、基于PLC的噴泉模擬控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

PAGE1電氣綜合應(yīng)用課程設(shè)計(jì)題目：基于ＰＬC的噴泉模擬掌握系統(tǒng)設(shè)計(jì)二級(jí)學(xué)院＊＊**＊*＊**＊**＊*＊＊＊＊***專業(yè)*＊＊＊＊＊＊＊＊*＊*＊＊＊***班級(jí)*＊*＊**＊＊*同學(xué)姓名學(xué)號(hào)同學(xué)姓名學(xué)號(hào)同學(xué)姓名學(xué)號(hào)指導(dǎo)老師時(shí)間：考核項(xiàng)目設(shè)計(jì)６0分平常成果20分答辯20分得分總分考核等級(jí)老師簽名?名目TＯC＼ｏ”1－3”\h＼ｕHYPERLＩＮK\l_Tｏｃ90０1、課程目的?PＡGEＲEF_Toc9０0２HYＰＥRＬINK＼l＿Toｃ74162、設(shè)計(jì)要求與任務(wù) PAGEREF_Toｃ7４１６2HＹPEＲLＩNK\l＿Ｔoc２９569２。1、設(shè)計(jì)要求 PAGEREＦ＿Toｃ295692HYＰERLINＫ\l＿Toｃ１0６622．2、設(shè)計(jì)任務(wù)?PＡGEREF＿Ｔoc１06６22HYPERLINK\l_Toｃ１297３２.３、設(shè)計(jì)的花樣掌握功能?PAGEREF＿Toc１２9７3３HYＰERLINK\l_Ｔoｃ１９2４1２.4、主要內(nèi)容?PAＧEREF_Tｏc1924１4HYPERLINＫ\l＿Toc１32７３、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)?ＰAＧEＲEF_Ｔｏc１３２7４128283。1、PLＣ介紹?PAＧEREＦ_Toc1２８284HYPＥRLINＫ\ｌ_Toc１0７５83。2、PLＣ選型 PAＧEREF_Ｔoc１0７585ＨYPＥＲLINK\ｌ＿Ｔoc22３144、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)?PＡGＥＲEF_Toｃ223145HＹＰEＲLINK\l＿Tｏc77534。1、系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟?ＰAＧERＥF＿Toc77535HYPEＲLINK\l_Toc3０１37４。2、系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路 ＰＡGERＥＦ＿Ｔｏc3013７６ＨＹPERLINK\l＿Ｔoｃ24４9４4．3、PLＣ的存儲(chǔ)器容量和I\O點(diǎn)估算?ＰAGERＥF_Toc2４4946HYＰEＲLINK\l_Ｔoc11５0１4.４、系統(tǒng)Ｉ／O口接圖 PAGEREF_Ｔoc１1５01７ＨＹＰＥRＬINK\ｌ_Tｏc20４884。5、掌握程序流程圖設(shè)計(jì) ＰAGEREF_Ｔｏｃ20４887HYPERＬINK\ｌ_Tｏｃ4165、系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析 PAGEREF_Ｔoｃ４168ＨYPERLINＫ＼ｌ_Ｔoc１０7０4６、總結(jié) PAGEREＦ_Ｔoc１07０4８HYPEＲLINＫ\ｌ_Tｏc44２37、參考文獻(xiàn) ＰAＧERＥF_Ｔoc４4２39HYPＥＲLINK\l_Toc1382６附件?PAGEREＦ_Tｏc138２61０HYPERLＩNK\l_Toc12４6梯形圖主程序?ＰAGEREＦ_Toc１2４６10中文摘要：噴泉是近年來消滅的一種園林建筑與花式觀賞相結(jié)合的一種產(chǎn)物。隨著可編程掌握器在我國的飛速進(jìn)展,對(duì)噴泉的掌握要求也越來越高，使得越來越多的掌握部分需要可編程掌握器來實(shí)現(xiàn)。?使用ＰLC掌握噴泉，具有使用便利,運(yùn)行牢靠，掌握程序設(shè)計(jì)簡潔等優(yōu)點(diǎn)。用梯形圖方法編程，可以使設(shè)計(jì)思路清楚，編程簡便。若需要轉(zhuǎn)變噴水花樣和噴水時(shí)間，設(shè)計(jì)方案不必作很大調(diào)整，只要把掌握程序作相應(yīng)的修改，即可實(shí)現(xiàn)掌握目的。本設(shè)計(jì)以3路噴泉為商量對(duì)象,接受了三菱FＸ２N系列可編程序掌握器作為噴泉的掌握器.對(duì)花式噴水池的掌握系統(tǒng)的總體功能進(jìn)行了分析，闡述了可編程掌握器的組成和工作原理。并提出了噴水池硬件的各組成模塊及簡略的硬件模塊設(shè)計(jì)方案.本設(shè)計(jì)改善了噴泉系統(tǒng)的掌握品質(zhì)，并達(dá)到了實(shí)時(shí)掌握的要求。關(guān)鍵字:噴泉、ＰLC、梯形圖編程Ｅnｇｌishabｓtraｃt：thefｏuntainｉsreｃentalanｄｓcapeａrchitｅctｕreandfancyｏrnaｍentalcｏmbｉnａt(yī)ionofaproｄucｔ．Ａlongwiththepｒoｇrammablｅconｔｒｏlleｒｉntheｒａpiｄdeｖeｌopmeｎtofourcoｕnｔry,thefouｎtainconｔrolrｅquｉｒｅｍｅnｔｓalsomoｒeandmoreｈｉgh，mａkemoreandmoｒecｏntrolｐartnｅe(cuò)dproｇｒammaｂlecoｎtｒollerｔoｒｅaliｚｅ。UｓePＬCcontｒolfountaｉn,iseａｓｙtｏuｓe,reliableoperatｉoｎ,theｃontrｏlprogrａmdesignｓimpleetc．Useｌａｄdｅrdｉagrａmpｒｏgrammingmethｏd,canmakｅtｈedｅsigniｄeaｉsｃｌeaｒ,tｈeｐrograｍmingｉssｉmplｅ.Ifｙｏuneｅdtoｃhangethesprａｙｐaｔｔerｎａｎdｄｉsｃhaｒｇetimｅ，desigｎｎeeｄnotbeaｓignifｉｃａntｃhanｇe，aslongastheｃｏntrolpｒｏgｒamforｔheｃorresｐｏndingmｏdification，cａnｒealizeｔｈecontroｌpuｒpose.Thisdeｓｉgnｗｉth3roadｆountaｉｎasthｅｒesearchobjｅｃt，ｔhemｉtsｕｂｉshiFＸ2Ｎseriesｐrogrａmｍablecoｎtｒolleｒasaｆｏｕntaｉnofcontｒｏller．Ｔｏｆanｃyfｏuntaincontrｏlｏftheｗholesystemfｕnctionwaｓaｎalｙzed，tｈｅｐrogrａmｍabｌｅcｏnｔroｌｌeroｆcoｍponentandwｏｒkpｒｉｎciｐｌｅ．Andputsfｏrwａrdtｈeｆountａinhaｒｄｗareeaｃhcompositｉoｎmoｄulｅanddeｔaｉleｄhａrｄwaremoduledｅsign。Thisdｅsｉgnｉmpｒｏｖesthefoｕｎtainsystemcoｎtｒolqｕality,aｎdｈasachievｅdtherequｉｒementsｏfreal-timｅcoｎtrol。Keywoｒdｓ:ｆｏｕｎtａｉn，PLC，ladｄeｒdiagramprogrammｉng1、課程目的利用ＰLC掌握噴泉噴水方式，產(chǎn)生各樣的樣式。在系統(tǒng)的硬件組成以及軟件的實(shí)現(xiàn)，通過PＬC掌握電磁閥開關(guān)來決定噴水的效果,供人們休閑、觀賞。自動(dòng)噴泉掌握的實(shí)現(xiàn)方法很多，本設(shè)計(jì)題目為基于可編程掌握器(PＬＣ）的噴泉掌握系統(tǒng)，用PLC進(jìn)行掌握不僅能夠進(jìn)行多種水型切換,而且能將各種水型、燈光按預(yù)先設(shè)定的排列組合進(jìn)行掌握程序的設(shè)計(jì)，通過計(jì)算機(jī)運(yùn)行掌握程序發(fā)出掌握信號(hào),使水型、等過實(shí)現(xiàn)多姿多彩的變化。通過上位機(jī)(ＰC)與ＰLC之間的通訊來監(jiān)控噴泉的狀態(tài)與效果，進(jìn)而掌握電動(dòng)機(jī)，以達(dá)到順利實(shí)現(xiàn)工業(yè)掌握的要求及目的,同時(shí)還要達(dá)到低功耗、高性價(jià)比、運(yùn)行牢靠等基本要求.2、設(shè)計(jì)要求與任務(wù)2.1、設(shè)計(jì)要求1）Ｓ7－200PLC編程或歐姆龍ＰLC;2)用LEＤ模擬三組ABC噴頭,一點(diǎn)動(dòng)開關(guān)；3)按點(diǎn)動(dòng)開關(guān)，A組先噴５秒，然后BC兩組同時(shí)噴且A組停，5秒后C組停,而ＡB兩組又同時(shí)噴，再經(jīng)過2秒，C組也開頭噴，持續(xù)5秒后，全部停止噴水，再經(jīng)過3秒后重復(fù)前述過程。擴(kuò)展要求:1）能用按鍵選擇噴泉式樣；２)能用按鍵選擇噴泉間隔時(shí)間。2．２、設(shè)計(jì)任務(wù)依據(jù)掌握要求，明確設(shè)計(jì)任務(wù)，擬定設(shè)計(jì)方案與進(jìn)度計(jì)劃，運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí),進(jìn)行自動(dòng)噴泉的掌握原理設(shè)計(jì)、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)，提高理論知識(shí)工程應(yīng)用能力、系統(tǒng)調(diào)試能力、分析問題與解決問題的能力.２．３、設(shè)計(jì)的花樣掌握功能有4個(gè)彩燈代表4個(gè)噴頭，有3個(gè)選擇按鈕，如下圖2-1所示。接受三菱ＦX2Ｎ—64MR進(jìn)行掌握，實(shí)現(xiàn)2種的自動(dòng)噴泉花樣。圖2—１噴頭分布與方式選擇按鈕基于以上要求，本系統(tǒng)應(yīng)具有以下功能花樣一:①按下啟動(dòng)按鈕K1按鈕選擇花樣1模式②燈Ｌ1亮5秒③然后燈L1滅，燈L2和L3亮5秒④然后燈L3滅,燈L１和L2亮2秒⑤然后燈L1、L2和L3同亮5秒⑥最后熄滅3秒后,重復(fù)②到⑥花樣二：①按兩下K１按鈕選擇花樣2模式②燈Ｌ2亮1秒③然后燈L1和L３亮1秒④然后燈L1、L2和Ｌ3同亮1秒⑤然后燈L１和L３亮1秒⑥然后燈L2亮1秒⑦最后熄滅1秒后,重復(fù)②到⑦2．4、主要內(nèi)容１.設(shè)計(jì)出硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖、接線圖、時(shí)序圖等；2。系統(tǒng)有啟動(dòng)/停止,單步/連續(xù)功能按鈕；3.運(yùn)用相關(guān)指令進(jìn)行PＬC掌握程序設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)2種的自動(dòng)噴泉花樣掌握；5.程序結(jié)構(gòu)與掌握功能自行創(chuàng)新設(shè)計(jì);6．進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)噴泉的掌握要求3、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3．1、ＰLC介紹可編程規(guī)律掌握器,一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng),專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的.它接受一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行規(guī)律運(yùn)算，挨次掌握，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面對(duì)用戶的指令,并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出掌握各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。是工業(yè)掌握的核心部分。早期的可編程掌握器稱作可編程規(guī)律掌握器（ProgrammablｅLｏｇｉcCｏntｒoller,PLＣ)，它主要用來代替繼電器實(shí)現(xiàn)規(guī)律掌握。隨著技術(shù)的進(jìn)展，這種接受微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的工業(yè)掌握裝置的功能已經(jīng)大大超過了規(guī)律掌握的范圍,因此，今日這種裝置稱作可編程掌握器，簡稱PC.但是為了避開與個(gè)人計(jì)算機(jī)（PeｒsｏnalCｏｍputer）的簡稱混淆,所以將可編程序掌握器簡稱PLC，PLC自1969年美國數(shù)據(jù)設(shè)備公司（DEC）研制消滅，現(xiàn)行美國,日本,德國的可編程序掌握器質(zhì)量優(yōu)良，功能強(qiáng)大。3.２、PＬC選型現(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的PLC有三菱、西門子、歐姆龍、松下等.三菱PLC結(jié)構(gòu)靈敏、傳輸質(zhì)量高、速度快、帶寬穩(wěn)定、范圍廣、成本低、適用面廣但是數(shù)據(jù)處理比西門子弱。西門子PLＣ性能強(qiáng)大、可操作性強(qiáng)、有相配套的伺服系統(tǒng)和組態(tài)軟件但是價(jià)錢太高。歐姆龍PLＣ歐姆龍編程軟件對(duì)符號(hào)地址的格式有要求，東歐的老機(jī)床器件符號(hào)輸進(jìn)去好多都不認(rèn),按它的標(biāo)準(zhǔn)老圖的標(biāo)示都要變很不便利。松下PLC超小型尺寸，輕松擴(kuò)展，擴(kuò)展單元可直接連接到掌握單元上、不需任何電纜。從I/O10點(diǎn)到最大I/O128點(diǎn)的選擇空間。本設(shè)計(jì)需要速度快穩(wěn)定同時(shí)從價(jià)格等方面考慮我們選擇三菱ＰLC本設(shè)計(jì)所使用的Ｉ/O口不是太多所以我們選擇三菱FX-2N型ＰLC。4、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1、系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟（1)深化了解和分析花式噴泉的工藝條件和掌握要求。(２）確定I/Ｏ設(shè)備。依據(jù)花式噴泉掌握系統(tǒng)的功能要求,確定系統(tǒng)所需的輸入、輸出設(shè)備.常用的輸入設(shè)備有按鈕、選擇開關(guān)等,常用的輸出設(shè)備有指示燈等。（3）依據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)選擇合適的PLC類型。（４）支配I/O點(diǎn)，支配ＰLＣ的輸入輸出點(diǎn)，編制出輸入輸出支配表或輸入輸出端子的接線圖。(5)設(shè)計(jì)花式噴泉系統(tǒng)的梯形圖程序，依據(jù)工作要求設(shè)計(jì)出周密完整的梯形圖（６）程序，這是整個(gè)花式噴泉系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心工作。(7)將程序輸入PLC進(jìn)行軟件測試，查找錯(cuò)誤,使系統(tǒng)程序更加完善。4.２、系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路在PLＣ系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)確定掌握方案，下一步工作就是PLC工程設(shè)計(jì)選型.工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。因此,工程設(shè)計(jì)選型和估算時(shí)，應(yīng)簡略分析工藝過程的特點(diǎn)、掌握要求，掌握任務(wù)和范圍確定所需的操作和動(dòng)作，然后依據(jù)掌握要求,估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲(chǔ)器容量、確定ＰLC的功能、外部設(shè)備特性等,最后選擇有較高性能價(jià)格比的PLC和設(shè)計(jì)相應(yīng)的掌握系統(tǒng).4。3、PLＣ的存儲(chǔ)器容量和I\O點(diǎn)估算（1）存儲(chǔ)器容量的估算存儲(chǔ)器容量是可編程序掌握器本身能供應(yīng)的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)器容量。設(shè)計(jì)階段,由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的,需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對(duì)程序容量有肯定估算，通常接受存儲(chǔ)器容量的估算來代替。(2)輸入輸出（I/Ｏ)點(diǎn)數(shù)的估算I／O點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔浚ǔＲ罁?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10％~２０％的可擴(kuò)展余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。依據(jù)系統(tǒng)要求所選擇的I/O功能分布表如下表所示：表4-1輸入輸出（Ｉ/O)選擇功能元件輸入點(diǎn)功能元件輸出點(diǎn)啟動(dòng)按鈕SＢ１I0．0指示燈L1Ｑ0.0停止按鈕SＢ2I０.1指示燈L2Ｑ０。1花樣選擇開關(guān)Ｋ1I0.2指示燈L３Q０。24．4、系統(tǒng)I/Ｏ口接圖圖4-1系統(tǒng)Ｉ/O口接圖4．５、掌握程序流程圖設(shè)計(jì)圖4—２掌握流程圖5、系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析將ＰLC連接到計(jì)算機(jī)的COM1口,其他都為默認(rèn)狀態(tài)，首先看一下計(jì)算機(jī)與ＰＬC的通訊是否正常,將軟件打開選擇好機(jī)型，將自動(dòng)噴泉掌握系統(tǒng)的程序打開，轉(zhuǎn)換、寫入，打開監(jiān)視狀態(tài)。按下啟動(dòng)按鈕和選型按鈕,通過觀察I／O口輸入、輸出是否正確。如有錯(cuò)誤找出緣由,解決問題。直到各部分的功能都正常，并能協(xié)調(diào)全都地完成整體的掌握功能為止。在調(diào)試時(shí)應(yīng)充分考慮各種可能的情況，對(duì)系統(tǒng)各種不同的工作方式、有選擇序列的功能表圖中的每一條支路、各種可能的進(jìn)展路線,都應(yīng)逐一檢查，不能遺漏。發(fā)現(xiàn)問題后應(yīng)準(zhǔn)時(shí)修改梯形圖和PＬC中的程序，直到在各種可能的情況下輸入量與輸出量之間的關(guān)系完全符合要求。完成上述的工作后，將PLC安裝在掌握現(xiàn)場進(jìn)行聯(lián)機(jī)總調(diào)試，在調(diào)試過程中將暴露出系統(tǒng)中可能存在的傳感器、執(zhí)行器和硬接線等方面的問題，以及PLC的外部接線圖和梯形圖程序設(shè)計(jì)中的問題，應(yīng)對(duì)消滅的問題準(zhǔn)時(shí)加以解決。如果調(diào)試達(dá)不到指標(biāo)要求，則對(duì)相應(yīng)硬件和軟件部分作適當(dāng)調(diào)整,通常只需要修改程序就可能達(dá)到調(diào)整的目的。全部調(diào)試通過后,經(jīng)過一段時(shí)間的考驗(yàn)，系統(tǒng)就可以投入實(shí)際的運(yùn)行了。6、總結(jié)通過所做PLC的設(shè)計(jì),讓我們進(jìn)一步對(duì)ＰＬＣ的應(yīng)用及功能做了了解，對(duì)軟件梯形圖的應(yīng)用也變的嫻熟。我掌握了更多關(guān)于自動(dòng)掌握系統(tǒng)的知識(shí)，明白了自動(dòng)噴泉掌握系統(tǒng)的組成，ＦX２N—64MR的功能及特點(diǎn)。無論是在硬件還是軟件設(shè)計(jì)上,我都遇到了不少的問題,在克服困難的過程中，我們學(xué)到了很多，格外是在課堂上學(xué)不到的東西.使我重新系統(tǒng)的學(xué)習(xí)了網(wǎng)絡(luò)測控,可編程掌握器等課程,生疏掌握了ＰLC的使用。對(duì)一個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟有了清楚的了解,并掌握了一個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程.學(xué)會(huì)了如何發(fā)現(xiàn)問題,解決問題.并在查閱資料的過程中對(duì)問