花式噴水池的設(shè)計說明書

./唐山學(xué)院測控技術(shù)與系統(tǒng)課程設(shè)計題目花式噴水池的PLC控制系<部>機(jī)電工程系班級08測控本2姓名學(xué)號指導(dǎo)教師2012年2月27日至3月920XX3月7日測控技術(shù)與系統(tǒng)課程設(shè)計任務(wù)書一、設(shè)計題目、容及要求1、設(shè)計題目：花式噴水池的PLC控制2、設(shè)計容：用PLC對噴水池進(jìn)行控制,按下啟動按鈕噴水裝置開始工作,按下停止按鈕則停止工作,工作方式由選擇開關(guān)和單步/連續(xù)開關(guān)決定。方式選擇開關(guān)用來選擇噴水花樣,單步/連續(xù)開關(guān)在單步位置時,噴水池只運行一次,在連續(xù)位置時則一直繼續(xù)下去。3、設(shè)計要求：<1按下啟動按鈕噴水裝置開始工作,按下停止按鈕則停止工作,工作方式由選擇開關(guān)和單步/連續(xù)開關(guān)決定；<2單步/連續(xù)開關(guān)在單步位置時,噴水池只運行一次,在連續(xù)位置時則一直繼續(xù)下去；<3方式選擇開關(guān)用來選擇噴水花樣1～4號噴水管的工作方式按控制程序運行；1選擇開關(guān)在位置"1"時,按下啟動按鈕后,4號噴水,延時2s后,3號也噴水,延時2s后,2號接著噴水,再延時2s,1號噴水,再一起噴水15s后停下。若運行在連續(xù)狀態(tài)時,將繼續(xù)循環(huán)下去。2選擇開關(guān)在位置"2"時,按下啟動按鈕后,1號噴水,延時2s后,2號噴水,延時2s后,3號噴水,再延時2s后,4號噴水,再一起噴水30s后停下。若運行在連續(xù)狀態(tài)時,將繼續(xù)循環(huán)下去。3選擇開關(guān)在位置"3"時,按下啟動按鈕后,1、3號同時噴水,延時3s后,2、4號噴水,1、3號停止噴水；交替運行5次后,1~4號全噴水,30s后停下。若運行在連續(xù)狀態(tài)時,將繼續(xù)循環(huán)下去。4選擇開關(guān)在位置"4"時,按下啟動按鈕后,噴水池1~4號水管的工作順序為：1→2→3→4按順序延時2s噴水,然后一起噴水30s,1、2、3和4號分別延時2s停止噴水,再延時1s,由4→3→2→1反向順序延時2s噴水,然后一起噴水30s停止。若運行在連續(xù)狀態(tài)時,將繼續(xù)循環(huán)下去。<4不論在什么工作方式下,按停止按鈕噴水池將停止運行。二、設(shè)計原始資料三、要求的設(shè)計成果〔課程設(shè)計說明書、設(shè)計實物、圖紙等1．根據(jù)設(shè)計容撰寫《測控技術(shù)與系統(tǒng)課程設(shè)計報告》,要求不低于5000字。2.繪制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖<A3,標(biāo)題欄用標(biāo)準(zhǔn)格式>；3.繪制電氣原理圖包括主電路、PLC外部I/O接線圖<A3>。四、進(jìn)程安排從20XX2月27日到20XX3月9日序號項目具體容時間〔天1明確任務(wù)1了解設(shè)計任務(wù)書2借閱圖書資料12總體方案設(shè)計及PLC選型1熟悉設(shè)計題目2查閱相關(guān)資料,進(jìn)行PLC選型、電器元件選型23接線圖設(shè)計分配PLC的I/O點,設(shè)計I/O電氣接口連接圖14狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖、梯形圖設(shè)計繪制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖、梯形圖45撰寫設(shè)計報告撰寫不少于5000字的《測控系統(tǒng)課程設(shè)計報告》2五、主要參考資料[1]漆漢宏.PLC電氣控制技術(shù).：機(jī)械工業(yè),2010.[2]廖常初.PLC編程及應(yīng)用.：大學(xué),2002.[3]羅宇航.流行PLC實用程序及設(shè)計.：電子科技大學(xué),2001.[4]郁漢琪.電氣控制與可編程序控制器應(yīng)用技術(shù).：東南大學(xué),2009.[5]萬忠.可編程序控制器應(yīng)用技術(shù).：化學(xué)工業(yè),2001.指導(dǎo)教師〔簽名：教研室主任〔簽名：課程設(shè)計成績評定表出勤情況出勤天數(shù)缺勤天數(shù)成績評定出勤情況及設(shè)計過程表現(xiàn)〔20分課設(shè)答辯〔20分設(shè)計成果〔60分總成績〔100分提問〔答辯問題情況綜合評定指導(dǎo)教師簽名：年月日目錄1概述12課程設(shè)計介紹22.1課程設(shè)計目的22.2設(shè)計任務(wù)和要求23電氣控制電路設(shè)計43.1主回路的設(shè)計43.2PLC的選型43.2.1I/O總點數(shù)的確定43.2.2I/O點信號性質(zhì)分析43.2.3用戶存儲器容量的估算53.3確定電動機(jī)傳動控制方案,確定電動機(jī)53.4電氣元件的選擇64I/O地址分配及外部接線圖74.1I/O地址分配74.2I/O外部接線圖74.3工作流程圖84.4梯形圖95設(shè)計總結(jié)及心得體會12參考文獻(xiàn)13.1概述隨著城市化進(jìn)程的加速,花式噴泉可以在人們周圍隨處可見。比如廣場,大廈,小區(qū)等。花式噴泉是人造小氣候,在炎熱的夏日可以起到增濕和降溫的作用；也為水體充氧,有利于水體增加自凈能力,起到防止水體黑臭的作用?；ㄊ絿娙\行的靈活性是評價花式噴泉優(yōu)劣的關(guān)鍵,而這與花式噴泉的控制系統(tǒng)息息相關(guān)。花式噴泉可以根據(jù)自己的設(shè)計,設(shè)計出各種各樣的花樣,加上燈光,能給人有種不錯的視覺享受在許多休閑廣場、景區(qū)或游樂場里,經(jīng)?？吹絿娝匕匆欢ǖ囊?guī)律噴水或變化式樣,若在夜晚配上各種彩色的燈光顯示,更加迷人。設(shè)計一花式噴水池,采用PLC控制是比較方便的,在花式噴水時序確定的前提下,可以通過改變時序或者改變控制卉關(guān),就可改變控制方式,達(dá)到顯現(xiàn)各種復(fù)合狀態(tài)的要求。在游人和居民經(jīng)常光顧的場所,如公園、廣場、旅游景點及一些知名建筑前,經(jīng)常會修建一些噴泉供人們休閑、觀賞。這些噴泉按一定的規(guī)律改變噴水式樣,如果再與五顏六色的燈光相配合,在和和諧優(yōu)雅的音樂中,更使人心曠神怡,流連忘返。利用PLC控制噴泉噴水方式,產(chǎn)生各樣的樣式。在系統(tǒng)的硬件組成以及軟件的實現(xiàn),通過PLC控制電磁閥開關(guān)來決定噴水的效果。實際應(yīng)用效果良好。供人們休閑、觀賞?；ㄊ絿娝厥墙陙沓霈F(xiàn)的一種園林建筑與花式觀賞相結(jié)合的一種產(chǎn)物。隨著可編程控制器在我國的迅速發(fā)展,對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現(xiàn)。使用PLC控制花式噴泉,具有使用方便、運行可靠、控制程序設(shè)計簡單等優(yōu)點。2課程設(shè)計介紹2.1課程設(shè)計目的電氣控制與PLC課程設(shè)計是電氣自動化技術(shù)專業(yè)一個重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié),通過課程設(shè)計達(dá)到掌握電氣控制柜的原理設(shè)計、安裝工藝圖紙設(shè)計的基本方法,并能達(dá)到熟練使用可編程控制器實現(xiàn)簡單控制系統(tǒng)的控制要求,熟練地進(jìn)行系統(tǒng)外圍電路設(shè)計、接線、編程、調(diào)試等工作。2.2設(shè)計任務(wù)和要求某一噴水池的控制器,形式如下：在圖中,4為中間噴水管,3為環(huán)狀噴水管,2為一次外環(huán)形狀噴水管,1為外環(huán)形狀噴水管。要求用PLC控制完成下列要求：1．控制器電源開關(guān)接通后,按下啟動按鈕,噴水裝置開始工作。按下止按鈕,噴水池停止噴水。工作方式由選擇開關(guān)和單步/連續(xù)開關(guān)來決定。2．"單步/連續(xù)"開關(guān)在單步位置時,噴水池只運行一次循環(huán)；在連續(xù)位置時,噴水池運行一直循環(huán)下去。3．方式選擇開關(guān)用來選擇噴水池的噴水花樣,1~4號噴水法的工作方式選擇如下：1選擇開關(guān)在位置"1"時,按下啟動按鈕后,4號噴水,延時2s后,3號也噴水,延時2s后,2號接著噴水,再延時2s,1號噴水,再一起噴水15s后停下。若運行在連續(xù)狀態(tài)時,將繼續(xù)循環(huán)下去。2選擇開關(guān)在位置"2"時,按下啟動按鈕后,1號噴水,延時2s后,2號噴水,延時2s后,3號噴水,再延時2s后,4號噴水,再一起噴水30s后停下。若運行在連續(xù)狀態(tài)時,將繼續(xù)循環(huán)下去。3選擇開關(guān)在位置"3"時,按下啟動按鈕后,1、3號同時噴水,延時3s后,2、4號噴水,1、3號停止噴水；交替運行5次后,1~4號全噴水,30s后停下。若運行在連續(xù)狀態(tài)時,將繼續(xù)循環(huán)下去。4選擇開關(guān)在位置"4"時,按下啟動按鈕后,噴水池1~4號水管的工作順序為：1→2→3→4按順序延時2s噴水,然后一起噴水30s,1、2、3和4號分別延時2s停止噴水,再延時1s,由4→3→2→1反向順序延時2s噴水,然后一起噴水30s停止。若運行在連續(xù)狀態(tài)時,將繼續(xù)循環(huán)下去。4.無論在什么工作方式下,按下停止按鈕,噴水池將停止運行。本設(shè)計采用PLC設(shè)計,PLC的特點如下：可靠性高,抗干擾能力強(qiáng)通用性強(qiáng),使用方便采用模塊化結(jié)構(gòu),使系統(tǒng)組合靈活方便編程語言簡單、易學(xué),便于掌握系統(tǒng)設(shè)計周期短對生產(chǎn)工藝改變適應(yīng)性強(qiáng)安裝簡單、調(diào)試方便、維護(hù)工作量小3電氣控制電路設(shè)計3.1主回路的設(shè)計根據(jù)電氣傳動的要求,由接觸器KM1、KM2、KM3、KM4分別控制電動機(jī)M1、M2、M3、M4如圖：三相電源由電源引入開關(guān)QF引入。電動機(jī)M1、M2、M3、M4的過載保護(hù),分別由熱繼電器FR1、FR2、FR3、FR4實現(xiàn)。電動機(jī)M1、M2、M3、M4設(shè)置短路保護(hù)熔斷器為FU1、FU2、FU3、FU4。由電動機(jī)帶動噴水裝置噴水。3.2PLC的選型3.2.1I/O總點數(shù)的確定由I/O分配表知,輸入共7個點,輸出共5個點,I/O實際需12點。為留有今后工藝改進(jìn)與功能擴(kuò)充余地,在實際統(tǒng)計I/O點數(shù)基礎(chǔ)上,一般加10-20％余量,再考慮PLC產(chǎn)品本身規(guī)格,可取PLC的I/O總點數(shù)為48點。3.2.2I/O點信號性質(zhì)分析從花式噴水池控制信號分析可知,機(jī)械手輸入是位置開關(guān)信號,花式噴水池的輸入時起動按鈕、停止按鈕、單步/連續(xù)選擇開關(guān)等它們都是開關(guān)量,而輸出主要是4個電磁閥線圈,以控制噴水管的通斷,和一個工作指示燈,用來顯示噴水池工作狀態(tài)。3.2.3用戶存儲器容量的估算<1>I/O口總點數(shù)為48點且均為開關(guān)量,以每個I/O點需1O個字節(jié)估算則所需存儲器字節(jié)數(shù)為：48*10=480B<2>定時器有26個,以每個定時器需2個字節(jié)估算則所需存儲器字節(jié)數(shù)為：定時器/計數(shù)器數(shù)量*2=26*2=52B共需存儲器字節(jié)數(shù)為：480+52=532B經(jīng)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)成本方面因素綜合考慮,本設(shè)計選取日本三菱公司FX2N-48MR型PLC產(chǎn)品。FX2N-48MR型產(chǎn)品主要技術(shù)指標(biāo)如下：FX2N-48MR型產(chǎn)品主要技術(shù)指標(biāo)表最大I/O：48點定時/計數(shù)器：256個基本功能指令22條,步進(jìn)指令2條繼電器輸出最大負(fù)載80VA/24V執(zhí)行速度〔us/步：0.8us輸入輸出響應(yīng)時間10ms程序容量〔步：2KB輸入光電隔離數(shù)據(jù)寄存器通用：200點鎖存用：7800點輸出繼電器接點隔離由上表可見,FX2N-48MR型PLC產(chǎn)品能滿足設(shè)計要求。3.3確定電動機(jī)傳動控制方案,確定電動機(jī)電動機(jī)是生產(chǎn)機(jī)械電力拖動系統(tǒng)的拖動元件,選擇電動機(jī)時,應(yīng)考慮電動機(jī)的功率、轉(zhuǎn)速、結(jié)構(gòu)形式、額定電壓等。噴水管的運動主要由電動機(jī)M1、M2、M3、M4實現(xiàn)噴水,完成噴水池的噴水花樣。選擇電動機(jī)的功率的依據(jù)是負(fù)載功率。功率選的過大,設(shè)備投資將造成浪費,同時由于電動機(jī)欠載運行,使之效率和功率因數(shù)降低,運行費用也會提高；相反,功率選的過小,電動機(jī)過載運行,使之壽命降低。交流電動機(jī)額定電壓應(yīng)與供電電網(wǎng)電壓一致。中小型異步電動機(jī)額定電壓為220V/380V及380V/660V兩種,當(dāng)功率較大時,可選用相應(yīng)電壓的高壓電動機(jī)。對于額定功率相同電動機(jī),額定轉(zhuǎn)速越高,電動機(jī)尺寸、質(zhì)量愈小,成本愈低,所以選擇告訴電動機(jī)較為經(jīng)濟(jì)。但由于生產(chǎn)機(jī)械所需轉(zhuǎn)速一定,電動機(jī)轉(zhuǎn)速愈高,傳動機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速比愈大,傳動機(jī)構(gòu)愈復(fù)雜。因此應(yīng)考慮綜合分析來確定電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。電動機(jī)的結(jié)構(gòu)形式按其安裝位置的不同可分為臥式和立式兩種,應(yīng)以電動機(jī)和工作機(jī)構(gòu)的連接方便、緊湊為原則來選擇。綜上考慮,電動機(jī)選擇型號為：Y160M-4,11KW,380V,23.0A,1460r/min3.4電氣元件的選擇1.電源引入開關(guān)QFQF主要作為電源隔離開關(guān)用,并不用它來直接起停電動機(jī),可按電動機(jī)額定電流來選。顯然應(yīng)根據(jù)四臺電動機(jī)來選。在中小型常用組合開關(guān)中,可選擇HZ10-25/4型,額定電流為25A,四極組合開關(guān)。2.熱繼電器FR1、FR2、FR3、FR4電動機(jī)M1、M2、M3、M4額定電流23.0A,FR1、FR2、FR3、FR4可選用JR0-40型繼電器,熱元件電流為25A,電流整定圍為16-25A,工作將額定電流調(diào)整為23.0A。3.熔斷器FU1、FU2、FU3、FU4FU1、FU2、FU3、FU4是對電動機(jī)M1、M2、M3、M4進(jìn)行保護(hù)的?？蛇x用RL1-15型熔斷器,配用10A的熔體。4.接觸器KM1、KM2、KM3、KM4接觸器KM1、KM2、KM3、KM4,根據(jù)電動機(jī)M1、M2、M3、M4的額定電流IN=23.0A,控制回路電源127v,需主觸點三對,動合輔助觸點兩對,動斷輔助觸點一對,根據(jù)上述情況,選用CJ0-40型接觸器,電磁線圈電壓為127V。5.控制變壓器TC變壓器最大負(fù)載時是KM1、KM2、KM3、KM4同時工作,計算出變壓器容量及考慮指示燈等其他電路附加電容,可選用BK-100型變壓器或BK-150型變壓器,電壓等級：380V/127-36-6.3,可滿足輔助回路的各種電壓需要。電氣元件明細(xì)表要標(biāo)注各電氣元件的型號,規(guī)格及數(shù)量等符號名稱型號規(guī)格數(shù)量M1、M2M3、M4電動機(jī)Y160M-411KW,380V,23.0A,1460r/min4QF組合開關(guān)HZ10-25/44極500V25A1KM1、KM2KM3、KM4接觸器CJ0-4040A線圈電壓127V4FR1、FR2FR3、FR4熱繼電器JR0-40額定電流25A整定電流19.9A4FU1、FU2FU3、FU4熔斷器RL1-15500V熔體10A4TC控制變壓器BK-100100V.A380V/127-36-6.3V1SB1、SB2控制按鈕LA-102HL指示燈ZSD-06.3V紅色14I/O地址分配及外部接線圖4.1I/O地址分配本課設(shè)的I/O口地址分配如下表：名稱地址符號說明輸入啟動按鈕X0SB1啟動噴泉系統(tǒng)停止按鈕X1SB2停止噴泉系統(tǒng)單步／循環(huán)選擇開關(guān)X2SA2選擇是否循環(huán)狀態(tài)1號方式選擇開關(guān)X3SA3噴泉選擇1號方式噴水2號方式選擇開關(guān)X4SA4噴泉選擇2號方式噴水3號方式選擇開關(guān)X5SA5噴泉選擇3號方式噴水4號方式選擇開關(guān)X6SA6噴泉選擇4號方式噴水輸出噴水池工作指示Y0HL1號噴水閥工作Y1KM11號噴水閥噴水2號噴水閥工作Y2KM22號噴水閥噴水3號噴水閥工作Y3KM33號噴水閥噴水4號噴水閥工作Y4KM44號噴水閥噴水4.2I/O外部接線圖外部接線圖如下：4.3工作流程圖啟動按鈕是否按下？啟動按鈕是否按下？1號噴水方式2號噴水方式4號噴水方式3號噴水方式是否處于連續(xù)狀態(tài)？停止按鈕是否按下？是否是是否開始結(jié)束4.4梯形圖開始指示燈亮選擇位置1選擇位置2選擇位置3選擇位置4噴水樣式1噴水樣式2噴水樣式3噴水樣式4電動機(jī)1工作電動機(jī)2工作電動機(jī)3工作電動機(jī)4工作5設(shè)計總結(jié)及心得體會本次課程設(shè)計是對課堂上學(xué)的知識的一個很好的實踐過程,也是提高我們的動手能力的過程。通過這次的課程設(shè)計,我對PLC這門課程有了更深的了解,更深入的了解到在它在我們生活中應(yīng)用的廣泛性。在設(shè)計的各個步驟各個環(huán)節(jié)中,都要保證嚴(yán)密,才能順利的完成一次設(shè)計,我們不能夠只看重結(jié)果,當(dāng)作一次任務(wù),這樣不好,我們要從動手當(dāng)中找到樂趣,讓學(xué)習(xí)跟我們的愛好聯(lián)系在一起,這樣才能讓我們學(xué)到更多的知識。通過小學(xué)期的設(shè)計,也檢驗出