花式噴泉的PLC控制畢業(yè)設(shè)計(jì)(共15頁(yè))

1、 PAGE 13湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) PAGE 1課 題： PLC 控制(kngzh)的花樣噴泉 指導(dǎo)(zhdo)教師： 張虹 學(xué) 生： 唐錦鳴 專 業(yè)： 電氣(dinq)自動(dòng)化 班 級(jí)： 13自動(dòng)化01班 學(xué) 號(hào)： 2013100329 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院教務(wù)處制 二一五年十月目錄(ml) TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc280524737 摘要(zhiyo) PAGEREF _Toc280524737 h 1 HYPERLINK l _Toc280524738 第1章 緒 論 PAGEREF _Toc280524738 h 1 HYPERLINK

2、l _Toc280524739 1.1噴泉(pnqun)的發(fā)展和狀況 PAGEREF _Toc280524739 h 1 HYPERLINK l _Toc280524743 1.2噴泉的種類 PAGEREF _Toc280524743 h 3 HYPERLINK l _Toc280524744 1.3噴泉中的一些新技術(shù) PAGEREF _Toc280524744 h 3 HYPERLINK l _Toc280524745 1.4設(shè)計(jì)的主要研究?jī)?nèi)容及安排 PAGEREF _Toc280524745 h 4 HYPERLINK l _Toc280524746 第2章 方案分析 PAGEREF _T

3、oc280524746 h 5 HYPERLINK l _Toc280524747 2.1主控制器方案分析 PAGEREF _Toc280524747 h 5 HYPERLINK l _Toc280524748 2.2噴泉控制方案分析 PAGEREF _Toc280524748 h 5 HYPERLINK l _Toc280524749 2.3噴泉的控制要求 PAGEREF _Toc280524749 h 6 HYPERLINK l _Toc280524750 第3章 花式噴泉的硬件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc280524750 h 7 HYPERLINK l _Toc280524751 3

4、.1硬件的概況及選擇 PAGEREF _Toc280524751 h 7 HYPERLINK l _Toc280524752 3.1.1PLC PAGEREF _Toc280524752 h 7 HYPERLINK l _Toc280524757 第4章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc280524757 h 17 HYPERLINK l _Toc280524758 4.1花式噴泉的PLC順序功能圖 PAGEREF _Toc280524758 h 17 HYPERLINK l _Toc280524759 4.2花式噴泉的I/O分配 PAGEREF _Toc280524759 h 18

5、HYPERLINK l _Toc280524760 4.3PLC的I/O地址分配簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc280524760 h 19 HYPERLINK l _Toc280524761 4.4PLC的I/O接線圖 PAGEREF _Toc280524761 h 19 HYPERLINK l _Toc280524763 4.5梯形圖 PAGEREF _Toc280524763 h 21 HYPERLINK l _Toc280524764 總結(jié) PAGEREF _Toc280524764 h 22 HYPERLINK l _Toc280524765 致謝 PAGEREF _Toc280524

6、765 h 23 HYPERLINK l _Toc280524766 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc280524766 h 24摘要(zhiyo)花式(hu sh)噴泉是近年來出現(xiàn)的一種園林建筑(yun ln jin zh)與花式觀賞相結(jié)合的一種產(chǎn)物。隨著可編程控制器在我國(guó)的迅速發(fā)展，對(duì)花式噴泉的控制要求也越來越高，使得越來越多的控制部分需要可編程控制器來實(shí)現(xiàn)。本文結(jié)合任務(wù)設(shè)計(jì)書的要求，以花式噴泉為研究對(duì)象，采用了三菱FX-2N系列PLC作為噴泉的控制器。對(duì)花式噴泉的控制系統(tǒng)的總體功能進(jìn)行了分析，闡述了可編程控制器的組成和工作原理。提出了噴泉硬件的各組成模塊及詳細(xì)的硬件模塊設(shè)計(jì)方案，并對(duì)控

7、制方式進(jìn)行了設(shè)計(jì)和程序的編寫。本設(shè)計(jì)改善了噴泉系統(tǒng)的控制品質(zhì)，并真正地達(dá)到了實(shí)時(shí)控制的要求。關(guān)鍵詞：PLC；噴泉；控制系統(tǒng)PAGE 第1章 緒 論1.1噴泉(pnqun)的發(fā)展和狀況(zhungkung)國(guó)內(nèi)在二十世紀(jì)八十年代以前，噴泉只是建筑給排水和園林造景專業(yè)的一個(gè)技術(shù)細(xì)節(jié)，從設(shè)計(jì)到產(chǎn)品制作，工程安裝都沒有(mi yu)形成規(guī)模。只是在展覽館等公共建筑和公園里能見到一些中、小噴泉，產(chǎn)品的水平也是簡(jiǎn)單、粗放的。二十世紀(jì)八十年以后，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)和發(fā)展，人民生活水平的提高，一些城市的城建、園林主管部門在城市建設(shè)、改造的過程中，以及環(huán)境的美化和文化氛圍的營(yíng)造上對(duì)噴泉提出了求新的要求，一部分建

8、筑、園林、水利的設(shè)計(jì)院、研究所及大專院校，綜合了土建結(jié)構(gòu)、給排水、機(jī)電控制等傳統(tǒng)的專業(yè)技術(shù)，加上當(dāng)時(shí)先進(jìn)的單片機(jī)，通過電磁閥和直流電機(jī)調(diào)速實(shí)行變量控制，設(shè)計(jì)出一批噴泉、水景。得到了良好的社會(huì)反映和社會(huì)效益。在這個(gè)時(shí)期，一些噴泉設(shè)備專業(yè)加工廠和公司開始組建、發(fā)展，為噴泉的專業(yè)化發(fā)展提供了力量，打下了基礎(chǔ)。二十世紀(jì)九十年代以后，社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，全國(guó)城市建設(shè)速度加快，人們也追求高質(zhì)量的文化生活和環(huán)境美。市場(chǎng)的需求推動(dòng)了噴泉行業(yè)的發(fā)展。噴泉走出公園、園林的圍墻和廣場(chǎng)的中心，深入延伸到人們的各個(gè)社會(huì)活動(dòng)場(chǎng)所。許多噴泉專業(yè)的生產(chǎn)廠商和專業(yè)公司，在這段時(shí)間內(nèi)應(yīng)運(yùn)而生，迅速發(fā)展起來。專業(yè)技術(shù)人員把計(jì)

9、算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)，以及聲、光、電、霧、火、激光、音樂、水幕電影等學(xué)科的技術(shù)應(yīng)用到噴泉之中，1.2噴泉的種類噴泉景觀概括來說可以分為兩大類：一是因地制宜，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形結(jié)構(gòu)，仿照天然水景制作而成，如：壁泉、涌泉、霧泉、管流、溪流、瀑布、水簾、跌水、水濤、漩渦等。二是完全依靠噴泉設(shè)備人工造景。這類水景近年來在建筑領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，發(fā)展速度很快，種類繁多，普通噴泉分音樂噴泉、程控噴泉、旱地噴泉、跑動(dòng)噴泉、光亮噴泉、趣味噴泉、激光水幕電影、超高噴泉等。1.3噴泉中的一些(yxi)新技術(shù)漂浮式：整座水景噴泉的管道系統(tǒng)全部安裝在浮箱上，所以噴泉設(shè)備(shbi)的運(yùn)行不受季節(jié)性水位高低的影響。漂浮式噴泉制作、安

10、裝工藝技術(shù)性強(qiáng)，但維護(hù)方便，易于保養(yǎng)。在大型自然湖泊或各種人工湖中廣泛應(yīng)用。跑泉：多個(gè)噴頭，按時(shí)序控制，構(gòu)成各種( zhn)形態(tài)瞬時(shí)變化的水型?？梢孕纬膳軇?dòng)、跳動(dòng)、波動(dòng)等形狀，又可以成固定造型的噴水形態(tài)，氣勢(shì)雄偉，變化多端。水幕激光：采用特殊的入映機(jī)播放，使用的影片也是專門為水幕電影特制的影帶。由于電影的屏幕是透明的水膜，因此在電影播放時(shí)會(huì)有一種特殊的光學(xué)效果，屏幕的視覺穿透性可使畫面具有一種立體感，影片的內(nèi)容可與水面巧妙的結(jié)合，更有一種身臨其境般的奇幻感覺。1.4設(shè)計(jì)的主要研究?jī)?nèi)容及安排本文根據(jù)生活當(dāng)中出現(xiàn)的一些情況，以花式噴泉為研究對(duì)象，結(jié)合了大量資料及文獻(xiàn)，研究花式噴泉的控制問題，整理出

11、一套可行性較高的噴泉控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)的研究?jī)?nèi)容主要包括了噴泉的發(fā)展情況及所存在的一系列問題；噴泉控制系統(tǒng)的組成；花式噴泉的控制任務(wù)和要求；花式噴泉的硬件配置。第2章 方案(fng n)分析2.1主控制器方案(fng n)分析方案(fng n)：使用三菱FX2N系列控制花式噴泉自20世紀(jì)60年代中期以來PLC產(chǎn)品在電力、冶金、化工等行業(yè)發(fā)揮了重大作用,尤其近20年來計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展,不斷成倍擴(kuò)大的功能和成倍降低的價(jià)格,使PLC、通訊聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、過程控制軟件都獲得了長(zhǎng)足的進(jìn)步,也使PLC的廣泛應(yīng)用成為可能。PLC的優(yōu)點(diǎn)很多，主要包括：編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)；功能強(qiáng)、性能價(jià)格比高；硬件配套齊全、用

12、戶使用方便、適應(yīng)性強(qiáng)；可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)；系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少；維修工作量低、維修方便；體積小、能耗低等。而且PLC在各個(gè)工業(yè)部門的應(yīng)用范圍都得到了擴(kuò)展。2.2噴泉控制方案分析方案：三組噴頭交替噴水此方案使用的噴頭有三組，共12個(gè)噴頭，每組4個(gè)。三組噴頭組成一定的形狀，并在PLC的控制下交替噴水，具體情況見圖2-1圖2-1三組噴頭示意圖2.3噴泉(pnqun)的控制要求有123三組噴頭(pntu)，一點(diǎn)開關(guān)控制啟動(dòng)，啟動(dòng)后，1組先噴五秒，然后23兩組同時(shí)噴且1組停，五秒后2組停，在五秒后3組停，而12兩組又同時(shí)噴，再經(jīng)過兩秒，3組也開始噴，持續(xù)五秒后，全部停止噴水，再過三秒后重復(fù)

13、前述過程。第3章 花式噴泉的硬件(yn jin)設(shè)計(jì)3.1硬件的概況及選擇3.1.1PLC (1) PLC的構(gòu)成從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。（2）PLC的特點(diǎn) 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。 PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)(jsh)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。 配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng) PL

14、C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(chǎng)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(yùn)算能力(nngl)，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)(wih)方便，容易改造 PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)

15、備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)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(chǎng)合。 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(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。（3）PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟 1）分析被控對(duì)象并提出控制要求 機(jī)電專業(yè)技術(shù)論壇 詳細(xì)分析被控對(duì)象的工藝過程及工作特點(diǎn)，了解被控對(duì)象機(jī)、電、液之間的配合，提出被控對(duì)象對(duì)PLC控制系統(tǒng)的控制要求，確定控制方案，擬定設(shè)計(jì)任務(wù)書。 2）確定輸入輸出設(shè)備 CAD/CAM

16、技術(shù) 根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，確定系統(tǒng)所需的全部輸入設(shè)備（如：按紐、位置開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)及各種傳感器等）和輸出設(shè)備（如：接觸器、電磁閥、信號(hào)指示燈及其它執(zhí)行器等），從而確定與PLC有關(guān)的輸入/輸出設(shè)備，以確定PLC的I/O點(diǎn)數(shù)。 3）選擇PLC 機(jī)電專業(yè)技術(shù)網(wǎng)PLC選擇包括對(duì)PLC的機(jī)型、容量、I/O模塊、電源等的選擇。 4）分配I/O點(diǎn)并設(shè)計(jì)PLC外圍硬件線路 CAD/CAM技術(shù)1.分配I/O點(diǎn) 機(jī)電專業(yè)技術(shù)論壇 畫出PLC的I/O點(diǎn)與輸入輸出設(shè)備的連接圖或?qū)?yīng)關(guān)系表，該部分也可在第2步中進(jìn)行。 電氣技術(shù) 2.設(shè)計(jì)PLC外圍硬件線路 機(jī)電專業(yè)技術(shù)論壇 畫出系統(tǒng)其它部分的電氣線路圖，包括主電路和未進(jìn)

17、入PLC的控制電路等。 資源下載 由PLC的I/O連接圖和PLC外圍電氣線路圖組成系統(tǒng)的電氣原理圖。到此為止系統(tǒng)的硬件電氣線路已經(jīng)確定。 5）程序設(shè)計(jì) 資源下載1. 程序設(shè)計(jì) CAD/CAM技術(shù)根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，采用合適的設(shè)計(jì)方法來設(shè)計(jì)PLC程序。程序要以滿足系統(tǒng)控制要求為主線，逐一編寫實(shí)現(xiàn)各控制功能或各子任務(wù)的程序，逐步完善系統(tǒng)指定的功能。除此之外，程序通常還應(yīng)包括以下內(nèi)容： 機(jī)電專業(yè)技術(shù)論壇1）初始化程序。在PLC上電后，一般都要做一些初始化的操作，為啟動(dòng)作必要(byo)的準(zhǔn)備，避免系統(tǒng)發(fā)生誤動(dòng)作。初始化程序的主要內(nèi)容有：對(duì)某些數(shù)據(jù)區(qū)、計(jì)數(shù)器等進(jìn)行清零，對(duì)某些數(shù)據(jù)區(qū)所需數(shù)據(jù)進(jìn)行恢復(fù)，對(duì)某

18、些繼電器進(jìn)行置位或復(fù)位，對(duì)某些初始狀態(tài)進(jìn)行顯示等等。 機(jī)電專業(yè)技術(shù)論壇 2）檢測(cè)、故障診斷和顯示等程序。這些程序相對(duì)獨(dú)立，一般在程序設(shè)計(jì)基本完成時(shí)再添加。 電氣技術(shù) 3）保護(hù)和連鎖程序。保護(hù)和連鎖是程序中不可缺少的部分，必須認(rèn)真加以考慮。它可以避免由于非法操作而引起的控制邏輯混亂，。 機(jī)電專業(yè)技術(shù)論壇2. 程序模擬調(diào)試 機(jī)電專業(yè)技術(shù)網(wǎng) 程序模擬調(diào)試的基本思想是，以方便的形式模擬產(chǎn)生現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀態(tài)，為程序的運(yùn)行創(chuàng)造必要的環(huán)境條件。根據(jù)產(chǎn)生現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的方式不同，模擬調(diào)試有硬件模擬法和軟件模擬法兩種形式。 電氣技術(shù) 1）硬件模擬法是使用一些硬件設(shè)備（如用另一臺(tái)PLC或一些輸入器件等）模擬產(chǎn)生現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)，

19、并將這些信號(hào)以硬接線的方式連到PLC系統(tǒng)的輸入端，其時(shí)效性較強(qiáng)。 電氣技術(shù) 2）軟件模擬法是在PLC中另外編寫一套模擬程序，模擬提供現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，其簡(jiǎn)單易行，但時(shí)效性不易保證。模擬調(diào)試過程中，可采用分段調(diào)試的方法，并利用編程器的監(jiān)控功能。 6）硬件實(shí)施 CAD/CAM技術(shù)硬件實(shí)施方面(fngmin)主要是進(jìn)行控制柜（臺(tái)）等硬件的設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)施工。主要內(nèi)容有： 機(jī)電專業(yè)技術(shù)網(wǎng)1) 設(shè)計(jì)控制柜和操作臺(tái)等部分的電器布置圖及安裝接線圖。 CAD/CAM技術(shù) 2)設(shè)計(jì)系統(tǒng)各部分之間的電氣互連圖。 資源下載 3)根據(jù)施工圖紙進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)接線，并進(jìn)行詳細(xì)檢查。 機(jī)電專業(yè)技術(shù)網(wǎng) 由于程序設(shè)計(jì)與硬件實(shí)施可同時(shí)進(jìn)行，因此P

20、LC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)周期可大大縮短。 7）聯(lián)機(jī)調(diào)試 資源下載 聯(lián)機(jī)調(diào)試是將通過模擬調(diào)試的程序進(jìn)一步進(jìn)行在線統(tǒng)調(diào)。聯(lián)機(jī)調(diào)試過程應(yīng)循序漸進(jìn)，從PLC只連接輸入設(shè)備、再連接輸出設(shè)備、再接上實(shí)際負(fù)載等逐步(zhb)進(jìn)行調(diào)試。如不符合要求，則對(duì)硬件和程序作調(diào)整。通常只需修改部份程序即可。 CAD/CAM技術(shù) 全部調(diào)試完畢后，交付試運(yùn)行。經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)行，如果工作正常、程序不需要修改，應(yīng)將程序固化到EPROM中，以防程序丟失。8）整理和編寫技術(shù)文件 資源下載 技術(shù)文件包括設(shè)計(jì)說明書、硬件原理圖、安裝接線圖、電氣元件明細(xì)表、PLC程序以及使用說明 （8）對(duì)PLC結(jié)構(gòu)形式的選擇在相同(xin tn)功能和相同I

21、/O點(diǎn)數(shù)據(jù)的情況下，整體式比模塊式價(jià)格低。但模塊式具有功能擴(kuò)展靈活，維修方便（換模塊），容易判斷故障等優(yōu)點(diǎn)，要按實(shí)際需要選擇PLC的結(jié)構(gòu)形式。本設(shè)計(jì)(shj)采用三菱FX-2N48。該P(yáng)LC屬于(shy)中型PLC，功能強(qiáng)大，控制能力好，性價(jià)比高。第4章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.1花式噴泉的PLC順序功能圖圖4-1系統(tǒng)控制流程按下啟動(dòng)按鈕，噴泉裝置進(jìn)入準(zhǔn)備工作狀態(tài)，若不按，則回到初始狀態(tài)。如按下啟動(dòng)開關(guān)，噴泉按照設(shè)定的程序開始運(yùn)行。如果按下停止按鈕，系統(tǒng)則停止運(yùn)行，如果不按停止按鈕，系統(tǒng)則按照選擇的花樣繼續(xù)運(yùn)行下去直到按下停止按鈕。4.2花式噴泉的I/O分配噴泉的I/O分配見表4-1。表4-1花式噴

22、泉的I/O分配表 輸入 啟動(dòng)按鈕 X1 停止按鈕 X2 輸出 第1組噴泉 Y1 第2組噴泉 Y2 第3組噴泉 Y3 4.3PLC的I/O地址(dzh)分配簡(jiǎn)介I/O模塊分為(fn wi)數(shù)字量輸入、數(shù)字量輸出、模擬量輸入和模擬量輸出4類。CPU分配給數(shù)字量I/O模塊的地址以字節(jié)為單位，一個(gè)字節(jié)由8個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)組成。擴(kuò)展模塊I/O點(diǎn)的字節(jié)地址由I/O的類型和模塊在同一類I/O模塊鏈中的位置來決定。4.4PLC的I/O接線圖 根據(jù)控制要求(yoqi)，PLC控制系統(tǒng)選用三菱公司FX-2N系列，其I/O端子電氣接線圖如上圖所示。4.6梯形圖 總結(jié)(zngji)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們從大學(xué)畢業(yè)生走向未來重要的一步。從最初(zuch)的選題，開題到完成設(shè)計(jì)。其間，查找資料，老師