河南城建学院课程设计自动喷泉的PLC控制

1、电气控制与PLC课程设计课题： 自动喷泉的PLC控制 系 别： 电气与信息工程学院 专 业： 自动化 姓 名： 学 号： 指导教师： 葛广军 王整风 王金鹏 任琦梅 河南城建学院2015年 6月 19日引言本设计基于三菱PLC编程，设计了花样喷泉系统。花样喷泉控制系统的主要任务就是改变喷泉的喷水样式，以达到有规律的改变喷泉喷水样式的目的。按下启动按钮，喷泉装置开始工作，按下停止按钮，喷泉控制装置停止工作。喷泉工作方式由花样选择开关和单步连续开关决定。当单步连续开关选择单步时，喷泉只能按照花样选择开关设定的方式，运行一个循环；当单步连续开关选择连续时，喷泉按照花样选择开关设定的方式，运行多个循环

2、，直至按下停止按钮。花样循环方式选择开关用于选择喷泉的喷水花样，本文设计四种喷水花样循环。PLC控制系统体积小、功能强、可靠性高,且具有较大的灵活性和可扩展性的特点。用PLC花样喷泉控制系统，不但实现了自动转换花样喷泉的喷水样式，提高了系统的可靠性和安全性，而且，美化了我们的生活环境，使我们的生活环境更加安逸、舒适。因此PLC控制系统具有一定的工程应用和推广价值。关键词：喷泉，PLC控制，花样喷泉系统。INTRODUTIONthe Start button,fountain device started working,press the stop button,fountain contro

3、l device to stop working.Fountain works by pattern selection switch and single-step/continuous switching decision.When step/continuous switch selection step,select only in accordance with figure fountain switch is set in a way,running a loop;when step/continuous switching select continuous time,foun

4、tain in accordance with the pattern selection switch is set in a way,running several cycles,until you press the stop button.Figure cycle way selector switch is used to select a fountain of water spray pattern,this article design four spray pattern.The PLC control system volume is small,versatile,hig

5、h reliability,and with greater flexibility.The PLC figure fountain control system,not only for automated conversion figure fountain water style,improves system reliability and security,and beautified our living environment,make our life more easy,comfortable environment.Thus plc control system has c

6、ertain engineering application and extension value.Key words:fountain,PLC control,pattern fountain system目录1设计任务及要求.11.1设计要求.11.2设计任务.12系统硬件设计.12.1 PLC的选型原则.12.2 PLC选型.22.3采用PLC控制花式喷泉的优点.22.4 PLC的I/O分配表.32.5系统I/O口接线图.42.6系统主电路图.53系统软件设计.53.1控制程序设计思路.53.2设计步骤.63.3 程序流程图.73.4花样一程序梯形图.83.5花样二程序梯形图.93.6

7、花样三程序梯形图.103.7花样四程序梯形图.114系统调试与结果分析.114.1仿真及调试的步骤.114.2过程演示.124.3结果分析.155设计小结.15参考文献.16附录1.171.设计任务及要求1.1设计要求设计某广场的花式喷泉控制，喷头的数量及布置自行设置。控制要求如下：按下启动按钮，喷泉控制装置开始工作；按下停止按钮，喷泉控制装置停止工作。喷泉的工作方式由花样选择开关和单步/连续开关决定。当单步/连续开关在单步位置时，喷泉只能按照花样选择开关设定的方式，运行一个循环。花样选择开关用于选择喷泉的喷水花样，实现4种自动喷水花样。1.2设计任务根据控制要求，明确设计任务，拟定设计方案与

8、进度计划，运用所学的理论知识，进行自动喷泉的控制原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计，提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。主要内容包括：1. 设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等；2. 系统有启动/停止，单步/连续功能按钮；3. 熟练运用指令进行PLC控制程序设计，并有主程序、子程序和中断程序；4. 实现四种以上的自动喷泉花样控制；5. 程序结构与控制功能自行创新设计；6. 进行系统调试，实现自动喷泉的控制要求；2. 系统硬件设计2.1 PLC的选型原则1.最大限度地满足被控对象的控制要求充分发挥PLC的功能，最大限度地满足被控对象的控制要求，是设计

9、PLC控制系统的首要前提，这也是设计过程中最重要的一条原则。这就要求设计人员在设计之前就要深入现场进行调查研究，充分收集控制现场的资料，同时收集相关国内、国外相关的资料。同时还要注意和现场的工程管理人员、工程技术人员、现场操作人员等紧密配合，拟定控制方案，共同解决设计中的重点问题和疑难问题。2.保证PLC控制系统安全可靠,保证PLC控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行，是设计控制系统的重要原则。这就要求设计者在系统设计、元器件选择、软件编程等方面要全面考虑，以确保控制系统安全可靠。例如：应该保证PLC控制程序不仅能在正常条件下运行，而且要在非正常情况下，也能正常工作。3.力求简单、经济、使用及

10、维修方便一个新的控制工程固然能提高产品的质量和数量，带来巨大的经济效益和社会效益，但新工程的投入、技术的培训、设备的维护也将导致运行资金的增加。因此，在满足控制要求的前提下，一方面要注意不断地扩大工程的效益，另一方面也要注意不断地降低工程的成本。这就要求设计者不仅应该使控制系统简单、经济，而且要使控制系统的使用和维护方便、成本低，不宜盲目追求自动化和高指标。4.适应发展的需要由于技术的不断发展，控制系统的要求也将会不断地提高，设计时要适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要。这就要求在选择PLC、输入/输出模块、I/O点数和内存容量时，要适当留有裕量，以满足今后生产的发展和工艺的改进。2.2 P

11、LC选型FX2N系列是三菱PLCFX家族中最先进的系列。有高速处理及可扩展大量满足单个需要的特殊功能模块，灵活性和控制能力强，可扩展到256点。本次设计我选用的是FX2N32MR-001。2.3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）PLC串行工作:PLC串行工作不受约。（3）控制速度上看：PLC通过半导体来控制，速度很快，无触点。（4）定时、计数看：PLC时钟脉冲由晶振产生，精度高.定时.范围宽有记忆功能。（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。2.4 PLC

12、的I/O分配表根据系统要求所选择的I/O分配表如表2-1所示表2-1 PLC的I/O分配表功能元件输入点功能元件输出点开关SBX1喷泉1Y1喷泉2Y2花样选择开关k1X2喷泉3Y3花样选择开关k2X3喷泉4Y4花样选择开关k3X4喷泉5Y5花样选择开关k4X5喷泉6Y6单步或连续开关k5X6喷泉7Y7喷泉10Y10喷泉11Y11喷泉12Y12喷泉13Y13喷泉14Y14喷泉15Y15喷泉16Y162.5系统I/O口接线图如图2-1 所示开关SBX001FX2N-32MR-001KM1Y001KM2Y002花样1选择K1花样2选择K2X002KM3Y003KM4Y004X003KM5Y005KM

13、6Y006花样3选择K3花样4选择K4X004KM7Y007KM8Y010X005KM9Y011KM101111111111111111111111111100000000Y012单步或连续K5X006KM11122222222222211111111111111111111Y013KM12Y014COMKM13Y015KM14Y016COM 380v 图2-1 I/O口接线图2.6系统主电路图如图2-2 所示图2-2系统主电路图3系统软件设计3.1控制程序设计思路该自动喷泉PLC程序是用子程序和定时器实现的，子程序实现自动喷泉的连续功能，用开关进行选择4个喷泉花样的变换。4种花样喷泉控制流程

14、单步：花样一按下启动按钮X001，再按下单步选择开关X6,选择开关X2,进入花样喷泉1模式6号喷头先喷，1s后11号喷1s后7号喷，1s后10号喷喷同时喷5s后，继续循环花样二按下X3选择花样喷泉2模式3号喷头先喷，2s后12号喷2s后14号喷头喷，2s后5号喷3、12、14、5同时喷5s，继续循环花样三按下X4选择花样喷泉3模式2、3、7同时先喷再1s后15、12、10喷，继续循环花样四按下X5选择花样喷泉4模式1、4、16同时喷1s后循环连续按下启动按钮X0，再按下连续选择开关X6进入连续模式。3.2设计步骤（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

15、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输入输出端子的接线图。（5）设计花式喷泉系统的梯形图程序。（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。3.3 程序流程图如图3-1所示 图3-1程序流程图3.4花样一程序梯形图如图3-2所示图3-2花样一程序梯形图花样一说明按下启动按钮X1，再按下单步选择开关X6,选择开关X2,进入花样喷泉1模式6号喷头先喷，1s后11号喷1s后7号喷，1s后10号喷喷同

16、时喷5s后，继续循环3.5花样二程序梯形图如图3-3所示图3-3花样二程序梯形图花样二说明按下X3选择花样喷泉2模式3号喷头先喷，2s后12号喷2s后14号喷头喷，2s后5号喷3、12、14、5同时喷5s，继续循环3.6花样三程序梯形图如图3-4所示图3-4花样三程序梯形图花样三说明：按下X4选择花样喷泉3模式2、3、7同时先喷再1s后15、12、10喷，继续循环3.7花样四程序梯形图如图3-5所示图3-5花样四程序梯形图花样四说明：按下X5选择花样喷泉4模式1、4、16同时喷1s后循环4系统调试与结果分析4.1仿真及调试的步骤对上述程序的仿真及调试的具体步骤如下：（1）安装PLC仿真软件；（

17、2）在PLC仿真软件建工程；（3）在PLC仿真软件输入梯形图；（4）在PLC仿真软件运行；（5）依次观察花样的仿真结果。4.2过程演示1.如图4-1所示单步运行时花样1仿真 图4-1单步运行时花样1仿真2.如图4-2所示单步运行时花样2仿真 图4-2 单步运行时花样2仿真3.如图4-3所示单步运行时花样3仿真 图4-3 单步运行时花样3仿真4.如图4-4所示单步运行时花样4仿真图4-4 单步运行时花样4仿真5.如图4-5所示单步运行停止图4-5单步运行停止6. 如图4-6连续运行图4-6连续运行 4.3结果分析1.PLC安装时应注意把所有软件安装完，不然有的功能不能实现；2.PLC仿真时，在P

18、LC仿真软件中输入梯形图时，应注意梯形图的输入正确，在PLC仿真软件中模拟时应保持两个软件选型相同；3.实验室试验时将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。5设计小结通过这一周的课程设计，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，三菱系列PLC的功能及特点。使我更深入的学习了电气控制系统与可编程控制器这门课程，比较熟练掌握了PLC的使用。并且由于希望更好的完成此次设计使我搜索了很多这方面的资料，使我对自动喷泉控制系统的设计制作过程有了很深的认识。对一个系统的设计步骤有了清楚的了解，并且掌握了一个系统的设计过程。在这次课