PLC噴泉課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、.PAGE . - . - .可修編-電氣控制與PLC課程設(shè)計(jì)題目：把戲噴泉控制系統(tǒng)控制姓 名：廖聰學(xué) 號(hào)：2015143227層 次：15級(jí)專(zhuān) 業(yè)：機(jī)械電子工程班 級(jí)：2班指導(dǎo)教師：唐聯(lián)耀2017年12月目 錄 TOC o 1-3 u 1 系統(tǒng)概述 PAGEREF _Toc13609 21.1 課程設(shè)計(jì)目的 PAGEREF _Toc10939 21.2 課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)容21.3 要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)32 方案論證32.1 把戲噴泉控制系統(tǒng)的概述32.2 把戲噴泉控制系統(tǒng)的控制分析52.3 把戲噴泉控制系統(tǒng)的設(shè)置示意圖63 硬件設(shè)計(jì)73.1 I/O分配73.2 I/O接線(xiàn)圖83.3 元器件選型93.4

2、元器件清單134 軟件設(shè)計(jì)144.1 流程圖144.2 梯形圖145 系統(tǒng)調(diào)試21設(shè)計(jì)心得22參考文獻(xiàn)23. 1系統(tǒng)概述11 設(shè)計(jì)目的本課程設(shè)計(jì)的目的是讓學(xué)生根據(jù)控制要求，明確設(shè)計(jì)任務(wù)，擬定設(shè)計(jì)方案與進(jìn)度方案，運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)，進(jìn)展自動(dòng)噴泉的控制原理設(shè)計(jì)，硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)，提高理論知識(shí)工程應(yīng)用能力、系統(tǒng)調(diào)試能力、分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力。1.2 課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)容把戲噴泉平面圖如圖1.1所示。噴泉由9種不同的水柱組成。其中組表示大水柱所在位置，其水量較大，噴泉高度較高；組表示中水柱所在的位置，表示中水柱所在位置，其水量比大水柱的水量小，其噴射高度比大水柱低；組表示小水柱所在的位

3、置，其水柱較細(xì)，其噴射高度比中水柱略低；組表示禮花狀噴泉所在的位置，水柱較細(xì)，其噴射高度比大水柱略低；組表示樹(shù)冰狀噴泉所在的位置，其水柱較細(xì)，其噴射高度比中水柱略低；組表示拋物線(xiàn)狀噴泉所在的位置，其水柱較細(xì)，其噴射高度比中水柱略低；組表示球狀噴泉所在的位置，其噴射高度比大水柱略低；組表示傘狀噴泉所在的位置，組表示球狀噴泉所在的位置。圖1 .1 把戲噴泉平面圖1.3 要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)整個(gè)過(guò)程分為8段,按啟動(dòng)按鈕后，啟動(dòng)大水柱噴泉；5秒后，啟動(dòng)大水柱噴泉、中水柱噴泉；3秒后，關(guān)閉大水柱噴泉、啟動(dòng)中水柱噴泉、啟動(dòng)禮花狀噴泉、球狀噴泉；5秒后，關(guān)閉中水柱噴泉、禮花狀噴泉、球狀噴泉，啟動(dòng)小水柱噴泉、傘狀噴泉

4、、階梯狀噴泉；1秒后，關(guān)閉小水柱噴泉、傘狀噴泉、階梯狀噴泉，啟動(dòng)樹(shù)冰噴泉、拋物線(xiàn)噴泉；2秒后，關(guān)閉樹(shù)冰噴泉、拋物線(xiàn)噴泉，啟動(dòng)小水柱噴泉、禮花噴泉；2秒后，關(guān)閉小水柱噴泉、禮花噴泉，啟動(dòng)樹(shù)冰噴泉；5秒后，關(guān)閉樹(shù)冰噴泉，啟動(dòng)大水柱噴泉、拋物線(xiàn)噴泉、傘狀噴泉；6秒后，關(guān)閉大水柱噴泉、拋物線(xiàn)噴泉、傘狀噴泉，啟動(dòng)球狀噴泉、傘狀噴泉、階梯狀噴泉；5秒后，回到第一步循環(huán)。按下停頓按鈕后，全部停頓。2 方案論證2.1 把戲噴泉控制系統(tǒng)的概述可編程控制器是是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)它利用可編程序的存儲(chǔ)器用來(lái)在其部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算等操作的指令并通過(guò)數(shù)字式模擬式的輸入和輸出來(lái)控制各類(lèi)型的

5、機(jī)械或生產(chǎn)的過(guò)程1。其構(gòu)造如圖2.1。圖2.1 PLC構(gòu)造圖1、PLC的根本工作方式：PLC采用串行掃描，不斷循環(huán)的工作方式。1、每次掃描過(guò)程。集中對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)展采樣。集中對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)展刷新。2、輸入刷新過(guò)程。當(dāng)輸入端口關(guān)閉時(shí)，程序在進(jìn)展執(zhí)行階段時(shí)，輸入端有新?tīng)顟B(tài)新?tīng)顟B(tài)，不能被讀入。只有程序進(jìn)展下一次掃描時(shí)新?tīng)顟B(tài)才被讀入。3、一個(gè)掃描周期分為輸入采樣，程序執(zhí)行，輸出刷新。4、元件印象存放器的容是隨著程序的執(zhí)行變化而變化的。5、掃描周期的長(zhǎng)短由三條決定，CPU執(zhí)行指令的速度；指令本身占有的時(shí)間；指令條數(shù)。6、由于采用集中采樣，集中輸出的方式，存在輸入輸出滯后的現(xiàn)象，即輸入輸出響應(yīng)延遲。2、PLC

6、工作過(guò)程：PLC通電后需要對(duì)硬件和軟件作一些初始化的工作為了使PLC的輸出及時(shí)地響應(yīng)各種輸入信號(hào)初始化后反復(fù)不停的分階段處理各種不同的任務(wù)見(jiàn)圖2.2這種周而復(fù)始的循環(huán)工作模式稱(chēng)為掃描工作模式。圖2.2 掃描工作模式3、PLC的功能：1、邏輯控制。2、定時(shí)控制。3、計(jì)數(shù)控制。4、步進(jìn)順序控制。5、PID控制。6、數(shù)據(jù)控制PLC具有數(shù)據(jù)處理能力。7、通信和聯(lián)網(wǎng)。8、其它PLC還有許多特殊功能模塊適用于各種特殊控制的要求如定位控制模塊CRT模塊。2.2 把戲噴泉控制系統(tǒng)的控制分析1、PLC可編程器的特點(diǎn)1PLC軟接線(xiàn)，只需改變控制程序就可以輕易改變邏輯或增加功能。2、PLC串行工作，不受制約。3PL

7、C通過(guò)半導(dǎo)體來(lái)控制，速度很快，無(wú)觸點(diǎn)，故而無(wú)抖動(dòng)一說(shuō)。4PLC時(shí)鐘脈沖有晶振產(chǎn)生，精度高，定時(shí)圍寬，有計(jì)數(shù)功能。5PLC無(wú)觸點(diǎn)，壽命長(zhǎng)，具有自我診斷功能，對(duì)程序執(zhí)行的監(jiān)護(hù)功能，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和維護(hù)方便。2、PLC的應(yīng)用領(lǐng)域目前，PLC在國(guó)已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車(chē)、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)。3、PLC的選擇對(duì)于小系統(tǒng)，如80點(diǎn)以的系統(tǒng)，一般不需要擴(kuò)展，如果噴頭的輸入輸出數(shù)量超過(guò)CPU的輸入輸出數(shù)量將要對(duì)其進(jìn)展擴(kuò)展，按接通的點(diǎn)數(shù)不能超過(guò)該模塊點(diǎn)數(shù)的60%的原則，則不需要擴(kuò)展1。從上面的分析可以知道，系統(tǒng)共有開(kāi)關(guān)量輸入2點(diǎn)，開(kāi)關(guān)量輸出48點(diǎn)，參照三菱F*2n

8、PLC產(chǎn)品目錄及市場(chǎng)實(shí)際價(jià)格，選用主機(jī)為F*2n48MR的PLC系統(tǒng)核心控制。4、IO設(shè)備與PLC連接時(shí)應(yīng)該注意的問(wèn)題在PLC控制系統(tǒng)中PLC是主要控制設(shè)備，它與控制對(duì)象中各輸入信號(hào)，如按鈕、繼電器觸點(diǎn)和輸出設(shè)備繼電器、接觸器、電磁閥的連接問(wèn)題4?，F(xiàn)場(chǎng)的輸入信號(hào)如開(kāi)關(guān)按鈕、撥動(dòng)開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)和其他一些檢測(cè)原件輸出的開(kāi)關(guān)量和模擬量，通過(guò)連接電路進(jìn)入PLC。對(duì)于開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)，當(dāng)強(qiáng)電電路觸點(diǎn)時(shí)，有些要求48V、50mA左右或110V、15到20mA左右才能可靠接通，而輸出模塊的輸入電源電壓一般不高，額定電流也是毫安級(jí)，要求注意模擬量輸入信號(hào)的數(shù)值圍應(yīng)與PLC的模擬量輸入口數(shù)值相匹配2。2.3 把戲噴泉控

9、制系統(tǒng)的設(shè)置示意圖把戲噴泉控制系統(tǒng)有2個(gè)開(kāi)關(guān)輸入按鈕，分別為*0啟動(dòng)，*1停頓，20個(gè)輸出，Y0Y23依次控制線(xiàn)圈KM0KM23，把戲噴泉控制系統(tǒng)如圖2.3。圖2.3 把戲噴泉控制系統(tǒng)的設(shè)置示意圖3 硬件設(shè)計(jì)3.1 I/O分配表3.1 I/O分配表輸入設(shè)備輸入繼電器輸出設(shè)備輸出繼電器代號(hào)功能代號(hào)功能SB1啟動(dòng)按鈕*0KM0大水柱接觸器Y0SB2停頓按鈕*1KM1Y1KM2Y2KM3中水柱接觸器Y3KM4Y4KM5小水柱接觸器Y5KM6Y6KM7禮花接觸器Y7KM10Y10KM11樹(shù)冰接觸器Y11KM12Y12KM13拋物線(xiàn)接觸器Y13KM14Y14KM15球狀接觸器Y15KM16Y16KM17

10、傘狀接觸器Y17KM20Y20KM21Y21KM22階梯狀接觸器Y22KM23Y233.2 I/O接線(xiàn)圖圖3.1 I/O接線(xiàn)圖3.3 元器件選型1、CPU型號(hào)的選型：F*2n不同的CPU模塊的性能有較大的差異，在選擇CPU模塊時(shí)，應(yīng)考慮開(kāi)關(guān)量、模擬量模塊的擴(kuò)展能力。程序存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的容量，通信接口的個(gè)數(shù)，本機(jī)IO點(diǎn)的點(diǎn)數(shù)等。當(dāng)然還要考慮性能，性?xún)r(jià)格比在滿(mǎn)足要求的前提下，盡量降低硬件本錢(qián)3。在綜合考慮下，有如下選擇：CPU運(yùn)算處理速度0.550.7S/根本指令控制規(guī)模：16256點(diǎn)置式24V直流電源24V、400mA直流電源可用于外圍設(shè)備額定電壓：220V變頻器的選型：我設(shè)計(jì)的是通過(guò)變頻器

11、調(diào)速技術(shù)來(lái)控制每環(huán)噴水的高度。我選用的是FR-S520(S)E系列變頻調(diào)速器4。變頻調(diào)速器的根本原理圖如圖3.2圖3.2 變頻調(diào)速器的根本原理圖3、水泵的選型：由于噴泉的水泵必須滿(mǎn)足大功率快速準(zhǔn)確起停，而且其輸出功率必須能夠準(zhǔn)確的進(jìn)展控制。我選用品牌為DESHB德士比的QYPI00-4.5-2.2噴泉泵。具有以下優(yōu)點(diǎn)：結(jié)果緊湊；無(wú)需引水、使用簡(jiǎn)便；雙端密封、電器保護(hù)；設(shè)計(jì)合理、性能優(yōu)良；經(jīng)久耐用、平安可靠。并且水泵出口采用圓法蘭構(gòu)造，電機(jī)為F級(jí)絕緣，適用于音樂(lè)噴泉等場(chǎng)合對(duì)電機(jī)頻繁啟動(dòng)的要求，葉輪具有防松裝置，不怕反轉(zhuǎn)。噴頭的選擇：噴泉噴頭也稱(chēng)噴泉噴嘴全部采用銅或不銹鋼制作，這樣具有黃金的色彩或

12、銀光閃閃，噴頭顯得豪華氣派。其工藝精巧美觀，構(gòu)造合理，性能高效節(jié)能。其中常用的有：可調(diào)可調(diào)直流噴頭、半球形噴頭、禮花噴頭、加氣噴頭、直上噴頭等產(chǎn)品系列。組噴頭的選擇A組位于中間位置，需要噴射雄壯并且噴射高度高的水柱，所以組噴頭選擇直上噴頭。直上噴頭是在同一個(gè)配水室上多角度直射噴嘴，這些噴嘴規(guī)格一樣時(shí)，噴出的水姿粗壯有力、層次清楚、主題突出、是大型噴泉中心必備的主要噴頭。該噴頭也叫中心噴頭?？烧{(diào)節(jié)射流的方向。噴嘴材料：鑄銅、不銹鋼，如圖3.3圖3.3 直上噴頭圖組噴頭的選擇可調(diào)直流噴頭在各種場(chǎng)合的噴泉池中廣泛應(yīng)用，并是音樂(lè)噴泉的必備噴頭，這種噴頭裝有球形接頭，可以沿著垂直方向15度進(jìn)展調(diào)節(jié)?？烧{(diào)

13、直流噴頭可以組合各種不同形狀的噴射效果，射流的上下和角度變化，可根據(jù)水池形狀大小決定。噴嘴材料：鑄銅、不銹鋼，如圖3.4圖3.4 可調(diào)直流噴頭圖組噴頭的選擇噴出的水柱程花朵狀，所以我選用禮花噴頭。禮花噴頭在各種場(chǎng)合應(yīng)用廣泛，是噴泉系統(tǒng)必備的噴頭，噴出水柱為禮花形狀，非常鮮艷，有趣。噴嘴材料：鑄銅、不銹鋼，如圖3.5圖3.5 禮花噴頭圖組噴頭的選擇噴出的水柱略粗壯，挺拔。所以我選用樹(shù)冰形噴頭。樹(shù)冰形噴頭噴水時(shí)外觀效果龐大飽滿(mǎn)，粗壯挺拔，抗風(fēng)力較強(qiáng)。噴頭安裝在導(dǎo)流筒上端與水面齊平，噴水時(shí)能將池水帶出，形成粗大壯觀的水柱。噴嘴材料：鑄銅、不銹鋼，如圖3.6圖3.6 樹(shù)冰形噴頭圖噴頭的選擇噴高度應(yīng)該最

14、低，水量應(yīng)該最大，所以我選用涌泉噴頭。涌泉噴頭也是加氣噴頭的一種，又稱(chēng)鼓泡噴頭、珍珠噴頭。噴水時(shí)能將氣體吸入，使水姿形成充滿(mǎn)空氣的白色水丘，水墨清澤，古樸靈動(dòng)。加氣噴頭用射流泵的原理，噴水時(shí)將空氣產(chǎn)生飽滿(mǎn)的射流，噴出的水柱程白色不透明，反光效果好，噴嘴材料：鑄銅、不銹鋼，如圖3.7圖3.7 涌泉噴頭圖3.4 元器件清單表1 元器件清單元件名稱(chēng)數(shù)量F*2n-128MR1臺(tái)潛水泵1臺(tái)開(kāi)關(guān)2個(gè)電源插頭1個(gè)導(dǎo)水管假設(shè)干噴頭假設(shè)干4 軟件設(shè)計(jì)4.1 流程圖圖4.1 流程圖4.2 梯形圖圖4.2 梯形圖5、指令表LD *0OR M0ANI *1LD M0ANI T9OUT T0K 50OUT T1K 80

15、OUT T2K 130OUT T3K 140OUT T4K 160OUT T5K 180OUT T6K 230OUT T7K 290OUT T8K 330OUT T9K 380LD M0OR T9ANI T0OUT Y0LD T0ANI T1LD T0ANI T1OUT Y3OUT Y1LD T1ANI T2OUT Y4OUT Y7OUT Y15LD T2ANI T3OUT Y5OUT Y17OUT Y22LD T3ANI T4OUT Y11OUT Y13LD T4ANI T5OUT Y6OUT Y10LD T5ANI T6OUT 12LD T6ANI T7OUT Y2OUT Y14OUT Y

16、21LD T7ANI T8OUT Y16OUT 20OUT Y23END5 系統(tǒng)調(diào)試本設(shè)計(jì)采用G* works2軟件進(jìn)展系統(tǒng)仿真調(diào)試，通過(guò)執(zhí)行用戶(hù)程序來(lái)檢查系統(tǒng)的功能。1啟動(dòng)按鈕按下后，M0得電，所有定時(shí)器開(kāi)場(chǎng)計(jì)時(shí)，各個(gè)泵按照程序執(zhí)行，仿真見(jiàn)圖5.1圖5.1 啟動(dòng)仿真圖2停頓按鈕按下后，M0失電，所有定時(shí)器全部復(fù)位，全部泵斷電，仿真見(jiàn)圖5.2 圖5.2 停頓仿真圖設(shè)計(jì)心得此次課程設(shè)計(jì)是我們從大學(xué)走向未來(lái)重要的一步，從最初的無(wú)知迷茫到完成設(shè)計(jì)，其間查找資料，教師指導(dǎo)與同學(xué)交流，反復(fù)修改每一個(gè)過(guò)程，都是對(duì)自己能力的一次檢驗(yàn)和充實(shí)。通過(guò)這次實(shí)踐，我了解了PLC的用途及工作原理，熟悉了PLC的應(yīng)用，鍛

17、煉了實(shí)踐能力，培養(yǎng)了自己獨(dú)立設(shè)計(jì)能力。此次課程設(shè)計(jì)是對(duì)我專(zhuān)業(yè)知識(shí)的一次實(shí)際檢驗(yàn)和穩(wěn)固，同時(shí)也是走向工作崗位前的一次熱身，課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)收獲很多，比方學(xué)會(huì)了查找相關(guān)資料、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)分析數(shù)據(jù)，提高了自己的能力，懂得了許多經(jīng)歷是前人不懈努力的結(jié)果。同時(shí)仍有很多課題需要后代去努力，去完善，但是課程設(shè)計(jì)也暴露出自己專(zhuān)業(yè)根底的很多缺乏之處，比方缺乏綜合應(yīng)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)的能力，對(duì)軟件的應(yīng)用不熟悉等等，這次實(shí)踐是對(duì)自己PLC及機(jī)電傳動(dòng)控制課程中所學(xué)的一次大檢閱，使我明白自己知識(shí)還很淺薄，雖然這次設(shè)計(jì)很快就完畢了，但是自己的求學(xué)之路還很長(zhǎng)，以后更應(yīng)該在學(xué)習(xí)和工作中學(xué)習(xí)努力，使自己成為一個(gè)對(duì)社會(huì)有所奉獻(xiàn)的人，感教師在課堂及設(shè)計(jì)過(guò)程中的悉心指導(dǎo)，使我們學(xué)到了許多的知識(shí)，祝教師在