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1、燕山大学课 程 设 计 说 明 书题目： 花样喷泉控制设计 学院（系）： 电气工程学院 年级专业： 10级自动化仪表学 号： 100103020002 学生姓名： 王思琪 指导教师： 韩立强 教师职称： 副教授 燕山大学课程设计（论文）任务书院（系）：电气工程学院 基层教学单位：自动化仪表 学 号100103020002学生姓名王思琪专业（班级）仪表一班设计题目花样喷泉控制设计设计技术参数设计内容及参数详见设计题目内容页。设计要求设计说明书包括：1、 设计题目内容2、 设计过程和有关说明3、 绘制电气原理图：包括主电路、控制电路、PLC硬件电路、I/O接口表4、 PLC控制程序（梯形图和指令表
2、）5、 调试结果6、 参考资料7、 心得体会工作量 一周工作计划 第一二天完成梯形图的设计； 第三天进行时序图的总体调试； 第四天完成任务报告； 第五天答辩参考资料PLC电气控制技术，漆汉宏 主编，机械工业出版社，2006年FX系列PLC编程及应用，寥常初 主编，机械工业出版社，2004年 其他资料指导教师签字韩立强基层教学单位主任签字谢平说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。2013年 7 月 2 日 3 目 录第一章 设计题目内容41.1设计背景42.2控制要求说明4第二章 设计过程和有关说明6第三章 电气原理图的绘制83.1I/O设备分配表83.2 主电路图93.
3、3PLC控制电路图10第四章 状态转移图与梯形图11第五章 步进梯形图调试结果125.1花样1测试结果125.2 花样2测试结果125.3 花样3测试结果125.4 花样4测试结果12第六章 设计心得与体会13参考资料14附录 步进梯形图与指令表14燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 第一章 设计题目内容1.1设计背景 在游人和居民经常光顾的场所，如公园、广场、旅游景点及一些知名建筑前，经常会修建一些喷泉供人们休闲、观赏。这些喷泉按一定的规律改变喷水式样，如果再与五颜六色的灯光相配合，在和谐优雅的音乐中，更使人心旷神怡，流连忘返。某广场的花式喷泉示意图如图所示。在图5-7中，4号为中间
4、喷头，3号为内环状喷头，2号为外环形状喷头，1号为外环形状喷头。2.2控制要求说明一、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。二、喷泉的工作方式由花样选择开关和单步/连续开关决定。三、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。四、花样选择开关用于选择喷泉的喷水花样，现考虑四种喷水花样。1 花样选择开关在位置1时，按下启动按钮后，4号喷头喷水，延时2s后，3号喷头喷水，再延时2s后，2号喷头喷水，又延时2s后，1号喷头喷水。18s后，如果为单步工作方式，则停止下来。如果为连续工作方式，则继续循环下去。2 花样选择开关在位置2时
5、，按下启动按钮后，1号喷头喷水，延时2s后，2号喷头喷水，再延时2s后，3号喷头喷水，又延时2s后，4号喷头喷水。30s后，如果为单步工作方式，则停止下来。如果为连续工作方式，则继续循环下去。3花样选择开关在位置3时，按下启动按钮后，1、3号喷头同时喷水，延时3s后，2、4号喷头喷水，1、3号停止喷水。如此交替运行15s后，4组喷头全喷水，30s后，如果为单步工作方式，则停止下来。如果为连续工作方式，则继续循环下去。4花样选择开关在位置4时，按下启动按钮后，按照1234的顺序，依次间隔2s喷水，然后一起喷水。30s后，按照1234顺序，分别延时2s，依次停止喷水。再经1s延时，按照4321的顺
6、序，依次间隔2s喷水，然后一起喷水。 30s后停止。如果为单步工作方式，则停止下来。如果为连续工作方式，则继续循环下去。 第二章 设计过程和有关说明本次课程设计的课题是花样式喷泉，由其控制要求可知：控制过程是一个复杂，连续。灵巧的过程。在工业工程中，被选择为控制的一般是：继电器，PLC，单片机。由于绝大多数控制继电器都是长期磨损和疲劳工作条件下进行的，容易损坏。而且继电器的触点容易产生电弧，甚至会熔在一起产生误操作，引起严重的后果。单片机是一种集成电路编程复杂，结构复杂等。而PLC可靠性高，抗干扰能力强，配套齐全，功能完善，适用性强，系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造，体积小，重量轻
7、，能耗低且易学易用，深受工程技术人员欢迎，在工业以及其他领域都得到广泛的应用。因此，本次花样喷泉的自动化控制也采用PLC控制。该控制系统选用三菱公司FX 系列的PLC FX2NC。它体积小,重量轻,使用寿命长,编程和维 护方便,故障率低,通过扩展模块的连接, 可以增加输入/ 输出点数。从工程实际出发，在制定控制系统的方案时，我分析了所需的控制按钮。从而总结了以下几点在梯形图设计过程中的主要思路1、 需要有个控制开始的总开关；2、 有四个花样选择的控制开关，并能够互锁；3、每个花样独立运行，通过辅助继电器、计数器、定时器来实现自动功能；4、有控制单步-循环的开关，使系统既能自动停止也能开始循环；
8、5、复位启动按钮后，按下停止按钮可复位所有循环并停止电机；6、我还自行设计了暂停保持按钮，可在任何时候进行电机及流程的暂停保持。28 共 页 第 页于是，做出如下流程图： 花样喷泉流程图 第三章 电气原理图的绘制3.1I/O设备分配表设置SB1,SB2,SB3,SA1,SA2,SA3,SA3,SA4,其中SB1是作为启动开关，SB2为停止开关,SB3为暂停保持开关，SB4为单步-循环开关。执行器件为Y14四个电磁阀，其分配情况如下表所示：输入信号输出信号地址元件功能地址元件功能X0SB1启动Y1KM1喷头1X1SB4单步/循环Y2KM2喷头2X2SB3暂停保持Y3KM3喷头3X3SA1开关位置
9、1Y4KM4喷头4X4SA2开关位置2X5SA3开关位置3X6SA4开关位置4X7SB2停止 花样喷泉I/O分配表3.2 主电路图 3.3PLC控制电路图课程设计的要求，采用三菱FX2NC系列，其硬件连接图如下图所示： 第四章 状态转移图与梯形图 状态转移图梯形图与指令表详见附录 第五章 步进梯形图调试结果 5.1花样1测试结果程序开始调试后打开开关x0x3，出现s10s14的波形，若打开x1则能参与循环，未开则跳转s50结束。 5.2 花样2测试结果打开x0x4，出现s20s24的波形，与花样相逆，调试成功 5.3 花样3测试结果s30与s31能交替运作并在15s后通过cc0的3次计数跳转s
10、32，并顺利进入s33停止运作或参与循环. 5.4 花样4测试结果与前述几个步骤相符并能产生正确的结果与循环，最终调试成功。 第六章 设计心得与体会在这次的plc课设中，我在之前plc实验设计的基础上，又加深了对这门课的理解与印象，使我充分认识到了这门课程的实际意义和现实重要性。通过本次课程设计，我掌握了电气控制的原理设计的基本方法，并能达到熟练使用可编程控制器实现简单控制系统的控制要求，尤其是对于顺序控制指令的使用。基本可以熟练地进行系统外围电路设计、接线、编程、调试等工作。虽然遇到了很多困难，但都在韩老师的悉心指导下顺利地攻克了难关，完成了任务！虽然我这次抽到的课设题目相对比较简单，但是在
11、喷泉的循环问题中依然对我造成了考验，我对步进梯形图的理解进一步加深，甚至能理解到更深层次的梯形图原理。本次课程设计是自己独立完成，但是，彼此还是脱离不了集体的力量，遇到问题和同学互相讨论交流。多和同学讨论。我们在做课程设计的过程中要不停的讨论问题，这样，我们可以尽可能的统一思想，这样就不会使自己在做的过程中没有方向，并且这样也是为了方便最后设计和在一起。讨论不仅是一些思想的问题，还可以深入的讨论一些技术上的问题，这样可以使自己的处理问题要快一些，少走弯路。同学的帮忙在最后的课设报告完成中也是必不可少的，此间我学会了使用新的流程图处理软件visio等，还学会了用pdf打印机将梯形图转化至文档。说明这次课设不仅是科学知识的一次极大地提升，也使我对电脑软件有了更加熟练的应用。感谢韩老师给予了这次宝贵的机会！ 参考资料 PLC电气控制技术，漆汉宏 主编，机械工业出版社，2006年FX系列PLC编程及应用，寥常初 主编，机械工业出版社，2004年 其他资料 附录 步进梯形图与指令表 燕山大学课程设计评审意见表指导教师评语： 成绩： 指导教师： 年 月 日答辩小组评语：成绩： 评阅人： 年 月 日课程设计总成绩：答辩小组成员签字：年 月 日