三层电梯控制课程设计.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除目录引言2第一章 实现方法分析与可行性讨论31.1 单片机喷泉控制系统31.2 工控机喷泉控制系统31.3 PLC喷泉控制系统41.4 总体设计方案4第二章 系统总体设计方案62.1 系统硬件配置及组成原理62.2 系统I/O分配表72.3 系统外部接线图7第三章 控制系统设计91、时序图设计92、 流程图设计9第四章 系统调试14总结15参考文献16引言PLC= Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。是工业控制的核心部分。 早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller,PLC），它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种采用微型计算机技术的工业控制装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机（Personal Computer）的简称混淆，所以将可编程序控制器简称PLC,PLC自1969年美国数据设备公司（DEC）研制出现，现行美国，日本，德国的可编程序控制器质量优良，功能强大。本次设计的课题主要应用于在游人和居民经常光顾的场所，如公园、广场、旅游景点及一些知名建筑前，经常会修建一些喷泉供人们休闲、观赏。这些喷泉按一定的规律改变喷水式样，如果再与五颜六色的灯光相配合，在和和谐优雅的音乐中，更使人心旷神怡，流连忘返。利用PLC控制喷泉喷水方式，产生各样的样式。在系统的硬件组成以及软件的实现，通过PLC控制电磁阀开关来决定喷水的效果，供人们休闲、观赏。自动喷泉控制的实现方法很多，本设计题目为基于可编程控制器（PLC）的喷泉控制系统，用PLC进行控制不仅能够进行多种水型切换，而且能将各种水型、灯光按预先设定的排列组合进行控制程序的设计，通过计算机运行控制程序发出控制信号，使水型、等过实现多姿多彩的变化。通过上位机（PC）与PLC之间的通讯来监控喷泉的状态与效果，进而控制电动机，以达到顺利实现工业控制的要求及目的，同时还要达到低功耗、高性价比、运行可靠等基本要求。第一章 实现方法分析与可行性讨论1.1单片机喷泉控制系统单片机也成为单片机微型计算机，是把微型计算机的各部件中央处理器、存储器、输入输出接口电路、定时器/计数器等制作在一块集成电路芯片上，构成一个完整微型计算机。由于单片机在一块小芯片上就集成了一台计算机有具备的功能，所以其在工业控制中占据很重要的地位。它具有超小型化、结构紧凑、抗干扰能力强等优势。特别适用于实时工业测量控制、智能化仪器仪表和家用电器控制等应用系统。目前，市场上流行的单片机种类繁多，如MCS-51系列、凌阳公司的SPCE061A 16位单片机、美国TEXAS INSTRUMENTS公司的MSP430系列单片机、ARM嵌入式单片机等都是各优点，在不同的领域中有着很好的应用。单片机控制系统用于喷泉控制是完全可行的，它可以通过定时器/计数器队喷泉喷射的时间进行控制，并且也可以串行接口与上位机进行通讯。由于单片机的价格比较便宜，所以大批量生产时的性能价格比很高。但由于单片机需要附属很多的外围电路，对电路的设计水平要求很高，否则便很可能降低系统的稳定性。而且，由于喷泉控制系统很少会有批量生产的情况，对于小规模制作时，PCB印刷电路板的制作成本是很高的。综上所诉，此次设计采用单片机控制系统不是最佳方案。1.2工控机喷泉控制系统工控机即工业控制计算机，但现在更时髦的叫法是产业电脑或工业电脑，英文简称IPC。工程机通俗的说就是专门为工业现场儿设计的计算机。而工业现场一般具有强烈的震动，灰尘特别多，另有很高的电磁力干扰等特点，且一般工厂均是连续作业急一年中一般没有休息。因此，工控机与普通计算机相比必须具有以下特点：机箱采用钢结构，有较高的防磁、防尘、防冲击的能力。机箱内有专用底板，底板上有PCI和ISA插槽。机箱内有专门电源，电源有较强的抗干扰能力。要求具有长时间工作能力。对于工控机作为喷泉系统，由于喷泉控制系统的环境相对工业控制的环境要好得多，而且喷泉控制系统队连续长时间工作的能力要求不是很高。用工控机设计喷泉系统实属大材小用。而且工控机的价格较同层次的PC机要偏高，这样就增加了系统的成本，降低了整体的性价比。1.3 PLC喷泉控制系统 自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)取代传统继电器控制装置以来，PLC得到了快速发展，在世界各国得到了广泛应用。PLC是由模仿原继电器控制原理发展起来的，二十世纪七十年代的PLC只有开关量逻辑控制，首先应用的是汽车制造行业。它以存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令；并通过数字输入和输出操作，来控制各类机械或生产过程。用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求，并事先存入PLC的用户程序存储器中。运行时按存储程序的内容逐条执行，以完成工艺流程要求的操作。一个PLC的控制器，可以接收几千个I/O点。对于喷泉控制系统这样，被控对象是设备连锁、回路很少，采用PLC较为合适。PLC由于采用通用监控软件，在组态软件设计方面要容易一些。且PLC通常都支持现场总线，会使得系统通信得到有利保障，更适合实现上位机的远程监控。目前适用于喷泉控制的中小型PLC种类繁多，价格低廉。使设计者会有更多的选择余地。系统整体造价会比工控机低，而且不会降低系统的稳定性。经过以上三种控制系统的可行性分析可以看出，以PLC为下位机，PC机位上位机组成的控制系统是此次设计喷泉控制系统的最佳方案。1.4总体实现方案根据设计要求，该喷泉控制系统由PLC下位机及上位机PC组成，PLC队喷泉的水泵进行时序控制，产生各种不同的喷水造型。需设计四种不同的喷泉类型。上位机编写组态软件对喷泉的工作状态进行实时监控。要求喷泉控制程序能够产生不同的喷水造型，并且符合美学表追，逻辑合理。组态软件要求画面美观大方，具备人机对话功能，且操作简单。第二章 系统总体设计方案2.1系统硬件配置及组成原理花样一： 按下启动按钮，再按下按钮选择花样喷泉1模式 1号喷头先喷，2s后2号喷 2s后3号喷，2s后4号喷喷 同时喷5s后，1、2、3、4都停 重复循环-步骤喷泉二： 按下选择花样喷泉2模式 5号喷头先喷，3s后6号喷 3s后7号喷头喷，3s后8号喷 8号喷5s后停止 重复循环-步骤喷泉三： 按下选择花样喷泉3模式 9号先喷，3s后10号喷，5s后9号、11号同时喷 5s后10号、12号同时喷 重复循环-步骤 喷泉四： 按下选择花样喷泉4模式 13、14、15、16号同时喷 30s后同时停 重复循环-步骤2.2系统I/O分配表输入输出分配表0.00启动按钮0.01停止按钮0.02按钮花样10.03按钮花样20.04按钮花样30.05按钮花样40.07连续按钮1.001号喷头1.012号喷头1.023号喷头1.034号喷头1.045号喷头1.056号喷头1.067号喷头1.078号喷头1.089号喷头1.0910号喷头1.1011号喷头1.1112号喷头1.1213号喷头1.1314号喷头1.1415号喷头1.1516号喷头2.3系统外部接线图 本设计根据系统要求所设计的系统主硬件电路接线图如图4-1所示：图4-1 系统硬件接线图第三章控制系统设计3.1流程图设计3.2设计程序如下：1、第四章 系统调试将PLC连接到计算机的COM1口，其他都为默认状态，首先看一下计算机与PLC的通讯是否正常，将软件打开选择好机型，将自动喷泉控制系统的程序打开，转换、写入，打开监视状态。按下启动按钮和选型按钮，通过观察I/O口输入、输出是否正确。如有错误找出原因，解决问题。总结通过所做PLC的设计，让我进一步对PLC的应用及功能做了了解，对软件梯形图的应用也变的熟练。我掌握了更多关于自动控制系统的知识，明白了自动喷泉控制系统的组成，S7-200PLC的功能及特点。无论是在硬件还是软件设计上，我都遇到了不少的问题，在克服困难的过程中，我学到了许多，特别是在课堂上学不到的东西。使我重新系统的学习了网络测控，可编程控制器等课程，熟悉掌握了PLC的使用。对一个系统的设计步骤有了清楚的了解，并掌握了一个系统的设计过程。学会了如何发现问题，解决问题。并在查阅资料的过程中对问题的认识和问题的解决提出了新的见解，分析问题出现的原因，使得对问题理解也更加深刻。通过本次设计，让我很好的锻炼了理论与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。既让我们懂得了怎样把理论应用于实际，又让我们懂得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决。最后，非常感谢老师的指导和同学们的帮助。参考文献1 常晓玲.电气控制系统与可编程控制器.北京：机械工业出版社，2004.12 高钦和.可编程控制器应用技术与设计实例.北京：人民邮电出版社，2004.73 俞国亮.PLC原