PLC控制的花式喷泉设计.doc

1 摘 要 随着我国城市化进程的加快和人口大量集聚 环境越来越重 要 好的环境能使心身愉快 做事效率提高 其中喷泉可以湿润 周围空气 减少尘埃 降低气温 喷泉的细小水珠同空气分子撞 击 能产生大量的负氧离子 有益于改善社区面貌和增进居民身 心健康 花式喷泉采用了可编程控制器 PLC 和变频器 用软件实现 对花式喷泉运行的自动控制 可靠性大大提高 控制系统结构简 单 外部线路简化 可方便的增加或改变控制功能 也可以进行 故障自动检测与报警显示 提高运行安全性 并便于检修 用 SFC 方法编程 可以使设计思路清晰 编程简便 而变频器调速以 其优异的调速性能和起制动性能 高效率 高功率因素和节电效 果 可以控制喷泉水位的高度 广泛的适用范围及其它许多优点 而获国内外公认为最有发展前途的调速方式 因此 可编程控制 器 PLC 技术加变频器调速技术已成为现代喷泉行业的一个热点 本设计是利用 PLC 和变频器的调速技术 因而有三种喷水 花样可供选择 能够控制每环喷水管喷水的高度 喷水时要有灯 光显示 可以根据不同的季节 不同的场合可改变喷水的花样 将各种水型及灯光 按照预先设定的排列组合进行控制程序的设 计 通过计算机运行程序发出控制信号 使水型及灯光有各种各 样的变化 关键字 可编程控制器 PLC 花式喷泉 梯形图 变频器 控 2 制 水泵 目 录 摘摘 要要 1 第第 1 1 章章 绪绪 论论 1 1 1 课题研究背景 1 1 2 课题设计的内容 3 1 3 课题设计的目的和意义 3 第 2 章 系统控制方案的确定 5 2 1 花式喷泉的概述 5 2 2 采用 PLC 控制花式喷泉的优点 6 2 3 系统设计的基本步骤 6 2 4 系统控制方案 7 2 5 花式喷泉控制系统的原理图 8 第三章第三章 系统硬件设计系统硬件设计 10 3 1 可编程控制器 PLC 的选型 10 3 1 1 PLC 概述 10 3 1 2 PLC 的选型 11 3 2变频器的选型 14 3 3 水泵的选型 18 3 4 硬件接线图 19 3 5 I O 分配表 20 第四章 系统软件设计 22 4 1 PLC 梯形图概述 22 4 2 SWOPC FXGP WIN C 编程软件的操作方法 23 4 3 系统工作过程分析 24 4 4 控制系统程序设计 25 4 4 1 花式喷泉的第一种花样 25 3 4 4 2 花式喷泉的第二种花样 29 4 4 3 花式喷泉的第三种花样 30 结 论 34 参考文献 35 致 谢 36 1 第 1 章 绪 论 1 1 课题研究背景 随着城市化进程的加速 花式喷泉可以在人们周围随处可见 比如广场 大厦 小区等 花式喷泉是人造小气候 在炎热的夏 日可以起到增湿和降温的作用 也为水体充氧 有利于水体增加自净能力 起到防止水体黑臭的 作用 花式喷泉运行的灵活性是评价花式喷泉优劣的关键 而这与花式 喷泉的控制系统息息相关 花式喷泉可以根据自己的设计 设计 出各种各样的花样 加上灯光 能给人有种不错的视觉享受 1969 年美国数字设备公司 DEC 研制书上世界第一台可 编程控制器 并成功地应用在美国 GM 的生产线上 但当时 只能进行逻辑运算 故称为可编程逻辑控制期 简称 PLC programmable logic controller 70 年代后期 随着微电子技术和计算机的迅猛发展 使 PLC 从开关量的逻辑控制扩展到数字控制及生产过程控制域 真正成为一种电子计算机工业控制装置 故称为可编程控制器 简称 PC programmable controller 但由于 PC 容易与个人计算 机 programmable computer 相混淆 故人们仍习惯地用 PLC 作为可编程器的缩写 1985 年国际电工委员会 IEC 对 PLC 的定义如下 可编程控制器是一种进行数字运算的电子系统 是专为在工 业环境下的应用而设计的工业控制器 它采用了可以编程的存储 2 器 用来在其内部存储执行逻辑运算 顺序控制 定时 计数和 算术运算等操作的指令 并通过数字或模拟式的输入和输出 控 制各种类型机械的生产过程 PLC 是继电器逻辑控制系统发展而来 所以它在数学处理 顺序控制方面具有一定优势 继电器在控制系统中主要起两种作 用 1 逻辑运算 2 弱电控制强电 PLC 是集自动控制技术 计算机技术和通讯技术于一体的 一种新型工业控制装置 已跃居工业自动化三大支柱 PLC ROBOT CAD CAM 的首位 可编程控制器 简称 PLC 它在集成电路 计算机技术的基础上发展起来的一中新型 工业控制设备 具有 1 可靠性高 抗干扰能力强 2 设计 安装 容易 维护工作量少 4 功能强 通用性好 5 开发周期短 成功 率高 6 体积小 重量轻 功耗底等特点 具有功能强 可靠性 高 配置灵活 使用方便以及体积小 重量轻等优点 已经广泛 应用于自动化控制的各个领域 并已成为实现工业生产自动化的 支柱产品 与继电 接触器系统相比系统更加可靠 价格上能 与继电 接触器控制系统竞争 易于在现场变更程序 便于使 用 维护 维修 能直接推动电磁阀 接触器与于之相当的执行 机构 能向中央执行机构 能向中央数据处理系统直接传输数据 等 因此 进行花式喷泉的 PLC 控制系统的设计 可以推动喷 泉行业的发展 扩大 PLC 在自动控制领域的应用 具有一定的 经济和理论研究的价值 3 1 2 课题设计的内容 本设计将在以下几个方面对花式喷泉的控制系统进行研究和 论证 1 花式喷泉类型的选择 综合花式喷泉的类别和各类的特点 和要求 在本课题中主要研究能有三种喷水花样可供选择 能够 控制每环喷水管喷水的高度 喷水时要有灯光显示 可以根据不 同的季节 不同的场合可改变喷水的花样 将各种水型及灯光 按照预先设定的排列组合进行控制程序的设计 通过计算机运行 程序发出控制信号 使水型及灯光有各种各样的变化 2 花式喷泉硬件系统的设计 本课题设计的花式喷泉要求运 行迅速准确度高 在花式喷泉的格层检测系统中选用用在工业自 动控制上大量运用的具有检测精度高 寿命长 稳定性能好的接 近传感器 运用感应器的开关量信号输入给 PLC 来实现控制 由于本课题的具体需求在硬件系统的设计过程中主要考虑了花式 喷泉的经济实用 稳定 灵活 美观的需要 3 花式喷泉控制系统软件的设计 在本设计中选用了目前运 用最多的 PLC 编程语言梯形图 梯形图的编程能直观明了的设 计花式喷泉控制的要求 梯形图的编写运用 SWOPC FXGP WIN C 编程软件 此软件支持全部的三菱 FX 系列的 PLC 并且具有强大的诊断功能 能更快的查找出故障的原因 从而大大缩短了维修时间 1 3 课题设计的目的和意义 随着我国经济的高速发展 微电子技术 计算机技术和自动 4 控制技术也得到了迅速发展 交流变频调速技术已进入个崭新的 时代 其应用越来越广 而随着我国城市化进程的加快和人口大 量集聚 环境越来越重要 好的环境能使心身愉快 做事效率提 高 其中喷泉可以湿润周围空气 减少尘埃 降低气温 喷泉的 细小水珠同空气分子撞击 能产生大量的负氧离子 有益于改善 社区面貌和增进居民身心健康 可编程序控制器 PLC 因为稳定可靠 结构简单 成本低 廉 简单易学 功能强大和使用方便已经成为应用面最广 最广 泛的通用工业控制装置 成为当代工业自动化的主要支柱之一 花式喷泉控制要求接入设备使用简便 对应于系统组态的编程简 单 具有人性化的人机界面 配备应用程序库 加快编程和调试 速度 通过 PLC 对程序设计 提高了喷泉的控制水平 并改善 了喷泉的样式 5 第 2 章 系统控制方案的确定 2 1 花式喷泉的概述 喷泉是一种将水或其他液体经过一定压力通过喷头喷洒出来 具有特定形状的组合体 提供水压的一般为水泵 现代城市中的喷泉形式已十分丰富 随着构筑物的大小及水 压等的变化 喷泉或高或低 或珠或雾 精彩纷呈 可分为以下 7 种 一 普通喷泉 只有简单的几种固定水型及灯光 随着电 源的开闭而控制喷泉的运行 水型和灯光变化 二 程控喷泉 将各种水型及灯光 按照预先设定的排列 组合进行控制程序的设计 通过计算机运行程序发出控制信号 使水型及灯光有各种各样的变化 三 音乐喷泉 在程序控制喷泉的基础上加入了音乐控制 系统 计算机通过对音频及 MIDI 信号的识别 进行译码和编码 最终将信号输出到控制系统 使喷泉的造型及灯光的变化与音乐 保持同步 四 水幕激光喷泉 将激光器发出的激光束射在水幕喷头 喷出的水膜上 激光束由激光控制系统编程控制 可发出多种多 样的图案及色彩 照射在晶莹透明的水膜上 形成斑斓夺目的奇 异效果 五 水珍珠喷泉 利用特殊音波将水变成球体的喷水装置 和全频高速闪光灯的视觉图像效果的产品组成 六 游戏喷泉 又称感应泉 喷泉水柱根据游人的动作产 6 生反应 而且这种反应具有不确定性 是一种互动式喷泉 增强 了娱乐氛围 七 跳跳喷泉 又名光亮泉 是一种高科技水景艺术 水 形似根根晶莹透彻地冰柱 一串串飞向空中 轻舞飞扬 2 2 采用 PLC 控制花式喷泉的优点 1 控制方式上看 PLC 软接线 只需改变控制程序就可 轻易改变逻辑或增加功能 2 工作方式上看 PLC 串行工作 不受制约 3 控制速度上看 PLC 通过半导体来控制 速度很快 无 触点 顾而无抖动一说 4 定时 记数看 PLC 时钟脉冲由晶振产生 精度高 定时范围宽 有记数功能 5 可靠 维护看 PLC 无触点 寿命长 且有自我诊断功 能 对程序执行的监控功能 现场调试和维护方便 2 3 系统设计的基本步骤 在花式喷泉控制系统的设计过程中主要考虑以下几点 1 深入了解和分析花式喷泉的工艺条件和控制要求 2 确定 I O 设备 根据花式喷泉控制系统的功能要求 确定 系统所需的输入 输出设备 常用的输入设备有按钮 选择开关 等 常用的输出设备有指示灯等 3 根据 I O 点数选择合适的 PLC 类型 4 分配 I O 点 分配 PLC 的输入输出点 编制出输入输出分 配表或者输入输出端子的接线图 7 5 设计花式喷泉系统的梯形图程序 根据工作要求设计出周 密完整的梯形图程序 这是整个花式喷泉系统设计的核心工作 6 将程序输入 PLC 进行软件测试 查找错误 使系统程序更 加完善 2 4 系统控制方案 花式喷泉系统的控制要求如下 一 1 2 均为外环形状的喷水管 3 为内环形状的喷水管 4 为星形喷水管 灯光系统由三条支路组成 分别为绿色灯支路 在 1 2 之 间 黄色灯支路 在 2 3 之间 红色灯支路 在 3 4 之间 二 该喷泉共有三种花样可供选择 按下启动按钮 喷泉即 开始工作 按下停止按钮 则停止喷水 喷泉的工作方式 即喷水花 样 由选择开关来实现 三 该花式喷泉有三种喷水花样可供选择 第一种花样 4 3 2 1 隔 2 秒依次喷水 一起喷水 15 秒后 停下 再按 1 2 3 4 的次序隔 2 秒依次喷水 再一起喷 15 秒 后停下 以此规律循环 第二种花样 1 3 同时喷水 延时 3 秒后 1 3 停喷 同时 2 4 喷水 交替运行 5 次后 1 2 3 4 一起喷水 30 秒后停止 以此规律循环 第三种花样 1 2 3 4 按顺序延时 2 秒喷水 然后一起喷 30 秒后 1 2 3 4 再分别延时 2 秒停喷 以此规律循环 四 通过变频器可以控制每环喷水管的高度 在第一种花 8 样中 1 3 管为慢速正转喷水 2 4 管为中速正转喷水 五 灯光系统的控制 由 PLC 的 X5 输入端为灯光系统控 制的选择按钮 当需要灯光配合时 接通 X5 输入端 此时可实现 三路灯光的控制 即 3 4 任意一层喷水时 红色灯亮 2 喷水时 黄色 灯亮 所有的喷头喷水时 绿色灯亮 花式喷泉池示意图如图 2 1 所示 图 2 1 花式喷泉池示意图 2 5 花式喷泉控制系统的原理图 在喷泉中 通过按钮开关信号来控制 PLC 因为有 4 层喷水 因此用了 1 个变频器来控制 4 个水泵 花式喷泉控制系统的原理 图如图 2 2 所示 9 图2 2 花式喷泉控制系统原理图 10 第三章 系统硬件设计 3 1 可编程控制器 PLC 的选型 3 1 1 PLC 概述 可编程控制器 英文称 Programmable Controller 简称 PLC 本课题中用 PLC 作为它的简称 PLC 是用于工业现场的 电控制器 它源于继电器控制技术 但基于电子计算机 它通过 运行存储在其内存中的程序 把经输入电路的物理过程得到的输 入信息 变换为所要求的输出信息 进而再通过输出电路的物理 过程去实现对负载的控制 PLC 基于电子计算机 但并不等同于普通计算机 普通计算 机进行入出信息变换时 大多只考虑信息本身 信息入出的物理 过程一般不考虑的 而 PLC 则要考虑信息入出的可靠性 实时 性 以及信息的实际使用 特别要考虑怎么适应于工业环境 如 便于安装 便于维修及抗干扰等问题 入出信息变换及可靠的物 理实现 可以说是 PLC 实现控制的两个基本要点 PLC 可以通 过它的外设或通信接口与外界交换信息 其功能要比继电控制装 置多的多 强的多 PLC 有丰富的指令系统 有各种各样的 I O 接口 通信接口 有大容量的内存 有可靠的自身监控系统 因而具有以下基本的 功能 逻辑处理功能 1 数据运算功能 2 准确定时功能 3 高速计数功能 4 11 中断处理 可以实现各种内外中断 功能 5 程序与数据存储功能 6 联网通信功能 7 自检测 自诊断功能 8 可以说 凡普通小型计算机能实现的功能 PLC 几乎也都可 以做到 像 PLC 这样 有很丰富的功能 是别的电控器所没有的 更是传统的继电控制电路所无法比拟的 丰富的功能为 PLC 的 广泛应用提供了可能 同时 也为自动门行业的远程化 信息化 及智能化创造了条件 3 1 2 PLC 的选型 在 PLC 系统设计时 首先应确定控制方案 下一步工作就是 PLC 工程设计选型 工艺流程的特点和应用要求是设计选型的 主要依据 因此 工程设计选型和估算时 应详细分析工艺过程 的特点 控制要求 控制任务和范围确定所需的操作和动作 然 后根据控制要求 估算输入输出点数 所需存储器容量 确定 PLC 的功能 外部设备特性等 最后选择有较高性能价格比的 PLC 和设计相应的控制系统 1 输入输出 I O 点数的估算 I O 点数估算时应考虑适当的余量 通常根据统计的输入输 出点数 再增加 10 20 的可扩展 余量后 作为输入输出点 数估算数据 2 存储器容量的估算 存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大 12 小 程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小 因此程序容量小于存储器容量 设计阶段 由于用户应用程序还 未编制 因此 程序容量在设计阶段是未知的 需在程序调试之 后才知道 为了设计选型时能对程序容量有一定估算 通常采用 存储器容量的估算来替代 存储器内存容量的估算没有固定的公式 许多文献资料中给 出了不同公式 大体上都是按数字量 I O 点数的 10 15 倍 加 上模拟 I O 点数的 100 倍 以此数为内存的总字数 16 位为一 个字 另外再按此数的 25 考虑余量 因此本课题的 PLC 内存 容量选择应能存储 2000 条梯形图 这样才能在以后的改造过程 中有足够的空间 3 控制功能的选择 该选择包括运算功能 控制功能 通信功能 编程功能 诊 断功能和处理速度等特性的选择 根据本课题所设计控制的需要 主要介绍以下几种功能的选 择 1 控制功能 PLC 主要用于顺序逻辑控制 因此 大多数场合常采用单 回路或多回路控制器解决模拟量的控制 有时也采用专用的智能 输入输出单元完成所需的控制功能 提高 PLC 的处理速度和节 省存储器容量 2 编程功能 离线编程方式 PLC 和编程器公用一个 CPU 编程器在编 程模式时 CPU 只为编程器提供服务 不对现场设备进行控制 完成编程后 编程器切换到运行模式 CPU 对现场设备进行控 13 制 不能进行编程 离线编程方式可降低系统成本 但使用和调 试不方便 在线编程方式 CPU 和编程器有各自的 CPU 主机 CPU 负责现场控制 并在一个扫描周期内与编程器进行数据交 换 编程器把在线编制的程序或数据发送到主机 下一扫描周期 主机就根据新收到的程序运行 这种方式成本较高 但系统调试 和操作方便 在大中型 PLC 中常采用 五种标准化编程语言 顺序功能图 SFC 梯形图 LD 功能模块图 FBD 三种图形化语言和语句表 IL 结构文本 ST 两种文本语言 选用的编程语言应遵守其标准 IEC6113123 同时 还应支持多种语言编程形式 如 C Basic 等 以满足特殊控制场合的控制要求 3 诊断功能 PLC 的诊断功能包括硬件和软件的诊断 硬件诊断通过硬 件的逻辑判断确定硬件的故障位置 软件诊断分内诊断和外诊断 通过软件对 PLC 内部的性能和功能进行诊断是内诊断 通过软 件对 PLC 的 CPU 与外部输入输出等部件信息交换功能进行诊断 是外诊断 PLC 的诊断功能的强弱 直接影响对操作和维护人员技术 能力的要求 并影响平均维修时间 4 机型的选择 通过对输入 输出点的选择 对存储容量的选择 对 I O 响 应时间的选择以及输出负载的特点选型的分许 该控制系统选用三菱公司 FXON 系列的 PLC 它体积小 重 量轻 使用寿命长 编程和维护方便 故障率低 通过扩展模块的连接 可以增加输入 输出点数 我设计的花式喷泉模型共有 6 个输入 14 11 个输出 因此 选用型号为 FX2N 64MR 的 PLC 3 2变频器的选型 变频器调速改善压力系统现在已被公认为最理想最有发展前 途的调速方式之一 它在风机 泵类负载采用变频调速后 节电 率可以达到 20 60 这是因为风机 泵类负载的耗电功率基 本与转速的三次方成比列 当用户需要的平均流量较小时 风机 水泵采用变频调速使其转速降低 节能效果非常可观 目前恒压 供水 风机水泵 中央空调和液压泵的应用行业里是大量应用变 频器调速的 方便节能 本次设计主要是用于水泵的供水为了方便控制和节能也选择 用变频器进行控制 本次设计的是通过变频器调速技术来控制每环喷水管的高度 所 选用的是 图 3 1 变频器调速器 FR S520 S E 系列变频调速器 其实物图如图 3 1 示 FR S520 S 的一些性能参数 15 规格 型号 FR S520 S 结构特征 简单 易用型 供货地 上海 性能优势 简单 易用型 主要参数 适用电机容量 Kw 注 1 0 4 额定容量 KVA 注 2 0 9 额定电流 A 1 1 简单 易用型 FR S500 1 功率范围 0 2 1 5KW 单相 200V FR S520S 系列 0 4 3 7KW 三相 380V FR S540 系列 2 自动转矩提升 实现 6Hz 时 150 转矩输出 3 数字式拨盘 设定简单快捷 4 柔性 PWM 实现更低噪音运行 5 15 段速 PID 4 20 m A 输入和漏源型转换等多功能 6 可提供 RS 485 通信功能的机型 FR S5 K CHR 此机型更可通过电缆接 FR PA02 02 面板 变频器调速系统的原理图如下 16 图3 2 风机水泵变频调速的电路原理图 此图只是以控制一台水泵工变频切换的原理图 改变频率来控制 水泵的压力 从而调节喷泉的高度 1 变频器的接线与功能代码图中所用变频器为森兰BT12S 系列 输人端R S T 通过控制电器接至电源 输出端U V W 通过电器接至电动机 使用时绝对不允许接反 控制端子FWD 为正转启动端 为保证电动机单向正转运行 将FWD与公共端 CM相接 变频器的功能预置为 17 FOl 5频率由X4 X5设定 F02 1使变频器处于外部FWD控制模式 F28 0使变频器的FWD 输出功能为频率 F40 4设置电动机极数为4极 FMA为模拟信号输出端 可在FMA和GND两端之间跨接频率表 用于监视变频器的运行频率 F69 0选择X4 X5端子功能 即用控制端子的通断 实现变频器的升 降速 对与公共端CM接通时 频率上升 X5与公共端CM断开时 频率保持 X4与公共端CM接通时 频率下降 X4与公共端CM断开时 频率保 持 这里使S1和S2两个按钮分别与X4和X5相连 按下按钮S2使X5 与公共端CM接通 控制频率上升 松开按钮S2 X5与公共端CM断 开 频率保持不变 同样按下按钮S1使X4与公共端CM接通 控制频率下降 松开 按钮S2 X5与公共端CM断开 频率保持不变 2 主电路 三相工频电源通过断路器QF接入 接触器 KM1用于将电源接至变频器的输入端R S T 接触器KM2用于将 变频器的输出端U V W接至电动机 接触器KM3用于将工频电源 直接接至电动机 注意接触器KM2和KM3绝对不允许同时接通 否 则会造成损坏变频器的后果 因此 接触器KM2和KM3之间必须有 可靠的互锁 热继电器FR用于工频运行时的过载保护 3 控制电路 为便于对风机水泵进行 变频运行 和 工频运行 的切换 控制电路采用三位开关SA进行选择 当SA合至 工频运行 位置时 按下按钮SB2 中间继电器 KA1动作并自锁 进而使接触器KM3动作 电动机进入工频运行状 18 态 按下停止按钮SB1 中间继电器KA1和接触器KM3均断电 电 动机停止运行 当SA合至 变频运行 位置时 按下按钮SB2 中间继电器 KA1动作并自锁 进而使接触器KM2动作 将电动机接至变频器的 输出端 接触器KM2动作后使接触器KM1也动作 将工频电源接至 变频器的输入端 并允许电动机起动 同时使连接到接触器KM3 线圈控制电路中的接触器KM2常闭触点断开 确保接触器KM3不能 接通 按下按钮SB4 中间继电器KA2的动作 电动机开始加速 进 入 变频运行 状态 中间继电器KA2动作后 停止按钮SB2失去 作用 以防止直接通过切断变频器电源使电动机停机 在变频器运行中 如果变频器因故障而跳闸 则变频器的 30B 30C 保护触点断开 接触器KM1和KM2线圈均断电 其主 触点切断了变频器与电源之间 以及变频器与电动机之间的链接 同时 30B 30C 触点闭合 接通报警扬声器HA和报警灯HL进行 声光报警 同时 时间继电器KT得电 其触点延时一段时间后闭 合 使KM3动作 电动机进入工频运行状态 操作人员发现报警后 应及时将选择开关SA旋至 工频运行 位 这使 声光报警停止 并使时间继电器断电 3 3 水泵的选型 由于喷泉的水泵必须满足大功率快速精确起停 而且其输出 功率必须能够精确的进行控制 我选用品牌为 DESHB 德士比 的 QYP100 4 5 2 2 喷泉泵 具有以下优点 结构紧凑 无需引 水 使用简便 双端密封 电器保护 设计合理 性能优良 经 19 久耐用 安全可靠 并且水泵出口采用圆法兰结构 电机为 F 级 绝缘 适用于音乐喷泉等场合对电机频繁启动的要求 叶轮具有防 松装置 不怕反转 其实物图见其 3 3 所示 图 3 3 QYP 喷泉泵的实物图 3 4 硬件接线图 系统的硬件连接图即PLC和系统中各个硬件的连线 具体的如图 3 4 3 5所示 20 图 3 4 硬件接线图 变频器 L1 L2 L3U V W PH MMMM L1 L2 L3 QS QS1QS2QS3QS4QS5 KM1 KM2 KM3 KM4KM5KM6 KM7KM8 FR1 FR4FR3FR2 图 3 4 变频器跟水泵的接线图 原理如下 接触器 KM1 KM3 KM5 KM7 分别和三相电的主回 路相连 控制电机的工频运转 KM2 KM4 KM6 KM8 接触器主要是 和变频器相连 控制水泵电机的变频调速 刀开关 QS QS1 QS2 QS3 QS4 QS5 闭合 之后 由控制电路的调节来控制接触器 KM1 KM8 的闭合与断开 从而切换工变 频 进行水压的控制 改变喷泉的高度 3 5 I O 分配表 输入 见表 3 1 序号输入说明 21 1X0停止按钮 2X1启动按钮 3X2选择开关 1 的位置 4X3选择开关 2 的位置 5X4选择开关 3 的位置 6X5灯控按钮 输出 见表 3 2 序号输出说明 1Y0电源指示 2Y1控制 1 管喷水 3Y2控制 2 管喷水 4Y3控制 3 管喷水 5Y4控制 4 管喷水 6Y5红色灯 7Y6黄色灯 8Y7绿色灯 9Y10中速 10Y11慢速 11Y12正转 22 第四章第四章 系统软件设计系统软件设计 4 1 PLC 梯形图概述 梯形图是使用得最多的图形编程语言 被称为 PLC 的第一 编程语言 梯形图与电器控制系统的电路图很相似 具有直观易 懂的优点 很容易被工厂电气人员掌握 特别适用于开关量逻辑 控制 梯形图常被称为电路或程序 梯形图的设计称为编程 PLC 梯形图中的某些编程元件沿用了继电器这一名称 如 输入继电器 输出继电器 内部辅助继电器等 但是它们不是真 实的物理继电器 而是一些存储单元 软继电器 每一软继电 器与 PLC 存储器中映像寄存器的一个存储单元相对应 该存储 单元如果为 1 状态 则表示梯形图中对应软继电器的线圈 通电 其常开触点接通 常闭触点断开 称这种状态是该软 继电器的 1 或 ON 状态 如果该存储单元为 0 状态 对应软继电器的线圈和触点的状态与上述的相反 称该软继电器 为 0 或 OFF 状态 使用中也常将这些 软继电器 称为 编程元件 梯形图两侧的垂直公共线称为母线 Bus bar 在分析梯形 图的逻辑关系时 为了借用继电器电路图的分析方法 可以想象 左右两侧母线 左母线和右母线 之间有一个左是正而右是负的 直流电源电压 母线之间有 能流 从左向右流动 右母线可以 不画出 根据梯形图中各触点的状态和逻辑关系 求出与图中各线圈 对应的编程元件的状态 称为梯形图的逻辑解算 梯形图中逻辑 解算是按从左至右 从上到下的顺序进行的 解算的结果 马上 23 可以被后面的逻辑解算所利用 逻辑解算是根据输入映像寄存器 中的值 而不是根据解算瞬时外部输入触点的状态来进行的 4 2 SWOPC FXGP WIN C 编程软件的操作方法 本课题采用的编程软件为 SWOPC FXGP WIN C 编程软件 具体的操作方法如下 1 打开 SWOPC FXGP WIN C 编程软件 之后点击 在下拉菜单栏里点击 新文件 N 再选择 确定打开后就可以绘制梯形图编本课题的程序 2 在打开文件之后就可以绘制梯形图 根据所编的程序的 在页面右面的功能图 如 4 2 所示 图 4 2 SWOPC FXGP WIN C 编程软件的功能图 在绘制梯形图中选择需要的输入元件 完成对梯形图的绘制 3 完成了对梯形图的绘制后 在软件的菜单栏中点击 并在下拉菜单中的 寄存器 R 数据传送 的子栏中选择 写出 将程序编入三菱 FX2N 64M 25 4 3 系统工作过程分析 S0 S21 S22 S24 S42S32 S25 S43 S29 S44 S33 S31S41 S45 S30 S28 S27 S26 S23 SET Y1 SET Y2 SET Y3 SET Y4 S46 S47 RST Y4 RST Y3 RST Y2 RST Y1 S48 S49 M8002 X1 Y0 电源指示 X4 X5 X3 Y4 4管喷水 X2 Y5 Y11 Y12 T1 K20 Y3 3管喷水 Y5 Y10 Y12 T2 K20 T4 K20 T3 K20 Y2 2管喷水 Y6 Y11 Y12 Y1 1管喷水 Y10 Y12 Y10 Y12 Y1 1管喷水 Y2 2管喷水 Y3 3管喷水 Y4 4管喷水 Y7 Y10 Y12 Y12 Y12 Y11 Y10 Y12 Y12 T5 K150 Y1 1管喷水 T6 K20 Y2 2管喷水 Y6 Y11 T7 K20 Y3 3管喷水 Y5 Y11 T8 K20 Y4 4管喷水 Y5 Y12 T9 K20 Y1 1管喷水 Y2 2管喷水 Y3 3管喷水 Y4 4管喷水 Y7 Y10 Y12 Y11 T10 K150 T1 T3 T2 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 X0 Y1 1管喷水 Y3 3管喷水 Y5 Y10 T20 K30 Y2 2管喷水 Y4 4管喷水 Y5 Y6 Y11 Y12 T21 K30 Y1 1管喷水 Y2 2管喷水 Y3 3管喷水 Y4 4管喷水 Y10 Y12 Y11 T22 K300 T20 T21 C0 C0T21 T22 C0 K5 1管一直喷水 Y10 Y12 T30 K20 2管一直喷水 3管一直喷水 4管一直喷水 4管停止喷水 3管停止喷水 2管停止喷水 1管停止喷水 Y6 Y11 Y12 T31 K20 Y5 Y10 Y12 T32 K20 Y5 Y11 Y12 T33 K20 T34 K300 4管齐喷 Y7 Y10 Y11 Y12 Y5 Y11 Y12 T35 K20 Y5 Y10 Y12 T36 K20 Y6 Y11 Y12 T38 K20 Y10 Y12 T30 T31 T32 T35 T33 T34 T36 T37 T38 26 1 按下启动按钮和灯控按钮 开始运行 2 按下位置开关 2 则是第一种花样喷泉 3 按下位置开关 3 则是第二种花样喷泉 4 按下位置开关 4 则是第三种花样喷泉 5 无论哪种花样喷泉 只要当第三或者第四任意一层喷水 的时候 黄灯亮 当第二层喷水的时候 红灯亮 当所有喷水时 绿灯亮 6 按下停止按钮 则运行结束 4 4 控制系统程序设计 4 4 1 花式喷泉的第一种花样 当选择开关 2 的位置时 喷泉运行第一种花样 4 3 2 1 隔 2 秒依次喷水 一起喷水 15 秒后停下 再按 1 2 3 4 的次 序隔 2 秒依次喷水 再一起喷 15 秒后停下 以此规律循环 1 3 管以慢速正转喷水 2 4 管以中速正转喷水 当第三或者第四 任意一层喷水的时候 黄灯亮 当第二层喷水的时候 红灯亮 当所有喷水时 绿灯亮 见图 4 1 所示 27 28 29 图 4 1 第一种花样的梯形图 30 4 4 2 花式喷泉的第二种花样 当选择开关 3 的位