課程設計---花式噴水池裝置電氣控制設計

1、<p><b>　　課程設計報告書</b></p><p>　　題 目：花式噴水池裝置電氣控制設計</p><p>　　系（院）： 電子工程學院 </p><p>　　專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 </p><p>　　班 級： 電氣101

2、 </p><p>　　姓 名： </p><p>　　學 號： </p><p>　　2013年6月29日</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　課程設計的主要目的是通過某一生產(chǎn)設備的電氣控制裝置的設

3、計實踐，了解一般電氣控制系統(tǒng)設計過程、設計要求、應完成的工作內(nèi)容和具體設計方法。通過設計也有助于復習、鞏固以往所學的知識，達到靈活應用的目的。電氣設計必須滿足生產(chǎn)設備和生產(chǎn)工藝的要求，因此，設計之前必須了解設備的用途、結(jié)構(gòu)、操作要求和工藝過程，在此過程中培養(yǎng)從事設計工作的整體觀念。</p><p>　　花樣噴泉是人工環(huán)境中最富有生命力的噴泉，它具有分隔空間，增加層次，凈化空氣，美化環(huán)境的作用?；訃娙暮诵氖荘L

4、C，即可編程序控制器，是一種以微處理器為核心、帶有指令存儲器和輸入輸出接口、綜合了微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)、通信技術(shù)的新一代工業(yè)控制裝置。它能夠存儲和執(zhí)行指令，進行位置控制、邏輯控制、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。它不僅充分發(fā)揮了計算機的優(yōu)點，以滿足各種工業(yè)生產(chǎn)過程自動控制的需要，同時又照顧一般電氣操作人員的技術(shù)水平和習慣，采用梯形圖或狀態(tài)流程圖等編輯方

5、式，使PLC的使用始終保持大眾化的特點。</p><p>　　近年來我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，物質(zhì)生活水平的提高促使著人們迫切的追求更高的生活享受，于是大大小小的公園如雨后春筍般出現(xiàn)在新的城市規(guī)劃中，其中必然會修建一些噴泉供人們休閑、觀賞。這些噴泉按一定的規(guī)律改變噴水式樣，如果再與五顏六色的燈光相配合，在和諧優(yōu)雅的音樂中，更是令人心曠神怡，流連忘返。其中PLC控制的花樣噴泉更是作為佼佼者，以其簡單的操作方法和絢爛的視覺

6、效果飽受人們的稱贊。本文講述的是如何利用PLC控制噴泉噴水方式，從而產(chǎn)生產(chǎn)生各樣的樣式。</p><p><b>　　2 常規(guī)電氣控制</b></p><p><b>　　2．1 工藝流程</b></p><p>　　圖2-1為花式噴水池工藝流程圖。電源為控制面板，PLC，電機，電磁閥供電。通過控制面板將信號輸入PLC

7、，PLC處理輸入信號后，輸出控制信號，控制電機和四個電磁閥的運行狀態(tài)，最終達到花式噴水的目的。</p><p>　　圖2-1 工藝流程圖</p><p><b>　　2．2 拖動要求</b></p><p>　　1．噴水管路由2.2KW三相異步電動機拖動水泵供給，1-4噴水管分別由4只電磁閥控制。</p><p>　

8、　2.控制器電源開關(guān)接通后，按下啟動按鈕噴水池裝置即開始工作，按下停止按鈕，停止噴水。工作方式（即噴水花樣）由“選擇開關(guān)”和“扭子開關(guān)”來決定。</p><p>　　3.“扭子開關(guān)”在“單周”位置時，噴水池只運行一個完整的單周；而在“循環(huán)”位置時，噴水池反復循環(huán)運行。</p><p>　　4.“選擇開關(guān)”用于選擇噴水池的噴水花樣，1—4號噴水管的工作方式選擇如下：</p>&

9、lt;p>　?。?）“選擇開關(guān)”在位置“1”——按下啟動按鈕后，4號噴水，延時2S，3號噴水，延時2S，2號噴水，延時2S，1號噴水，接著一起噴水15S為一個循環(huán)。</p><p>　?。?）“選擇開關(guān)”在位置“2”——按下啟動按鈕后，1號噴水，延時2S，2號噴水，延時2S，3號噴水，延時2S，4號噴水，接著一起噴水30S為一個循環(huán)。</p><p>　?。?）“選擇開關(guān)”在位置“3

10、”——按下啟動按鈕后，1、3號同時噴水，延時3S后，2、4號同時噴水，1、3號停止噴水；交替運行5次后，再1——4號一起噴水30S為一個循環(huán)。</p><p>　?。?）“選擇開關(guān)”在位置“4”——按下啟動按鈕后，噴水池1——4號噴水管的工作順序為1→2→3→4按順序延時2S噴水，然后一起噴水30S后，1、2、3、4號噴水管分別延時2S停水，在等待1S，由4→3→2→1反序分別延時2S噴水，然后在一起噴水30S為

11、一個循環(huán)。</p><p><b>　　2．2 設計任務</b></p><p>　　1.繪制主電路，選擇合適的元器件。</p><p>　　2.選擇噴水管四種工作方式中的一種工作方式，繪制常規(guī)電氣控制回路。</p><p>　　3.根據(jù)控制要求選擇PLC，并安排PLC的I/O 端口。</p><p

12、>　　4.繪制PLC接線圖。</p><p>　　5.根據(jù)控制要求設計PLC程序。</p><p><b>　　6.上機調(diào)試程序。</b></p><p>　　7.編寫設計、使用說明書及設計小結(jié)，列出參考資料目錄。</p><p><b>　　2．4 主電路</b></p>&l

13、t;p>　　圖2-2為花式噴水池主電路圖。QF空氣開罐器保護作用，KM1控制三相異步電動機運行，KM2、KM3、KM4和KM5分別通過控制四個電磁閥的通斷來控制噴水管噴水。</p><p>　　圖2-2 主電路圖</p><p><b>　　2．5 控制回路</b></p><p>　　花式一的噴水控制回路如下圖。KM1接通時電機啟動，

14、KM2接通時，4號水管噴水。2s后KT1閉合，KM3接通，3號水管噴水。2號水管和1號水管依次延遲2s啟動；KM5接通，1、2、3、4管一齊噴水30s。KM6用于判定系統(tǒng)單步/連續(xù)噴水。</p><p>　　圖2-3 噴水花式一的控制回路</p><p><b>　　2．6 設備選型</b></p><p><b>　　表1 元器

15、件</b></p><p><b>　　3 PLC控制</b></p><p>　　3．1 PLC的I/O分配</p><p>　　表2 I/O分配表</p><p>　　3．2 控制面板布置及PLC接線圖</p><p>　　1.圖3-1左圖為花式噴水池平面布置，數(shù)字1—4分別

16、為外環(huán)狀噴水管、中環(huán)狀噴水管、內(nèi)環(huán)狀噴水管、三點噴水管。右圖為控制面板，其中選擇開關(guān)有四個位置，對應四種噴水花樣；扭子開關(guān)扳向左為單周、扳向右為環(huán)。電源指示為紅燈，啟動及停止按鈕各一只。</p><p>　　圖3-1 花式噴水池及控制面板平面布置示意圖</p><p>　　2.如圖3-2，本系統(tǒng)采用西門子S7-200系列PLC進行控制。從分析可以知道，系統(tǒng)共有開關(guān)量輸入點7個，開關(guān)量輸出

17、點5個。</p><p>　　圖3-2 PLC接線圖</p><p>　　3．3 PLC狀態(tài)流程圖</p><p>　　圖3-3為PLC狀態(tài)流程圖。按下開始按鈕，程序進入運行狀態(tài)，并按照所選擇的噴</p><p>　　水花式開始噴水。噴水一次結(jié)束后進入單次和連續(xù)狀態(tài)判定。若扭子開關(guān)在連續(xù)位置，</p><p>　　則

18、回到噴水花式前，重新執(zhí)行噴水命令。若為單次，則噴水結(jié)束。</p><p>　　圖3-3 plc狀態(tài)流程圖</p><p>　　3．4 PLC梯形圖</p><p>　　圖3-4 PLC梯形圖</p><p>　　3．5 程序調(diào)試及仿真</p><p>　　1.圖3-5中，選擇花式一循環(huán)噴水，內(nèi)環(huán)狀和三點噴水管

19、噴水，兩秒后中環(huán)狀噴水管噴水</p><p>　　圖3-5 花式一噴水仿真圖</p><p>　　2.圖3-6中，選擇花式二循環(huán)噴水，外環(huán)狀，中環(huán)狀和內(nèi)環(huán)狀噴水管依次噴水，兩秒后三點噴水管噴水。</p><p>　　圖3-6 花式二噴水仿真圖</p><p>　　3.圖3-7中，選擇花式三循環(huán)噴水，外環(huán)狀和內(nèi)環(huán)狀噴水管同時噴水，三秒后中環(huán)

20、狀和三點噴水管噴水。</p><p>　　圖3-7 花式三噴水仿真圖</p><p>　　4.圖3-8中，選擇花式四循環(huán)噴水，四管同時噴水，30十秒后，依次延時兩秒停水。 </p><p>　　圖3-8 花式四噴水仿真圖</p><p>　　5.圖3-9為花式四噴水方式部分程序的監(jiān)控圖，計數(shù)器T51、T52、T53、T54分別計時。四個噴

21、水管一齊噴水30s后1、2、3和4號噴水管分別延時兩秒停水。</p><p>　　圖3-9 花式四噴水程序監(jiān)控圖</p><p><b>　　操作說明</b></p><p>　　旋轉(zhuǎn)選擇開關(guān)SA1，選擇一種噴水花式</p><p>　　旋轉(zhuǎn)選擇開關(guān)SA2，選擇噴水方式為單周或者是循環(huán)。</p><

22、p>　　按下啟動按鈕，開始噴水。</p><p>　　旋轉(zhuǎn)選擇開關(guān)SA1，噴泉馬上停止當前噴水，切換到其他噴水花式。</p><p>　　按下停止按鈕，結(jié)束噴水</p><p><b>　　設計心得</b></p><p>　　本次PLC課程設計題目與實際生活聯(lián)系緊密，使我充分認識到了這門課程的實際意義和現(xiàn)實重要性

23、。通過本次課程設計我掌握了電氣控制的原理設計的基本方法，并能達到熟練使用可編程控制器實現(xiàn)簡單控制系統(tǒng)的控制要求，尤其是對步進指令的使用。在這次課程設計不僅僅是學會靈活應用PLC這門課程，同時還將其他學科的知識內(nèi)容融會貫通。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 方承遠，張振國. 工廠電氣與PLC控制技術(shù)[M]. 北京：機械工業(yè)出版社

24、，2011.</p><p>　　[2] 劉鳳春，王林，周曉丹. 可編程控制器原理與應用基礎[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2009.</p><p>　　[3]胡文金.《可編程序控制器實訓教程》[M].重慶大學出版社，2007.</p><p>　　[4]郭崇山.《國際大學生程序設計競賽例題解（三）》[M].電子工業(yè)出版社，2007. [5]張浩風.《PLC梯形