天塔之光模擬控制PLC課程設(shè)計(jì)概要

1、 PLC技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目說(shuō)明書(shū) 天塔之光模擬控制 學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)機(jī)械電子工程 班級(jí)2012級(jí)機(jī)電1班 學(xué)生姓名溫偉杰 指導(dǎo)老師王苗苗 2015 年 10 月30 日 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 茲發(fā)給2012級(jí)機(jī)電1班學(xué)生溫偉杰課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū),內(nèi)容如下: 1.設(shè)計(jì)題目:天塔之光模擬控制 2.應(yīng)完成的項(xiàng)目: (1選題的背景和意義; (2明確設(shè)計(jì)任務(wù),擬定總體設(shè)計(jì)方案(有機(jī)械結(jié)構(gòu)的要進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),三維軟件建模; (3硬件設(shè)計(jì),傳感器、PLC(和電機(jī)選型,設(shè)計(jì)信號(hào)采集、轉(zhuǎn)換電路,畫(huà)出PLC端口分配圖、接線控制端子連接圖; (4軟件設(shè)計(jì),編寫(xiě)控制程序流程圖(或重要程序,設(shè)計(jì)人機(jī)界面; (5課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1份。

2、 3.參考資料以及說(shuō)明: (1王國(guó)?？删幊绦蚩刂破骷捌鋺?yīng)用M北京:中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社, 2007 (2鐘肇新可編程控制器原理及應(yīng)用M.廣州:華南理工大學(xué)出版社,2003 (3常曉玲電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004 (4蓋超會(huì)陽(yáng)勝峰.三菱PLC與變頻器、觸摸屏綜合培訓(xùn)教程M.北京:中國(guó)電力出版社,2011 (5廖常初FX2N系列PLC編程及其應(yīng)用M北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2005 4.本設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)于2015年10月12日發(fā)出,應(yīng)于2015年10月30日前完成,然后進(jìn)行答辯。 指導(dǎo)教師簽發(fā)2015年10月30日 課程設(shè)計(jì)評(píng)語(yǔ): 課程設(shè)計(jì)總評(píng)成績(jī): 指導(dǎo)教師簽字: 年月

3、日 目錄 摘要. I 第一章緒論 (1 1.1論文選題背景及意義 (1 1.2現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) (1 第二章天塔之光系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 (2 2.1設(shè)計(jì)方案 (2 第三章硬件設(shè)計(jì) (3 3.1PLC的選型 (3 3.1.1日本三菱FX2n (3 3.1.2德國(guó)西門(mén)子S7 (3 3.1.3美國(guó)通用 (4 3.2I/O接口分配表 (5 3.3天塔之光系統(tǒng)電氣原理圖 (6 第四章軟件設(shè)計(jì) (7 4.1流程圖 (7 4.2天塔之光重要梯形圖 (8 4.3人機(jī)界面 (9 4.3.1 觸摸屏設(shè)計(jì)界面 (9 4.3.2 觸摸屏仿真界面 (9 第五章總結(jié) (12 參考文獻(xiàn) (13 附件 (14 摘要 本文介紹了利

4、用三菱FX2N系列PLC對(duì)天塔之光的控制,闡述了控制方案。實(shí)現(xiàn)天塔之光功能的方式有多種,可以采用早期的模擬電路、數(shù)字電路或數(shù)模混合電路。今年來(lái)隨著科技的飛速發(fā)展,單片機(jī)、PLC的應(yīng)用不斷走向深入,同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)的控制檢測(cè)技術(shù)的不斷更新。本文采用日本三菱公司生產(chǎn)的FX2N-64MR 型PLC作為核心控制器進(jìn)行天塔之光系統(tǒng)的設(shè)計(jì),并且設(shè)計(jì)出了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖、程序指令、梯形圖以及輸入輸出端子的分配方案。 關(guān)鍵詞:PLC 控制天塔之光 第一章緒論 1.1論文選題背景及意義 隨著時(shí)代的發(fā)展與科學(xué)水平的進(jìn)步,加強(qiáng)對(duì)PLC技術(shù)的研究具有重要意義。原來(lái)的藝術(shù)燈飾控制系統(tǒng)常采用繼電器邏輯控制或電子邏輯控制裝置,這種控

5、制方式存在著硬件布線復(fù)雜.安裝和維護(hù)不方便,靈活性差,可靠性不高的缺點(diǎn),尤其是在實(shí)現(xiàn)多層次的大中型藝術(shù)燈飾的控制上工作量很大。本設(shè)計(jì)采用PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)藝術(shù)照明燈的自動(dòng)控制,具有工作量少,接線簡(jiǎn)單,工作可靠,易于修改閃動(dòng)次數(shù)和亮.滅持續(xù)時(shí)間的優(yōu)點(diǎn),減少掃描時(shí)間,這是PLC編程必須遵循的原則,這種設(shè)計(jì)可以滿(mǎn)足各種造型要求,受到良好的視覺(jué)效果。 1.2現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) PLC是目前工業(yè)控制中使用最為普遍的一種。PLC是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的通用工業(yè)自動(dòng)化裝置,它將傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合在一起,具有高可靠性.靈活通用,易于編程和使用方便等特點(diǎn),近年來(lái)在工業(yè)自動(dòng)控制.機(jī)電一體化以及改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)等

6、方面得到廣泛的應(yīng)用,被譽(yù)為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的三大支柱之首。 屬于電類(lèi)專(zhuān)業(yè),電氣工程實(shí)際上是其母體。電氣工程及其自動(dòng)化的研究對(duì)象是電能,而電信息的檢測(cè)、處理、控制等技術(shù)在電能從產(chǎn)生到利用的各個(gè)環(huán)節(jié)中都起著越來(lái)越重要的作用。因此,有關(guān)電信息的研究也成了電氣工程及其自動(dòng)迄今為止,通信和計(jì)算機(jī)都主要以電作為信息的載體。因此,這些專(zhuān)業(yè)也都化專(zhuān)業(yè)的重要組成部分,專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)中也就有了的“及其自動(dòng)化”。 近年來(lái),PLC的功能不斷完善,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù).信號(hào)處理技術(shù).控制技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和用戶(hù)需求的不斷提高,PLC在運(yùn)動(dòng)控制.過(guò)程控制的領(lǐng)域也發(fā)揮著十分重要的作用。PLC由于采用通用監(jiān)控軟件,在設(shè)計(jì)企業(yè)的管理

7、信息系統(tǒng)方面,要容易一些。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和基礎(chǔ)自動(dòng)化水平的不斷提高,今后一段時(shí)期內(nèi),PLC在我國(guó)仍將保持高速增長(zhǎng)勢(shì)頭。 第二章天塔之光系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 2.1 設(shè)計(jì)方案 PLC控制天塔之光,天塔之光由9盞燈按照一定的規(guī)律點(diǎn)亮及熄滅,不斷循環(huán)發(fā)光。 (1控制流程為:環(huán)繞型閃爍。 具體流程為: L8亮2s后L9亮2s后L6亮2s后L7亮2s后L4亮2s后L5亮2s后L2亮2s后L3亮2s后L1亮2s后全部熄滅2s 后L1亮2s后L3亮2s后L2亮2s后L5亮2s后L4亮2s后L7亮2s后L6亮2s后L9亮2s后L8亮2s后全部熄滅如此循環(huán)。 (2控制流程為:發(fā)射型閃爍。 具體流程為: L1

8、亮2s后熄滅L2、L3、L4、L5亮2s后熄滅L6、L7、L8、L9亮2s后熄滅接著L1亮2s后熄滅;如此循環(huán)。 本次設(shè)計(jì)選用第二種方案。 圖2-1天塔示意圖 第三章硬件設(shè)計(jì) 3.1 PLC的選型 3.1.1日本三菱FX2n FX2n系列PLC的主機(jī)成為基本單元,包括CPU、存儲(chǔ)器、輸入輸出口及電源,是PLC的主要部分。為主機(jī)備有的擴(kuò)展其輸入輸出的擴(kuò)展單元,擴(kuò)展模塊及特殊功能模塊單元擴(kuò)展單元是用于增加I/O點(diǎn)數(shù)的裝置,內(nèi)部設(shè)有電源。擴(kuò)展模塊用于增加I/O四諳熟及改變I/O比例,內(nèi)部無(wú)電源,由基本單元一起使用。FX2n系列PLC輸入繼電器及輸出繼電器的序號(hào)為8進(jìn)制,其余器件的序號(hào)為十進(jìn)制。從元件

9、的最大序號(hào)可以了解可編程序控制器可能具有某類(lèi)器件的最大數(shù)量。例如輸入繼電器的編 號(hào)范圍為X0X177,為8進(jìn)制編號(hào),可計(jì)算出FX2n系列PLC可能接入的最大輸入信號(hào)數(shù)為18點(diǎn),這是以CPU所能介入的最大輸入信號(hào)數(shù)量標(biāo)示的,并不是一臺(tái)具體的基本單元或擴(kuò)展安裝的輸入口的數(shù)量。 FX2n系列PLC有基本指令27條;步進(jìn)梯形指令2條;應(yīng)用指令 128種,298條。FX2n系列PLC的步進(jìn)梯形指令是采用步進(jìn)梯形圖編制順序控制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖程序的指令,它包括STL和 RET兩條指令。其中步進(jìn)梯形指令STL是利用內(nèi)部狀態(tài)軟元件,在順序控制程序上進(jìn)行工序步進(jìn)控制的指令;返回RET指令是表示狀態(tài)流程結(jié)束用于返回主程

10、序的指令。 3.1.2德國(guó)西門(mén)子S7 S7-200系列屬于整體式小型PLC,用于代替繼電器的簡(jiǎn)單控制場(chǎng)合,也可以用于復(fù)雜的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。整體式PLC將CPU模塊、I/O模塊和電源裝在一個(gè)箱 型機(jī)殼內(nèi)。S7-200系列PLC提供多種具有不同I/O點(diǎn)數(shù)的CPU模塊和數(shù)字量、模擬量I/O擴(kuò)展模塊供用戶(hù)選用,CPU模塊和擴(kuò)展模塊用扁平電纜連接。 3.1.3美國(guó)通用 GE Fanuc PLC 系列90-70 GE Fanuc系列90家族中高性能,大規(guī)模的系列系統(tǒng)機(jī)架采用標(biāo)準(zhǔn)的VME 總線結(jié)構(gòu)可構(gòu)成完全同步的CPU熱備冗余配置 ESD雙重化和三重化GMR系統(tǒng)配置具有梯形圖邏輯,C,SFC,STATE L

11、OGIC等多種編程能力系列90-30 成本低,性能高,易于組態(tài),便于安裝可構(gòu)成同步的CPU熱備冗余配置 敖獲?硡尠楓?楓浧屢品質(zhì)控制原則多種診斷功能活的通訊端口功能強(qiáng)大的處理器網(wǎng)絡(luò)接口和特殊模塊系列90-Micro一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)極強(qiáng)的通訊功能適合低成本的小規(guī)?？刂茍?chǎng)合,最具競(jìng)爭(zhēng)力系列90-30PLC是GE Fanuc系列90 可編程序控制器家族的一員,提供最先進(jìn)的編程特性,易于組態(tài),便于安裝,獨(dú)有的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)開(kāi)辟了一條最經(jīng)濟(jì)的工業(yè)控制途徑。領(lǐng)先的技術(shù)系列90-30PLC 成本低,性能高,能方便地取代從簡(jiǎn)便的繼電器到復(fù)雜的中型自動(dòng)化應(yīng)用系統(tǒng)場(chǎng)合。幾年前需由高檔PLC完成的任務(wù)現(xiàn)在則由系列90-30

12、來(lái)代替。GE Fanuc不斷地推出新產(chǎn)品,擴(kuò)大使用范圍,顯示了 其技術(shù)的領(lǐng)先地位,它的CPU具有強(qiáng)大的功能,如內(nèi)裝PID,結(jié)構(gòu)化編程,中斷控制,間接尋址及各種功能模塊,能完成復(fù)雜的操作。另外系列90-30PLC有功能很強(qiáng)的特殊模塊可供選擇,包括軸定位模塊,高速計(jì)數(shù)器模塊,BASIC和C語(yǔ)言協(xié)處理器模塊及Genius通訊模塊。GE Fanuc豐富的開(kāi)關(guān)量I/O和模擬量I/O、簡(jiǎn)化啟動(dòng)和故障自診以及容易與其他PLC、計(jì)算機(jī)集成一體的特性,使您確信,系列90-30是現(xiàn)在與未來(lái)PLC的明智選擇。促進(jìn)與第三方的合作促進(jìn)與第三方的合作為了及時(shí)解決用戶(hù)的需求,GE Fanuc提供第三家工業(yè)設(shè)備和軟件包,合作

13、的結(jié)果進(jìn)一步擴(kuò)大了系列90-30的能力,通用的產(chǎn) 品包括:熱電偶、熱電阻、步進(jìn)電機(jī)模塊、大電流繼電器模塊。 NATURAL LANGUAGE STATE LOGIC CONTROL為那些在系列90-30編程方面沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)的用戶(hù)提供了新的編程方式。有些廠家具有數(shù)據(jù)采集和控制軟件產(chǎn)品,將用系列90-30與個(gè)人計(jì)算機(jī)連機(jī)。這些軟件包提供的軟件和系列90-30之間的結(jié)合天衣無(wú)縫,許多操作接口使用SNP通訊協(xié)議與具有內(nèi)裝接口的系列90-30進(jìn)行通訊。 由于各類(lèi)PLC的工作原理、控制方法及編程程序語(yǔ)言的差別不太大,并且在校期間學(xué)過(guò)三菱公司的PLC,所以選用FX2N32MR型號(hào)PLC。 3.2 I/O接口分配

14、表 以下是FX2N32MR型號(hào)PLC在本次天塔之光模擬控制中的I/O接口分配: 表3-2 I/O接口分配表 3.3 天塔之光系統(tǒng)電氣原理圖 圖3-3天塔之光系統(tǒng)電氣原理圖 當(dāng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)SB1閉合,塔燈按照設(shè)計(jì)好的程序進(jìn)行;當(dāng)SB2閉合,系統(tǒng)停止運(yùn)行。 在PLC的輸出端,接一只電阻和一個(gè)發(fā)光二極管就夠成了PLC的天塔之光電路,電路中的器件選擇可以通過(guò)計(jì)算和實(shí)驗(yàn)確定,也可以參考一些典型的電路參數(shù),電路中電阻有分壓作用,阻值大概在1.3K左右,發(fā)光二極管的工作電壓在3V左右,PLC的工作電壓是24V,這樣可以使天塔之光正常工作。 第四章軟件設(shè)計(jì) 4.1 流程圖 天塔之光模擬控制系統(tǒng)的PLC流程圖,根據(jù)

15、設(shè)計(jì)要求,控制流程圖如圖4-1所示: 圖4-1 天塔之光程序流程圖 4.2天塔之光重要梯形圖 第一個(gè)延時(shí)程序如圖4-2-1所示: 圖4-2第一個(gè)延時(shí)程序圖第二個(gè)延時(shí)程序如圖4-2-2所示: 圖4-3第二個(gè)延時(shí)程序圖第三個(gè)延時(shí)程序如圖4-2-4所示: 圖4-4第三個(gè)延時(shí)程序圖 4.3人機(jī)界面 4.3.1 觸摸屏設(shè)計(jì)界面 本次課程設(shè)計(jì)需要9個(gè)指示燈、2個(gè)按鈕,如圖4-3-1所示: 圖4-5人機(jī)觸摸屏界面設(shè)計(jì)圖 4.3.2 觸摸屏仿真界面 按下啟動(dòng)按鈕后,Y0燈亮,如圖4-3-3-1所示。2秒后,Y0燈熄滅,同時(shí)Y1、Y2、Y3、Y4燈亮,如圖4-3-3-2所示。2秒后,Y1、Y2、Y3、Y4燈熄滅

16、,同時(shí)Y5、Y6、Y7、Y10燈亮,如圖4-3-3-3所示。2秒后,Y5、Y6、Y7、Y10燈熄滅,同時(shí)Y0燈亮,如圖4-3-3-1所示.如此一直循環(huán),直到按下停止按鈕,在完成當(dāng)次循環(huán)后,所有燈熄滅,如圖4-3-3-4所示。 圖4-6觸摸屏仿真圖1 圖4-7觸摸屏仿真圖2 圖 4-8 觸摸屏仿真圖 3 圖 4-9 觸摸屏仿真圖 4 11 第五章 總結(jié) 本次課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的天塔之光模擬控制系統(tǒng)， 雖然這次課程設(shè)計(jì)相對(duì) 簡(jiǎn)單 ，卻也是一次復(fù)習(xí)之前學(xué) PLC 的相關(guān)知識(shí)的絕好機(jī)會(huì)。硬件部分比較容易建 設(shè)，只要注意好電阻阻值的選用，基本就沒(méi)啥大問(wèn)題。程序上也不難。能寫(xiě)好延 時(shí)程序，其他部分程序就

17、水到渠成了。 通過(guò)這次設(shè)計(jì)使我學(xué)會(huì)如何去培養(yǎng)我們的創(chuàng)新精神， 從而不斷地戰(zhàn)勝自己， 超 越自己。創(chuàng)新，是要我們學(xué)會(huì)將理論很好地聯(lián)系實(shí)際，并不斷地去開(kāi)動(dòng)自己的大 腦，從為人類(lèi)造福的意愿出發(fā)，做自己力所能及的，別人卻沒(méi)想到的事。使之不 斷地戰(zhàn)勝別人，超越前人。同時(shí)，更重要的是，我在這一設(shè)計(jì)過(guò)程中，學(xué)會(huì)了堅(jiān) 持不懈，不輕易言棄。設(shè)計(jì)過(guò)程，也好比是我們?nèi)祟?lèi)成長(zhǎng)的歷程，常有一些不如 意，也許這就是在對(duì)我們提出了挑戰(zhàn)，勇敢過(guò)，也戰(zhàn)勝了，勝利的鐘聲也就一定 會(huì)為我們而敲響。 12 參考文獻(xiàn) 1 王國(guó)海可編程序控制器及其應(yīng)用M北京: 中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社.2007 2 廖常初FX2N 系列 PLC 編程及其應(yīng)用M北京: 北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2005 3 俞國(guó)亮PLC 應(yīng)用技術(shù)M北京：清華大學(xué)出版社.2005 4 趙俊生楊