毕业设计答辩

毕业设计答辩洛阳理工学院B11020509黄飞,课题名称：基于PLC的游乐设备（大摆锤）的控制系统设计,大摆锤的介绍,大摆锤是一种新型的游乐设备，刚刚投入使用还没有几年，由于它的占地面积相对较小，可以安装在游乐场，主题公园和广场等地方。而且它在工作时大气磅礴，同时也让乘客真正体会到惊险刺激，十分吸引人们的兴趣，有广阔的市场前景。游乐设备大摆锤的机械构造如图1所示，它是由四根支撑杆，横轴，转盘，摆杆构其外部轮廓。,大摆锤的机械结构组成,大摆锤这种大型游乐设备是由旋转和摇摆两种运动相结合的机械，它工作时就像钟摆的摆动，当摆杆摆到最底位置时，由于它的摆杆速度最快，在重力和离心力的共同作用下，坐在转盘上的乘客会有一种超重的感觉，而当大摆锤转到追高位置时，由于摆杆瞬间速度为零，坐在上面的乘客就会有一种失重的感觉。当大摆锤的摆杆在做在单摆运动时候，摆杆下面的转盘也同样在做圆周运动。,大摆锤的控制部分组成,大摆锤的控制系统由硬件和软件两部分组成1.硬件设备主要包括：PLC、变频器、触摸屏、变压器、交流接触器、断路器、熔断器等。通过线路将以上元器件连接起来2.软件组成:PLC程序设计，触摸屏设计。,PLC的特点,1.具有很高的工作可靠性及抗干扰能力2.控制程序可变，具有很好的柔性3.使用方便，控制功能丰富，编程简单4.可实现联网运行5.扩充方便，组和灵活，可构成各类控制系统6.功能强，性能价格比高8.维修方便，工作量小7.系统的设计、安装、调试工作量少,PLC的硬件构成,PLC的工作过程,PLC的编程语言,1.梯形图语言2.指令列表编程语言3.功能模块图语言4.逻辑图编程,梯形图编程是一种采用图形的方式进行编程的方法，类似于与继电器控制系统电路图，可以看做是由继电器控制系统中常用的接触器，继电器梯形图基础上演变过来的。,变频器的介绍,变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。通常，把电压和频率固定不变的工频交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作变频器。变频器主要采用交直交方式，先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再将直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。,变频器电路组成,主电路组成包括整流电路、中间电路、逆变电路组成。,控制电路主要由键盘、显示板、电源、主控板、外接控制电路等组成,触摸屏可代操作面板上的复杂的各种功能按钮，与PLC配合使用更加方便控制整个电路的工作，通过PLC程序的编写和触摸屏界面的设计，实现从人机界面对大摆锤的控制与监控，可以查看各功能模块的工作状态。所以其广泛的用在工业各行各业的控制系统上。采用软硬件的优化设计，使得产品在触摸精度和准度，还有画面色彩上都符合机器控制的需求。,触摸屏的介绍,触摸屏的整个结构由显示区域，指示灯，电源，通信口组成。触摸屏适合工厂恶劣的环境使用，前面板配备了指示灯，用于判断设备故障。电源和通信口均放在触摸屏的底部，符合设计标准。,触摸屏结构,触摸屏的结构原理图,触摸屏连接图,控制系统的设计原则,控制系统的设计原则,1.流程设计，满足现场机械设备运行要求，设计前先了解大摆锤各部分有充分的了解，保证设备工作时准确，可靠。2.在保证控制设备工作稳定、可靠等要求的前提下，尽可能的让PLC控制系统设计合理、简单。还要尽可能节省工程的成本。3.要考虑机械设备的不断改进，在控制系统的硬件设计时，应适当留一定的扩展空间。4.PLC控制系统的构成不应该盲目地追求自动化及高指标，应力求简单。使用、检修尽可能方便，还要安全可靠。,设计的主要内容,1.计算出电动机的功率，并根据其功率选择电动机的型号，以及变频器等元器件的型号；2.根据控制需要尽可能的选择性价比高的PLC的类型；3.统计PLC控制系统的输入及输出点数并绘制输入/输出分配表；4.根据控制系统的设计要求编辑梯形图；5.进行触摸屏的界面设计，界面应做到方便用户操作；6.控制柜有关元件的排列、布线设计，及操作台的设计；7.PLC控制系统的程序编写使用所明书。,PLC控制系统设计的步骤,游乐设备大摆锤运动方案为：,（1）初始状态：音乐、电铃、座椅、彩灯都处于断电状态。大摆锤的悬臂（摆杆）和转盘都处于停止状态。（2）启动状态：启动时为了保证乘客的安全，必须先响铃，30秒后再关闭座椅，然后播放音乐与彩灯。最后悬臂摆动，转盘转动。（3）停止操作：如果设备不出故障，启动10分钟后停止，停止时应先停止转盘转动与摆臂的摆动，使其都处于起始状态，即大约1分钟后再响铃、关闭彩灯、音乐，并打开座椅。（4）当系统出故障时，要求电动机断电停转，摆杆并回到起始位置，机械停稳后打开座椅方便游客离开。,PLC控制系统组成：,PLC控制系统主要由硬件部分和软件部分组成1.硬件部主要包括：PLC、变频器、触摸屏、变压器、交流接触器、断路器、熔断器等元器件的选型，输入/输出模块的选择，输入及输出设备的选择等，及接线等工作。2.软件部分输入及输出接口的分配，RS-485通信接口的分配，梯形图的编辑，触摸屏的设计,I/O点的分配,大摆锤的技术数据,研究工作进度：,第12周：查找资料，翻译有关技术资料，编写开题报告。第36周：分析游乐设备（大摆锤）的控制系统，进行设计方案的论证、分析和比较工作。第79周：确定方案，进行控制系统硬件设计，电动机、PLC及变频器选型。第10-11周：流程图的绘制和通讯协议编写。第12-13周：PLC程序及变频器的编写和调试。第14-15周：撰写设计说明书。第16-17周：准备进行答辩工作。,控制系统接线简图：,PLC软件设计,软件系统设计的步骤1.了解被控制机械的运动过程及要求；2.通过其运动过程编写PLC控制逻辑关系图；3.选择编程语言与编程工具4.根据逻辑关系图编程并模拟调试；5.触摸屏设计，并与PLC程序进行模拟调试；6.现场调试与运行；7.编写技术文件。,运动流程图,触摸屏界面设计,使用SKWorkshop编程软件在计算机上给触摸屏进行自定义画面，然后通过RS-232通信接口将设计的自定义画面输送给触摸屏。触摸屏与PLC通过RS-422接口进行数据通信。,设计步骤如下1.新建工程对话框,2.通信设定对话框,3一般参数设置,4.画面设计,控制界面的设计,调试界面的设计,现场的调试与运行,应用程序全部写入PLC后，先不接通现场设备，先运行PLC应用程序进行模拟性的调试，当PLC模拟调试没有错误时，接通外部控制设备，进行现场设备试运行。相反，如果PLC应用程序模拟调试不成功，则先要对PLC应用程序进行修改，直至模拟成功，再进行现场调试。进行现场调试时，按照“先局部后整体”的调试办法，一步一步对设备调试并运转，同时对其调试的结果进行登记。,调试界面的设计,调试界面的设计,主要参考文献：,1周军电气控制及PLC北京：机械工业出版社20072张凤珊电气控制及可编程控制器北京：中国轻工业出版社20033齐占庆电气控制技术北京：机械工业出版社20024熊幸明电气控制与PLC北京：机械工业出版社20115李宁电气控制与PLC应用技术北京：北京理工大学出版社2