PLC噴泉自動噴泉的PLC控制

1、 . 電氣控制與PLC課程設(shè)計題目: 自動噴泉的PLC控制院系名稱：電氣工程學(xué)院專業(yè)班級：學(xué)生：學(xué)號：指導(dǎo)教師：設(shè)計地點(diǎn)：設(shè)計時間：成績： 指導(dǎo)老師簽名： 日期： 摘 要在游人和居民經(jīng)常光顧的地方，如公園、廣場、旅游景點(diǎn)和一些知名建筑前，經(jīng)常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。本設(shè)計以三菱FX2N系列的PLC為控制器，設(shè)計了一個能變換四種式樣的噴泉，詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的硬件配置、設(shè)計方案、軟件流程圖、梯形圖和。當(dāng)控制要求發(fā)生變化時，只需對程序做改動就行了，不必該變硬件接線圖或只需微小改動即可，方便簡單。關(guān)鍵詞： 噴泉 PLC 9 / 12目 錄1系統(tǒng)描述與控制要求12

2、設(shè)計方案22.1單片機(jī)噴泉控制系統(tǒng)22.2工控機(jī)噴泉控制系統(tǒng)22.3 PLC噴泉控制系統(tǒng)32.4總體實(shí)現(xiàn)方案33 I/O分配表44外部接線圖55梯形圖66系統(tǒng)調(diào)試8設(shè)計心得9參考文獻(xiàn)91系統(tǒng)描述與控制要求隨著人民生活水平的提高，城市環(huán)境建設(shè)日益為人們所重視。噴泉作為一種觀賞性較高的藝術(shù)水景，不斷出現(xiàn)在城市廣場、居民小區(qū)、公園等場所。它不僅可以增加空氣濕度，減少空氣中的塵埃，降低空氣溫度，更為人們生活增添了不少情趣。自動控制噴泉能自動且連續(xù)的改變其形態(tài)，呈現(xiàn)豐富多彩的花樣變化，從而給人以美好的視覺感受。由單片機(jī)或可編程控制器PLC組成的小型噴泉系統(tǒng)在軟件與硬件上均可較好地滿足控制噴泉花樣變化的要

3、求。由計算機(jī)作為上位機(jī)，PLC或單片機(jī)作為下位機(jī)的自動噴泉系統(tǒng)在功能上大大超越了傳統(tǒng)的噴泉系統(tǒng)，PLC完成對噴泉現(xiàn)場的造型或燈光的控制。并向計算機(jī)發(fā)送實(shí)時控制數(shù)據(jù)。上位計算機(jī)實(shí)現(xiàn)噴泉花樣監(jiān)控等功能。自動噴泉控制的實(shí)現(xiàn)方法很多，本設(shè)計題目為基于可編程邏輯控制器（PLC）的噴泉控制系統(tǒng)，用PLC，不僅能夠進(jìn)行多種水型切換，而且能將各種水型，按照預(yù)先設(shè)定的排列組合進(jìn)行控制程序的設(shè)計，通過計算機(jī)運(yùn)行控制程序發(fā)出控制信號。通過上位機(jī)（PC）與PLC之間的通訊來監(jiān)控噴泉的狀態(tài)與效果，進(jìn)而控制電動機(jī)，以達(dá)到順利實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制的要求與目的，同時還要達(dá)到低功耗、高性價比、運(yùn)行安全可靠等基本要求。本設(shè)計的基本要求：

4、有16個彩燈代表16個噴頭，有4個選擇按鈕，如下圖所示。實(shí)現(xiàn)四種以上的自動噴泉花樣。2設(shè)計方案2.1單片機(jī)噴泉控制系統(tǒng) 單片機(jī)也成為單片機(jī)微型計算機(jī)，是把微型計算機(jī)的各部件中央處理器、存儲器、輸入輸出接口電路、定時器/計數(shù)器等制作在一塊集成電路芯片上，構(gòu)成一個完整微型計算機(jī)。 由于單片機(jī)在一塊小芯片上就集成了一臺計算機(jī)有具備的功能，所以其在工業(yè)控制中占據(jù)很重要的地位。它具有超小型化、結(jié)構(gòu)緊湊、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)勢。特別適用于實(shí)時工業(yè)測量控制、智能化儀器儀表和家用電器控制等應(yīng)用系統(tǒng)。 單片機(jī)控制系統(tǒng)用于噴泉控制是完全可行的，它可以通過定時器/計數(shù)器隊噴泉噴射的時間進(jìn)行控制，并且也可以串行接口與上位

5、機(jī)進(jìn)行通訊。由于單片機(jī)的價格比較便宜，所以大批量生產(chǎn)時的性能價格比很高。但由于單片機(jī)需要附屬很多的外圍電路，對電路的設(shè)計水平要求很高，否則便很可能降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性。而且，由于噴泉控制系統(tǒng)很少會有批量生產(chǎn)的情況，對于小規(guī)模制作時，PCB印刷電路板的制作成本是很高的。綜上所訴，此次設(shè)計采用單片機(jī)控制系統(tǒng)不是最佳方案。2.2工控機(jī)噴泉控制系統(tǒng) 工控機(jī)即工業(yè)控制計算機(jī)，工程機(jī)是專門為工業(yè)現(xiàn)場設(shè)計的計算機(jī)，而工業(yè)現(xiàn)場一般具有強(qiáng)烈的震動，灰塵特別多，另有很高的電磁力干擾等特點(diǎn)，且一般工廠均是連續(xù)作業(yè)急一年中一般沒有休息。因此，工控機(jī)與普通計算機(jī)相比必須具有以下特點(diǎn)：1） 機(jī)箱采用鋼結(jié)構(gòu)，有較高的防磁、防塵

6、、防沖擊的能力。2） 機(jī)箱有專用底板，底板上有PCI和ISA插槽。3） 機(jī)箱有專門電源，電源有較強(qiáng)的抗干擾能力。4） 要求具有長時間工作能力。對于工控機(jī)作為噴泉系統(tǒng)，由于噴泉控制系統(tǒng)的環(huán)境相對工業(yè)控制的環(huán)境要好得多，而且噴泉控制系統(tǒng)隊連續(xù)長時間工作的能力要求不是很高。用工控機(jī)設(shè)計噴泉系統(tǒng)實(shí)屬大材小用。而且工控機(jī)的價格較同層次的PC機(jī)要偏高，這樣就增加了系統(tǒng)的成本，降低了整體的性價比。2.3 PLC噴泉控制系統(tǒng) 可編程邏輯控制器以存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計數(shù)和運(yùn)算等操作的指令；并通過數(shù)字輸入和輸出操作，來控制各類機(jī)械或生產(chǎn)過程。用戶編制的控制程序表達(dá)了生產(chǎn)過程的工藝要求，并事先存入PL

7、C的用戶程序存儲器中。運(yùn)行時按存儲程序的容逐條執(zhí)行，以完成工藝流程要求的操作。一個PLC的控制器，可以接收幾千個I/O點(diǎn)。對于噴泉控制系統(tǒng)這樣，被控對象是設(shè)備連鎖、回路很少，采用PLC較為合適。PLC由于采用通用監(jiān)控軟件，在組態(tài)軟件設(shè)計方面要容易一些。且PLC通常都支持現(xiàn)場總線，會使得系統(tǒng)通信得到有利保障，更適合實(shí)現(xiàn)上位機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。目前適用于噴泉控制的中小型PLC種類繁多，價格低廉。使設(shè)計者會有更多的選擇余地。系統(tǒng)整體造價會比工控機(jī)低，而且不會降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性。經(jīng)過以上三種控制系統(tǒng)的可行性分析可以看出，以PLC為下位機(jī)，PC機(jī)為上位機(jī)組成的控制系統(tǒng)是此次設(shè)計噴泉控制系統(tǒng)的最佳方案。2.4總體

8、實(shí)現(xiàn)方案根據(jù)設(shè)計要求，該噴泉控制系統(tǒng)由PLC下位機(jī)與上位機(jī)PC組成，PLC對噴泉的水泵進(jìn)行時序控制，產(chǎn)生各種不同的噴水造型。需設(shè)計四種不同的噴泉類型。上位機(jī)編寫組態(tài)軟件對噴泉的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。四種花樣噴泉實(shí)現(xiàn)順序：樣式一： 按下啟動按鈕X0，再按下K1按鈕選擇花樣噴泉1模式 6號噴頭先噴，2s后10號噴 2s后11號噴，1s后7號噴噴 同時噴10s后，6、10、11、7都停 重復(fù)循環(huán)-步驟 樣式二： 按下K2選擇花樣噴泉2模式 3號噴頭先噴，4s后14號噴 4s后12號噴頭噴，4s后5號噴 3、14、12、5同時噴20s 重復(fù)循環(huán)-步驟 樣式三： 按下K3選擇花樣噴泉3模式 2、15同時

9、先噴 2s后8、9同時噴 2、15、8、9持續(xù)噴10秒 重復(fù)循環(huán)-步驟 樣式四： 按下K4選擇花樣噴泉4模式 1、2、3、4、8、12、16、15、14、13、9、5同時噴 10s后同時停 重復(fù)循環(huán)-步驟3 I/O分配表X0啟動按鈕X1停止按鈕X2K1按鈕花樣1X3K2按鈕花園2X4K3按鈕花樣3X5K4按鈕花樣4Y11號噴頭Y22號噴頭Y33號噴頭Y44號噴頭Y55號噴頭Y66號噴頭Y77號噴頭Y208號噴頭Y219號噴頭Y1010號噴頭Y1111號噴頭Y1212號噴頭Y1313號噴頭Y1414號噴頭Y1515號噴頭Y1616號噴頭4外部接線圖5梯形圖6系統(tǒng)調(diào)試 PLC程序的調(diào)試可分為模擬調(diào)

10、試和現(xiàn)成調(diào)試兩個過程，再次之前首先對PLC外部接線做仔細(xì)檢查，這一環(huán)節(jié)很重要，外部接線一定要準(zhǔn)確，也可用事先編號的試驗(yàn)程序?qū)ν獠吭O(shè)備做掃描通電檢查來檢查接線故障，為了安全，最好將主電路斷開，當(dāng)確認(rèn)接線無誤后再連接主電路，將模擬調(diào)試好的程序送人用戶存儲器進(jìn)行調(diào)試，直到各部分功能正常，并能協(xié)調(diào)一致的完成整體的控制功能為止。將所設(shè)計的程序輸入PLC中，將 PLC設(shè)定在RUN 狀態(tài)，即可進(jìn)行調(diào)試。初次調(diào)試并不成功，在沒接觸過實(shí)踐之前的理論上的程序以與梯形圖都自認(rèn)為是能實(shí)現(xiàn)的，將程序輸入后，運(yùn)行結(jié)果并不理想，在完成一部分動作后便不會往下執(zhí)行了，錯誤的原因在于沒有考慮循環(huán)的整個回路所需要的時間，即運(yùn)行每條

11、指令所需要的時間；另外，在梯形圖的設(shè)計中們沒有考慮到上下級來接的關(guān)系，在暫停的時候所用的觸發(fā)信號只是短暫的一個脈沖，在沒有保證定時器定時完畢的情況下就將定時器斷開了，所以定時器也就不起作用了。經(jīng)過多次修改后，將課程設(shè)計的要求完成，并進(jìn)一步簡化了設(shè)計思路。在保證要求功能實(shí)現(xiàn)的前提下，盡量簡化梯形圖程序。設(shè)計心得 通過這一周的課程設(shè)計，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，三菱系列PLC的功能與特點(diǎn)。使我更深入的學(xué)習(xí)了電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器這門課程，熟練掌握了PLC的使用。并且由于希望更好的完成此次設(shè)計使我搜索了很多這方面的資料，使我對自動噴泉控制系統(tǒng)的設(shè)計制作過程有了很深的認(rèn)識。對一個系統(tǒng)的設(shè)計步驟有了清楚的了解，并且掌握了一個系統(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(rèn)識和問題的解決提出了新的見解，分析問題出現(xiàn)的原因，使得對問題的理解更加深刻。同時在老師的指導(dǎo)過程中向老師學(xué)習(xí)到了解決問題的新方法、新思路。總之，經(jīng)過這段時間的課程設(shè)計，使我在可編程控制這方面受益匪淺。參考文獻(xiàn)1 常曉玲.電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器.：機(jī)械工業(yè)，2004.12高欽和.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)與設(shè)計實(shí)例.：人民郵電