《电气控制与可编程控制技术》课程设计（2009级本科）系（部）院：物理与机电工程学院专业：电气工程及其自动化作者姓名：指导教师：职称：副教授完成日期：2012 年12 月14 日课程设计任务书目录一、引言 (1)二、设计目的 (1)三、设计任务及要求 (1)3.1 设计要求： (1)3.2 设计任务： (2)四PLC的选型 (3)4.1 PLC的选型原则 (3)4.2 PLC选型 (4)五、硬件设计 (4)5.1设计步骤： (4)5.2 PLC的I\O分配表 (4)5.3 控制面板图 (5)5.4系统I/O口接图 (6)六控制程序设计 (7)6.1控制程序流程图设计 (7)6.2 程序说明 (7)6.3 程序梯形图 (7)七系统仿真与调试 (11)7.1仿真及调试的步骤 (11)7.2 过程演示 (11)八总结 (14)九参考文献 (15)一、引言在游人和居民经常光顾的场所，如公园、广场、旅游景点及一些知名建筑前，经常会修建一些喷泉供人们休闲、观赏。
这些喷泉按一定的规律改变喷水式样，如果再与五颜六色的灯光相配合，在和和谐优雅的音乐中，更使人心旷神怡，流连忘返。
利用PLC 控制喷泉喷水方式，产生各样的样式。
在系统的硬件组成以及软件的实现，通过PLC 控制电磁阀开关来决定喷水的效果，供人们休闲、观赏。
自动喷泉控制的实现方法很多，本设计题目为基于可编程控制器（PLC ）的喷泉控制系统，用PLC 进行控制不仅能够进行多种水型切换，而且能将各种水型、灯光按预先设定的排列组合进行控制程序的设计，通过计算机运行控制程序发出控制信号，使水型、等过实现多姿多彩的变化。
通过上位机（PC ）与PLC 之间的通讯来监控喷泉的状态与效果，进而控制电动机，以达到顺利实现工业控制的要求及目的，同时还要达到低功耗、高性价比、运行可靠等基本要求。
二、设计目的通过对自动喷泉PC －PLC 控制系统的工作原理的分析、系统设计、编程、及上机调试工作的实践，了解电器控制系统的一般设计思路，熟悉和掌握外围电路系统和软件设计的方法，并掌握利用PC 对PLC 工作状况进行监控的方法。
三、设计任务及要求3.1 设计要求：有16个彩灯代表16个喷头，有4个选择按钮，如下图1-1所示。
采用S7-200PLC 进行控制，实现四种以上的自动喷泉花样。
彩灯按钮SB1SB2SB3SB4图1-1 喷头分布与方式选择按钮基于以上要求，本系统应具有以下功能花样一：①按下启动按钮，再按下SB1按钮选择花样1模式② 1到4号亮，③ 1秒后灯5到8亮，1到4号灭④ 1秒后，9到12亮，5到8灭⑤ 1秒后13到16亮，9到12灭⑥ 1秒后，重复②到⑥花样二：①按下启动按钮，再按下SB2选择花样2模式②灯6、7、10、11亮③ 1s后灯1、4、13、16亮，6、7、10、11灭④ 1秒后重复循环②--④步骤花样三：①按下启动按钮，再按下SB3选择花样3模式②灯1亮，③ 1秒后灯6亮灯1灭④ 1秒后11亮6灭⑤ 1秒后灯16亮11灭⑥ 1秒后重复②到⑥花样四：①按下启动按钮，再按下SB4选择花样4模式②灯4亮③ 1秒后灯7亮④ 1秒后灯10亮⑤ 1秒后灯13亮3.2 设计任务：根据控制要求，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划，运用所学的理论知识，进行自动喷泉的控制原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计，提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。
主要内容包括：1. 设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等；2. 系统有启动/停止，单步/连续功能按钮；3. 熟练运用指令进行PLC控制程序设计，并有主程序、子程序和中断程序；4. 实现四种以上的自动喷泉花样控制；5. 程序结构与控制功能自行创新设计；6. 进行系统调试，实现自动喷泉的控制要求四PLC的选型4.1 PLC的选型原则PLC的选型有如下原则：1. 最大限度地满足被控对象的控制要求充分发挥PLC的功能，最大限度地满足被控对象的控制要求，是设计PLC 控制系统的首要前提，这也是设计过程中最重要的一条原则。
这就要求设计人员在设计之前就要深入现场进行调查研究，充分收集控制现场的资料，同时收集相关国内、国外相关的资料。
同时还要注意和现场的工程管理人员、工程技术人员、现场操作人员等紧密配合，拟定控制方案，共同解决设计中的重点问题和疑难问题。
2. 保证PLC 控制系统安全可靠保证PLC控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行，是设计控制系统的重要原则。
这就要求设计者在系统设计、元器件选择、软件编程等方面要全面考虑，以确保控制系统安全可靠。
例如：应该保证PLC控制程序不仅能在正常条件下运行，而且要在非正常情况下，也能正常工作。
3. 力求简单、经济、使用及维修方便一个新的控制工程固然能提高产品的质量和数量，带来巨大的经济效益和社会效益，但新工程的投入、技术的培训、设备的维护也将导致运行资金的增加。
因此，在满足控制要求的前提下，一方面要注意不断地扩大工程的效益，另一方面也要注意不断地降低工程的成本。
这就要求设计者不仅应该使控制系统简单、经济，而且要使控制系统的使用和维护方便、成本低，不宜盲目追求自动化和高指标。
4. 适应发展的需要由于技术的不断发展，控制系统的要求也将会不断地提高，设计时要适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要。
这就要求在选择PLC、输入/输出模块、I/O点数和内存容量时，要适当留有裕量，以满足今后生产的发展和工艺的改进。
4.2 PLC选型S7-200PLC它有四种不同的型号，由于设计要求有6个输入点和16个输出点，因而选择S7-CPU226最为合适。
CPU226主机数字量I/O点为24输入/16输出共40个；扩展能力强，可连续7个扩展模块，最大扩展至248个数字量I/O点或35路模拟量I/O点；13KB程序和数据存取空间；6个独立的30KHz高数计数器，2路独立的20KHz高数缓冲输出，具有PID控制器；I/O端子排可能很容易地整体拆卸，是具有将强控制能力的控制器。
五、硬件设计5.1设计步骤：（1）深入了解和分析花式喷泉的工艺条件和控制要求。
（2）确定I/O设备。
根据花式喷泉控制系统的功能要求，确定系统所需的输入、输出设备。
常用的输入设备有按钮、选择开关等，常用的输出设备有指示灯等。
（3）根据I/O点数选择合适的PLC类型。
（4）分配I/O点，分配PLC的输入输出点，编制出输入输出分配表或输入输出端子的接线图。
（5）设计花式喷泉系统的梯形图程序（6）将程序输入PLC进行软件测试，查找错误，使系统程序更加完善。
5.2 PLC的I\O分配表根据系统要求所选择的I/O表如下表所示：表5-1 I/O表5.3 控制面板图图5-2 控制面板图5.4系统I/O口接图图5-3 系统I/O口接图六控制程序设计6.1控制程序流程图设计图6-1 系统流程图6.2 程序说明该自动喷泉PLC程序是用子程序和定时器实现的，子程序实现自动喷泉的连续功能，用开关进行选择四个喷泉花样的变换。
6.3 程序梯形图七系统仿真与调试7.1仿真及调试的步骤对上述程序的仿真及调试的具体步骤如下：（1）在step7中从主程序导出111.awl程序；（2）在S7_200汉化仿真 V2.0软件中导入111.awl程序；（3）从软件中选择CPU型号为cpu226；（4）在仿真软件系运行程序打开开关I0.0；（5）依次观察个花样的仿真结果。
7.2 过程演示采用S7_200仿真对设计系统进行仿真及调试,采集的图如下图所示按下开始按钮和开关2后执行花样一按下开始按钮关闭开关2后，按下开关三执行花样二按下开始按钮关闭开关3打开开关4后执行花样三按下开始按钮关闭开关4打开开关5后执行花样四八总结通过所做PLC的设计，让我进一步对PLC的应用及功能做了了解，对软件梯形图的应用也变的熟练。
我掌握了更多关于自动控制系统的知识，明白了自动喷泉控制系统的组成，S7-200PLC的功能及特点。
无论是在硬件还是软件设计上，我都遇到了不少的问题，在克服困难的过程中，我学到了许多，特别是在课堂上学不到的东西。
使我重新系统的学习了网络测控，可编程控制器等课程，熟悉掌握了PLC的使用。
对一个系统的设计步骤有了清楚的了解，并掌握了一个系统的设计过程。
学会了如何发现问题，解决问题。
并在查阅资料的过程中对问题的认识和问题的解决提出了新的见解，分析问题出现的原因，使得对问题理解也更加深刻。
通过本次设计，让我很好的锻炼了理论与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。
在具体的设计过程中，通过老师和同学的帮助和自己的不断摸索，掌握了不少的工程技术方法，同时也培养了自己的工程设计思想，为以后的实际工作打下了一定的基础。
因此，既让我们懂得了怎样把理论应用于实际，又让我们懂得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决。
最后，非常感谢老师的指导和同学们的帮助。
九参考文献[1] 周军.《电气控制及PLC》.机械工业出版社，2001。
[2] 廖常初.《PLC编程及应用》.机械工业出版社，2002。
[3] 贾树军.《组态网在音乐喷泉中的应用》.山西机械出版社，2003。
[4] 张静.《电气控制与可编程控制技术及应用》.国防工业出版社，2010。
[5] 王永华.《现代电气控制及PLC实用技术》.北京航天航空大学出版社，2008电气控制与PLC课程设计成绩评定表指导教师签字：年月日。