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1、自动喷泉PLC控制系统课程设计说明书资料讲解学习 电气控制技术课程设计说明书自动喷泉PLC控制系统设计 湖南工学院电气控制技术课程设计课题任务书 学院：电气与信息工程学院专业：电气工程及其自动化 摘要 自动喷泉是近年来出现的一种园林建筑与花式观赏相结合的一种产物。随着可编程控制器在我国的迅速发展，对花式喷泉的控制要求也越来越高，使得越来越多的控制部分需要可编程控制器来实现。 自动喷泉PLC控制系统设计首先分析了自动喷泉的工作原理、控制要求，根据工艺要求，统计了自动喷泉所需要的输入和输出端子，其中输入点为8个，输出点为4个，共计12个输入输出点。根据PLC的I/O点数和内存容量选型原则，选择了三
2、菱FX2N-16MR继电器型PLC作为自动喷泉的控制器，同时选择了其它电器元件，设计了PLC的外部接线图。然后利用SFC（Sequential Function Chart，顺序功能图）图法设计了自动喷泉的程序梯形图。为了验证设计的正确性，运用三菱GX Developer仿真软件进行程序仿真。仿真结果证明，设计能够有效的保证自动喷泉的准确性、快速性、安全性，满足工艺要求，具有一定的应用价值。 关键词：喷泉；可编程控制器；控制系统；设计 目录 1 绪论 0 1.1 课题的背景及意义 0 1.2 喷泉控制的现状 0 1.3 本文的主要内容 (1) 2 自动喷泉硬件设计 (2) 2.1 自动喷泉设计
3、要求 (2) 2.2 I/O点的统计 (2) 2.2.1 输入点的统计 (2) 2.2.2 输出点统计 (3) 2.3 PLC的选型及参数介绍 (3) 2.3.1 PLC的介绍 (3) 2.3.2 PLC的选择 (3) 2.3.3 PLCFX2N-16MR参数介绍 (4) 2.4 I/O总分配及自动喷泉PLC I/O接线 (4) 2.4.1 PLC的I/O总分配 (4) 2.4.2 自动喷泉的PLC I/O接线 (5) 3 自动喷泉的软件设计 (6) 3.1 编程方法的选择 (6) 3.2 自动喷泉工作流程图 (6) 3.3 自动喷泉的程序设计 (7) 4 系统调试 (13) 4.1 GX D
4、eveloper的介绍 (13) 4.2 程序调试过程 (13) 结束语 (15) 参考文献 (16) 致谢 (17) 附录梯形图 (18) 1 绪论 1.1 课题的背景及意义 随着我国经济的高速发展，微电子技术，计算机技术和自动控制技术也得到了迅速发展，交流变频调速技术已经进入个崭新的时代，其应用越来越广。而随着我国城市化进程的加快和人口大量集聚，环境越来越重要，好的环境能使心身愉快，做事效率提高。其中喷泉可以湿润周围空气，减少尘埃，降低气温。喷泉的细小水珠同空气分子撞击，能产生大量的负氧离子，有益于改善社区面貌和增进居民身心健康。人们对喷泉的造景功能、娱乐功能、环保功能认识的提高，开拓了喷
5、泉的应用范围。我们可以看到：适宜于喜庆节日、大型群众集会的广场喷泉和城市主题雕塑喷泉，其水造型往往是简捷、明快、庄重、大方，给予人们团结进取，凝聚向上的感受。在商业广场、购物中心以及一些景点的大型激光彩色音乐喷泉，其动感十足的“水表演”，既欢快、跳跃，又抒情、富有诗意的“水舞蹈”，有些喷泉配之以水幕电影，给人们以变幻无穷，绚丽多姿的视听效果。河、湖自然水面上喷水高度超过百米的高水柱喷泉，其雄伟、壮观的水造型往往成为这个城市或旅游景点的特征之一。喷泉进入了住宅小区，多与建筑小品和雕塑相映、相伴，既有中、老年人们喜爱的幽静、典雅的风格，也有适于儿童嬉水，趣味十足的形式。松弛、舒适的环境氛围给人们愉
6、悦的感受。商场内、酒楼里的喷泉小巧、别致，既调节了室内小气候，又增添了画意。依托大型建筑物和自然地形建成的人工瀑布及溢水造景给人们以清新和另有韵味的感受。喷泉在电视转播厅和大型歌舞上频频出现，调谐得当的水形烘托着演出的效果。精巧的微型喷泉进入了办公室和居室，给室内增添了动态的装饰。喷泉是艺术和技术的结合物，建筑艺术、园林艺术、美术以至引伸到人文学、文学艺术、音乐艺术等都能蕴含到喷泉的设计、创作中。不少成功的作品都注意喷泉的设计风格与周边的环境、建筑物风格的协调一致，注意当地人文、文化心理，所以好的方案设计是至关重要的，它是成功的起点。 1.2 喷泉控制的现状 在喷泉方案的制作上，短短的几年时间
7、就从手工制图发展到photo shop图片再发展到三维动画制作的光盘描绘的动态喷水方案，计算机技术极大地丰富和开拓了人们的思维空间。快速、直观、便于保存、易于修改的优点很快地就被建设方接受，成为喷泉设计方案招投标的必备内容。喷泉的专用产品，设备也在不断地更新换代，新材料、新技术的采用，环保型的产品更加安全、可靠，售后服 务周到、及时，这些都为喷泉的良性发展提供了技术支撑，使得大多数的喷泉在美化环境之外，还发挥了良好的生态效应社会效益和广告效应等间接的经济效益。 1.3 本文的主要内容 根据生活当中出现的一些情况，以花式喷泉为研究对象，结合了大量资料及文献，研究喷泉的控制问题，整理出一套可行性较
8、高的喷泉控制系统。 系统的研究内容主要包括了喷泉的发展情况及所存在的一系列问题；喷泉控制系统的组成；I/O点的统计；喷泉的软件设计；仿真与调试等。 设计说明书共分4章，第1章绪论，主要介绍了自动喷泉控制的现状和背景意义。第2章自动喷泉的硬件设计，主要介绍了自动喷泉控制系统的硬件设计，主要写了自动喷泉的工作原理、I/O点的统计、PLC的选型和PLC的外部接线图设计。第3章自动喷泉的软件设计，主要介绍了自动喷泉的流程图、I/O口总分配、单独的花样设计。第4章系统的调试，主要介绍了仿真软件与调试结果。 2 自动喷泉硬件设计 2.1 自动喷泉设计要求 1控制器电源开关接通后，按下启动按钮，喷水装置开始
9、工作。按下停止按钮，则停止喷水。工作方式由选择开关和单步/连续开关来决定。 2“单步/连续开关”在单步位置时，喷水池只运行一次循环；在连续位置时，喷水池运行一直继续下去。 3方式选择开关用来选择喷水池的喷水花样，14号喷水管的工作方式选择如下： 选择开关在位置“1”时。按下启动按钮后，4号喷水，延时2s后，3号也喷水，延时2s后，2号接着喷水，再延时2s，1号喷水，这样，一起喷水15s 后停下。若在连续状态时，将继续循环下去。 选择开关在位置“2”时。按下启动按钮后，1号喷水，延时2s后，2号也喷水，延时2s后，3号接着喷水，再延时2s，4号喷水，这样，一起喷水30s 后再停下。若在连续状态时
10、，将继续循环下去。 选择开关在位置“3”时。按下启动按钮后，1、3号同时喷水，延时3s 后，2、4号喷水，1、3号停止喷水；交替运行5次后，14号全喷水，30s后停止。若在连续状态时，将继续循环下去。 选择开关在位置“4”时。按下启动按钮后，喷水池14号喷水管的工作顺序为： 1234号按顺序延时2s喷水，然后一起喷水30s，1、2、3和4号分别延时2s停水，再延时1s，由4321号反向顺序按2s顺序喷水，一起喷水30s后停止。若在连续状态时，将继续循环下去。 4不论在什么工作方式下，按下停止按钮，喷水池将停止运行。 2.2 I/O点的统计 2.2.1 输入点的统计 自动喷泉设计所需的输入点分别
11、为：启动按钮，占用1个输入点；停止按钮，占用1个输入点；连续按钮，占用1个输入点；单步按钮，占用1个输入点；工作方式14选择开关占用4个输入点，经统计共有8个输入点。具体输入点统计如表1所示。 表1 输入点统计 序号输入点数量 1 启动按钮SB0 1 2 停止按钮SB1 1 3 连续按钮SB2 1 4 单步按钮SB3 1 5 工作方式1选择开关SA1 1 6 工作方式2选择开关SA2 1 7 工作方式3选择开关SA3 1 8 工作方式4选择开关SA4 1 总计8 2.2.2 输出点统计 自动喷泉设计所需的输出点分别为：输出点是由4个喷头组成的，经统计共有4个输出点。具体输出点统计如表2所示。
12、表2 输出点统计 序号输出点数量 1 电磁阀线圈YA1 1 2 电磁阀线圈YA2 1 3 电磁阀线圈YA3 1 4 电磁阀线圈YA4 1 共计 4 2.3 PLC的选型及参数介绍 2.3.1 PLC的介绍 可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，简称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(
13、Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC,PLC自1966年出现，美国，日本，德国的可编程控制器质量优良，功能强大。 2.3.2 PLC的选择 根据要求，确定了8个输入点与4个输出点，考虑需要留有一定的余量，所以选用有16点输出输入的PLC,由于只是以开关量进行控制喷头的开启与关闭， 速度要求不是很高，输出选用有触点的继电器输出形式的PLC，考虑应用的灵活性和控制能力并结合课程所学的三菱FX系列PLC,综合以上因素，确定使用型号为FX2N-16MR-001的PLC。 2.3.3 PLCFX2N-16MR参数介绍 三菱PLC FX2N-16MR系列是FX系列P
14、LC家族中最先进的系列。其技术指标的具体参数如下。 输入参数：输入点数为8，输入信号电压为DC24V10%*2，输入信号电流为7mA/DC24V (X010以后为5mA/DC24V)，输入ON电流为4.5mA以上(X010以后为3.5mA/DC24V)，输入OFF电流为1.5mA以下，输入响应时间为约10ms。 输出参数：输出类型为继电器输出，输出点数为8，外部电源为AC250V DC30V 以下，回路绝缘为机械隔离，动作显示为继电器线圈通电时LED亮灯，最小负载为DC5V 2mA，响应时间为约10ms。 当负载为电阻负载时最大为2A/1点COM，8A/4点COM，8A/8点COM。 当负载为
15、感性负载时最大为80VA。 当负载为灯负载时最大为100W。 2.4 I/O总分配及自动喷泉PLC I/O接线 2.4.1 PLC的I/O总分配 通过PLC选型可知，设计采用三菱FX2N-48MR继电器型PLC作为自动喷泉的控制核心，根据I/O点数的统计可知，X0代表的是启动按钮，用于系统启动，X1代表的是停止按钮，用于使运行中的系统停止；X2代表的是连续按钮，用于连续工作；X3代表的是单步按钮，用于单步运行；X4X7代表的是工作方式14。输出接4个电磁阀，Y0Y4分别接电磁阀14。综上所述PLC的I/O总分配表见表3所示。 表3 PLC的I/O总分配表 序号名称输入点序号名称输出点 1 启动按钮X000 1 电磁阀YA1 Y000 2 停止按钮X001 2 电磁阀YA2 Y001 3 连续按钮X002 3 电磁阀YA3 Y002 4 单步按钮X003 4 电磁阀YA4 Y003 5 方式1选择开关SA1 X004 6 方式2选择开关SA2 X005 7 方式3选择开关SA3 X006 8 方式4选择开关SA4 X007