1、基于PLC的噴泉模擬控制系統(tǒng)設(shè)計

1、電氣綜合應(yīng)用課程設(shè)計題目:基于PLC的噴泉模擬控制系統(tǒng) 設(shè)計 二級學(xué)院 * 專 業(yè) * 班 級 * 學(xué)生姓名 學(xué)號 學(xué)生姓名 學(xué)號 學(xué)生姓名 學(xué)號 指導(dǎo)教師 時間： 考核項目設(shè)計60分平時成績20分答辯20分得分總分考核等級教師簽名目錄1、課程目的22、設(shè)計要求與任務(wù)22.1、設(shè)計要求22.2、設(shè)計任務(wù)22.3、設(shè)計的花樣控制功能32.4、主要內(nèi)容43、系統(tǒng)硬件設(shè)計43.1、PLC介紹43.2、PLC選型54 、系統(tǒng)軟件設(shè)計54.1、系統(tǒng)設(shè)計步驟54.2、系統(tǒng)設(shè)計思路64.3 、PLC的存儲器容量和IO點估算64.4、系統(tǒng)I/O口接圖74.5、控制程序流程圖設(shè)計75、系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析86、總

2、結(jié)87、參考文獻9附件10梯形圖主程序10中文摘要：噴泉是近年來出現(xiàn)的一種園林建筑與花式觀賞相結(jié)合的一種產(chǎn)物。隨著可編程控制器在我國的迅速發(fā)展，對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)。 使用PLC控制噴泉，具有使用方便，運行可靠，控制程序設(shè)計簡單等優(yōu)點。用梯形圖方法編程，可以使設(shè)計思路清晰，編程簡便.若需要改變噴水花樣和噴水時間，設(shè)計方案不必作很大調(diào)整，只要把控制程序作相應(yīng)的修改，即可實現(xiàn)控制目的。本設(shè)計以3路噴泉為研究對象，采用了三菱FX2N系列可編程序控制器作為噴泉的控制器。對花式噴水池的控制系統(tǒng)的總體功能進行了分析，闡述了可編程控制器的組成和工作原理。并

3、提出了噴水池硬件的各組成模塊及詳細的硬件模塊設(shè)計方案。本設(shè)計改善了噴泉系統(tǒng)的控制品質(zhì)，并達到了實時控制的要求。關(guān)鍵字：噴泉、PLC、梯形圖編程English abstract: the fountain is recent a landscape architecture and fancy ornamental combination of a product. Along with the programmable controller in the rapid development of our country, the fountain control requirements al

4、so more and more high, make more and more control part need programmable controller to realize.Use PLC control fountain, is easy to use, reliable operation, the control program design simple etc. Use ladder diagram programming method, can make the design idea is clear, the programming is simple. If

5、you need to change the spray pattern and discharge time, design need not be a significant change, as long as the control program for the corresponding modification, can realize the control purpose. This design with 3 road fountain as the research object, the mitsubishi FX2N series programmable contr

6、oller as a fountain of controller. To fancy fountain control of the whole system function was analyzed, the programmable controller of component and work principle. And puts forward the fountain hardware each composition module and detailed hardware module design. This design improves the fountain s

7、ystem control quality, and has achieved the requirements of real-time control.Key words: fountain, PLC, ladder diagram programming1、課程目的利用PLC控制噴泉噴水方式，產(chǎn)生各樣的樣式。在系統(tǒng)的硬件組成以及軟件的實現(xiàn)，通過PLC控制電磁閥開關(guān)來決定噴水的效果，供人們休閑、觀賞。自動噴泉控制的實現(xiàn)方法很多，本設(shè)計題目為基于可編程控制器（PLC）的噴泉控制系統(tǒng)，用PLC進行控制不僅能夠進行多種水型切換，而且能將各種水型、燈光按預(yù)先設(shè)定的排列組合進行控制程序的設(shè)計，通過計

8、算機運行控制程序發(fā)出控制信號，使水型、等過實現(xiàn)多姿多彩的變化。通過上位機（PC）與PLC之間的通訊來監(jiān)控噴泉的狀態(tài)與效果，進而控制電動機，以達到順利實現(xiàn)工業(yè)控制的要求及目的，同時還要達到低功耗、高性價比、運行可靠等基本要求。2、設(shè)計要求與任務(wù)2.1、設(shè)計要求 1）S7-200PLC編程或歐姆龍PLC； 2）用LED模擬三組ABC噴頭，一點動開關(guān)； 3）按點動開關(guān)，A組先噴5秒，然后BC兩組同時噴且A組停，5秒后C組停，而AB兩組又同時噴，再經(jīng)過2秒，C組也開始噴，持續(xù)5秒后，全部停止噴水，再經(jīng)過3秒后重復(fù)前述過程。擴展要求： 1）能用按鍵選擇噴泉式樣； 2）能用按鍵選擇噴泉間隔時間。2.2、設(shè)

9、計任務(wù)根據(jù)控制要求，明確設(shè)計任務(wù)，擬定設(shè)計方案與進度計劃，運用所學(xué)的理論知識，進行自動噴泉的控制原理設(shè)計、硬件系統(tǒng)設(shè)計、軟件系統(tǒng)設(shè)計、創(chuàng)新設(shè)計，提高理論知識工程應(yīng)用能力、系統(tǒng)調(diào)試能力、分析問題與解決問題的能力。2.3、設(shè)計的花樣控制功能有4個彩燈代表4個噴頭，有3個選擇按鈕，如下圖2-1所示。采用三菱FX2N-64MR進行控制，實現(xiàn)2種的自動噴泉花樣。圖2-1 噴頭分布與方式選擇按鈕基于以上要求，本系統(tǒng)應(yīng)具有以下功能花樣一： 按下啟動按鈕K1按鈕選擇花樣1模式 燈L1亮5秒 然后燈L1滅，燈L2和L3亮5秒 然后燈L3滅，燈L1和L2亮2秒 然后燈L1、L2和L3同亮5秒 最后熄滅3秒后，重復(fù)

10、到花樣二： 按兩下K1按鈕選擇花樣2模式 燈L2亮1秒 然后燈L1和L3亮1秒 然后燈L1、L2和L3同亮1秒 然后燈L1和L3亮1秒 然后燈L2亮1秒 最后熄滅1秒后，重復(fù)到2.4、主要內(nèi)容1. 設(shè)計出硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖、接線圖、時序圖等；2. 系統(tǒng)有啟動/停止，單步/連續(xù)功能按鈕；3. 運用相關(guān)指令進行PLC控制程序設(shè)計，實現(xiàn)2種的自動噴泉花樣控制；5. 程序結(jié)構(gòu)與控制功能自行創(chuàng)新設(shè)計；6. 進行系統(tǒng)調(diào)試，實現(xiàn)自動噴泉的控制要求3、系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1、PLC介紹 可編程邏輯控制器，一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運

11、算，順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。是工業(yè)控制的核心部分。 早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller,PLC），它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種采用微型計算機技術(shù)的工業(yè)控制裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個人計算機（Personal Computer）的簡稱混淆，所以將可編程序控制器簡稱PLC,PLC自1969年美國數(shù)據(jù)設(shè)備公司（DEC）研制出現(xiàn)，現(xiàn)行美國，日本，德國的可編程

12、序控制器質(zhì)量優(yōu)良，功能強大。3.2、PLC選型 現(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的PLC有三菱、西門子、歐姆龍、松下等。 三菱PLC結(jié)構(gòu)靈活、傳輸質(zhì)量高、速度快、帶寬穩(wěn)定、范圍廣、成本低、適用面廣但是數(shù)據(jù)處理比西門子弱。 西門子PLC性能強大、可操作性強、有相配套的伺服系統(tǒng)和組態(tài)軟件但是價錢太高。 歐姆龍PLC歐姆龍編程軟件對符號地址的格式有要求，東歐的老機床器件符號輸進去好多都不認，按它的標準老圖的標示都要變很不方便。 松下PLC超小型尺寸，輕松擴展，擴展單元可直接連接到控制單元上、不需任何電纜。從I/O 10點到最大I/O 128點的選擇空間。 本設(shè)計需要速度快穩(wěn)定同時從價格等方面考慮我們選擇三菱PLC本設(shè)

13、計所使用的I/O口不是太多所以我們選擇三菱FX-2N型PLC。4 、系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1、系統(tǒng)設(shè)計步驟（1）深入了解和分析花式噴泉的工藝條件和控制要求。（2）確定I/O設(shè)備。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。（3）根據(jù)I/O點數(shù)選擇合適的PLC類型。（4）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。（5）設(shè)計花式噴泉系統(tǒng)的梯形圖程序，根據(jù)工作要求設(shè)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(shè)計的核心工作。（7）將程序輸入PLC進行軟件測試，查找錯誤，使系統(tǒng)程序更

14、加完善。4.2、系統(tǒng)設(shè)計思路在PLC系統(tǒng)設(shè)計時，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設(shè)計選型。工藝流程的特點和應(yīng)用要求是設(shè)計選型的主要依據(jù)。因此，工程設(shè)計選型和估算時，應(yīng)詳細分析工藝過程的特點、控制要求，控制任務(wù)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PLC的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價格比的PLC和設(shè)計相應(yīng)的控制系統(tǒng)。4.3 、PLC的存儲器容量和IO點估算（1）存儲器容量的估算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(yīng)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(shè)計階段，由于

15、用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)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。 （2）輸入輸出（I/O）點數(shù)的估算I/O點數(shù)估算時應(yīng)考慮適當?shù)挠嗔?，通常根?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)。根據(jù)系統(tǒng)要求所選擇的I/O功能分布表如下表所示：表4-1輸入輸出（I/O）選擇功能元件輸入點功能元件輸出點啟動按鈕SB1I0.0指示燈L1Q0.0停止按鈕SB2I0.1指示燈L2Q0.1花樣選擇開關(guān)K1I0.2指示燈L3Q0.24.4、系統(tǒng)I/O口接圖圖4-1系統(tǒng)I/O口接圖4.5、控制程序

16、流程圖設(shè)計 圖4-2控制流程圖5、系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析將PLC連接到計算機的COM1口，其他都為默認狀態(tài)，首先看一下計算機與PLC的通訊是否正常，將軟件打開選擇好機型，將自動噴泉控制系統(tǒng)的程序打開，轉(zhuǎn)換、寫入，打開監(jiān)視狀態(tài)。按下啟動按鈕和選型按鈕，通過觀察I/O口輸入、輸出是否正確。如有錯誤找出原因，解決問題。直到各部分的功能都正常，并能協(xié)調(diào)一致地完成整體的控制功能為止。在調(diào)試時應(yīng)充分考慮各種可能的情況，對系統(tǒng)各種不同的工作方式、有選擇序列的功能表圖中的每一條支路、各種可能的進展路線，都應(yīng)逐一檢查，不能遺漏。發(fā)現(xiàn)問題后應(yīng)及時修改梯形圖和PLC中的程序，直到在各種可能的情況下輸入量與輸出量之間的關(guān)

17、系完全符合要求。完成上述的工作后，將PLC安裝在控制現(xiàn)場進行聯(lián)機總調(diào)試，在調(diào)試過程中將暴露出系統(tǒng)中可能存在的傳感器、執(zhí)行器和硬接線等方面的問題，以及PLC的外部接線圖和梯形圖程序設(shè)計中的問題，應(yīng)對出現(xiàn)的問題及時加以解決。如果調(diào)試達不到指標要求，則對相應(yīng)硬件和軟件部分作適當調(diào)整，通常只需要修改程序就可能達到調(diào)整的目的。全部調(diào)試通過后，經(jīng)過一段時間的考驗，系統(tǒng)就可以投入實際的運行了。6、總結(jié)通過所做PLC的設(shè)計，讓我們進一步對PLC的應(yīng)用及功能做了了解，對軟件梯形圖的應(yīng)用也變的熟練。我掌握了更多關(guān)于自動控制系統(tǒng)的知識，明白了自動噴泉控制系統(tǒng)的組成，F(xiàn)X2N-64MR的功能及特點。無論是在硬件還是軟件設(shè)計上，我都遇到了不少的問題，在克服困難的過程中，我們學(xué)到了許多，特別是在課堂上學(xué)不到的東西。使我重新系統(tǒng)的學(xué)習了網(wǎng)絡(luò)測控，可編程控制器等課程，熟悉掌握了PLC的使用。對一個系統(tǒng)的設(shè)計步驟有了清楚的了解，并掌握了一個系統(tǒng)的設(shè)計過程。學(xué)會了如何發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。并在查閱資料的過程中對問題的認識和問題的解決提出了新的見解，分析問題出現(xiàn)的原因，使得對問題理解也更加深刻。通過本次設(shè)計，讓我很好的鍛煉了理論與具體項目、課題相結(jié)合開發(fā)、設(shè)計產(chǎn)品的能力。既讓我們懂得了怎樣把理論應(yīng)用于實際，又讓我們懂得了在實踐中遇到的問題怎樣用理論去解決。最后，非常感謝老師的指導(dǎo)和同學(xué)們的幫助。7、參考文