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1、 word 范文 电气控制与电气控制与 PLCPLC 课程设计课程设计 题目 花样喷泉控制系统控制题目 花样喷泉控制系统控制 姓 名 廖聪 学 号 2015143227 层 次 15 级 专 业 机械电子工程 word 范文 班 级 2 班 指导教师 唐联耀 2017 年 12 月 目 录 1 1 系统概述系统概述 2 1 1 课程设计目的 2 1 2 课程设计设计内容 2 1 3 要实现的目标 3 2 2 方案论证方案论证 3 2 1 花样喷泉控制系统的概述 3 2 2 花样喷泉控制系统的控制分析 5 2 3 花样喷泉控制系统的设置示意图 6 3 3 硬件设计硬件设计 7 3 1 I O 分
2、配 7 3 2 I O 接线图 8 3 3 元器件选型 9 3 4 元器件清单 13 4 4 软件设计软件设计 14 4 1 流程图 14 4 2 梯形图 14 5 5 系统调试系统调试 21 设计心得设计心得 22 参考文献参考文献 23 word 范文 1 1 系统概述系统概述 1 1 1 1 设计目的设计目的 本课程设计的目的是让学生根据控制要求 明确设计任务 拟定设计方案 与进度计划 运用所学理论知识 进行自动喷泉的控制原理设计 硬件系统设 计 软件系统设计 创新设计 提高理论知识工程应用能力 系统调试能力 分析问题与解决问题的能力 1 21 2 课程设计设计内容课程设计设计内容 花样
3、喷泉平面图如图 1 1 所示 喷泉由 9 种不同的水柱组成 其中 组表 示大水柱所在位置 其水量较大 喷泉高度较高 组表示中水柱所在的位置 表示中水柱所在位置 其水量比大水柱的水量小 其喷射高度比大水柱低 组表示小水柱所在的位置 其水柱较细 其喷射高度比中水柱略低 组表示 礼花状喷泉所在的位置 水柱较细 其喷射高度比大水柱略低 组表示树冰 状喷泉所在的位置 其水柱较细 其喷射高度比中水柱略低 组表示抛物线 状喷泉所在的位置 其水柱较细 其喷射高度比中水柱略低 组表示球状喷 泉所在的位置 其喷射高度比大水柱略低 组表示伞状喷泉所在的位置 组表示球状喷泉所在的位置 word 范文 图 1 1 花样
4、喷泉平面图 1 31 3 要实现的目标要实现的目标 整个过程分为 8 段 按启动按钮后 启动大水柱喷泉 5 秒后 启动大水 柱喷泉 中水柱喷泉 3 秒后 关闭大水柱喷泉 启动中水柱喷泉 启动礼花状喷泉 球状喷泉 5 秒后 关闭中水柱喷泉 礼花状喷泉 球状喷泉 启动小水柱喷泉 伞状喷泉 阶梯状喷泉 1 秒后 关闭小水柱喷泉 伞状喷泉 阶梯状喷泉 启动树冰喷泉 抛物线 喷泉 2 秒后 关闭树冰喷泉 抛物线喷泉 启动小水柱喷泉 礼花 喷泉 2 秒后 关闭小水柱喷泉 礼花喷泉 启动树冰喷泉 5 秒后 关闭树冰喷泉 启动大水柱喷泉 抛物线喷泉 伞状喷泉 6 秒后 关闭大水柱喷泉 抛物线喷泉 伞状喷泉 启
5、动球状喷泉 伞状喷 泉 阶梯状喷泉 5 秒后 回到第一步循环 按下停止按钮后 全部停止 2 2 方案论证方案论证 2 12 1 花样喷泉控制系统的概述花样喷泉控制系统的概述 可编程控制器是是一种数字运算操作的电子系统专业在工业环境下应用而 设计它利用可编程序的存储器用来在其内部存储执行逻辑运算等操作的指令并 word 范文 通过数字式模拟式的输入和输出来控制各类型的机械或生产的过程 1 其结构 如图 2 1 图 2 1 PLC 结构图 1 PLC 的基本工作方式 PLC 采用 串行扫描 不断循环 的工作方式 1 每次扫描过程 集中对输入信号进行采样 集中对输出信号进行刷 新 2 输入刷新过程
6、当输入端口关闭时 程序在进行执行阶段时 输入 端有新状态新状态 不能被读入 只有程序进行下一次扫描时新状态才被读入 3 一个扫描周期分为输入采样 程序执行 输出刷新 4 元件印象寄存器的内容是随着程序的执行变化而变化的 5 扫描周期的长短由三条决定 CPU 执行指令的速度 指令本身占有 的时间 指令条数 6 由于采用集中采样 集中输出的方式 存在输入输出滞后的现象 word 范文 即输入输出响应延迟 2 PLC 工作过程 PLC 通电后需要对硬件和软件作一些初始化的工作为了 使 PLC 的输出及时地响应各种输入信号初始化后反复不停的分阶段处理各种不 同的任务见图 2 2 这种周而复始的循环工作
7、模式称为扫描工作模式 图 2 2 扫描工作模式 3 PLC 的功能 1 逻辑控制 2 定时控制 3 计数控制 4 步进顺序控制 5 PID 控制 6 数据控制 PLC 具有数据处理能力 7 通信和联网 8 其它 PLC 还有许多特殊功能模块适用于各种特殊控制的要求如定位 控制模块 CRT 模块 word 范文 2 22 2 花样喷泉控制系统的控制分析花样喷泉控制系统的控制分析 1 PLC 可编程器的特点 1 PLC 软接线 只需改变控制程序就可以轻易改变逻辑或增加功能 2 PLC 串行工作 不受制约 3 PLC 通过半导体来控制 速度很快 无触点 故而无抖动一说 4 PLC 时钟脉冲有晶振产生
8、 精度高 定时范围宽 有计数功能 5 PLC 无触点 寿命长 具有自我诊断功能 对程序执行的监护功能 现 场调试和维护方便 2 PLC 的应用领域 目前 PLC 在国内已广泛应用于钢铁 石油 化工 电力 建材 机械制 造 汽车 轻纺 交通运输 环保及文化娱乐等各个行业 3 PLC 的选择 对于小系统 如 80 点以内的系统 一般不需要扩展 如果喷头的输入输出 数量超过 CPU 的输入输出数量将要对其进行扩展 按接通的点数不能超过该模 块点数的 60 的原则 则不需要扩展 1 从上面的分析可以知道 系统共有开 关量输入 2 点 开关量输出 48 点 参照三菱 FX2nPLC 产品目录及市场实际价
9、格 选用主机为 FX2n48MR 的 PLC 系统核心控制 4 IO 设备与 PLC 连接时应该注意的问题 在 PLC 控制系统中 PLC 是主要控制设备 它与控制对象中各输入信号 如 按钮 继电器触点和输出设备继电器 接触器 电磁阀的连接问题 4 现场的输入信号如开关按钮 拨动开关 限位开关和其他一些检测原件输 出的开关量和模拟量 通过连接电路进入 PLC 对于开关触点 当强电电路触 点时 有些要求 48V 50mA 左右或 110V 15 到 20mA 左右才能可靠接通 而输 出模块的输入电源电压一般不高 额定电流也是毫安级 要求注意模拟量输入 信号的数值范围应与 PLC 的模拟量输入口数
10、值相匹配 2 2 32 3 花样喷泉控制系统的设置示意图花样喷泉控制系统的设置示意图 花样喷泉控制系统有 2 个开关输入按钮 分别为 X0 启动 X1 停止 20 个 输出 Y0 Y23 依次控制线圈 KM0 KM23 花样喷泉控制系统如图 2 3 word 范文 图 2 3 花样喷泉控制系统的设置示意图 3 3 硬件设计硬件设计 3 13 1 I OI O 分配分配 表 3 1 I O 分配表 输入设备输出设备 代号功能 输入继电器 代号功能 输出继电器 SB1 启动按钮 X0KM0 Y0 SB2 停止按钮 X1KM1 Y1 KM2 大水柱接触器 Y2 KM3 Y3 KM4 中水柱接触器 Y
11、4 KM5 Y5 KM6 小水柱接触器 Y6 KM7 Y7 KM10 礼花接触器 Y10 word 范文 KM11 Y11 KM12 树冰接触器 Y12 KM13 Y13 KM14 抛物线接触器 Y14 KM15 Y15 KM16 球状接触器 Y16 KM17 Y17 KM20 Y20 KM21 伞状接触器 Y21 KM22 Y22 KM23 阶梯状接触器 Y23 3 23 2 I OI O 接线图接线图 图 3 1 I O 接线图 word 范文 3 33 3 元器件选型元器件选型 1 CPU 型号的选型 FX2n 不同的 CPU 模块的性能有较大的差别 在选择 CPU 模块时 应考虑开 关
12、量 模拟量模块的扩展能力 程序存储器与数据存储器的容量 通信接口的 个数 本机 IO 点的点数等 当然还要考虑性能 性价格比在满足要求的前提下 尽量降低硬件成本 3 在综合考虑下 有如下选择 CPU 运算处理速度 0 55 0 7 S 基本指令 控制规模 16 256 点 内置式 24V 直流电源 24V 400mA 直流电源可用于外围设备 额定电压 220V 2 变频器的选型 我设计的是通过变频器调速技术来控制每环喷水的高度 我选用的是 FR S520 S E 系列变频调速器 4 变频调速器的基本原理图如图 3 2 图 3 2 变频调速器的基本原理图 3 水泵的选型 由于喷泉的水泵必须满足大
13、功率快速精确起停 而且其输出功率必须能够 精确的进行控制 我选用品牌为 DESHB 德士比 的 QYPI00 4 5 2 2 喷泉泵 具有以下优点 结果紧凑 无需引水 使用简便 双端密封 电器保护 设计 合理 性能优良 经久耐用 安全可靠 并且水泵出口采用圆法兰结构 电机 word 范文 为 F 级绝缘 适用于音乐喷泉等场合对电机频繁启动的要求 叶轮具有防松装 置 不怕反转 3 喷头的选择 喷泉喷头也称喷泉喷嘴全部采用铜或不锈钢制作 这样具有黄金的色彩或 银光闪闪 喷头显得豪华气派 其工艺精巧美观 结构合理 性能高效节能 其中常用的有 可调可调直流喷头 半球形喷头 礼花喷头 加气喷头 直上喷头
14、等产品系列 1 组喷头的选择 A 组位于中间位置 需要喷射雄壮并且喷射高度高的水柱 所以组喷头选 择直上喷头 直上喷头是在同一个配水室上多角度直射喷嘴 这些喷嘴规格相同时 喷 出的水姿粗壮有力 层次分明 主题突出 是大型喷泉中心必备的主要喷头 该喷头也叫中心喷头 可调节射流的方向 喷嘴材料 铸铜 不锈钢 如图 3 3 word 范文 图 3 3 直上喷头图 2 组喷头的选择 可调直流喷头在各种场合的喷泉池中广泛应用 并是音乐喷泉的必备喷头 这种喷头装有球形接头 可以沿着垂直方向 15 度进行调节 可调直流喷头可以 组合各种不同形状的喷射效果 射流的高低和角度变化 可根据水池形状大小 决定 喷嘴
15、材料 铸铜 不锈钢 如图 3 4 图 3 4 可调直流喷头图 3 组喷头的选择 喷出的水柱程花朵状 所以我选用礼花喷头 礼花喷头在各种场合应用广泛 是喷泉系统必备的喷头 喷出水柱为礼花 形状 非常鲜艳 有趣 喷嘴材料 铸铜 不锈钢 如图 3 5 word 范文 图 3 5 礼花喷头图 4 组喷头的选择 喷出的水柱略粗壮 挺拔 所以我选用树冰形喷头 树冰形喷头喷水时外观效果庞大丰满 粗壮挺拔 抗风力较强 喷头安装 在导流筒上端与水面齐平 喷水时能将池水带出 形成粗大壮观的水柱 喷嘴 材料 铸铜 不锈钢 如图 3 6 图 3 6 树冰形喷头图 5 喷头的选择 喷高度应该最低 水量应该最大 所以我选
16、用涌泉喷头 word 范文 涌泉喷头也是加气喷头的一种 又称鼓泡喷头 珍珠喷头 喷水时能将气 体吸入 使水姿形成充满空气的白色水丘 水墨清泽 古朴灵动 加气喷头用射流泵的原理 喷水时将空气产生丰满的射流 喷出的水柱程 白色不透明 反光效果好 喷嘴材料 铸铜 不锈钢 如图 3 7 图 3 7 涌泉喷头图 3 43 4 元器件清单元器件清单 表 1 元器件清单 元件名称数量 FX2n 128MR 1 台 潜水泵1 台 开关2 个 电源插头1 个 导水管若干 喷头若干 word 范文 4 4 软件设计软件设计 4 14 1 流程图流程图 图 4 1 流程图 4 24 2 梯形图梯形图 word 范文 word 范文 word 范文 图 4 2 梯形图 5 5 指令表 指令表 LD X0 OR M0 word 范文 ANI X1 LD M0 ANI T9 OUT T0 K 50 OUT T1 K 80 OUT T2 K 130 OUT T3 K 140 OUT T4 K 160 OUT T5 K 180 OUT T6 K 230 OUT T7 K 290 OUT T8 K 330 OUT T9
