自动喷泉PLC控制系统课程设计说明书资料.doc
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1、电气控制技术课程设计说明书 自动喷泉PLC控制系统设计湖南工学院电气控制技术课程设计课题任务书学院:电气及信息工程学院 专业:电气工程及其自动化 指导教师学生姓名课题名称自动喷泉PLC控制系统设计内容及任务一、目标设计一个基于PLC自动喷泉控制系统。在许多休闲广场、景区或游乐场里,经常看到喷水按一定规律喷水或变化式样,若在夜晚配上各种彩色灯光显示,更加迷人。如图1所示为一花式喷水池,采用PLC控制是比较方便,在花式喷水时序确定前提下,可以通过改变时序或者改变控制开关,就可以改变控制方式,达到显现各种复合状态要求。在图1中,4为中间喷水管,3为内环状喷水管,2为一次外环形状喷水管,1为外环形状喷
2、水管。 (a) 花式喷水池演示示意图 (b) 操作控制开关面板图图1 花式喷水池示意图二、任务根据控制要求,明确设计任务,拟定设计方案及进度计划,运用所学理论知识,进行自动喷泉控制原理设计、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、分析问题及解决问题能力。主要内容包括:1. 设计该系统电气控制硬件系统;2PLC选择及I/O及其它PLC元器件分配。3选择电器元件,编制元件目录表。 4设计该系统PLC控制梯形图。5用计算机绘制PLC控制电路图。6进行系统调试,实现自动喷泉控制要求。7. 编写设计说明书。三、要求某一喷水池控制器需满足下列要求:1控制器电源开关接通
3、后,按下启动按钮,喷水装置开始工作。按下停止按钮,则停止喷水。工作方式由选择开关与单步/连续开关来决定。2“单步/连续开关”在单步位置时,喷水池只运行一次循环;在连续位置时,喷水池运行一直继续下去。3方式选择开关用来选择喷水池喷水花样,14号喷水管工作方式选择如下:选择开关在位置“1”时。按下启动按钮后,4号喷水,延时2s后,3号也喷水,延时2s后,2号接着喷水,再延时2s,1号喷水,这样,一起喷水15s后停下。若在连续状态时,将继续循环下去。选择开关在位置“2”时。按下启动按钮后,1号喷水,延时2s后,2号也喷水,延时2s后,3号接着喷水,再延时2s,4号喷水,这样,一起喷水30s后再停下。
4、若在连续状态时,将继续循环下去。选择开关在位置“3”时。按下启动按钮后,1、3号同时喷水,延时3s后,2、4号喷水,1、3号停止喷水;交替运行5次后,14号全喷水,30s后停止。若在连续状态时,将继续循环下去。选择开关在位置“4”时。按下启动按钮后,喷水池14号喷水管工作顺序为:1234号按顺序延时2s喷水,然后一起喷水30s,1、2、3与4号分别延时2s停水,再延时1s,由4321号反向顺序按2s顺序喷水,一起喷水30s后停止。若在连续状态时,将继续循环下去。4不论在什么工作方式下,按下停止按钮,喷水池将停止运行。主要参考资料1 史国生. 电气控制及可编程控制器技术M。北京:化学工业出版社,
5、2012。2 于广庆. 可编程控制器原理及系统设计M。北京:清华大学出版社,2004。3 吴启红. 变频器、可编程控制器及触摸屏综合应用技术实操指导书(第二版)M。北京:机械工业出版社,2010。4 史国生,鞠勇. 电气控制及可编程控制器技术实训教程M。北京:化学工业出版社,2010。5 于晓云,许连阁. 可编程控制技术应用项目化教程M。北京:化学工业出版社,2011。 6 廖常初. PLC编程及应用M。北京:机械工业出版社,2005年。7 胡学林. 可编程控制器应用技术M。北京:高等教育出版社,2001年。8 三菱FX系列可编程序控制器编程手册M。三菱公司编,2001年。9 三菱可编程序控制
6、器应用101例M。三菱公司编, 1994年。10 史宜巧,孙业明,景绍学. PLC技术及应用项目教程M。北京:机械工业出版社,2009。教研室意见 教研室主任:(签字)年 月 日第 15 页摘 要自动喷泉是近年来出现一种园林建筑及花式观赏相结合一种产物。随着可编程控制器在我国迅速发展,对花式喷泉控制要求也越来越高,使得越来越多控制部分需要可编程控制器来实现。自动喷泉PLC控制系统设计首先分析了自动喷泉工作原理、控制要求,根据工艺要求,统计了自动喷泉所需要输入与输出端子,其中输入点为8个,输出点为4个,共计12个输入输出点。根据PLCI/O点数与内存容量选型原则,选择了三菱FX2N-16MR继电
7、器型PLC作为自动喷泉控制器,同时选择了其它电器元件,设计了PLC外部接线图。然后利用SFC(Sequential Function Chart,顺序功能图)图法设计了自动喷泉程序梯形图。为了验证设计正确性,运用三菱GX Developer仿真软件进行程序仿真。仿真结果证明,设计能够有效保证自动喷泉准确性、快速性、安全性,满足工艺要求,具有一定应用价值。关键词:喷泉;可编程控制器;控制系统;设计目 录1 绪论11.1 课题背景及意义11.2 喷泉控制现状11.3 本文主要内容22 自动喷泉硬件设计32.1 自动喷泉设计要求32.2 I/O点统计3 2.2.1 输入点统计3 2.2.2 输出点统
8、计42.3 PLC选型及参数介绍4 2.3.1 PLC介绍4 2.3.2 PLC选择4 2.3.3 PLCFX2N-16MR参数介绍52.4 I/O总分配及自动喷泉PLC I/O接线5 2.4.1 PLCI/O总分配5 2.4.2 自动喷泉PLC I/O接线63 自动喷泉软件设计73.1 编程方法选择73.2 自动喷泉工作流程图73.3 自动喷泉程序设计84 系统调试144.1 GX Developer介绍144.2 程序调试过程14结束语16参考文献17致 谢18附 录 梯形图191 绪论1.1 课题背景及意义随着我国经济高速发展,微电子技术,计算机技术与自动控制技术也得到了迅速发展,交流变
9、频调速技术已经进入个崭新时代,其应用越来越广。而随着我国城市化进程加快与人口大量集聚,环境越来越重要,好环境能使心身愉快,做事效率提高。其中喷泉可以湿润周围空气,减少尘埃,降低气温。喷泉细小水珠同空气分子撞击,能产生大量负氧离子,有益于改善社区面貌与增进居民身心健康。人们对喷泉造景功能、娱乐功能、环保功能认识提高,开拓了喷泉应用范围。我们可以看到:适宜于喜庆节日、大型群众集会广场喷泉与城市主题雕塑喷泉,其水造型往往是简捷、明快、庄重、大方,给予人们团结进取,凝聚向上感受。在商业广场、购物中心以及一些景点大型激光彩色音乐喷泉,其动感十足“水表演”,既欢快、跳跃,又抒情、富有诗意“水舞蹈”,有些喷
10、泉配之以水幕电影,给人们以变幻无穷,绚丽多姿视听效果。河、湖自然水面上喷水高度超过百米高水柱喷泉,其雄伟、壮观水造型往往成为这个城市或旅游景点特征之一。喷泉进入了住宅小区,多及建筑小品与雕塑相映、相伴,既有中、老年人们喜爱幽静、典雅风格,也有适于儿童嬉水,趣味十足形式。松弛、舒适环境氛围给人们愉悦感受。商场内、酒楼里喷泉小巧、别致,既调节了室内小气候,又增添了画意。依托大型建筑物与自然地形建成人工瀑布及溢水造景给人们以清新与另有韵味感受。喷泉在电视转播厅与大型歌舞上频频出现,调谐得当水形烘托着演出效果。精巧微型喷泉进入了办公室与居室,给室内增添了动态装饰。喷泉是艺术与技术结合物,建筑艺术、园林
11、艺术、美术以至引伸到人文学、文学艺术、音乐艺术等都能蕴含到喷泉设计、创作中。不少成功作品都注意喷泉设计风格及周边环境、建筑物风格协调一致,注意当地人文、文化心理,所以好方案设计是至关重要,它是成功起点。1.2 喷泉控制现状在喷泉方案制作上,短短几年时间就从手工制图发展到photo shop图片再发展到三维动画制作光盘描绘动态喷水方案,计算机技术极大地丰富与开拓了人们思维空间。快速、直观、便于保存、易于修改优点很快地就被建设方接受,成为喷泉设计方案招投标必备内容。喷泉专用产品,设备也在不断地更新换代,新材料、新技术采用,环保型产品更加安全、可靠,售后服务周到、及时,这些都为喷泉良性发展提供了技术
12、支撑,使得大多数喷泉在美化环境之外,还发挥了良好生态效应社会效益与广告效应等间接经济效益。1.3 本文主要内容根据生活当中出现一些情况,以花式喷泉为研究对象,结合了大量资料及文献,研究喷泉控制问题,整理出一套可行性较高喷泉控制系统。系统研究内容主要包括了喷泉发展情况及所存在一系列问题;喷泉控制系统组成;I/O点统计;喷泉软件设计;仿真及调试等。设计说明书共分4章,第1章绪论,主要介绍了自动喷泉控制现状与背景意义。第2章自动喷泉硬件设计,主要介绍了自动喷泉控制系统硬件设计,主要写了自动喷泉工作原理、I/O点统计、PLC选型与PLC外部接线图设计。第3章自动喷泉软件设计,主要介绍了自动喷泉流程图、
13、I/O口总分配、单独花样设计。第4章系统调试,主要介绍了仿真软件及调试结果。2 自动喷泉硬件设计2.1 自动喷泉设计要求1控制器电源开关接通后,按下启动按钮,喷水装置开始工作。按下停止按钮,则停止喷水。工作方式由选择开关与单步/连续开关来决定。2“单步/连续开关”在单步位置时,喷水池只运行一次循环;在连续位置时,喷水池运行一直继续下去。3方式选择开关用来选择喷水池喷水花样,14号喷水管工作方式选择如下:选择开关在位置“1”时。按下启动按钮后,4号喷水,延时2s后,3号也喷水,延时2s后,2号接着喷水,再延时2s,1号喷水,这样,一起喷水15s后停下。若在连续状态时,将继续循环下去。选择开关在位
14、置“2”时。按下启动按钮后,1号喷水,延时2s后,2号也喷水,延时2s后,3号接着喷水,再延时2s,4号喷水,这样,一起喷水30s后再停下。若在连续状态时,将继续循环下去。选择开关在位置“3”时。按下启动按钮后,1、3号同时喷水,延时3s后,2、4号喷水,1、3号停止喷水;交替运行5次后,14号全喷水,30s后停止。若在连续状态时,将继续循环下去。选择开关在位置“4”时。按下启动按钮后,喷水池14号喷水管工作顺序为:1234号按顺序延时2s喷水,然后一起喷水30s,1、2、3与4号分别延时2s停水,再延时1s,由4321号反向顺序按2s顺序喷水,一起喷水30s后停止。若在连续状态时,将继续循环
15、下去。4 不论在什么工作方式下,按下停止按钮,喷水池将停止运行。2.2 I/O点统计2.2.1 输入点统计自动喷泉设计所需输入点分别为:启动按钮,占用1个输入点;停止按钮,占用1个输入点;连续按钮,占用1个输入点;单步按钮,占用1个输入点;工作方式14选择开关占用4个输入点,经统计共有8个输入点。具体输入点统计如表1所示。表1 输入点统计序号输入点数量1启动按钮SB012停止按钮SB113连续按钮SB214单步按钮SB315工作方式1选择开关SA116工作方式2选择开关SA217工作方式3选择开关SA318工作方式4选择开关SA41总计82.2.2 输出点统计自动喷泉设计所需输出点分别为:输出
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