噴泉控制系統(tǒng)程序設計

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上“機電傳動控制”課程設計任務書第十三組1. 設計題目：噴泉控制系統(tǒng)程序設計（一）2. 設計內(nèi)容：1） 噴泉控制要求為“A、D同時噴6秒，并左右擺動A、C同時噴7秒并旋轉(zhuǎn)B、D同時噴10秒并旋轉(zhuǎn)A、C、B同時噴5秒并擺動2秒后再循環(huán)”2） 每個噴頭工作時，都連帶紅、綠、黃、藍四個彩燈間隔0.1秒循環(huán)發(fā)光。3） 噴泉可以實現(xiàn)單周期、連續(xù)兩種操作方式。4） 當選擇連續(xù)時，要求循環(huán)20次后終止循環(huán)，發(fā)出聲光間斷報警，按停止按鈕終止報警。3. 設計要求：1） 畫出端子分配圖和順序功能圖2） 設計并調(diào)試PLC控制梯形圖3） 設計說明書4. 進度安排：1）理解題目要求，查閱資料，確

2、定設計方案 1天2）PLC順序功能圖與梯形圖設計 2天3）說明書撰寫 1天4）答辯 1天 指導教師： 目錄1.前言 3第一部分1.PLC概述 52.設計任務書 7第二部分1.總體設計 8第三部分1.PLC設計思想 11第四部分1.PLC課程設計總結(jié) 20前言自動控制技術的研究有利于將人類從復雜、危險、繁瑣的勞動環(huán)境中解放出來并大大提高控制效率。 自動控制是工程科學的一個分支。它涉及利用反饋原理的對動態(tài)系統(tǒng)的自動影響，以使得輸出值接近我們想要的值。從方法的角度看，它以數(shù)學的系統(tǒng)理論為基礎。我們今天稱作自動控制的是二十世紀中葉產(chǎn)生的控制論的一個分支。1、 40年代-60年代初： 需求動力：市場競爭

3、,資源利用,減輕勞動強度,提高產(chǎn)品質(zhì)量,適應批量生產(chǎn)需要。主要特點：此階段主要為單機自動化階段,主要特點是:各種單機自動化加工設備出現(xiàn),并不斷擴大應用和向縱深方向發(fā)展。典型成果和產(chǎn)品：硬件數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控機床。 2、60年代中-70年代初期： 需求動力：市場競爭加劇,要求產(chǎn)品更新快,產(chǎn)品質(zhì)量高,并適應大中批量生產(chǎn)需要和減輕勞動強度。主要特點：此階段主要以自動生產(chǎn)線為標志,其主要特點是:在單機自動化的基礎上,各種組合機床、組合生產(chǎn)線出現(xiàn),同時軟件數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)并用于機床,CAD、CAM等軟件開始用于實際工程的設計和制造中,此階段硬件加工設備適合于大中批量的生產(chǎn)和加工。 典型成果和產(chǎn)品：用于鉆、鏜、銑

4、等加工的自動生產(chǎn)線。 3、70年代中期-至今：需求動力：市場環(huán)境的變化,使多品種、中小批量生產(chǎn)中普遍性問題愈發(fā)嚴重,要求自動化技術向其廣度和深度發(fā)展,使其各相關技術高度綜合,發(fā)揮整體最佳效能。主要特點：自70年代初期美國學者首次提出CIM概念至今,自動化領域已發(fā)生了巨大變化,其主要特點是:CIM已作為一種哲理、一種方法逐步為人們所接受;CIM也是一種實現(xiàn)集成的相應技術,把分散獨立的單元自動化技術集成為一個優(yōu)化的整體。所謂哲理,就是企業(yè)應根據(jù)需求來分析并克服現(xiàn)存的“瓶頸”,從而實現(xiàn)不斷提高實力、競爭力的思想策略;而作為實現(xiàn)集成的相應技術,一般認為是:數(shù)據(jù)獲取、分配、共享;網(wǎng)絡和通信;車間層設備控

5、制器;計算機硬、軟件的規(guī)范、標準等。同時,并行工程作為一種經(jīng)營哲理和工作模式自80年代末期開始應用和活躍于自動化技術領域,并將進一步促進單元自動化技術的集成。典型成果和產(chǎn)品：CIMS工廠,柔性制造系統(tǒng) (FMS)。 隨著現(xiàn)代應用數(shù)學新成果的推出和電子計算機的應用，為適應自動控制。宇航技術的發(fā)展，自動控制理論跨入了一個新階段現(xiàn)代控制理論。主要研究具有高性能，高精度的多變量變參數(shù)的最優(yōu)控制問題，主要采用的方法是以狀態(tài)為基礎的狀態(tài)空間法。目前，自動控制理論還在繼續(xù)發(fā)展，正向以控制論，信息論，仿生學為基礎的智能控制理論深入。 為了實現(xiàn)各種復雜的控制任務，首先要將被控制對象和控制裝置按照一定的方式連接起

6、來，組成一個有機的總體，這就是自動控制系統(tǒng)。在自動控制系統(tǒng)中，被控對象的輸出量即被控量是要求嚴格加以控制的物理量，它可以要求保持為某一恒定值，例如溫度，壓力或飛行航跡等；而控制裝置則是對被控對象施加控制作用的機構(gòu)的總體，它可以采用不同的原理和方式對被控對象進行控制，但最基本的一種是基于反饋控制原理的反饋控制系統(tǒng)。在反饋控制系統(tǒng)中，控制裝置對被控裝置施加的控制作用，是取自被控量的反饋信息，用來不斷修正被控量和控制量之間的偏差從而實現(xiàn)對被控量進行控制的任務，這就是反饋控制的原理。機械制造自動化這是機械化、電氣化與自動控制相結(jié)合的結(jié)果，處理的對象是離散工件。早期的機械制造自動化是采用機械或電氣部件的

7、單機自動化或是簡單的自動生產(chǎn)線。20世紀60年代以后，由于電子計算機的應用，出現(xiàn)了數(shù)控機床、加工中心、機器人、計算機輔助設計、計算機輔助制造、自動化倉庫等。研制出適應多品種、小批量生產(chǎn)型式的柔性制造系統(tǒng)（FMS）。以柔性制造系統(tǒng)為基礎的自動化車間，加上信息管理、生產(chǎn)管理自動化，出現(xiàn)了采用計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）的工廠自動化。管理自動化工廠或事業(yè)單位的人、財、物、生產(chǎn)、辦公等業(yè)務管理自動化，是以信息處理為核心的綜合性技術，涉及電子計算機、通信系統(tǒng)與控制等學科。一般采用由多臺具有高速處理大量信息能力的計算機和各種終端組成的局部網(wǎng)絡?，F(xiàn)代已在管理信息系統(tǒng)的基礎上研制出決策支持系統(tǒng)（DSS），為

8、高層管理人員決策提供備選的方案。對社會的影響自動化是新的技術革命的一個重要方面。自動化技術的研究、應用和推廣，對人類的生產(chǎn)、生活等方式將產(chǎn)生深遠影響。生產(chǎn)過程自動化和辦公室自動化可極大地提高社會生產(chǎn)率和工作效率，節(jié)約能源和原材料消耗，保證產(chǎn)品質(zhì)量，改善勞動條件，改進生產(chǎn)工藝和管理體制，加速社會的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變革和社會信息化的進程。發(fā)展趨勢現(xiàn)代生產(chǎn)和科學技術的發(fā)展，對自動化技術提出越來越高的要求，同時也為自動化技術的革新提供了必要條件。70年代以后，自動化開始向復雜的系統(tǒng)控制和高級的智能控制發(fā)展，并廣泛地應用到國防、科學研究和經(jīng)濟等各個領域，實現(xiàn)更大規(guī)模的自動化，例如大型企業(yè)的綜合自動化系統(tǒng)、全國

9、鐵路自動調(diào)度系統(tǒng)、國家電力網(wǎng)自動調(diào)度系統(tǒng)、空中交通管制系統(tǒng)、城市交通控制系統(tǒng)、自動化指揮系統(tǒng)、國民經(jīng)濟管理系統(tǒng)等。自動化的應用正從工程領域向非工程領域擴展，如醫(yī)療自動化、人口控制、經(jīng)濟管理自動化等。自動化將在更大程度上模仿人的智能，機器人已在工業(yè)生產(chǎn)、海洋開發(fā)和宇宙探測等領域得到應用，專家系統(tǒng)在醫(yī)療診斷、地質(zhì)勘探等方面取得顯著效果。工廠自動化、辦公自動化、家庭自動化和農(nóng)業(yè)自動化將成為新技術革命的重要內(nèi)容，并得到迅速發(fā)展。第一部分PLC的概述1、PLC可編程控制器PLC即可編程控制器（Programmable logic Controller，是指以計算機技術為基礎的新型工業(yè)控制裝置。在1987

10、年國際電工委員會（International Electrical Committee）頒布的PLC標準草案中對PLC做了如下定義： PLC英文全稱Programmable Logic Controller ,中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是:一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算,順序控制，定時，計數(shù)與算術操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程.PLC是可編程邏輯電路，也是一種和硬件結(jié)合很緊密的語言，在半導體方面有很重要的應用，可以說有半導體的地方就有PLC“PLC是一種專門

11、為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關的外圍設備都應該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計?！?、PLC的特點2.1可靠性高，抗干擾能力強高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術，采用嚴格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無故障時間高達30萬小時。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障

12、工作時間則更長。從PLC的機外電路來說，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應用軟件中，應用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護。2.2配套齊全，功能完善，適用性強PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領域。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置

13、控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。2.3易學易用，深受工程技術人員歡迎PLC作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設備。它接口容易，編程語言易于為工程技術人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，只用PLC的少量開關量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門。2.4系統(tǒng)的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統(tǒng)設計及建造的

14、周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。2.5體積小，重量輕，能耗低以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機械內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設備。3. PLC的應用領域目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。3.1開關量的邏輯控制這是PLC最基本、最廣泛的應用領域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設備的

15、控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。3.2模擬量控制在工業(yè)生產(chǎn)過程當中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。3.3運動控制PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構(gòu)配置來說，早期直接用于開關量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運動控制模塊。如可驅(qū)動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位

16、置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。3.4過程控制過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。 課程設計任務書1. 設計題目：噴泉控制系統(tǒng)程序設計（一）2. 設計內(nèi)容：1） 噴泉控制要求為“A、D同時噴6秒，并左右擺動A、C同時噴7秒并旋

17、轉(zhuǎn)B、D同時噴10秒并旋轉(zhuǎn)A、C、B同時噴5秒并擺動2秒后再循環(huán)”2） 每個噴頭工作時，都連帶紅、綠、黃、藍四個彩燈間隔0.1秒循環(huán)發(fā)光。3） 噴泉可以實現(xiàn)單周期、連續(xù)兩種操作方式。4） 當選擇連續(xù)時，要求循環(huán)20次后終止循環(huán)，發(fā)出聲光間斷報警，按停止按鈕終止報警。3. 設計要求：1） 畫出端子分配圖和順序功能圖2） 設計并調(diào)試PLC控制梯形圖3） 設計說明書第二部分 總體設計1.PLC的選型PLC的主機：選擇歐姆龍CPM1A系列作為此噴泉控制系統(tǒng)的主機。選用CPM1A的特點，其基本參數(shù)如下：內(nèi)部存儲器位：256位定時器總數(shù)：256定時器計數(shù)器總數(shù)：256計數(shù)器由于所選機型CPM1A的主機模塊

18、為40點數(shù)，其中輸出為24，輸入為16，能夠滿足該系統(tǒng)要求因此不需要擴展模塊。具體的輸入與輸出功能如表：輸入輸出功能地址功能地址手動SA100001A噴泉噴水01000連續(xù)SA300002B噴泉噴水01001單周期SA200003C噴泉噴水01002啟動SB100004D噴泉噴水01003停止SB2 00005A旋轉(zhuǎn)01004B旋轉(zhuǎn)01005C旋轉(zhuǎn)01006D旋轉(zhuǎn)01007A擺動01100B擺動01101C擺動01102D擺動01103M紅燈01104M綠燈01105M黃燈01106M藍燈01107聲報警01200光報警01201IO端口分配圖第三部分 PLC程序設計一.設計思想本次我們的課程

19、設計的題目是：噴泉控制系統(tǒng)。首先按照要求把具體的輸入與輸出的端口相應的點數(shù)配合設計出來，好為下步的工作做鋪墊，然后根據(jù)找出的端口數(shù)相應的選出PLC的型號和具體的端口，在根據(jù)題中的具體要求把每個噴口的噴水過程用順序功能圖表示出來，但每個噴頭的擺動步驟和彩燈循環(huán)在順序功能圖中不能體現(xiàn)出來，但在梯形圖中準確的表示出來，彩燈在噴泉噴水時相應的點亮，并根據(jù)題中給你的要求彩燈每0.1秒間隔亮，彩燈亮的時間設為2秒的，即滅一秒亮兩秒，這樣四個噴頭上每個都有四個小彩燈在循環(huán)閃爍，在用這種思路把相應的梯形圖設計好。再設計梯形圖時，應注意以下幾項：(1) 設計可編程控制器時，安全性是第一重要的，應避免程序故障的出

20、現(xiàn)，應設置如下幾中安全電路：緊急停止電路，保護電路等操作的連鎖電路，定位的上限位/下限位等連鎖電路等，以防止誤操作產(chǎn)生故障。 (2) 編程要理論聯(lián)系實踐。從最簡單的做起，循序漸進。最開始可以先編寫些只包括數(shù)字量的，然后再考慮模擬量的，另外像計時器、計數(shù)器也經(jīng)常使用等。(3) 在一段程序里不可有同樣的兩個輸出存在。比如說前段程序有1個輸出Q0.0存在，后面就不要再有了。(4)用步進指令設計梯形圖時，要注意PLC初始狀態(tài)繼電器的設置。狀態(tài)繼電器可用于步進順序控制，也可作為輔助繼電器使用。(5) 使用梯形圖編程時，應把串聯(lián)多的電路塊盡量放在最上邊，把并聯(lián)多的電路塊盡量放在最左邊，這樣即節(jié)省指令，又美

21、觀。在同一程序中，同一編號的線圈使用兩次及兩次以上稱為雙線圈，雙圈非常容易引起誤動作，應避免使用。觸點應畫在水平線上，不包含觸點的分支線條應放在垂直方向，不要放在水平方向，以便于讀圖和圖形的美觀。線圈和指令線圈一般不能直接連接在左邊的母線上，如需要的話可通過特殊的繼電器完成。三. 噴泉控制系統(tǒng)PLC梯形圖 四噴泉控制系統(tǒng)PlC指令表LD 20005AND TIM004AND 00003OR 00000OR 20000 ANDNOT 20001OUT 20000LD 20000ANDNOT 00001AND 00004AND CNT000OR 20001ANDNOT 20002 OUT 2000

22、1LD 20001 OR 20002AND TIM000ANDNOT 20003OUT 20002LD 20002OR 20003AND TIM001ANDNOT 20004OUT 20003LD 20003OR 20004AND TIM002ANDNOT 20005 OUT 20004LD 20004OR 20005AND TIM003ANDNOT 20000OUT 20005LD 20005OR 20006AND TIM004AND 00002ANDNOT 20007OUT 20006LD 20006OR 20007AND CNT000AND 00005OUT 20007LD 20001O

23、UT 01000OUT 01003OUT 01100OUT 01103TIM 000 #0060LD 20002OUT 01000OUT 01002OUT 01004OUT 01006TIM 001 #0070LD 20003OUT 01001OUT 01003OUT 01005OUT 01007TIM 002 #0100LD 20004OUT 01000OUT 01002OUT 01001OUT 01100OUT 01102OUT 01101TIM 003 #0050LD 20005TIM 004 #0020LD 20006CNT 000 #0020LD 25500AND CNT000LD

24、CNTR010CNTR 010 #0001LD CNT000AND 00005AND CNTR010OUT 01200OUT 01201LD 20101LD 25500LD TIM000OR TIM001OR TIM002OR TIM003SFT 200 200LD 01000OR 01001OR 01002OR 01003OR 01006OR 20101OUT 20101LD 20101TIM 004 #0005LD 20001OR 20002OR 20003OR 20004OUT 01104 OUT 01105OUT 01106OUT 01107第四部分 PLC課程設計總結(jié)一星期的PLC實訓即課程設計，很快結(jié)束了，在這短暫的一周實訓時間里，經(jīng)過老師、同學的指導，我獲益非淺，學習了不少關于自己專業(yè)方面的知識。經(jīng)過此次兩周的實訓，懂得了團隊的力量，并且讓自己更相信一分努力一分收獲，積極的學習態(tài)度在以后的學習、工作中是永遠缺少不了的！此次實訓主要是完成噴泉控制系統(tǒng)的設計，在完成這個項目期間還學習