基于plc的花样喷泉控制系统设计.docx

基于plc的花样喷泉控制系统设计 基于plc的花样喷泉控制系统设计 目录 第一章引言 (3) 1.1课题背景及目的 (3) 1.2本次课程设计任务及要求 (3) 第二章控制方案的选择 (4) 第四章I/O分配表 (5) 第五章PLC硬件连接图 (5) 5.1 PLC硬件连接图 (5) 5.2控制电机的接线图 (7) 第六章顺序连接图 (7) 第七章调试过程及说明 (10) 第八章结束语 (10) 第九章参考文献 (11) 第十章附录 (12) 附录1 控制面板设计 (12) 附录2 梯形图 (12) 附录3 指令表 (21) 第一章引言 1.1课题背景及目的 课程设计在整个教学过程中，是一个非常重要的实践性教学环节，尤其在掌握机电传动控制技术时，仅仅了解工作原理和控制的指令系统是远远不够的。为最大限度的满足生产工艺和机械设备的要求，就需要结合机电传动控制和应用技术的特点，进行初步的工程训练。 在许多休闲广场、景区或游乐场所里,人们经常看到喷泉按一定的规律喷水,景色迷人;若在夜晚配上各种颜色的灯光显示,则更加绚丽多彩.本次课程设计就是通过设计花样式喷泉以机电传动控制课程设计为载体的主要目的，是通过对喷泉简单的自动化控制、简单的工艺过程的调查研究，使学生明确生产工艺对电气控制提出的各项要求。根据这些要求，进行基本的原理设计、工艺设计和操作设计，使学生在课程设计的全过程中，进一步明确设计任务中的各项要求，建立课程设计工作的整体概念，从工程环境、实现手段和操作方式的各个环节入手来设计控制程系统，通过不断的调试和完善软硬件设计，最终能够满足这些要求。 课程设计以培养工程应用能力为主，在独立完成设计任务的同时，还要进行多方面能力的培养和提高，为毕业设计以及毕业后的工作能力打下良好的基础。 1.2本次课程设计任务及要求 某广场的喷泉如图所示，4号为中间喷头，3号为内环状喷头，2号为1次外环状喷头，1号为外环装喷头。 （1）按下启动按钮，喷泉控制装置开始工作，按下停止按钮，喷泉控制装置停止工作。 （2）喷泉的工作方式由花样选择开关和单步、连续开关决定。 （3）当单步、连续开关在单步控制时，喷泉只能按照花样选择开关设置得方式运行一个循环。 （4）花样选择开关用于选择喷泉得喷水花样，现考虑4种喷水花样。 花样选择开关在位置1时，按下启动按钮后，4号喷头喷水，延迟2s后， 3号喷头喷水，再延迟2s后，2号喷头喷水，又延迟2s后，1号喷头喷 水。18s后，如果为单步工作方式，则停下来。如果为连续工作方式，则 继续循环下去。 花样选择开关在位置2时，按下启动按钮后，1号喷头喷水，延迟2s后， 2号喷头喷水，再延迟2s后，3号喷头喷水，又延迟2s后，4号喷头喷 水。30s后，如果为单步工作方式，则停下来。如果为连续工作方式，则 继续循环下去。 花样选择开关在位置3时，按下启动按钮后，1号、3号喷头同时喷水， 延迟3s后，2号、4号喷头同时喷水，1号、3号喷头停止喷水。如此交 替15s后，4组喷头全喷水，30s后，如果为单步工作方式，则停下来。 如果为连续工作方式，则继续循环下去。 花样选择开关在位置4时，按下启动按钮后，按照1-2-3-4的顺序，以此 间隔2s喷水，然后一起喷水。30s后，按照1-2-3-4的顺序，分别延迟2s 依次停止喷水。再经1s延迟时，按照4-3-2-1的顺序，依次间隔2s喷水，然后一起喷水。30s后停止。如果为单步工作方式，则停下来。如果为连 续工作方式，则继续循环下去。 第二章控制方案的选择 本次课程设计的课题是花样式喷泉，由其控制要求可知：控制过程是一个复杂，连续。灵巧的过程。在工业工程中，被选择为控制的一般是：继电器，PLC，单片机。由于绝大多数控制继电器都是长期磨损和疲劳工作条件下进行的，容易损坏。而且继电器的触点容易产生电弧，甚至会熔在一起产生误操作，引起严重的后果。单片机是一种集成电路编程复杂，结构复杂等。而PLC可靠性高，抗干扰能力强，配套齐全，功能完善，适用性强，系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造，体积小，重量轻，能耗低且易学易用，深受工程技术人员欢迎，在工业以及其他领域都得到广泛的应用。因此，本次花样喷泉的自动化控制也采用PLC控制。 该控制系统选用三菱公司FX 系列的PLC。它体积小,重量轻,使用寿命长,编程和维护方便,故障率低,通过扩展模块的连接, 可以增加输入/ 输出点数. 为了便于程序清晰明了，分别调用不同的四个花样，采用了子程序调用指令（CALL P），并通过SRET返回原始指令。 不同花样的选择采用手动选择开关，内部通过时间继电器和辅助继电器实现自动化控制来完成各花样内的循环动作。 第四章I/O分配表 由控制要求分析可知，分配表中输入7个，输出4个，则其I/O分配表如下表所示输入输出 地址元件功能地址元件功能 X0 SB1 启动开关Y0KM1喷头1 X1 SA2 花样开关位置1 Y1 KM2 喷头2 X2 SA3 花样开关位置2 Y2KM3 喷头3 X3 SA4花样开关位置3 Y3KM4 喷头4 X4 SA5花样开关位置4 X5 SB6 停止 X6SB7 单步/连续 第五章PLC硬件连接图 5.1 PLC硬件连接图 课程设计的要求，采用三菱FX2N系列，其硬件连接图如下图所示： 图一PLC硬件连接图 5.2控制电机的接线图 图二控制电机接线图 第六章顺序连接图 由于有4中花样，所以应该分布考虑，按照花样的要求，编辑四种花样顺序图，顺序图如下图所示： 图三花样1顺序图 图四花样2的顺序图 图五花样3的顺序图 图六花样4的顺序图 第七章调试过程及说明 考虑到花样喷泉的花样复杂，选择了子程序控制，这样简单，明了。但还是遇到许多的问题，比如在输入程序时的不小心，或者出现程序错误.，由于是四种花样工作，设计了自锁，同时，没必要的自锁导致核程序的复杂，在自己设计程序的时候没有输入复位指令，导致程序不能调用现象。经过自己的认真检查，调试过程顺利进行。 第八章结束语 通过这次设计实践。我学会了PLC的基本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序与到PLC中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。能过解决一个个在调试中出现的问题，我们对PLC的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。 虽然本次课程设计是要求自己独立完成，但是，彼此还是脱离不了集体的力量，遇到问题和同学互相讨论交流。多和同学讨论。我们在做课程设计的过程中要不停的讨论问题，这样，我们可以尽可能的统一思想，这样就不会使自己在做的过程中没有方向，并且这样也是为了方便最后设计和在一起。讨论不仅是一些思想的问题，还可以深入的讨论一些技术上的问题，这样可以使自己的处理问题要快一些，少走弯路。多改变自己设计的方法，在设计的过程中最好要不停的改善自己解决问题的方法，这样可以方便自己解决问题 在设计的过程中我们还得到了老师的帮助与意见，和同学们的帮助，谢谢你们！ 第九章参考文献 1 殷培峰.基于plc喷泉控制系统设计.兰州石化职业技术学院学报,2022 2 王传艳.三菱PLC在花式喷泉控制系统中的应用,天津大学自动化学院，2022 3 郭艳萍，李晓波.PLC在花式喷泉控制系统中的应用,漯河职业技术学院，2022 4 张延灿. 喷泉工程发展及其设计问题(上). 给水排水，1998，24(7)：4750