新闻中心

EEPW首页 > 汽车电子 > 设计应用 > 基于S7-200花式喷泉PLC控制设计的方法研究

基于S7-200花式喷泉PLC控制设计的方法研究

作者:张晶(邢台技师学院 电气工程系,河北 邢台 054000)时间:2020-07-24来源:电子产品世界收藏
编者按:选择西门子S7-200作为控制器,针对花式喷泉的控制要求,分别采用经验设计法的位逻辑指令和比较指令以及顺序控制设计法SCR程序段的2种方法、3种不同编程思路,完成程序设计,为可编程控制器PLC初学者进行程序编写提供参考。


本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/202007/416128.htm

0   引言

常用于休闲广场、景区或游乐场所。采用PLC控制,通过改变喷泉喷头的时间控制程序,就可以让变换出不同的花样,以适应不同场合的喷水要求控制。

1   控制要求

以三组喷头A、B、C组成的花式喷泉为例,喷泉示意图及控制时序图如图1、图2所示,使用PLC控制,完成系统设计。

image.png

图1 喷泉示意图

1618192471669314.png

图2 控制时序图

控制要求如下。

1)早上8点按下启动按钮SB1,A、B、C三组喷头按照图2所示的时序图循环工作15 h,到晚上11点时自动停止。9 h后,即第二天早上8点,花式喷泉又自动开始按照图2所示的时序图循环工作15 h,即再到晚上11点又自动停止工作。每天都按照上述时间不断循环工作。

2)按下停止按钮SB2后,喷泉停止工作,即3组喷头停止喷水。

2   任务分析

通过控制要求,不难看出,本任务是1个长时限的带延时的(工作时间为早8点到晚11点,共15 h;3组喷头按一定的顺序延时工作)。选用为控制器,PLC有3种(1 ms、10 ms、100 ms)定时时基,最长定时时间为3276.7 s,无法实现本任务时限要

求,因此,需要采用“计数器+定时器”的接力定时,组合实现长时间的延时控制。除此之外,3组喷头按照一定的时序顺序工作,可以选用,也可以使用几个定时器组成顺序脉冲发生器。因此,采用经验设计法编程,本任务需要综合运用位逻辑指令、、定时器指令及计数器指令。

另外,如果采用设计法完成本任务的编程,需要根据喷泉3组喷头工作的时序图,先绘制出顺序功能图,和经验设计法用到的指令有相通的地方,再转换为SCR程序段梯形图。

无论采用哪种方法,都需要用到定时器和计数器的结合,完成24 h自启动定时和15 h连续喷水控制,因此时钟电路定时控制程序是相通的。

3   任务实施

3.1 经验设计法

针对本任务,首先根据前面所学的典型基本控制电路,运用经验设计法完成程序编程。大致按照以下几步。

1)分析控制要求,选择控制原则。根据前面的分析,长时限的延时控制要求,因此需要用到基本位逻辑指令和定时器+计数器组合来完成。

2)分析系统的控制信号和被控信号,确定输入输出设备。本任务中,启动按钮控制整个系统的开始,停止按钮用来控制喷泉停止工作,3组喷头作为被控制信号,按照时序图喷水实现花式喷泉。因此,系统有2个控制信号,3个被控信号。

3)选配PLC,进行I/O地址分配。

本任务中,控制信号和被控信号分别有2、3个,最小型的CPU222就可以满足需求,同时对I/O地址进行分配,如表1所示。

1618192660662436.png

4)画出PLC外部接线图

因为花式喷泉PLC控制接线图和梯形图需要结合才能完成一个系统的设计,外部接线图的辅助触头开关(常开、常闭)需要和梯形图中一一对应。

安装接线时,为了最大程序保护电路,控制喷头喷水的电磁阀YV1、YV2、YV3暂时先不要接到CPU222的输出端,等待梯形图调试通过后再接线,如图3所示。

1618192704376357.png

图3 花式喷泉PLC控制线路图

5)设计梯形图程序

梯形图程序的设计,需要设计执行元件的控制程序,用最简单的起保停电路完成程序设计,最后检查控制功能是否实现,完善程序。

首先编辑符号表,如图4所示。

1618192790646017.png

图4 花式喷泉PLC控制符号表

通过前面分析任务控制要求可知,该系统的程序控制是一个长时限的带延时的(三组喷头按时序图顺序工作),因此在编程设计的时候,需要先设计出来24 h自启动和15 h工作时长的时钟电路,再设计花式喷泉中A、B、C三组喷头的顺序控制,最后增加自启动和停止控制程序,程序图如图5所示。

image.pngimage.pngimage.png

图5 花式喷泉PLC控制程序梯形图

这种普通方法选用6个定时器组成顺序脉冲发生器。根据时序图可以看出,3组喷头的循环周期为30 s,其中最后3 s,3组喷头都没有工作,也就是说工作的有效时间是27 s。因此,这个任务也可以采用完成喷泉的控制,每个数据和27 s做比较。

西门子PLC的比较指令主要用于2个操作数按一定条件的比较,即2个相同数据类型的有符号数或无符号数的比较判断操作。

比较指令的操作数可以是整数,也可以是实数(浮点数)。在梯形图中用带参数和运算符的常开(动合)触点表示比较指令,比较条件满足(比较结果为真)时,触点闭合,否则断开。

梯形图程序中,比较触点可以直接装入,也可以串、并联使用。在这个任务中,选用时基为100 ms的T37定时器,预置值PT=270。采用比较指令设计的梯形图如图6所示。

image.pngimage.png

图6 采用比较指令设计花式喷泉PLC控制程序梯形图

这两种方法总体思路类似,主要是依靠学生的经验进行设计,没有严格意义上的规律可言,需要多次反复修改和完善才能符合设计要求,编程结果也因人而异。单从网络个数来说,比较指令优势明显,网络数量较少,便于理解。

3.2 顺序控制设计法

所谓顺序控制,就是按照控制要求,在每个输入信号的作用下, 根据系统内部的状态和时间顺序,控制每个任务过程中各个执行机构自动有序的进行工作,这种系统就叫顺序控制系统,也称步进控制系统。在本任务中,3组喷头的喷水状态可以分解成几个独立的控制动作,这些动作需要按照时序图的顺序来保证花式喷泉的正常喷水,因此我们可以用顺序控制设计法来完成此任务的PLC程序设计。

首先需要根据顺序控制要求,划分出工作步,再以每步为核心,从起始步开始一步一步,确定出来每步向下一步转换的条件,即跳转条件,绘制出完整的顺序功能图,最后转化为梯形图,完成程序设计。

绘制的顺序功能图如图7所示,起始状态是S0.0,按下启动按钮或者24 h定时自启动作为起始步到工作步的转换条件,3组喷头的不同工作状态分别对应不同的工作步,工作步S0.6到下一步的转换条件是计数器C1(15h),C1计数器到时间,返回S0.0,否则,返回S0.1,开始下一个循环喷水。由于在任何时刻按下停止按钮I0.1,都要回到起始步,所以每一步都有到S0.0的跳变。

image.png

图7 花式喷泉PLC控制的顺序功能图

采用SCR指令的编程方法,将图7所示的顺序功能图转换为图8所示的PLC控制梯形图,以便于程序展开调试。

image.pngimage.pngimage.png

image.pngimage.png

图8 花式喷泉顺序控制PLC程序

4   结论

本文通过花式喷泉PLC控制要求,采用两种不同方法设计,其中经验设计法中又运用了不同指令来分别完成,为PLC初学者编程思路提供参考。

通过这几种思路运用不难发现,编程均用到了定时器+计数器的结合,这是经验设计法和顺序控制法的相通之处;3种不同指令中,经验设计法中比较指令程序设计相对来说,网络最少,但是需要编程者有一定的编程基础;经验设计法中位逻辑指令编写起来没有规律可言,编程结果也不唯一;顺序控制法核心是绘制顺序功能图,只要顺序功能图绘制正确,梯形图的转换是固定的,对于没有编程基础和编程经验的人员,不失为一种较好的选择。

参考文献:

[1] 林尔付.可编程序控制器及其应用[M].北京:中国劳动社会保障出版社,2014.

[2] 吴中俊.可编程序控制器原理及应用[M].北京:机械工业出版社,2004.

[3] 张文明.可编程序控制器及网络控制技术.北京:中国铁道出版社,2011.

[4] 程周.可编程序控制器原理与应用[M].北京:高等教育出版社,2013.

[5] 齐从谦.PLC技术及应用[M].北京:机械工业出版社,2002.

(本文来源于《电子产品世界》杂志2020年8月期)



评论


相关推荐

技术专区

关闭