PLC喷泉控制系统.doc

精品文档 维修电工 技师资格考评论文 论文题目： 喷泉控制系统 作 者： 职业技能鉴定等级： 技师 单位名称： 单位地址： 指导老师： 2012 年 5 月 1 日 维修电工 技师资格考评论文 论文题目： 喷泉控制系统 单位名称： 作 者： 刘 2012年5月1日摘要本论文是经过对多处喷泉控制系统的观察和总结之后，对景观控制系统总体方案进行了一个设计，在分析景观控制系统具体工作过程的基础上，采用PLC为核心部件，设计画出了流程图；编制了具体程序；设计了硬件电路；并且，对硬件和软件进行了调试。同时利用PLC的定时功能,计数功能,步进功能,可灵活地编写,增减和修改程序关键词：人工喷泉；PLC控制技术；可编程控制器的运用 目 录1前言12喷泉控制系统总体方案的设计22.1可编程控制器的系统设计22.2喷泉控制系统的平面布置图32.3喷泉控制系统的工作流程图33喷泉控制系统的软件设计53.1喷泉控制系统的运行方式53.2喷泉控制系统的状态转换图73.4喷泉控制系统的I/O分配表113.5喷泉控制系统的设计程序114 喷泉控制系统的硬件设计144.1喷泉控制系统的主电路144.2喷泉控制系统的控制电路155 喷泉控制系统的调试165.1喷泉控制系统的软件调试165.2喷泉控制系统的硬件调试175.3喷泉控制系统的软件、硬件联合调试17总结18参考文献19 1前言 喷泉是人工环境中最富有生命力的喷泉,它具有分隔空间、增加层次、净化空气、美化环境的作用。现代高科技把美妙的音乐、多姿的喷泉造型、五彩缤纷的水下灯光、神奇的激光图文，通过电脑有机的结合在一起，给人以音乐声响、视觉形象、色彩变换三位一体的超自然享受。随着我国人民物质生活水平的不断提高，对于精神生活的要求也在不断提高，为进一步改造环境景观，建设一个喷泉是很有必要的。随着科学技术的不断发展和生活水平的不断提高，尤其是喷泉在城市和社区环境建设中起着尤其重要的作用。当今喷泉工程和高新技术的结合正是历史发展的必然趋势，由于喷泉工程中采用了大量的高新技术，从而使喷泉效果更加绚丽多彩，婀娜多姿，令人赏心悦目、流连忘返。本次的毕业设计是一个以PLC控制为核心的喷泉控制系统的设计。这个喷泉控制系统主要是一个人工喷泉。在PLC的控制之下，喷出各种各样的水柱，给人以一种视觉上美的享受。2喷泉控制系统总体方案的设计2.1可编程控制器的系统设计确定控制对象及控制范围PLC型号选择硬件设计软件设计及模拟调试是否符合设计要求？调整硬件调整软件投入运行NNY图2-1可编程控制器的系统设计的流程图由上面的图2-1可知：在用PLC对喷泉控制系统设计时，第一要熟悉喷泉控制系统的特点和工作过程，并且归纳出工作循环图；第二要制定喷泉控制系统的控制方案，对PLC进行选择，这次根据本次毕业设计，选用的PLC是三菱FX系列的；第三是根据喷泉控制系统的具体控制要求，列出I/O分配表，对硬件和软件进行设计；第四是模拟调试，就是将设计好的程序键入PLC后，应仔细检查和验证，改正程序设计语法错误，之后在实验室里进行用户程序的模拟运行和程序调试，观察各输入量、输出量之间的变化关系及逻辑状态是否符合设计要求，发现问题及时修改，直到满足工艺流程和状态流程图的要求；第五是将模拟调试好的程序传送到PLC存储器中，接入PLC的实际输入接线和负载。2.2喷泉控制系统的平面布置图根据喷泉控制系统的工艺要求,工作特点,环境等条件,选择了一个合理的计方案,喷泉系统的平面布置图见图2-2。 由图22知：这个人工喷泉的外观圆形，喷水的系统一共有四层。从内到外它们分别是：第一层、第二层、第三层、第四层。控制系统采用PLC作为中心控制环节,利用PLC的定时控制，计数控制以及步进控制来实现第一层、第二层、第三层、第四层的不同时序,不同图案的交替变换的喷水过程。2.3喷泉控制系统的工作流程图由下面的流程图2-3可知：先按下启动按钮，旁边的两个小喷头就开始喷水,同时第一层的喷头也开始喷水，延时3s后，第二层的喷头开始喷水，延时3s后，第三层的喷头开始喷水，延时3s后，第四层的喷头开始喷水，延时3s后，第一层和第二层的喷头开始喷水，延时5s后，第三层和第四层的喷头开始喷水，延时5s后，第一层、第二层、第三层、第四层的喷头都开始喷水,延时4s后,第一层的喷头停喷,延时5s后,第二层的喷头停喷,延时5s后,第三层的喷头停喷,延时5s后,由此进行一个小循环系统:第一层和第三层的喷头开始喷水,延时8s后,第一层和第三层的喷头开始喷水,如此循环3次。再重新开始重复上述动作,直至拨下停止按钮,结束完一个程序,所有的喷头都停止工作。 按下启动按钮 四层依次开始喷水旁边喷泉开始喷水一、二层开始喷水三、四层开始喷水四层都开始喷水 四层依次停喷一层、三层喷水二层、四层喷水是否循环3次 否是 停止按钮图23喷泉控制系统流程图3喷泉控制系统的软件设计3.1喷泉控制系统的运行方式喷水花样具体的设计步骤: 1) 按下启动按钮(x2闭合):旁边的两个小喷泉开始喷水，如图31所示。 左喷泉喷水 右喷泉喷水 图3-1控制喷水流程图 2) 第一层的喷头开始喷水,依次实现第一层，第二层，第三层，第四层的喷水，间隔3s。其如图32所示。 第四层喷水 第三层喷水 第二层喷水 第一层喷水 3s 3s 3s 3s 图3-2控制喷水流程图 3） 第一、二层的喷头开始喷水，间隔5s后，第三、四层开始喷水，如图33所示。第三、四层喷水水喷水喷水第一、二层喷水水喷水喷水5s5s 图3-3控制喷水流程图 4） 四层都喷水，持续4s，如图34所示。四层都喷水 4s 图3-4控制喷水流程图 5） 四层逐次停喷，间隔5s，如图35所示。 第四层停喷 第三层停喷 第二层停喷 第一层停喷 5s 5s 5s 5s 图3-5控制停水流程图 6） 第一、三层喷水，间隔8s，第二、四层开始喷水，循环3次，如图36所示。 第二、四层喷水水喷水喷水第一、三层喷水水喷水喷水 8s8s 3次 图3-6控制喷水流程图7） 当PLC的计数器达到3次后，系统自动返回，重新开始循环工作，直至拨下停止按钮，完成一次循环，系统自动关闭。3.2喷泉控制系统的状态转换图 3-7喷泉控制系统的状态转换图 计运用的是步进指令，其喷泉控制系统的状态转换图，见图3-5。因为根据人工喷泉需要实现的功能，和运用梯形图相比较，步进指令更合适。由上面的状态转换图可知：状态与状态之间的转换分隔，相邻的状态具有不同的动作。当相邻两状态之间的转换条件得到满足时，就实现转换。 由图37：先按下启动按钮，旁边的两个小喷头就开始喷水,同时第一层的喷头也开始喷水，延时3s后，第二层的喷头开始喷水，延时3s后，第三层的喷头开始喷水，延时3s后，第四层的喷头开始喷水，延时3s后，第一层和第二层的喷头开始喷水，延时5s后，第三层和第四层的喷头开始喷水，延时5s后，第一层、第二层、第三层、第四层的喷头都开始喷水,延时4s后,第一层的喷头停喷,延时5s后,第二层的喷头停喷,延时5s后,第三层的喷头停喷,延时5s后,由此进行一个小循环系统:第一层和第三层的喷头开始喷水,延时8s后,第一层和第三层的喷头开始喷水,如此循环3次。再重新开始重复上述动作,直至拨下停止按钮,结束完一个程序,所有的喷头都停止工作。 3.4喷泉控制系统的I/O分配表喷泉控制系统的I/O分配表，见表1表1输入 输出启动按钮X1第一层喷水Y000停止按钮X2第二层喷水Y001第三层喷水Y002 第四层喷施Y003旁边喷泉喷水Y0043.5喷泉控制系统的设计程序29欢迎下载29欢迎下载29欢迎下载29欢迎下载。0LDM80021SET S03STLS04LDX0015SETY0046SETS218STLS219OUTTOK3012LDIT013SETY00014LDT015SETS2217STLS2218RSTY00019OUTT1 K3022LDIT123SETY00124LD T125SETS2327STLS2328RSTY00129OUTT232LDIT233SETY00234LDT2 35SETS24 37STLS2438RSTY00239OUTT3 K3042LDIT343SETY00344LDT3 45SETS2547STLS2548RSTY00349OUT T4 K5052LDIT453SETY00054SETY00155LDT456SETS2658STLS2659RSTY00060RSTY00161OUTT5 K5064LDIT565SETY00266SETY00367LDT568SETS2770STLS2771RSTY00272RSTY00373OUTT6 K4076LDIT677SETY00078SETY00179SETY00280SETY00381LDT682SETS2884STLS2885RSTY00086SETY00287SETY00388OUTT7 K5091LDT792SETS2994STLS2995RSTY00196OUTT8 K5099LDT8100 SETS30102 STLS30103 RSTY002104 OUTT9 K50107 LDT9108 SETS31110 STLS31111 RSTY003112 OUTT10 K50115 LDT10116 SETS32118 STLS32119 OUTT11 K80122 OUTY000123 OUTY002124 LDT11125 SETS33127 STLS33128 OUTT12 K80131 OUTY001132 OUTY003133 OUTC0 K3136 LDT12137 ANDC0138 SETS34140 LDT12141 ANIC0142 OUTS32144 RET145 STLS34146 RSTY004147 OUTS0149 RET150 END4喷泉控制系统的硬件设计4.1喷泉控制系统的主电路L1L2L3FU0FU1FU2KM0KM1KM2FR0FR1FR2M01M1M2FR3FR4M3M4FU3FU4KM3KM4图4-1主电路 主电路采用交流接触器来控制各层的潜水泵,见图4-1外层喷水由一台7.5kW潜水泵拖动;第一层至第三层用5.5kw的潜水泵,旁边的小喷泉用3kw的潜水泵。潜水泵的技术参数见表2。主电路的控制是采用PLC去控制交流接触器的线圈；用交流接触器线圈的得电与失电去控制交流接触器主触头的闭合和断开；从而去控制电动机的运转与停止；用电动机来带动水泵喷水。4.2喷泉控制系统的控制电路 图4-2 PLC接口的输入、输出控制电路的接线方法如图4-2所示。输入部分：系统的启动按钮接在PLC的X1上。输出部分：Y0Y5，分别接交流接触器的线圈，用线圈的得电与失电，去控制交流接触器触头的动作；再用交流接触器触头的闭合和断开，去控制各个喷水泵的工作。由于学校里的实验设备和实验器材有限，所以本次的毕业设计借用学校里的 交流接触器得电失电出现的吸合现象当成喷泉的喷水和停止。 5 喷泉控制系统的调试5.1 喷泉控制系统的软件调试 在整个系统的软件调试过程中,出现了一些问题。一开始设计是四层的接触器依次吸合，可是在运行时，所有的接触器都得电，不会失电，觉得好奇怪，认为用了常闭的T计时，等时间一到的时候，应该失电。仔细翻阅书本后，才得知，原来在一开始的时候用了SET（置位），就必须用RST（复位）才能使原来的接触器失电。还有，为了简化程序，在有些地方能避免出现使用进栈，出栈的就尽量避开。还有就是在循环过程控制中也出现了一个问题。第一遍执行程序时，通过计数器C0能够循环三次；当第二遍执行程序时，只循环一次就转换到下一个状态去了。经过我仔细地观察，发现在第二遍执行程序时，计数器C0中的数据还是3，并没有复位。原来我忘了对计数器C0进行复位，才造成上面这一种情况的。对计数器C0添上复位语句之后，软件就能按照预先编制好的程序顺。5.2 喷泉控制系统的硬件调试1：在接接触器线时。一定要把接触器的线头接紧，不能松动，否则接触器不良，接触器不能正常的工作。2：在选择接触器时一定要确定接触器的好坏不然在通电时不能及时找到错误的原因。5.3 喷泉控制系统的软件、硬件联合调试 把程序输入PLC后,再把做好的硬件模块接到PLC上。按下启动按钮，发现程序执行了一段之后，不能执行了，我对软件检查了之后，才知道：由于自己的粗心，把程序输错了。修改之后，我再次按下启动按钮，看见在硬件电路中有几个接触器一直没得电，我去检查了之后，才发现：是由于焊接的不牢固或在以前的焊接过程中发生了虚焊，焊点松动了。我就再次用电烙铁把它们焊接牢固。等到焊完之后，我又对整块硬件电路板仔细检查了一遍，看看还有没有焊的不牢靠的点。等到检查完之后，我又重新接上电源，按下启动按钮，发现硬件电路能够按照程序的变化而正常工作了。 总结 随着我国人民的生活水平的不断提高，城市建设越来越被人们所关注。景观设计师逐渐从风景园林设计、城市规划设计、建筑设计等行当中独立出来，成为一种新的职业。比起大刀阔斧的城市规划，景观设计师的功力在于城市环境的精雕细啄。人工喷泉是城市景观中最典型的代表作品之一。本人此次做的人工喷泉，是经过对多个旅游地人工喷泉的仔细观察，总结而设计出来的。能给人的视觉系统带来一种更加美的享受。此次，本人设计的这个人工喷泉系统是运用PLC为核心来自动控制的。PLC发展至今，其用户PLC程序开发系统已经成为PLC系统中不可缺少的组成部分。本论文的以上几章介绍了PLC程序开发系统的具体研制过程及相关的系统建模技术和实现技术。整个开发过程遵循IEC61131-3国际标准，采用面向对象方法，着重系统模型建立以及编辑模块、编译模块的设计和实现。就论文所做的研究工作，总结如下:(1)研究了PLC程序开发系统的基本流程及相关技术，讨论了PLC程序开发系统应满足的基本功能及软件的设计原则。(2)完成了PLC程序开发系统的整体框架设计，规划了本系统的组成模块框架设计，规划了本系统的组成模块,以及各模块之间的关系。 (3)完成了PLC程序编译模块的设计，在实现过程中采用了合理的编程方法和技术手段，大大提高了目标代码的执行速度并节约了很多内存空间。通过这几个月来的毕业设计，使我对可编程控制器的工作原理有了更加深入的了解，以及它的编程方法和其在自动控制方面的应用。尤其是在控制电路的接线方面。在外部电路的设计中对电路板的制作更加熟练，对元气件的识别更加容易，焊接工艺水平到了一个新的高度。在做毕业设计的同时，我还查阅了许多关于人工喷泉和PLC方面的书籍。不仅学到了许多以前在课本上没见过的知识，而且还增加了自己的艺术情操。这三个月的毕业设计，对于本人来说，既是一次机遇，也是一次挑战。通过这次的毕业设计，本人学到了很多很多东西，通过自己的实践，也增强了动手能力。通过实际工程的设计让本人了解到书本知识和实际应用的差别。在实际应用中遇到的很多问题，都需要本人对它们进行具体的分析，并一步一步地去解决。 参考文献【1】 王兆义编，可编程控制器使用技术 机械工业出版社，2004 【2】 张伟林等 电气控