plc課程設計--噴泉控制

1、<p>　　電氣與電子信息工程學院</p><p><b>　　《PLC綜合設計》</b></p><p><b>　　設計報告</b></p><p>　　名 稱： 噴泉控制 </p><p>　　專業(yè)名稱：　 自動化

2、 </p><p>　　班 級： 自動化2011（1）班 </p><p>　　學　　號：　　　 　 </p><p>　　姓 名： </p><p>　　指導教師：

3、 </p><p>　　設計時間： 2013年12月16日—2013年12月27日 </p><p>　　設計地點： K3-218 PLC實驗室 </p><p><b>　　課程設計任務書</b></p><p>　　2013～2014 學年第1學

4、期</p><p>　　一、課程設計題目 PLC綜合設計 </p><p>　　課題1 ：.電動機的順序控制</p><p>　　課題2 ：竟猜?lián)尨鹣到y(tǒng)的設計</p><p>　　課題3 ：交通燈控制</p><p><b>　　課題4 ：電梯控制</b></p>&

5、lt;p><b>　　課題5 ：噴泉控制</b></p><p>　　二、課程設計內(nèi)容（含技術指標） </p><p>　　1、用PLC實現(xiàn)三臺以上電動機順序控制，要求模擬實際的工況，有必要的連鎖和互鎖保護，電機間的邏輯聯(lián)系應具有一定的復雜程度，畫出主電路和接線圖，接好線，編程并進行調(diào)試。</p><p>　　2、用PLC實驗裝置設計竟猜

6、搶答系統(tǒng)，要求不少于5組，有必要的組號顯示、記時顯示和模擬記分系統(tǒng)，有優(yōu)先搶答功能，畫出主電路和接線圖，接好線，編程并進行調(diào)試。</p><p>　　3、用PLC實現(xiàn)十字路口或丁字路口的交通信號燈控制，要求與實際交通燈工作情況基本相符，并能夠通過外部設備對時間進行設定，畫出主電路和接線圖，接好線，編程并進行調(diào)試。</p><p>　　4、用PLC實現(xiàn)電梯控制，要求與實際基本相符，電梯層數(shù)不

7、少于4層，畫出主電路和接線圖，接好線，編程并進行調(diào)試。</p><p>　　5、用PLC實現(xiàn)噴泉控制，要求花樣不少于5種，能自動循環(huán)、單循環(huán)、和手動控制，畫出主電路和接線圖，接好線，編程并進行調(diào)試。</p><p>　　6、同組同學要求不能完全重復，必須有自己的亮點，對思路新穎的、和用到更多功能指令的有加分。</p><p>　　7、所有小組均應在開題的過程中，由指

8、導老師對與相關的具體的設計控制要求進行審核。</p><p><b>　　三、設計進度安排</b></p><p><b>　　四、基本要求</b></p><p>　　設計報告：不少于5000字，Ａ４幅面，統(tǒng)一復印封面。</p><p>　　封面、課程設計任務書</p><p&

9、gt;<b>　　目錄</b></p><p>　　1）方案選擇，方案論證（綜述、任務詳解及設計思路，PLC選型等）</p><p>　　2）系統(tǒng)硬件設計（系統(tǒng)功能及原理、系統(tǒng)組成框圖、器件選擇、電路原理圖、I/O分配及接線）</p><p>　　3）系統(tǒng)軟件設計（各軟件模塊的功能，梯形圖及說明） </p><p>　　

10、4）系統(tǒng)調(diào)試（調(diào)試步驟、方法及調(diào)試過程中的問題及如何解決等）</p><p>　　5）結(jié)果分析及展望（最后的結(jié)果成功點和不足之處、總結(jié)及改進等）</p><p><b>　　附錄---參考文獻</b></p><p>　　五、課程設計考核辦法與成績評定</p><p>　　根據(jù)過程、報告、答辯等確定設計成績，成績按得分0

11、～100分，可分為優(yōu)、良、中、及格、不及格五等。</p><p>　　六、課程設計參考資料</p><p>　　[1]李仁主編，電氣控制，北京：機械工業(yè)出版社，2000</p><p>　　[2]陳立定等主編，電氣控制與可編程控制器，廣州：華南理工大學出版社，2001</p><p>　　[3]王仁祥主編，常用低壓電器原理及其控制技術，北京：

12、機械工業(yè)出版社，2002</p><p>　　[4]鄭萍主編，現(xiàn)代電氣控制技術，重慶：重慶大學出版社，2001</p><p>　　[5] 佟為明等編，低壓電器繼電器及其控制系統(tǒng)，哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2000</p><p>　　[6] 王海，李洪奎，劉曉?；赑LC的多軸控制研究[J]。機械工程學報,2008,  6(4): 470-

13、472.</p><p>　　[7] 楊東, 黃永紅, 張新華, 吉敬華. 用PLC基本指令實現(xiàn)自動運動定位控制的 研究[J].  微計算機信息, 2010, 26(2-1): 62-64。 </p><p>　　[8] 秦琴，王忠慶.。利用PLC的高速計數(shù)功能實現(xiàn)軸的精確定位控制.。電氣技術。2009(3)。

14、</p><p>　　[9] 陳嬋娟, 薛愷. 基于PLC的步進電動機單雙軸運動控制的實現(xiàn). 機械設計與制造. 2009(3)。</p><p>　　[10] 楊濤, 王啟江等。 基于PLC繞線機控制系統(tǒng)設計[J]。組合機床與自動化加工技術， 2005(8)：58-59。</p><p><

15、b>　　目 錄</b></p><p><b>　　方案選擇及論證4</b></p><p><b>　　系統(tǒng)硬件設計5</b></p><p><b>　　系統(tǒng)軟件設計7</b></p><p><b>　　系統(tǒng)調(diào)試7</b>&

16、lt;/p><p><b>　　結(jié)果分析及展望7</b></p><p>　　附錄--參考文獻</p><p><b>　　方案選擇，方案論證</b></p><p><b>　　一、花式噴泉的綜述</b></p><p>　　噴泉是一種將水經(jīng)過一定

17、壓力通過噴頭灑出來具有一定形狀的組合體，呈現(xiàn)出各種各樣的組合供欣賞，提供水壓的一般為水泵?，F(xiàn)代城市中的噴泉形式已十分豐富。隨著構(gòu)筑物的大小及水壓等的變化，噴泉或高或低、或珠或霧，精彩紛呈?？煞譃橐韵略S多種：包括音樂噴泉等，但在實驗室只能用煙花模塊仿真噴泉，所以只能通過控制燈亮的形狀來仿真噴泉的噴水方式。</p><p>　　1.1采用PLC控制花式噴泉的優(yōu)點</p><p>　?。?）控制

18、方式上看：PLC軟接線，只需改變控制程序就可輕易改變邏輯或增加功能。</p><p>　?。?）工作方式看：PLC串行工作，不受制約。</p><p>　?。?）控制速度上看：PLC通過半導體來控制，速度很快，無觸點，顧而無抖動一說。</p><p>　　（4）定時、計數(shù)看：PLC時鐘脈沖由晶振產(chǎn)生，精度高，定時范圍寬，有記憶功能。</p><p

19、>　?。?）可靠、維護看：PLC無觸點，壽命長，且有自我診斷功能，對程序執(zhí)行的監(jiān)控功能，現(xiàn)場調(diào)試和維護方便。</p><p>　　二、系統(tǒng)設計的基本步驟</p><p>　　在花式噴泉控制系統(tǒng)的設計過程中主要考慮以下幾點：</p><p>　　（1）深入了解和分析花式噴泉的工藝條件和控制要求。</p><p>　?。?）確定I/O設備。

20、根據(jù)花式噴泉控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的輸入、輸出設備。常用的輸入設備有按鈕、選擇開關等，常用的輸出設備有指示燈等。</p><p>　　（3）根據(jù)I/O點數(shù)選擇合適的PLC類型。</p><p>　?。?）分配I/O點，分配PLC的輸入輸出點，編制出輸入輸出分配表或輸入輸出端子 的接線圖。</p><p>　?。?）設計花式噴泉系統(tǒng)的梯形圖程序，根據(jù)工作要求

21、設計出周密完整的梯形圖（6）程序，這是整個花式噴泉系統(tǒng)設計的核心工作。</p><p>　?。?）將程序輸入PLC進行軟件測試，查找錯誤，使系統(tǒng)程序更加完善。</p><p>　　三、系統(tǒng)控制方案及設計思路</p><p>　　花式噴泉系統(tǒng)的控制要求如下：</p><p>　　由于輸出有限（有21個燈，只有16個輸出），不得不將有些燈連在一起

22、輸出。為了好變形狀，我將第二圈和第三圈對應的連在一起了，如L1和L3，L2和L4，L5和L9等。</p><p>　　設計了四種花樣可供選擇。按下啟動按鈕，噴泉即開始工作，按下停止按鈕，則停止噴水?？蓪崿F(xiàn)自動循環(huán)，手動循環(huán)，手動，加速，變速，選擇花樣等功能。</p><p>　?。?）該花式噴泉有四種噴水花樣可供選擇：</p><p>　　花樣一：4、3、2、1間隔

23、0.2依次噴水，一起工作0.8秒且循環(huán)五次后，如果為單循環(huán)工作方式，則繼續(xù)循環(huán)下去。如果為自動循環(huán)工作方式，則進入想一個花樣。</p><p>　　花樣二：此花樣為火輪形狀的轉(zhuǎn)動，而且還可以通過撥碼開關進行調(diào)速。轉(zhuǎn)8圈后結(jié)束。如果為單循環(huán)工作方式，則繼續(xù)循環(huán)下去。如果為自動循環(huán)工作方式，則進入想一個花樣。</p><p>　　花樣三：4、3、2、1間隔0.2依次向外噴水，一起工作0.8秒后

24、全部都涼了，然后又從外圈相內(nèi)圈熄滅。如此循環(huán)五次后，如果為單循環(huán)工作方式，則繼續(xù)循環(huán)下去。如果為自動循環(huán)工作方式，則進入想一個花樣。</p><p>　　花樣四：相鄰的兩條燈構(gòu)成X型，然后圍繞中心點轉(zhuǎn)動。速度由慢變快，然后又有快變慢，循環(huán)次數(shù)可以設定。</p><p>　　花樣五：花樣五是手動輸入，通過撥碼開關來實現(xiàn)燈的亮法。</p><p>　　花式噴泉池示意圖如

25、圖2-1所示：</p><p><b>　　四、PLC的選型</b></p><p>　　在PLC系統(tǒng)設計時，首先應確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設計選型。工藝流程的特點和應用要求是設計選型的主要依據(jù)。因此，工程設計選型和估算時，應詳細分析工藝過程的特點、控制要求，控制任務和范圍確定所需的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點數(shù)、所需存儲器容量、確定PL

26、C的功能、外部設備特性等，最后選擇有較高性能價格比的PLC和設計相應的控制系統(tǒng)。</p><p>　?。?）輸入輸出（I/O）點數(shù)的估算</p><p>　　I/O點數(shù)估算時應考慮適當?shù)挠嗔浚ǔ８鶕?jù)統(tǒng)計的輸入輸出點數(shù)，再增加10%~20%的可擴展余量后，作為輸入輸出點數(shù)估算數(shù)據(jù)。</p><p>　?。?）存儲器容量的估算</p><p>

27、　　存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應用項目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。設計階段，由于用戶應用程序還未編制，因此，程序容量在設計階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設計選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來代替。</p><p>　?。?）控制功能的選擇</p><p>　　該選擇包括運算功能、控制

28、功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。根據(jù)本課題所設計控制的需求，主要介紹一下幾種功能的選擇。</p><p><b>　　1.控制功能</b></p><p>　　PLC主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)場合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，提高PLC的處理速度和節(jié)省存儲器容量。<

29、;/p><p><b>　　2.編程功能</b></p><p>　　離線編程方式：PLC和編程器公用一個CPU，編程器在編程模式時，CPU只為編程器提供服務，不對現(xiàn)場設備進行控制。完成編程后，編程器切換到運行模式，CPU對現(xiàn)場設備進行控制，不能進行編程。離線編程方式降低系統(tǒng)成本，但使用和調(diào)試不方便。在離線編程方式：CU和編程器有各自的CPU，主機CPU負載現(xiàn)場控制，并在

30、一個掃描周期內(nèi)與編程器進行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機，下一掃描周期，主機就根據(jù)新收到的程序運行。</p><p>　　五種標準化編程語言：順序功能（SFC）、梯形圖（LD）、功能模式圖塊(FBD)三種圖形化語言和語句表（il）、結(jié)構(gòu)體文（ST）兩種文本語言。選用的編程語言應遵守其標準（IEC113123），同時，還應該支持多種語言編程方式，如C,Basic等，以滿足特殊控制場合的控制要求。&

31、lt;/p><p><b>　　3.診斷功能</b></p><p>　　PLC的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。硬件診斷通過硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分內(nèi)診斷和外診斷。通過軟件對PLC內(nèi)部的性能和功能進行診斷是內(nèi)診斷，通過軟件對PLC的CPU與外幣輸入輸出等部件信息交換功能進行診斷是外診斷。</p><p>　　PLC的診斷功能的強

32、弱，直接影響對操作和維護人員技術能力的要求，并影響平均維修時間。</p><p><b>　　4．機型的選擇</b></p><p>　　通過對輸入/輸出點的選擇、對存儲量的選擇？對I/O響應時間的選擇輸出負載的特點選型的分許。</p><p>　　該控制系統(tǒng)選用三菱公司FXON系列的PLC。它體積小，重量輕，使用壽命長，編程和維護方便，故障率

33、低，通過擴展模塊的鏈接，可以增加輸入/輸出點數(shù)。我設計的花式噴泉模型共有7個輸入，15個輸出，因此，選用型號為FX0N-32MR的PLC。</p><p><b>　　系統(tǒng)硬件設計</b></p><p><b>　　系統(tǒng)功能及原理</b></p><p>　　整個電路用狀態(tài)流程圖編寫，因為這在實現(xiàn)復雜設計是很很多的方便之

34、處。先想好花型并設計出花型對應的Y口輸出，電路由一個總開關來控制啟停，然后自行循環(huán)。通過按不同的花樣選擇開關使其滿足轉(zhuǎn)換條件，可以選擇跳轉(zhuǎn)運行不同的花型。將自動/單循環(huán)的按鈕按下后，實現(xiàn)一個花樣反復循環(huán)，若不按則是四個花型自動順序循環(huán)。按下手動開關后，花型停止轉(zhuǎn)動，通過BIN語句來實現(xiàn)顯示由撥碼開關輸入的對應數(shù)值，從而達到選擇性點亮燈的目的，再次按下此j鍵則默認的跳到第一個花。在調(diào)速花型時，通過撥碼開關將數(shù)送到時間繼電器的數(shù)值寄存器中，

35、改變轉(zhuǎn)換的時間從而實現(xiàn)對其轉(zhuǎn)速的調(diào)控。</p><p>　　原理則是利用其掃描后讓各個功能滿足相應的轉(zhuǎn)換條件，達到轉(zhuǎn)換目的。 </p><p><b>　　三、功能分配表</b></p><p><b>　　四、 I/O分配表</b></p><p><b>　　系統(tǒng)軟件設計<

36、/b></p><p><b>　　一、流程圖設計</b></p><p>　　0、10、11、12代表花型1~4，,13代表手動模塊。+號為轉(zhuǎn)換條件，一旦滿足跳轉(zhuǎn)條件則流程圖會自行轉(zhuǎn)入下一個狀態(tài)。箭頭表示跳轉(zhuǎn)指令，滿足條件后可以跳到任何一個模塊。根據(jù)不同的條件，然后設計不同的控制方法，達到更智能的效果。</p><p><b>

37、;　　程序指令</b></p><p><b>　　系統(tǒng)設置</b></p><p>　　調(diào)試步驟及方法：調(diào)試時要一步一步來，一個花一個花的調(diào)試及對照。若有和自己設計不符或矛盾，則應找出與出錯地方相應的程序并修改，使之吻合 </p><p>　　自己的而設計思路，達到一定的視覺效果。</p><p><

38、;b>　　問題及解決方案：</b></p><p>　　在調(diào)試過程中，我的第二個花型的第三部和第四部間的轉(zhuǎn)換有點問題，其變化并不是我所涉及的。于是找到第三部與第四部的地方，仔細檢查，發(fā)現(xiàn)設值錯誤，將數(shù)值換過來后就運行正常了。</p><p>　　我發(fā)現(xiàn)花與花之間的銜接有點問題，不能實現(xiàn)順序順序循環(huán)。于是找到相應的地方，仔細檢查，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)換條件設置的有問題，將它改好后就運行正

39、常了。</p><p>　　我設計的是每個花都循環(huán)5次再跳出到下一個花，可是不能實現(xiàn)。于是我將FOR語句改了，改成了用計數(shù)器來控制。計數(shù)器置1后馬上復位，以便下一次循環(huán)用。</p><p><b>　　結(jié)果分析及展望</b></p><p>　　一、結(jié)果分析：程序運行后，花型能夠按照自己所設計的變化，當按下控制開關時，會有相應的功能出現(xiàn)，例如：

40、單/自動循環(huán)、花型的選擇、手動控制等。其實按照狀態(tài)流程圖來對照，我們還可以設置更多的花樣及更多的控制方法，使結(jié)果產(chǎn)生更加好的效果。</p><p>　　二、展望：通過這次課程設計我學到了很多，將理論上的東西與實際結(jié)合起來了，可謂受益匪淺。在寫好程序、調(diào)好程序后，我發(fā)現(xiàn)狀態(tài)流程圖很適合于大型的項目工程，程序結(jié)構(gòu)十分的清晰。在問題處理后，很容易找到問題的出入點，不像梯形圖那樣要顧及全局。若想改進也很方便，相對于其他編