基于plc的游樂設(shè)備大擺錘的 控制系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計答辯

1、課題名稱：基于PLC的游樂設(shè)備（ 大擺錘） 的控制系統(tǒng)設(shè)計大擺錘的介紹 大擺錘是一種新型的游樂設(shè)備，剛剛投入使用還沒有幾年，由于它的占地面積相對較小，可以安裝在游樂場，主題公園和廣場等地方。而且它在工作時大氣磅礴，同時也讓乘客真正體會到驚險刺激，十分吸引人們的興趣，有廣闊的市場前景。 游樂設(shè)備大擺錘的機械構(gòu)造如圖1所示，它是由四根支撐桿， 橫軸，轉(zhuǎn)盤，擺桿構(gòu)其外部輪廓。大擺錘的機械結(jié)構(gòu)組成 大擺錘這種大型游樂設(shè)備是由旋轉(zhuǎn)和搖擺兩種運動相結(jié)合的機械，它工作時就像鐘擺的擺動，當擺桿擺到最底位置時，由于它的擺桿速度最快，在重力和離心力的共同作用下，坐在轉(zhuǎn)盤上的乘客會有一種超重的感覺，而當大擺錘轉(zhuǎn)到追

2、高位置時，由于擺桿瞬間速度為零，坐在上面的乘客就會有一種失重的感覺。當大擺錘的擺桿在做在單擺運動時候，擺桿下面的轉(zhuǎn)盤也同樣在做圓周運動。大擺錘的控制部分組成大擺錘的控制系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成1. 硬件設(shè)備主要包括：PLC、變頻器、觸摸屏、變壓器、交流接觸器、斷路器、熔斷器等。通過線路將以上元器件連接 起來2. 軟件組成:PLC程序設(shè)計，觸摸屏設(shè)計。PLC的特點 1.具有很高的工作可靠性及抗干擾能力 2.控制程序可變，具有很好的柔性 3.使用方便，控制功能豐富，編程簡單 4.可實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)運行 5.擴充方便，組和靈活，可構(gòu)成各類控制系統(tǒng) 6.功能強，性能價格比高 8.維修方便，工作量小 7.系統(tǒng)

3、的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量少PLC的硬件構(gòu)成輸入組件主機CPU 電源組件輸出組件光電隔離電路輸入寄存器儲存器輸出寄存器輸出鎖存器光電隔離電路功率放大電路PLC的工作過程2.聯(lián)機通信階段1.診斷階段3. 輸入采樣階段5. 輸出刷新階段4. 用戶程序執(zhí)行階段PLC的編程語言1. 梯形圖語言2. 指令列表編程語言3. 功能模塊圖語言4. 邏輯圖編程梯形圖編程是一種采用圖形的方式進行編程的方法，類似于與繼電器控制系統(tǒng)電路圖， 可以看做是由繼電器控制系統(tǒng)中常用的接觸器，繼電器梯形圖基礎(chǔ)上演變過來的。變頻器的介紹變頻器是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動 機的電力控制設(shè)備。

4、通常，把電壓和頻率固定 不變的工頻交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱作變頻器。變頻器主要采用交直交方式，先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再將直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機。變頻器電路組成主電路組成包括整流電路、中間電路、逆變電路組成?？刂齐娐分饕涉I盤、顯示板、電源、主控板、外接控制電路等組成觸摸屏的介紹觸摸屏可代操作面板上的復(fù)雜的各種功能按鈕，與PLC配合使用更加方便控制整個電路的工作，通過 PLC 程序的編寫和觸摸屏界面的設(shè)計，實現(xiàn)從人機界面對大擺錘的控制與 監(jiān)控，可以查看各功能模塊的工作狀態(tài)。所 以其廣泛的用在工業(yè)各行各業(yè)的控制系統(tǒng)上。采用軟

5、硬件的優(yōu)化設(shè)計，使得產(chǎn)品在觸摸精度和準度，還有畫面色彩上都符合機器控制的需求。觸摸屏結(jié)構(gòu)觸摸屏的整個結(jié)構(gòu)由顯示區(qū)域，指示燈，電源，通信口組成。觸摸屏適合工廠惡劣的環(huán)境使用，前面板配備了指示燈， 用于判斷設(shè)備故障。電源和通信口均放在觸摸屏的底部，符合設(shè)計標準。觸摸屏的結(jié)構(gòu)原理圖觸摸屏連接圖控制系統(tǒng)的設(shè)計原則控制系統(tǒng)的設(shè)計原則1. 流程設(shè)計，滿足現(xiàn)場機械設(shè)備運行要求，設(shè)計前先了解大擺錘各部分有充分的了解，保證設(shè)備工作時準確，可靠。2. 在保證控制設(shè)備工作穩(wěn)定、可靠等要求的前提下， 盡可能的讓PLC控制系統(tǒng)設(shè)計合理、簡單。還要盡可能節(jié)省工程的成本。3. 要考慮機械設(shè)備的不斷改進，在控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計

6、時，應(yīng)適當留一定的擴展空間。4. PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)成不應(yīng)該盲目地追求自動化及高指標，應(yīng)力求簡單。使用、檢修盡可能方便，還要安全可靠。設(shè)計的主要內(nèi)容 1.計算出電動機的功率，并根據(jù)其功率選擇電動機的型號，以及變頻器等元器件的型號； 2.根據(jù)控制需要盡可能的選擇性價比高的PLC 的類型； 3.統(tǒng)計PLC控制系統(tǒng)的輸入及輸出點數(shù)并繪制輸入/輸出分配表； 4.根據(jù)控制系統(tǒng)的設(shè)計要求編輯梯形圖； 5.進行觸摸屏的界面設(shè)計，界面應(yīng)做到方便用戶操作； 6.控制柜有關(guān)元件的排列、布線設(shè)計，及操作臺的設(shè)計； 7.PLC控制系統(tǒng)的程序編寫使用所明書。PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的步驟游樂設(shè)備大擺錘運動方案為：（1）初始狀

7、態(tài)：音樂、電鈴、座椅、彩燈都處于斷電狀態(tài)。大擺錘的懸臂（擺桿）和轉(zhuǎn)盤都處于停止狀態(tài)。（2）啟動狀態(tài)：啟動時為了保證乘客的安全，必須先響鈴，30秒后再關(guān)閉座椅，然后播放音樂與彩燈。最后懸臂擺動，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動。（3）停止操作：如果設(shè)備不出故障，啟動10分鐘后停止，停止時應(yīng)先停止轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動與擺臂的擺動，使其都處于起始狀態(tài)，即大約1分鐘后再響鈴、 關(guān)閉彩燈、音樂，并打開座椅。（4）當系統(tǒng)出故障時，要求電動機斷電停轉(zhuǎn)，擺桿并回到起始位置，機械停穩(wěn)后打開座椅方便游客離開。PLC控制系統(tǒng)組成：PLC 控制系統(tǒng)主要由硬件部分和軟件部分組成1.硬件部主要包括：PLC、變頻器、觸摸屏、變壓器、交流接觸器、斷路器、熔斷器

8、等元器件的選型， 輸入/輸出模塊的選擇，輸入及輸出設(shè)備的選擇等，及接線等工作。I/O點的分配內(nèi)容功能地址數(shù)量輸入設(shè)備M1啟動X01M2啟動X11M3啟動X21M1停止X31M2停止X41M3停止X51電鈴開關(guān)X61座椅開關(guān)X71彩燈開關(guān)X101音樂開關(guān)X111輸出設(shè)備KM1Y01KM2Y11KM3Y21KA1Y31KA2Y41KA3Y51KA4Y61大擺錘的技術(shù)數(shù)據(jù)名稱數(shù)值名稱數(shù)值轉(zhuǎn)盤直徑R=5m規(guī)格10*10m旋轉(zhuǎn)速度3-5r/min占地面積16m*11m擺動角度90額定載客16人電機總功率13.5kw電壓380v高度8m總量50000kg研究工作進度：第12周：查找資料，翻譯有關(guān)技術(shù)資料，

9、編寫開題報告。第36周：分析游樂設(shè)備（大擺錘）的控制系統(tǒng)，進行設(shè)計方案的論證、分析和比較工作。第79周：確定方案，進行控制系統(tǒng)硬件設(shè)計，電動機、PLC 及變頻器選型。第10-11周：流程圖的繪制和通訊協(xié)議編寫。第12-13周：PLC程序及變頻器的編寫和調(diào)試。第14-15周：撰寫設(shè)計說明書。第16-17周：準備進行答辯工作?？刂葡到y(tǒng)接線簡圖：PLC軟件設(shè)計軟件系統(tǒng)設(shè)計的步驟1. 了解被控制機械的運動過程及要求；2. 通過其運動過程編寫PLC控制邏輯關(guān)系圖；3. 選擇編程語言與編程工具4. 根據(jù)邏輯關(guān)系圖編程并模擬調(diào)試；5. 觸摸屏設(shè)計，并與PLC程序進行模擬調(diào)試；6. 現(xiàn)場調(diào)試與運行；7. 編寫

10、技術(shù)文件。運動流程圖觸摸屏界面設(shè)計使用SKWorkshop編程軟件在計算機上給觸摸屏進行自定義畫面，然后通過RS-232通口將設(shè)計的自定義畫面輸送給觸摸屏。觸摸屏與PLC通過RS-422接口進行數(shù)據(jù)通信。設(shè)計步驟如下1.新建工程對話框2.通信設(shè)定對話框3一般參數(shù)設(shè)置4.畫面設(shè)計控制界面的設(shè)計調(diào)試界面的設(shè)計現(xiàn)場的調(diào)試與運行 應(yīng)用程序全部寫入PLC后，先不接通現(xiàn)場設(shè)備，先運行PLC應(yīng)用程序進行模擬性的調(diào)試，當PLC模擬調(diào)試沒有錯誤時， 接通外部控制設(shè)備，進行現(xiàn)場設(shè)備試運行。相反，如果PLC 應(yīng)用程序模擬調(diào)試不成功，則先要對PLC應(yīng)用程序進行修改， 直至模擬成功，再進行現(xiàn)場調(diào)試。 進行現(xiàn)場調(diào)試時，按照“先局部后整體”的調(diào)試辦法，一步一步對設(shè)備調(diào)試并運轉(zhuǎn)，同時對其調(diào)試的結(jié)果進行登記。調(diào)試界面的設(shè)計調(diào)試界面的設(shè)計主要參考文獻：1周軍 電氣控制及PLC2007北械工業(yè)2張鳳珊2003電氣控制及可編程控制器 北京：中國輕工業(yè)3齊占慶電氣控制技術(shù) 北械工業(yè)20024熊幸明電氣控制與PLC