PLC喷泉自动喷泉的PLC控制Word文档下载推荐.docx
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摘要
在游人和居民经常光顾的地方,如公园、广场、旅游景点和一些知名建筑前,经常会修建一些喷泉供人们休闲,观赏,这些喷泉按一定的规律改变喷水式样。
本设计以三菱FX2N系列的PLC为控制器,设计了一个能变换四种式样的喷泉,详细介绍了系统的硬件配置、设计方案、软件流程图、梯形图和。
当控制要求发生变化时,只需对程序做改动就行了,不必该变硬件接线图或只需微小改动即可,方便简单。
关键词:
喷泉PLC
1系统描述与控制要求
随着人民生活水平的提高,城市环境建设日益为人们所重视。
喷泉作为一种观赏性较高的艺术水景,不断出现在城市广场、居民小区、公园等场所。
它不仅可以增加空气湿度,减少空气中的尘埃,降低空气温度,更为人们生活增添了不少情趣。
自动控制喷泉能自动且连续的改变其形态,呈现丰富多彩的花样变化,从而给人以美好的视觉感受。
由单片机或可编程控制器PLC组成的小型喷泉系统在软件与硬件上均可较好地满足控制喷泉花样变化的要求。
由计算机作为上位机,PLC或单片机作为下位机的自动喷泉系统在功能上大大超越了传统的喷泉系统,PLC完成对喷泉现场的造型或灯光的控制。
并向计算机发送实时控制数据。
上位计算机实现喷泉花样监控等功能。
自动喷泉控制的实现方法很多,本设计题目为基于可编程逻辑控制器(PLC)的喷泉控制系统,用PLC,不仅能够进行多种水型切换,而且能将各种水型,按照预先设定的排列组合进行控制程序的设计,通过计算机运行控制程序发出控制信号。
通过上位机(PC)与PLC之间的通讯来监控喷泉的状态与效果,进而控制电动机,以达到顺利实现工业控制的要求与目的,同时还要达到低功耗、高性价比、运行安全可靠等基本要求。
本设计的基本要求:
有16个彩灯代表16个喷头,有4个选择按钮,如下图所示。
实现四种以上的自动喷泉花样。
2设计方案
2.1单片机喷泉控制系统
单片机也成为单片机微型计算机,是把微型计算机的各部件——中央处理器、存储器、输入输出接口电路、定时器/计数器等制作在一块集成电路芯片上,构成一个完整微型计算机。
由于单片机在一块小芯片上就集成了一台计算机有具备的功能,所以其在工业控制中占据很重要的地位。
它具有超小型化、结构紧凑、抗干扰能力强等优势。
特别适用于实时工业测量控制、智能化仪器仪表和家用电器控制等应用系统。
单片机控制系统用于喷泉控制是完全可行的,它可以通过定时器/计数器队喷泉喷射的时间进行控制,并且也可以串行接口与上位机进行通讯。
由于单片机的价格比较便宜,所以大批量生产时的性能价格比很高。
但由于单片机需要附属很多的外围电路,对电路的设计水平要求很高,否则便很可能降低系统的稳定性。
而且,由于喷泉控制系统很少会有批量生产的情况,对于小规模制作时,PCB印刷电路板的制作成本是很高的。
综上所诉,此次设计采用单片机控制系统不是最佳方案。
2.2工控机喷泉控制系统
工控机即工业控制计算机,工程机是专门为工业现场设计的计算机,而工业现场一般具有强烈的震动,灰尘特别多,另有很高的电磁力干扰等特点,且一般工厂均是连续作业急一年中一般没有休息。
因此,工控机与普通计算机相比必须具有以下特点:
1)机箱采用钢结构,有较高的防磁、防尘、防冲击的能力。
2)机箱有专用底板,底板上有PCI和ISA插槽。
3)机箱有专门电源,电源有较强的抗干扰能力。
4)要求具有长时间工作能力。
对于工控机作为喷泉系统,由于喷泉控制系统的环境相对工业控制的环境要好得多,而且喷泉控制系统队连续长时间工作的能力要求不是很高。
用工控机设计喷泉系统实属大材小用。
而且工控机的价格较同层次的PC机要偏高,这样就增加了系统的成本,降低了整体的性价比。
2.3PLC喷泉控制系统
可编程逻辑控制器以存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令;
并通过数字输入和输出操作,来控制各类机械或生产过程。
用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求,并事先存入PLC的用户程序存储器中。
运行时按存储程序的容逐条执行,以完成工艺流程要求的操作。
一个PLC的控制器,可以接收几千个I/O点。
对于喷泉控制系统这样,被控对象是设备连锁、回路很少,采用PLC较为合适。
PLC由于采用通用监控软件,在组态软件设计方面要容易一些。
且PLC通常都支持现场总线,会使得系统通信得到有利保障,更适合实现上位机的远程监控。
目前适用于喷泉控制的中小型PLC种类繁多,价格低廉。
使设计者会有更多的选择余地。
系统整体造价会比工控机低,而且不会降低系统的稳定性。
经过以上三种控制系统的可行性分析可以看出,以PLC为下位机,PC机为上位机组成的控制系统是此次设计喷泉控制系统的最佳方案。
2.4总体实现方案
根据设计要求,该喷泉控制系统由PLC下位机与上位机PC组成,PLC对喷泉的水泵进行时序控制,产生各种不同的喷水造型。
需设计四种不同的喷泉类型。
上位机编写组态软件对喷泉的工作状态进行实时监控。
四种花样喷泉实现顺序:
样式一:
①按下启动按钮X0,再按下K1按钮选择花样喷泉1模式
②6号喷头先喷,2s后10号喷
③2s后11号喷,1s后7号喷喷
④同时喷10s后,6、10、11、7都停
⑤重复循环②--④步骤
样式二:
①按下K2选择花样喷泉2模式
②3号喷头先喷,4s后14号喷
③4s后12号喷头喷,4s后5号喷
④3、14、12、5同时喷20s
样式三:
①按下K3选择花样喷泉3模式
②2、15同时先喷
③2s后8、9同时喷
④2、15、8、9持续喷10秒
样式四:
①按下K4选择花样喷泉4模式
②1、2、3、4、8、12、16、15、14、13、9、5同时喷
③10s后同时停
④重复循环②--③步骤
3I/O分配表
X0
启动按钮
X1
停止按钮
X2
K1按钮花样1
X3
K2按钮花园2
X4
K3按钮花样3
X5
K4按钮花样4
Y1
1号喷头
Y2
2号喷头
Y3
3号喷头
Y4
4号喷头
Y5
5号喷头
Y6
6号喷头
Y7
7号喷头
Y20
8号喷头
Y21
9号喷头
Y10
10号喷头
Y11
11号喷头
Y12
12号喷头
Y13
13号喷头
Y14
14号喷头
Y15
15号喷头
Y16
16号喷头
4外部接线图
5梯形图
6系统调试
PLC程序的调试可分为模拟调试和现成调试两个过程,再次之前首先对PLC外部接线做仔细检查,这一环节很重要,外部接线一定要准确,也可用事先编号的试验程序对外部设备做扫描通电检查来检查接线故障,为了安全,最好将主电路断开,当确认接线无误后再连接主电路,将模拟调试好的程序送人用户存储器进行调试,直到各部分功能正常,并能协调一致的完成整体的控制功能为止。
将所设计的程序输入PLC中,将PLC设定在RUN状态,即可进行调试。
初次调试并不成功,在没接触过实践之前的理论上的程序以与梯形图都自认为是能实现的,将程序输入后,运行结果并不理想,在完成一部分动作后便不会往下执行了,错误的原因在于没有考虑循环的整个回路所需要的时间,即运行每条指令所需要的时间;
另外,在梯形图的设计中们没有考虑到上下级来接的关系,在暂停的时候所用的触发信号只是短暂的一个脉冲,在没有保证定时器定时完毕的情况下就将定时器断开了,所以定时器也就不起作用了。
经过多次修改后,将课程设计的要求完成,并进一步简化了设计思路。
在保证要求功能实现的前提下,尽量简化梯形图程序。
设计心得
通过这一周的课程设计,我掌握了更多关于自动控制系统的知识,明白了自动喷泉控制系统的组成,三菱系列PLC的功能与特点。
使我更深入的学习了电气控制系统与可编程控制器这门课程,熟练掌握了PLC的使用。
并且由于希望更好的完成此次设计使我搜索了很多这方面的资料,使我对自动喷泉控制系统的设计制作过程有了很深的认识。
对一个系统的设计步骤有了清楚的了解,并且掌握了一个系统的设计过程。
学会了如何发现问题、解决问题。
并在查阅资料的过程中对问题的认识和问题的解决提出了新的见解,分析问题出现的原因,使得对问题的理解更加深刻。
同时在老师的指导过程中向老师学习到了解决问题的新方法、新思路。
总之,经过这段时间的课程设计,使我在可编程控制这方面受益匪浅。
参考文献
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清华大学,2005.6
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[7]宋德玉.可编程序控制器原理与应用系统设计技术.:
冶金工业,2001
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