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1、燕山大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū)題目: 花樣噴泉控制設(shè)計(jì) 學(xué)院(系): 電氣工程學(xué)院 年級(jí)專業(yè): 10級(jí)自動(dòng)化儀表學(xué) 號(hào): 100103020002 學(xué)生姓名: 王思琪 指導(dǎo)教師: 韓立強(qiáng) 教師職稱: 副教授 燕山大學(xué)課程設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書(shū)院(系):電氣工程學(xué)院 基層教學(xué)單位:自動(dòng)化儀表 學(xué) 號(hào)100103020002學(xué)生姓名王思琪專業(yè)(班級(jí))儀表一班設(shè)計(jì)題目花樣噴泉控制設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)內(nèi)容及參數(shù)詳見(jiàn)設(shè)計(jì)題目?jī)?nèi)容頁(yè)。設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)包括:1、 設(shè)計(jì)題目?jī)?nèi)容2、 設(shè)計(jì)過(guò)程和有關(guān)說(shuō)明3、 繪制電氣原理圖:包括主電路、控制電路、plc硬件電路、i/o接口表4、 plc控制程序(梯形圖和指令表
2、)5、 調(diào)試結(jié)果6、 參考資料7、 心得體會(huì)工作量 一周工作計(jì)劃 第一二天完成梯形圖的設(shè)計(jì); 第三天進(jìn)行時(shí)序圖的總體調(diào)試; 第四天完成任務(wù)報(bào)告; 第五天答辯參考資料plc電氣控制技術(shù),漆漢宏 主編,機(jī)械工業(yè)出版社,2006年fx系列plc編程及應(yīng)用,寥常初 主編,機(jī)械工業(yè)出版社,2004年 其他資料指導(dǎo)教師簽字韓立強(qiáng)基層教學(xué)單位主任簽字謝平說(shuō)明:此表一式四份,學(xué)生、指導(dǎo)教師、基層教學(xué)單位、系部各一份。2013年 7 月 2 日 目 錄第一章 設(shè)計(jì)題目?jī)?nèi)容41.1設(shè)計(jì)背景42.2控制要求說(shuō)明4第二章 設(shè)計(jì)過(guò)程和有關(guān)說(shuō)明6第三章 電氣原理圖的繪制83.1i/o設(shè)備分配表83.2 主電路圖93.3p
3、lc控制電路圖10第四章 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖與梯形圖11第五章 步進(jìn)梯形圖調(diào)試結(jié)果125.1花樣1測(cè)試結(jié)果125.2 花樣2測(cè)試結(jié)果125.3 花樣3測(cè)試結(jié)果125.4 花樣4測(cè)試結(jié)果12第六章 設(shè)計(jì)心得與體會(huì)13參考資料14附錄 步進(jìn)梯形圖與指令表14 第一章 設(shè)計(jì)題目?jī)?nèi)容1.1設(shè)計(jì)背景 在游人和居民經(jīng)常光顧的場(chǎng)所,如公園、廣場(chǎng)、旅游景點(diǎn)及一些知名建筑前,經(jīng)常會(huì)修建一些噴泉供人們休閑、觀賞。這些噴泉按一定的規(guī)律改變噴水式樣,如果再與五顏六色的燈光相配合,在和諧優(yōu)雅的音樂(lè)中,更使人心曠神怡,流連忘返。某廣場(chǎng)的花式噴泉示意圖如圖所示。在圖5-7中,4號(hào)為中間噴頭,3號(hào)為內(nèi)環(huán)狀噴頭,2號(hào)為外環(huán)形狀噴頭,1
4、號(hào)為外環(huán)形狀噴頭。2.2控制要求說(shuō)明一、按下啟動(dòng)按鈕,噴泉控制裝置開(kāi)始工作;按下停止按鈕,噴泉控制裝置停止工作。二、噴泉的工作方式由花樣選擇開(kāi)關(guān)和單步/連續(xù)開(kāi)關(guān)決定。三、當(dāng)單步/連續(xù)開(kāi)關(guān)在單步位置時(shí),噴泉只能按照花樣選擇開(kāi)關(guān)設(shè)定的方式,運(yùn)行一個(gè)循環(huán)。四、花樣選擇開(kāi)關(guān)用于選擇噴泉的噴水花樣,現(xiàn)考慮四種噴水花樣。1 花樣選擇開(kāi)關(guān)在位置1時(shí),按下啟動(dòng)按鈕后,4號(hào)噴頭噴水,延時(shí)2s后,3號(hào)噴頭噴水,再延時(shí)2s后,2號(hào)噴頭噴水,又延時(shí)2s后,1號(hào)噴頭噴水。18s后,如果為單步工作方式,則停止下來(lái)。如果為連續(xù)工作方式,則繼續(xù)循環(huán)下去。2 花樣選擇開(kāi)關(guān)在位置2時(shí),按下啟動(dòng)按鈕后,1號(hào)噴頭噴水,延時(shí)2s后,2
5、號(hào)噴頭噴水,再延時(shí)2s后,3號(hào)噴頭噴水,又延時(shí)2s后,4號(hào)噴頭噴水。30s后,如果為單步工作方式,則停止下來(lái)。如果為連續(xù)工作方式,則繼續(xù)循環(huán)下去。3花樣選擇開(kāi)關(guān)在位置3時(shí),按下啟動(dòng)按鈕后,1、3號(hào)噴頭同時(shí)噴水,延時(shí)3s后,2、4號(hào)噴頭噴水,1、3號(hào)停止噴水。如此交替運(yùn)行15s后,4組噴頭全噴水,30s后,如果為單步工作方式,則停止下來(lái)。如果為連續(xù)工作方式,則繼續(xù)循環(huán)下去。4花樣選擇開(kāi)關(guān)在位置4時(shí),按下啟動(dòng)按鈕后,按照1234的順序,依次間隔2s噴水,然后一起噴水。30s后,按照1234順序,分別延時(shí)2s,依次停止噴水。再經(jīng)1s延時(shí),按照4321的順序,依次間隔2s噴水,然后一起噴水。 30s后
6、停止。如果為單步工作方式,則停止下來(lái)。如果為連續(xù)工作方式,則繼續(xù)循環(huán)下去。 第二章 設(shè)計(jì)過(guò)程和有關(guān)說(shuō)明本次課程設(shè)計(jì)的課題是花樣式噴泉,由其控制要求可知:控制過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜,連續(xù)。靈巧的過(guò)程。在工業(yè)工程中,被選擇為控制的一般是:繼電器,plc,單片機(jī)。由于絕大多數(shù)控制繼電器都是長(zhǎng)期磨損和疲勞工作條件下進(jìn)行的,容易損壞。而且繼電器的觸點(diǎn)容易產(chǎn)生電弧,甚至?xí)墼谝黄甬a(chǎn)生誤操作,引起嚴(yán)重的后果。單片機(jī)是一種集成電路編程復(fù)雜,結(jié)構(gòu)復(fù)雜等。而plc可靠性高,抗干擾能力強(qiáng),配套齊全,功能完善,適用性強(qiáng),系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小,維護(hù)方便,容易改造,體積小,重量輕,能耗低且易學(xué)易用,深受工程技術(shù)人員歡迎,在工
7、業(yè)以及其他領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用。因此,本次花樣噴泉的自動(dòng)化控制也采用plc控制。該控制系統(tǒng)選用三菱公司fx 系列的plc fx2nc。它體積小,重量輕,使用壽命長(zhǎng),編程和維 護(hù)方便,故障率低,通過(guò)擴(kuò)展模塊的連接, 可以增加輸入/ 輸出點(diǎn)數(shù)。從工程實(shí)際出發(fā),在制定控制系統(tǒng)的方案時(shí),我分析了所需的控制按鈕。從而總結(jié)了以下幾點(diǎn)在梯形圖設(shè)計(jì)過(guò)程中的主要思路1、 需要有個(gè)控制開(kāi)始的總開(kāi)關(guān);2、 有四個(gè)花樣選擇的控制開(kāi)關(guān),并能夠互鎖;3、每個(gè)花樣獨(dú)立運(yùn)行,通過(guò)輔助繼電器、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)功能;4、有控制單步-循環(huán)的開(kāi)關(guān),使系統(tǒng)既能自動(dòng)停止也能開(kāi)始循環(huán);5、復(fù)位啟動(dòng)按鈕后,按下停止按鈕可復(fù)位所有循環(huán)
8、并停止電機(jī);6、我還自行設(shè)計(jì)了暫停保持按鈕,可在任何時(shí)候進(jìn)行電機(jī)及流程的暫停保持。于是,做出如下流程圖: 花樣噴泉流程圖 第3章 電氣原理圖的繪制3.1i/o設(shè)備分配表設(shè)置sb1,sb2,sb3,sa1,sa2,sa3,sa3,sa4,其中sb1是作為啟動(dòng)開(kāi)關(guān),sb2為停止開(kāi)關(guān),sb3為暫停保持開(kāi)關(guān),sb4為單步-循環(huán)開(kāi)關(guān)。執(zhí)行器件為y14四個(gè)電磁閥,其分配情況如下表所示:輸入信號(hào)輸出信號(hào)地址元件功能地址元件功能x0sb1啟動(dòng)y1km1噴頭1x1sb4單步/循環(huán)y2km2噴頭2x2sb3暫停保持y3km3噴頭3x3sa1開(kāi)關(guān)位置1y4km4噴頭4x4sa2開(kāi)關(guān)位置2x5sa3開(kāi)關(guān)位置3x6sa
9、4開(kāi)關(guān)位置4x7sb2停止 花樣噴泉i/o分配表3.2 主電路圖 3.3plc控制電路圖課程設(shè)計(jì)的要求,采用三菱fx2nc系列,其硬件連接圖如下圖所示: 第四章 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖與梯形圖 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖梯形圖與指令表詳見(jiàn)附錄 第五章 步進(jìn)梯形圖調(diào)試結(jié)果 5.1花樣1測(cè)試結(jié)果程序開(kāi)始調(diào)試后打開(kāi)開(kāi)關(guān)x0x3,出現(xiàn)s10s14的波形,若打開(kāi)x1則能參與循環(huán),未開(kāi)則跳轉(zhuǎn)s50結(jié)束。 5.2 花樣2測(cè)試結(jié)果打開(kāi)x0x4,出現(xiàn)s20s24的波形,與花樣相逆,調(diào)試成功 5.3 花樣3測(cè)試結(jié)果s30與s31能交替運(yùn)作并在15s后通過(guò)cc0的3次計(jì)數(shù)跳轉(zhuǎn)s32,并順利進(jìn)入s33停止運(yùn)作或參與循環(huán). 5.4 花樣4測(cè)試結(jié)果
10、與前述幾個(gè)步驟相符并能產(chǎn)生正確的結(jié)果與循環(huán),最終調(diào)試成功。 第六章 設(shè)計(jì)心得與體會(huì)在這次的plc課設(shè)中,我在之前plc實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,又加深了對(duì)這門(mén)課的理解與印象,使我充分認(rèn)識(shí)到了這門(mén)課程的實(shí)際意義和現(xiàn)實(shí)重要性。通過(guò)本次課程設(shè)計(jì),我掌握了電氣控制的原理設(shè)計(jì)的基本方法,并能達(dá)到熟練使用可編程控制器實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的控制要求,尤其是對(duì)于順序控制指令的使用。基本可以熟練地進(jìn)行系統(tǒng)外圍電路設(shè)計(jì)、接線、編程、調(diào)試等工作。雖然遇到了很多困難,但都在韓老師的悉心指導(dǎo)下順利地攻克了難關(guān),完成了任務(wù)!雖然我這次抽到的課設(shè)題目相對(duì)比較簡(jiǎn)單,但是在噴泉的循環(huán)問(wèn)題中依然對(duì)我造成了考驗(yàn),我對(duì)步進(jìn)梯形圖的理解進(jìn)一步加深
11、,甚至能理解到更深層次的梯形圖原理。本次課程設(shè)計(jì)是自己獨(dú)立完成,但是,彼此還是脫離不了集體的力量,遇到問(wèn)題和同學(xué)互相討論交流。多和同學(xué)討論。我們?cè)谧稣n程設(shè)計(jì)的過(guò)程中要不停的討論問(wèn)題,這樣,我們可以盡可能的統(tǒng)一思想,這樣就不會(huì)使自己在做的過(guò)程中沒(méi)有方向,并且這樣也是為了方便最后設(shè)計(jì)和在一起。討論不僅是一些思想的問(wèn)題,還可以深入的討論一些技術(shù)上的問(wèn)題,這樣可以使自己的處理問(wèn)題要快一些,少走彎路。同學(xué)的幫忙在最后的課設(shè)報(bào)告完成中也是必不可少的,此間我學(xué)會(huì)了使用新的流程圖處理軟件visio等,還學(xué)會(huì)了用pdf打印機(jī)將梯形圖轉(zhuǎn)化至文檔。說(shuō)明這次課設(shè)不僅是科學(xué)知識(shí)的一次極大地提升,也使我對(duì)電腦軟件有了更加熟練的應(yīng)用。感謝韓老師給予了這
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