電子技術課程設計plc花式噴水池裝置

1、寧德師范學院PLC課程設計報告題 目 班 級 姓 名 學 號 指導老師 設計時間 2 摘 要 隨著我國人民物質和精神生活水平的不斷提高，現(xiàn)在許多城市的市民廣場、單位居民生活區(qū)里都能看到各種形式的噴泉。在今天科學技術突飛猛進的發(fā)展，在噴泉工程中采用了大量的高新技術，在人們的視覺和聽覺上形成和諧的統(tǒng)一，使人們在精神上有種愉悅的感受。從而使噴泉效果更多絢麗多彩，阿羅多姿，令人賞心悅目、流連忘返。同時花式噴水池是近年來出現(xiàn)的一種園林建筑與花式觀賞相結合的一種產物。在游人和居民光顧的場所，如公園、廣場、旅游景點及一些知名建筑前，經常會修建一些噴水池供人們休閑、觀賞，這些噴水池按一定的規(guī)律改變噴水式樣。而

2、且隨著可編程控制器在我國的迅速發(fā)展，對花式噴泉的控制要求也越來越高，使得越 來越多的控制部分需要可編程控制器來實現(xiàn)。本文結合任務設計書的要求，以4環(huán)花式噴水池為研究對象，采用了歐姆龍系列可編程序控制器作為噴水池的控制器。對花式噴水池的控制系統(tǒng)的總體功能進行了分析，詳細介紹了系統(tǒng)的硬件配置、設計方案及軟件設計順序功能圖。本設計改善了噴泉系統(tǒng)的控制品質，并真正地達到了實時控制的要求。當控制要求發(fā)生改變時，只需要改變程序，硬件接線不變或作較小變動即可，方便簡單。而且采用PLC控制時，利用其體積小、功能強、可靠性高，并具有較大的靈活性和可擴展性的特點，改變控制方式或改變選擇開關，即可改變噴水規(guī)律，變換

3、出不同的花樣。所以PLC在當前工業(yè)控制中得到廣泛應用！目錄1 概述11.1噴水池11.1.1定義11.1.2噴水池的組成 11.1.3噴水池的分類11.2可編程邏輯控制器PLC 11.2.1 PLC的基本概念11.2.1 PLC的基本概念11.2.2 PLC的基本結構 11.2.3 PLC的工作原理12 噴水池設計任務2 2.1花式噴水池動作原理圖2 2.2控制要求23 I/O編址34 I/O端子接線圖45 梯形圖56 程序97 編程并調試10總結13參考文獻14花式噴水池裝置PLC控制梯形圖的設計與調試1 概述1.1噴水池 1.1.1定義 噴水池是一種觀賞設施。在水池內架設一定數(shù)量的噴嘴，水

4、被噴濺到大氣中，形成細小的水滴和水股，同時水柱會有各種不同的形式，各種形狀，從而形成一種非常好看的景觀。1.1.2噴水池的組成 噴水池有中間噴水管，內環(huán)狀噴水管，中環(huán)形狀噴水管，外環(huán)形狀噴水管組成，同時當中還有選擇開關共4種選擇，可分別用4個開關模擬實現(xiàn)。1.1.3噴水池的分類 噴水池可以分為兩大類：一是因地制宜，根據(jù)現(xiàn)場的地形結構，仿照天然水景制作而成，如：碧泉，涌泉，霧泉，管流，溪流，瀑布，水簾，跌水，水濤，漩渦等。二是完全依靠噴泉設備人工造景。返類水景近年在建筑領域廣泛應用，發(fā)展速度很快，種類多，有音響噴泉，程控噴泉，擺動噴泉，跑動噴泉，光亮噴泉，游樂噴泉，超高噴泉，激光水幕電影等。1.

5、2可編程邏輯控制器PLC 1.2.1 PLC的基本概念 可編程控制器(Programmable Controller)是計算機家族中的一員，是為工業(yè)控制應用而設計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。 1.2.2 PLC的基本結構 PLC實質是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結構基本上與微型計算機相同。 中央處理單元(CPU) 中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器

6、的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。 b、存儲器 存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。存放應用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。 c、電源 PLC的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要的作用。沒有一個良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此PLC的電源的設計一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內。1.2.3 PLC的工作原理 當PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復執(zhí)行上述三個階段。 （一）輸入采樣階段 在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入

7、狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應得單元內。輸入采樣結束后，轉入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。(二) 用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序對由觸點構成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應位

8、的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。 （三）輸出刷新階段 當掃描用戶程序結束后，PLC就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內對應的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經輸出電路驅動相應的外設。這時，才是PLC的真正輸出。2 噴水池設計任務2.1花式噴水池示意圖 圖a）中4為中間噴水管，3為內環(huán)狀噴水管，2為中環(huán)形狀噴水管，1為外環(huán)形狀噴水管。圖b）中的選擇開關可有4種選擇，可分別用4個開關模擬實現(xiàn)。2.2控制要求： （1）控制器電源開關接通后，按下啟動按鈕，噴水裝置即開始工作，噴水池反復循環(huán)運行。按下停止按鈕，

9、則停止噴水。工作方式由“選擇開關”來決定。 （2） 方式選擇開關用以選擇噴水池的噴水花樣，14號噴水管的工作方式選擇如下： 選擇開關在位置“1”按下啟動按鈕后，4號噴水，延時2s，3號噴水，再延時2s，2號噴水，再延時2s，1號噴水，接著一起噴水15s為一個循環(huán)。 選擇開關在位置“2”按下啟動按鈕后，1號噴水，延時2s，2號噴水，再延時2s，3號噴水，再延時2s，4號噴水，接著一起噴水30s為一個循環(huán)。 選擇開關在位置“3”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；交替運行5次后，再14號全部噴水30s為一個循環(huán)。 選擇開關在位置“4”按下啟動按鈕后，噴水

10、池14號水管的工作順序為：1234按順序延時2s噴水，然后一起噴水30s后，1、2、3和4號水管分別延時2s停水，再等待1s，由4321反序分別延時2s噴水，然后再一起噴水30s為一個循環(huán)。 不論在什么工作方式，按下停止按鈕，噴水池立即停止工作，所有存儲器復位。3 I/O編址 表3-1 I/O編址 輸入信號輸出信號序號功能元件輸入序號控制對象元件輸出1啟動按鈕SB1I000011號電磁閥（噴泉）KM1O10012選擇開關1SA-1I000222號電磁閥（噴泉）KM2O10023選擇開關2SA-2I000333號電磁閥（噴泉）KM3O10034選擇開關3SA-3I000444號電磁閥（噴泉）KM

11、4O10045選擇開關4SA-4I00054 I/O端子接線圖選擇開關4選擇開關3選擇開關2選擇開關1啟動停止4號噴泉2號噴泉3號噴泉1號噴泉000000010002000300040005COM1COM2COM3COM41001100210031004 圖4-1 外觀接線圖5梯形圖圖5-1梯形圖 由圖5-1知道，啟動開關SB1（0000輸入）后，則噴泉可以正常運行。 第一行開始：選擇工作方式“1”時（0002輸入），4號（1004）噴泉噴水2s（由T000定時）后3號（1003）噴泉噴水。 圖5-2梯形圖 由圖5-2知，3號噴水2s（T001定時）后，2號噴泉噴水開始噴水，噴水2s（T002

12、定時）后1號噴泉噴水。1、2、3、4號噴泉噴水15秒后停止噴水。 第8行開始：選擇工作方式“2”（0003），1號噴水2s（T004定時）后2號噴水。 圖5-3梯形圖由圖5-3和圖 5-4可知：2號噴水2s（T005定時）后3號開始噴水。2s（T006）之后4號開始噴水，最后再一起噴水30s后全部停止。第16行開始：選擇工作方式“3”（0004），1、3號同時噴水3s(T008定時)后停止噴水，2、4號同時開始噴水3s后停止噴水（由T008定時）。由T008與T009定時器相互交替開關，使1、3和2、4輪流噴水，交替循環(huán)5次（由定時器T010定時5次的時間）。5次后全部噴泉噴水30秒（由T01

13、1定時）。圖 5-4梯形圖圖5-5梯形圖 從圖5-5、圖5-6、圖5-7和5-8可得，第75行開始：選擇工作方式“4”（0005），1號噴水2s（T012定時）后2號噴水，2s（T013定時）之后3號噴水，2s（T014定時）之后4號噴水，30（T015定時）秒之后1號停止噴水，2s（T016定時）后2號停止噴水，2s（T017定時）后3號停止噴水，2s（T018定時）后4號停止噴水。等待1s（T019定時）后4號開始噴水，2s（T020定時）后3號開始噴水，2s（T021定時）后2號開始噴水，2s（T022定時）后1號開始噴水。之后一起噴水30s（T023定時）。圖 5-6梯形圖圖 5-7梯

14、形圖圖 5-8梯形圖6程序6.1 編寫程序14LD 0.00ANDNOT 0.01AND 0.02ANDNOT TIM003OUT 10.04LD 10.04TIM 000 #0020LD TIM000ANDNOT TIM003OUT 10.03LD TIM000TIM 001 #0020LD TIM001TIM 002 #0020LD TIM001ANDNOT TIM003OUT 10.02LD TIM002ANDNOT TIM003OUT 10.01LD TIM002TIM 003 #0150LD 0.00ANDNOT 0.01AND 0.03ANDNOT TIM007OUT 10.01L

15、D 10.01TIM 004 #0020LD TIM004ANDNOT TIM007OUT 10.02LD TIM004TIM 005 #0020LD TIM005TIM 006 #0020LD TIM005ANDNOT TIM007OUT 10.03LD TIM006ANDNOT TIM007OUT 10.04LD TIM006TIM 007 #0300LD 0.00AND 0.04ANDNOT 0.01ANDNOT TIM008OR TIM010ANDNOT TIM011OUT 10.01LD 10.01OUT 10.03LD 0.00ANDNOT 0.01AND 0.04ANDNOT T

16、IM009ANDNOT TIM011TIM 008 #0030LD TIM008TIM 009 #0030LD TIM008ANDNOT 10.01OR TIM010ANDNOT TIM011OUT 10.02LD 10.02OUT 10.04LD 0.00ANDNOT 0.01AND 0.04ANDNOT TIM011TIM 010 #0300LD TIM010TIM 011 #0300LD 0.00ANDNOT 0.01AND 0.05ANDNOT TIM015OR TIM022ANDNOT TIM023OUT 10.01LD 0.00AND 0.05ANDNOT 0.01ANDNOT T

17、IM023TIM 012 #0020LD TIM012ANDNOT TIM016OR TIM021ANDNOT TIM023OUT 10.02LD TIM012TIM 013 #0020LD TIM013ANDNOT TIM017OR TIM020ANDNOT TIM023OUT 10.03LD TIM013TIM 014 #0020LD TIM014ANDNOT TIM018OR TIM019ANDNOT TIM023OUT 10.04LD TIM014TIM 015 #0300LD TIM015TIM 016 #0020LD TIM016TIM 017 #0020LD TIM017TIM

18、018 #0020LD TIM018TIM 019 #0010LD TIM019TIM 020 #0020LD TIM020TIM 021 #0020LD TIM021TIM 022 #0020LD TIM022TIM 023 #03006.2程序流程圖開始一起噴水30s延時時1s后,YV4YV1依次延時 2s通電,41號依次噴水YV4YV1依次延時2s斷電,41號依次停噴一起噴水30sYV1，YV3通電,14號同噴水30s循環(huán)次數(shù)=5?延時3s后,YV2，YV4通電,YV1，YV3斷電,1,3號 停噴,2,4號噴水一起噴水30s延時2s后,YV4通電,4 號噴水延時2s后,YV3通電,3號噴

19、水延時2s后,YV2通電,2號噴水一起噴水15s延時2s后,YV1通電,1號噴水延時2s后,YV2通電,2號噴水延時2s后,YV3通電,3號噴水YV1,YV3通電,1,3號同時噴水YV1YV4依次延時,2s通電 ,14號依次噴水YV1通電,1號噴水YV4通電,4號噴水啟動啟動啟動啟動開關3開關4開關2開關1選擇開關NY圖6-2程序流程圖7編程并調試 圖7-1 仿真調試圖 圖7-2仿真調試圖 圖7-3仿真調試圖 圖7-4仿真調試圖 首先，根據(jù)題目要求，先設定I/O口，然后自己根據(jù)要求畫個流程圖，為編程帶來方便。其次，編好之后，下載到可編程控制器里，利用在線工作，觀察每一步指令的執(zhí)行跟所要達到的目

20、的有沒有一致，沒有一致的話，在出現(xiàn)偏差的地方進行修改。設計要求噴水池在旋轉到每一個開關時，有不同形式的噴水，且有相應的時間延遲，然后進行下一個動作，所以考慮使用了TIM定時器，噴水池在對應燈塔的每一個位置均設有指示燈，方便觀察噴水池的情況，于是在把開關打到每一個不同的位置，則要求噴水池循環(huán)的不停工作，所以考慮使用了多次的定時器，在做出一系列的綜合考慮后，對程序相應的地方進行修改，再下載到可編程控制器里，觀察效果。在調試了幾次后基本實現(xiàn)了機噴水池預期的功能。這個程序還存在諸多不足，比如，程序用的指令比較單一，也比較冗長。總結：本次PLC課程設計，我加深了對PLC指令應用，如定時器和計數(shù)器。另外，

21、我感覺編寫程序是一件比較有難度但同時又是充滿了樂趣的一件事，因為在遇到不懂得的地方，我們回去思考怎么去編寫，還有通過查資料等手段，解決了所遇到的困難，使自己在編程中不斷進步，邏輯思維能力也有了很大的提高。PLC的應用領域很廣，也非常有用我覺得我們應該加強這方面的學習，讓自己獲得進步，同時也能感受到編程的樂趣所在。同時在整個過程中，學會了如何去查詢、收集整理資料；這個設計不僅包括主電路、控制電路及系統(tǒng)圖的設計，最主要的是程序的設計和調試，特別是調試過程，好多錯誤以前都沒見過，通過查閱資料、詢問同學等最終解決了問題。因為程序中用到的子程序的調用，剛開始時一直出現(xiàn)調試失敗，后來經過仔細檢查，發(fā)現(xiàn)子程序中出現(xiàn)了相互轉換，最終找到問題并解決了。在畫順控圖和流程圖時，也費了一番周折。在主電路和控制電路中，更加熟悉了Protel