通过梯形图的编写和仿真，初步模拟了喷泉的控制程序，实现了预定的设计目标。

关键词：PLC；自动控制基于PLC的设计……题目翻译ABSTRACTFancy fountain is a kind of product comes from the combination of garden art and modern aesthetics . The core control component is the most important part of it, which mostly decides its function. As the fancy and the time of spraying are ensured while its control circuit was designed, common fancy fountains will have difficulties in performing some special spray tasks. Considering the requirement of its control and the property of the control component, this design selected Siemens S7-200 Programmable Logic Controllership as the core control component of fancy fountain system. In order to succeed in the automatic transfer of the spray model, this design preliminary imitated the control program of the fancy fountain through redacting and simulating the ladder diagram, thus achieving the concerted objective of this design.Key words:Programmable Logic Controller; Automatic control目录前言 (1)第一章西门子S7-200PLC概述 (1)1.1可编程控制器概述 (1)1.1.1 PLC的组成 (2)1.1.2 PLC的功能 (3)1.1.3 P L C的特点 (3)1.1.4 PLC的发展状况和前景 (3)1.2 西门子S7-200系列PLC概述 (4)第二章主控制器的选择 (5)2.1喷泉控制系统的设计要求 (5)2.1.1 花式喷泉系统整体设计概况 (5)2.1.2 花式喷泉的具体控制要求 (6)2.2 主控制器选择 (7)2.3系统主电路设计 (8)第三章喷泉控制系统设计 (8)3.1 喷泉控制系统的控制原理 (8)3.2 喷泉系统控制的输入输出点分配 (9)3.3 系统接线分布 (9)3.4 梯形图分析 (10)3.5 程序运行分析 (18)第四章喷泉控制系统设计程序调试 (19)总结 (25)参考文献 (28)致谢 (29)基于PLC的设计前言喷泉，顾名思义，是指水在水压的作用下以特定形状喷出而形成的景观。

在自然界里，天然形成的喷泉多是由地下水受压喷出地表形成，多出现于平原地区或山丘地带；在现实生活中，人工制造的喷泉多出现于花园、公园、公共场馆等处，作为一种人工景观，起到衬托点缀环境的作用。

花式喷泉结合了园林工艺与现代美学，用可编程控制器作为其核心控制部件，具有花式繁多，易于转换，便于控制等诸多优点，解决了普通喷泉观赏性略显不足、控制不便等一些问题，具有良好的实用性和发展前景。

可编程控制器不仅可以充分发扬并利用微处理器的普遍优点，还具有设计调试工作量少等独特的优点，因此具有更加广泛的应用[1]。

在考虑到花式喷泉的控制要求和控制元件的性能体现之后，本设计选定西门子S7-200系列PLC为控制元件。

本设计通过梯形图的编写和仿真，初步模拟了喷泉的控制程序，实现了预定的设计目标。

第一章西门子S7-200PLC概述1.1可编程控制器概述Programmable Logic Controller，即可编程控制器，是在结合了微型计算机原理和继电器常规控制原理的前提下、充分吸收利用微型处理器控制和继电器顺序控制的优点，并将其运用到数字控制领域的新型控制器[2]。

作为一种新的控制器，可编程控制器有着自身独特的编程方法，不同于一般微型计算机编程语言，而是另辟蹊径，采用梯形图这种象形编程方法。

独特的编程语言，配合其自身的模块化构造，从而形成了清晰明了、直观易懂、便于学习、易于维修的特点[3]。

可编程控制器不仅可以借助其微处理器的优点，来满足工业应用的需求，而且可以方便专业人员的维护与检查[4]。

1.1.1 PLC的组成PLC分为两类。

其中，单元式也可称作整体式，模块式也可称作组合式[5]。

单元式PLC的机箱内不仅装有其各个部件，也可加装扩展模块。

模块式PLC则将单元式PLC的每一个部件分别做成与之对应的电路模块，并用总线连接起来，组成一个完整的PLC。

单元式PLC的外观较小，多用于小型机。

而模块式PLC 的体积较大，配置也相对灵活，可以根据不同用户的不同需求，配置不同的模块，以满足广大用户[6]。

输入单元输出单元外设接口I/O扩展口电源中央处理器存储器系统程序存储用户程序存储图1-1 单元式PLC构造示意图通信单元智能I/O单元输入单元输出单元CPU单元控制系统PLC系统总线编程器图1-2 模块式PLC构造示意图1.1.2 PLC的功能PLC自1969年问世以来，40余年间，获得了极大的发展，已经成为一个独立的行业，成为自动控制装置的主导。

这与其强大的功能是分不开的[7]。

PLC的主要功能如下：1）多种控制功能。

2）数据处理功能。

3）通信联网功能。

1.1.3 P L C的特点作为一种新的控制器，可编程控制器有着自身独特的一些优点，这些优点不仅促进了P L C的开发和利用，也给用户提供了良好的用户体验[8]。

1）可靠性强，抗干扰。

2）功能相对较多、适用性强。

3）简单易学、便于使用。

4）功耗低、性价比高。

5）易于安装、调试、维护。

1.1.4 PLC的发展状况和前景在PLC诞生之前，工业上借助于继电器电路和接触器电路构成的控制系统来满足工业电器生产的需要。

由于受到自身缺点的限制，继电器控制系统在对顺序、时序等动作进行控制和对开关量、模拟量等信号量进行处理时，有着明显的不足[9]。

在1969年，美国DEC公司研发了第一台PLC，开辟了计算机技术在工业控制领域应用的新局面。

在随后的七十年代，PLC技术逐渐发展并走向成熟。

到了九十年代，PLC的运算速度有了更进一步的提高，功能有了更加全面的开发，在工业控制领域的应用也越来越广泛[10]。

近年来，随着技术发展，PLC的运行速度也越来越快。

在未来，PLC的发展方向将沿着其规模和功能大致分为两个方向。

其中，大型PLC 将沿着运行速度更快、运行容量更大的方向发展[11]。

与之对应，小型PLC 将会衍生出一种体积更小、成本更低、功效却得到提高的系列，以适应小型控制系统自动化的需要。

1.2 西门子S7-200系列PLC 概述西门子S7-200系列PLC ，属于单元式，主要用于中小型系统[12]。

其基本组成包括五大部分。

编程器编程软件基本模块EM1扩展模块EM2扩展模块文本显示器触摸屏通信设备其他设备Emn 扩展模块图1-3 西门子S7-200系列PLC 的系统结构基本模块也称作CPU 模块。

主要包括CPU 、电源、输入输出单元等部件。

这些单元都安装在一个集成模块内，构成了PLC 的核心控制装置[12]。

其CPU 模块技术指标如下：表1-1 S7-200PLC的CPU模块技术指标第二章主控制器的选择在考虑到花式喷泉的控制要求和控制元件的性能体现之后，本设计选定西门子S7-200系列PLC为控制元件。

2.1喷泉控制系统的设计要求本设计的重点在于控制系统的开发设计。

接下来就具体的参数和设计标准做一个探讨。

2.1.1 花式喷泉系统整体设计概况花式喷泉系统主要有五种不同大小的喷头组成，五个喷头分布在一个圆心和四个同心圆上，由内而外分别标定为ABCDE。

从喷头A到喷头E，喷水的高度和强度依次递减，而每一种型号的喷头数目依次递增。

花式喷泉系统的喷水花式由不同的喷头组合喷水而成。

比如：花式一由喷头A单独喷水，花式三由花式喷头ACE组合喷水，花式六由喷头BCD组合喷水，由而花式八则由所有喷头一齐喷水。

表2-1 花式喷泉系统喷水花样表喷泉系统中，各种不同的喷水花式组合成了喷泉系统的喷水模式。

喷泉系统的喷水模式暂设定为四种，每一种都有八种喷水花式按特定的顺寻排列组合而成。