喷泉控制系统程序设计3

课程设计任务书

前言

动控制技术的研究有利于将人类从复杂、危险、繁琐的劳动环境

中解放出来并大大提高控制效率。自动控制是工程科学的一个分支。它涉及利用反馈原理的对动态系统的自动影响，以使得输出值接近我们想要的值。从方法的角度看，它以数学的系统理论为基础。我们今天称作自动控制的是二十世纪中叶产生的控制论的一个分支。

喷泉是人工环境中最富有生命力的喷泉,它具有分隔空间、增加层次、净化空气美化环境的作用, 具有美化环境的功能，常常博得观赏者的喜爱。喷泉水景首次在我国兴建是18世纪中期，北京圆明园(又名长春园)中的“西洋楼”建筑提升到高处的蓄水池里，然后通过管道供给喷泉。近代，国内外随着城市和工业的发展，改善城市环境，兴建自然景观日益增多。因而水景的艺术形式和规模都有很大发展。当今喷泉工程和高新技术的结合正是历史发展的必然趋势，由于喷泉工程中采用了大量的高新技术，从而使喷泉效果更加绚丽多彩，婀娜多姿，令人赏心悦目、流连忘返。

本次课程设计的目的是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。掌握机电传动控制系统中继电器—接触器控制和PLC控制的基本原理、设计方法及两者的关系。掌握常用电器元件的选择方法。具备一定的控制电路的分析能力与设计能力。PLC即可编程控制器，是以计算机计数为基础的新型工业控制器。其特点是：可靠性高、抗干扰能力强、功能完善、实用性强、易学易用、维护方便、体积小、能耗低。而且广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。

目录

前言 (2)

1 课程设计的任务和要求 (5)

1.1 设计内容 (5)

1.2 设计要求 (6)

2 总体设计 (7)

2.1 PLC选型 (7)

2.2PLC端子分配 (10)

2.3 I/O分配图 (11)

3 程序设计 (13)

3.1 设计思想 (13)

3.2喷泉控制台 (15)

3.3 顺序功能图 (16)

3.4 PLC梯形图 (17)

4 程序调试说明及改进方法 (36)

4.1 程序说明 (36)

4.2 改进方法 (36)

5 电器元件的选择 (37)

结束语 (38)

参考文献 (39)

1 课程设计的任务和要求

1.1 设计内容：

1）喷泉控制要求为“A、B、D同时旋转并喷水12秒—B、D、C同时摆动并喷14秒—A、D、E同时旋转并喷10秒—A、C、D同时摆动并喷7秒--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。

1.2 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

2.1 PLC选型

2.1.1 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72个，全部为开关量，其中输入点30个，输出点42个。

2.1.2 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。

2.1.3 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。

2.1.4 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；

2.1.5 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。

故选择西门子S7-200系列作为此喷泉控制的主机。选用

CPU226/AC/DC/继电器，其基本参数如下：

本机数字输入：24路数字输入

本机数字输出：16路数字输出

内部存储器：256位

定时器总数：25定时器

计数器总数：256计数器

电源允许范围:AC85~264V

输入电流仅CPU/最大负载:35/100mA，AC 240V

电源范围;DC20.4~28.8V

电流限制:约1.5A

由于该系统要求42个输出点，S7—200 CPU226不能满足要求，因此

采用2个EM223(16I/16Q)扩展输入输出点数。CPU总I/O点数为88点，系统要求的I/O总点数为72点。CPU总点数（1.1—1.3）系统要求的I/O总点数。总输入30个，输出42个。