plc課程設(shè)計(jì)--噴泉控制

1、<p>　　電氣與電子信息工程學(xué)院</p><p><b>　　《PLC綜合設(shè)計(jì)》</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　名 稱： 噴泉控制 </p><p>　　專業(yè)名稱：　 自動(dòng)化

2、 </p><p>　　班 級(jí)： 自動(dòng)化2011（1）班 </p><p>　　學(xué)　　號(hào)：　　　 　 </p><p>　　姓 名： </p><p>　　指導(dǎo)教師：

3、 </p><p>　　設(shè)計(jì)時(shí)間： 2013年12月16日—2013年12月27日 </p><p>　　設(shè)計(jì)地點(diǎn)： K3-218 PLC實(shí)驗(yàn)室 </p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　2013～2014 學(xué)年第1學(xué)

4、期</p><p>　　一、課程設(shè)計(jì)題目 PLC綜合設(shè)計(jì) </p><p>　　課題1 ：.電動(dòng)機(jī)的順序控制</p><p>　　課題2 ：竟猜?lián)尨鹣到y(tǒng)的設(shè)計(jì)</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(shè)計(jì)內(nèi)容（含技術(shù)指標(biāo)） </p><p>　　1、用PLC實(shí)現(xiàn)三臺(tái)以上電動(dòng)機(jī)順序控制，要求模擬實(shí)際的工況，有必要的連鎖和互鎖保護(hù)，電機(jī)間的邏輯聯(lián)系應(yīng)具有一定的復(fù)雜程度，畫出主電路和接線圖，接好線，編程并進(jìn)行調(diào)試。</p><p>　　2、用PLC實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)竟猜

6、搶答系統(tǒng)，要求不少于5組，有必要的組號(hào)顯示、記時(shí)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(jìn)行調(diào)試。</p><p>　　3、用PLC實(shí)現(xiàn)十字路口或丁字路口的交通信號(hào)燈控制，要求與實(shí)際交通燈工作情況基本相符，并能夠通過外部設(shè)備對(duì)時(shí)間進(jìn)行設(shè)定，畫出主電路和接線圖，接好線，編程并進(jìn)行調(diào)試。</p><p>　　4、用PLC實(shí)現(xiàn)電梯控制，要求與實(shí)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(jìn)行調(diào)試。</p><p>　　5、用PLC實(shí)現(xiàn)噴泉控制，要求花樣不少于5種，能自動(dòng)循環(huán)、單循環(huán)、和手動(dòng)控制，畫出主電路和接線圖，接好線，編程并進(jìn)行調(diào)試。</p><p>　　6、同組同學(xué)要求不能完全重復(fù)，必須有自己的亮點(diǎn)，對(duì)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(yīng)在開題的過程中，由指

8、導(dǎo)老師對(duì)與相關(guān)的具體的設(shè)計(jì)控制要求進(jìn)行審核。</p><p><b>　　三、設(shè)計(jì)進(jìn)度安排</b></p><p><b>　　四、基本要求</b></p><p>　　設(shè)計(jì)報(bào)告：不少于5000字，Ａ４幅面，統(tǒng)一復(fù)印封面。</p><p>　　封面、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</p><p&

9、gt;<b>　　目錄</b></p><p>　　1）方案選擇，方案論證（綜述、任務(wù)詳解及設(shè)計(jì)思路，PLC選型等）</p><p>　　2）系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)（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(shè)計(jì)（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(diǎn)和不足之處、總結(jié)及改進(jìn)等）</p><p><b>　　附錄---參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　五、課程設(shè)計(jì)考核辦法與成績?cè)u(píng)定</p><p>　　根據(jù)過程、報(bào)告、答辯等確定設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)參考資料</p><p>　　[1]李仁主編，電氣控制，北京：機(jī)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(xué)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(shù)，北京：

12、機(jī)械工業(yè)出版社，2002</p><p>　　[4]鄭萍主編，現(xiàn)代電氣控制技術(shù)，重慶：重慶大學(xué)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(xué)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(jī)械工程學(xué)報(bào),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(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)動(dòng)定位控制的 研究[J].  微計(jì)算機(jī)信息, 2010, 26(2-1): 62-64。 </p><p>　　[8] 秦琴，王忠慶.。利用PLC的高速計(jì)數(shù)功能實(shí)現(xiàn)軸的精確定位控制.。電氣技術(shù)。2009(3)。

14、</p><p>　　[9] 陳嬋娟, 薛愷. 基于PLC的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)單雙軸運(yùn)動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn). 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造. 2009(3)。</p><p>　　[10] 楊濤, 王啟江等。 基于PLC繞線機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]。組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)， 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(shè)計(jì)5</b></p><p><b>　　系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)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(xiàn)</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。現(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(shí)驗(yàn)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(diǎn)</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>　　（2）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(dǎo)體來控制，速度很快，無觸點(diǎn)，顧而無抖動(dòng)一說。</p><p>　?。?）定時(shí)、計(jì)數(shù)看：PLC時(shí)鐘脈沖由晶振產(chǎn)生，精度高，定時(shí)范圍寬，有記憶功能。</p><p

19、>　　（5）可靠、維護(hù)看：PLC無觸點(diǎn)，壽命長，且有自我診斷功能，對(duì)程序執(zhí)行的監(jiān)控功能，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和維護(hù)方便。</p><p>　　二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟</p><p>　　在花式噴泉控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中主要考慮以下幾點(diǎn)：</p><p>　?。?）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(shè)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(shè)備。常用的輸入設(shè)備有按鈕、選擇開關(guān)等，常用的輸出設(shè)備有指示燈等。</p><p>　　（3）根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)選擇合適的PLC類型。</p><p>　?。?）分配I/O點(diǎn)，分配PLC的輸入輸出點(diǎn)，編制出輸入輸出分配表或輸入輸出端子 的接線圖。</p><p>　　（5）設(shè)計(jì)花式噴泉系統(tǒng)的梯形圖程序，根據(jù)工作要求

21、設(shè)計(jì)出周密完整的梯形圖（6）程序，這是整個(gè)花式噴泉系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心工作。</p><p>　　（7）將程序輸入PLC進(jìn)行軟件測(cè)試，查找錯(cuò)誤，使系統(tǒng)程序更加完善。</p><p>　　三、系統(tǒng)控制方案及設(shè)計(jì)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(gè)燈，只有16個(gè)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(duì)應(yīng)的連在一起了，如L1和L3，L2和L4，L5和L9等。</p><p>　　設(shè)計(jì)了四種花樣可供選擇。按下啟動(dòng)按鈕，噴泉即開始工作，按下停止按鈕，則停止噴水?？蓪?shí)現(xiàn)自動(dòng)循環(huán)，手動(dòng)循環(huán)，手動(dòng)，加速，變速，選擇花樣等功能。</p><p>　　（3）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(dòng)循環(huán)工作方式，則進(jìn)入想一個(gè)花樣。</p><p>　　花樣二：此花樣為火輪形狀的轉(zhuǎn)動(dòng)，而且還可以通過撥碼開關(guān)進(jìn)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(dòng)循環(huán)工作方式，則進(jìn)入想一個(gè)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(dòng)循環(huán)工作方式，則進(jìn)入想一個(gè)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(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。速度由慢變快，然后又有快變慢，循環(huán)次數(shù)可以設(shè)定。</p><p>　　花樣五：花樣五是手動(dòng)輸入，通過撥碼開關(guān)來實(shí)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(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設(shè)計(jì)選型。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。因此，工程設(shè)計(jì)選型和估算時(shí)，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點(diǎn)、控制要求，控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動(dòng)作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲(chǔ)器容量、確定PL

26、C的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價(jià)格比的PLC和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。</p><p>　　（1）輸入輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)的估算</p><p>　　I/O點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%~20%的可擴(kuò)展余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。</p><p>　　（2）存儲(chǔ)器容量的估算</p><p>

27、　　存儲(chǔ)器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)器容量。設(shè)計(jì)階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對(duì)程序容量有一定估算，通常采用存儲(chǔ)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(yùn)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(shè)計(jì)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(chǎng)合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時(shí)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(chǔ)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(gè)CPU，編程器在編程模式時(shí)，CPU只為編程器提供服務(wù)，不對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制。完成編程后，編程器切換到運(yùn)行模式，CPU對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制，不能進(jìn)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(jī)CPU負(fù)載現(xiàn)場(chǎng)控制，并在

30、一個(gè)掃描周期內(nèi)與編程器進(jìn)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(jī)，下一掃描周期，主機(jī)就根據(jù)新收到的程序運(yùn)行。</p><p>　　五種標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)遵守其標(biāo)準(zhǔn)（IEC113123），同時(shí)，還應(yīng)該支持多種語言編程方式，如C,Basic等，以滿足特殊控制場(chǎng)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(duì)PLC內(nèi)部的性能和功能進(jìn)行診斷是內(nèi)診斷，通過軟件對(duì)PLC的CPU與外幣輸入輸出等部件信息交換功能進(jìn)行診斷是外診斷。</p><p>　　PLC的診斷功能的強(qiáng)

32、弱，直接影響對(duì)操作和維護(hù)人員技術(shù)能力的要求，并影響平均維修時(shí)間。</p><p><b>　　4．機(jī)型的選擇</b></p><p>　　通過對(duì)輸入/輸出點(diǎn)的選擇、對(duì)存儲(chǔ)量的選擇？對(duì)I/O響應(yīng)時(shí)間的選擇輸出負(fù)載的特點(diǎn)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(hù)方便，故障率

33、低，通過擴(kuò)展模塊的鏈接，可以增加輸入/輸出點(diǎn)數(shù)。我設(shè)計(jì)的花式噴泉模型共有7個(gè)輸入，15個(gè)輸出，因此，選用型號(hào)為FX0N-32MR的PLC。</p><p><b>　　系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　系統(tǒng)功能及原理</b></p><p>　　整個(gè)電路用狀態(tài)流程圖編寫，因?yàn)檫@在實(shí)現(xiàn)復(fù)雜設(shè)計(jì)是很很多的方便之

34、處。先想好花型并設(shè)計(jì)出花型對(duì)應(yīng)的Y口輸出，電路由一個(gè)總開關(guān)來控制啟停，然后自行循環(huán)。通過按不同的花樣選擇開關(guān)使其滿足轉(zhuǎn)換條件，可以選擇跳轉(zhuǎn)運(yùn)行不同的花型。將自動(dòng)/單循環(huán)的按鈕按下后，實(shí)現(xiàn)一個(gè)花樣反復(fù)循環(huán)，若不按則是四個(gè)花型自動(dòng)順序循環(huán)。按下手動(dòng)開關(guān)后，花型停止轉(zhuǎn)動(dòng)，通過BIN語句來實(shí)現(xiàn)顯示由撥碼開關(guān)輸入的對(duì)應(yīng)數(shù)值，從而達(dá)到選擇性點(diǎn)亮燈的目的，再次按下此j鍵則默認(rèn)的跳到第一個(gè)花。在調(diào)速花型時(shí)，通過撥碼開關(guān)將數(shù)送到時(shí)間繼電器的數(shù)值寄存器中，

35、改變轉(zhuǎn)換的時(shí)間從而實(shí)現(xiàn)對(duì)其轉(zhuǎn)速的調(diào)控。</p><p>　　原理則是利用其掃描后讓各個(gè)功能滿足相應(yīng)的轉(zhuǎn)換條件，達(dá)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(shè)計(jì)<

36、/b></p><p><b>　　一、流程圖設(shè)計(jì)</b></p><p>　　0、10、11、12代表花型1~4，,13代表手動(dòng)模塊。+號(hào)為轉(zhuǎn)換條件，一旦滿足跳轉(zhuǎn)條件則流程圖會(huì)自行轉(zhuǎn)入下一個(gè)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(gè)模塊。根據(jù)不同的條件，然后設(shè)計(jì)不同的控制方法，達(dá)到更智能的效果。</p><p><b>

37、;　　程序指令</b></p><p><b>　　系統(tǒng)設(shè)置</b></p><p>　　調(diào)試步驟及方法：調(diào)試時(shí)要一步一步來，一個(gè)花一個(gè)花的調(diào)試及對(duì)照。若有和自己設(shè)計(jì)不符或矛盾，則應(yīng)找出與出錯(cuò)地方相應(yīng)的程序并修改，使之吻合 </p><p>　　自己的而設(shè)計(jì)思路，達(dá)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(gè)花型的第三部和第四部間的轉(zhuǎn)換有點(diǎn)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(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)設(shè)值錯(cuò)誤，將數(shù)值換過來后就運(yùn)行正常了。</p><p>　　我發(fā)現(xiàn)花與花之間的銜接有點(diǎn)問題，不能實(shí)現(xiàn)順序順序循環(huán)。于是找到相應(yīng)的地方，仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)換條件設(shè)置的有問題，將它改好后就運(yùn)行正

39、常了。</p><p>　　我設(shè)計(jì)的是每個(gè)花都循環(huán)5次再跳出到下一個(gè)花，可是不能實(shí)現(xiàn)。于是我將FOR語句改了，改成了用計(jì)數(shù)器來控制。計(jì)數(shù)器置1后馬上復(fù)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(yùn)行后，花型能夠按照自己所設(shè)計(jì)的變化，當(dāng)按下控制開關(guān)時(shí)，會(huì)有相應(yīng)的功能出現(xiàn)，例如：

40、單/自動(dòng)循環(huán)、花型的選擇、手動(dòng)控制等。其實(shí)按照狀態(tài)流程圖來對(duì)照，我們還可以設(shè)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(shè)計(jì)我學(xué)到了很多，將理論上的東西與實(shí)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(xiàng)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(diǎn)，不像梯形圖那樣要顧及全局。若想改進(jìn)也很方便，相對(duì)于其他編