PLC喷泉控制系统

维修电工 技师资格考评论文 论文题目 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 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 1 2 喷泉控制系统总体方案的设计 2 2 1 可编程控制器的系统设计 2 2 2 喷泉控制系统的平面布置图 3 2 3 喷泉控制系统的工作流程图 3 3 喷泉控制系统的软件设计 5 3 1 喷泉控制系统的运行方式 5 3 2 喷泉控制系统的状态转换图 7 3 4 喷泉控制系统的 I O 分配表 11 3 5 喷泉控制系统的设计程序 11 4 喷泉控制系统的硬件设计 14 4 1 喷泉控制系统的主电路 14 4 2 喷泉控制系统的控制电路 15 5 喷泉控制系统的调试 16 5 1 喷泉控制系统的软件调试 16 5 2 喷泉控制系统的硬件调试 17 5 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 NN Y 图图 2 1 可编程控制器的系统设计的流程图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2 2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 否 是 停止按钮 图图 2 2 3 3 喷泉控制系统流程图喷泉控制系统流程图 按下启动按钮 四层都开始喷水 三 四层开始喷水 四层依次停喷 一 二层开始喷水 四层依次开始喷水 一层 三层喷水 二层 四层喷水 是否循环 3 次 旁边喷泉开始喷水 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 3 1 所示 图图 3 13 1 控制喷水流程图控制喷水流程图 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 3 2 所示 3s 3s 3s 3s 图图 3 23 2 控制喷水流程图控制喷水流程图 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 3 3 所示 5s5s 图图 3 33 3 控制喷水流程图控制喷水流程图 4 四层都喷水 持续 4s 如图 3 4 所示 4s 图图 3 43 4 控制喷水流程图控制喷水流程图 5 四层逐次停喷 间隔 5s 如图 3 5 所示 左喷泉喷水 右喷泉喷水 第一层喷水 第四层喷水 第三层喷水 第二层喷水 第一 二层喷水 水喷水喷水 第三 四层喷水 水喷水喷水 四层都喷水 5s 5s 5s 5s 图图 3 53 5 控制停水流程图控制停水流程图 6 第一 三层喷水 间隔 8s 第二 四层开始喷水 循环 3 次 如图 3 6 所示 8s8s 3 次 图图 3 63 6 控制喷水流程图控制喷水流程图 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 第四层停喷 第三层停喷 第二层停喷 第一层停喷 第二 四层喷水 水喷水喷水 第一 三层喷水 水喷水喷水 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 3 7 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Y004 3 5 喷泉控制系统的设计程序 0LDM8002 1SET S0 3STLS0 4LDX001 5SETY004 6SETS21 8STLS21 9OUTTOK30 12 LDIT0 13 SETY000 14 LDT0 15 SETS22 17 STLS22 18 RSTY000 19 OUTT1 K30 22 LDIT1 23 SETY001 24 LD T1 25 SETS23 27 STLS23 28 RSTY001 29 OUTT2 32 LDIT2 33 SETY002 34 LDT2 35 SETS24 37 STLS24 38 RSTY002 39 OUTT3 K30 42 LDIT3 43 SETY003 44 LDT3 45 SETS25 47 STLS25 48 RSTY003 49 OUT T4 K50 52 LDIT4 53 SETY000 54 SETY001 55 LDT4 56 SETS26 58 STLS26 59 RSTY000 60 RSTY001 61 OUTT5 K50 64 LDIT5 65 SETY002 66 SETY003 67 LDT5 68 SETS27 70 STLS27 71 RSTY002 72 RSTY003 73 OUTT6 K40 76 LDIT6 77 SETY000 78 SETY001 79 SETY002 80 SETY003 81 LDT6 82 SETS28 84 STLS28 85 RSTY000 86 SETY002 87 SETY003 88 OUTT7 K50 91 LDT7 92 SETS29 94 STLS29 95 RSTY001 96 OUTT8 K50 99 LDT8 100 SETS30 102 STLS30 103 RSTY002 104 OUTT9 K50 107 LDT9 108 SETS31 110 STLS31 111 RSTY003 112 OUTT10 K50 115 LDT10 116 SETS32 118 STLS32 119 OUTT11 K80 122 OUTY000 123 OUTY002 124 LDT11 125 SETS33 127 STLS33 128 OUTT12 K80 131 OUTY001 132 OUTY003 133 OUTC0 K3 136 LDT12 137 ANDC0 138 SETS34 140 LDT12 141 ANIC0 142 OUTS32 144 RET 145 STLS34 146 RSTY004 147 OUTS0 149 RET 150 END 4 4 喷泉控制系统的硬件设计喷泉控制系统的硬件设计 4 1 喷泉控制系统的主电路 L1 L2 L3 FU0 FU1 FU2 KM0KM1KM2 FR0 FR1FR2 M0 1 M1M2 FR3 FR4 M3M4 FU3FU4 KM3KM4 图图 4 14 1 主电路主电路 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 图图 4 2 PLC 接口的输入 输出接口的输入 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 Y0 Y5 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 5 喷泉控制系统的调试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