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1、测控技术与系统课程设计题 目花式喷水池的 PLC控制系（部）班 级 姓 名 学 号指导教师 2012年2 月 27_日至3月9_日 共2_周2012 年 3 月 9 日测控技术与系统课程设计任务书一、设计题目、内容及要求1设计题目：花式喷水池的PLC控制2、设计内容：在花式喷水时序确定的前提下，通过改变时序或者改变控制开关就 可以改变控制方式，达到显现各种复合状态的要求。控制器需满足要求如下：(1) 控制器电源开关接通后，按下启动按钮，喷水装置即开始工作。按下停止按 钮，则停止喷水。工作方式由选择开关和“单步 /连续”开关决定。(2) “单步/连续”开关在单步位置时，喷水池只运行一次循环；在连
2、续位置时， 喷水池运行一直继续下去。(3) 方式选择开关用来选择喷水池的喷水花样，14号喷水法的工作方式选择如下： 选择开关在位置“ T时，按下启动按钮后，4号喷水，延时2s后，3号喷 水，延时2s后，2号喷水，再延时2s后，1号喷水，再一起喷水15s后停下。若 运行在连续状态时，将继续循环下去。 选择开关在位置“ 2”时，按下启动按钮后，1号喷水，延时2s后，2号喷 水，延时2s后，3号喷水，再延时2s后，4号喷水，再一起喷水30s后停下。若 运行在连续状态时，将继续循环下去。 选择开关在位置“ 3”时，按下启动按钮后，1、3号同时喷水，延时3s后， 2、4号喷水，1、3号停止喷水；交替运行
3、5次后，14号全喷水，30s后停下。若 运行在连续状态时，将继续循环下去。 选择开关在位置“ 4”时，按下启动按钮后，1f 2f 3 4按顺序延时2s喷水 然后一起喷水30s, 1、2、3和4号分别延时2s停止喷水，再延时1s，由4-32 1反向顺序延时2s喷水，然后一起喷水30s停止。若运行在连续状态时，将继续 循环下去。(4) 无论在什么工作方式下，按停止按钮，喷水池将停止运行。I/O点的分配：X0 :启动按钮丫0 :喷水池工作指示X1 :选择开关在位置“1”Y1 :1号喷水电磁阀X2 :选择开关在位置“2”Y2 :2号喷水电磁阀X3 :选择开关在位置“3”Y3 :3号喷水电磁阀X4 :选
4、择开关在位置“4”Y4 :4号喷水电磁阀X5 :停止按钮X6 :单步/连续选择开关3、设计要求：1确定电气传动控制方案，选择电动机；2根据控制要求确定所需的用户输入、输出设备。据此确定PLC的I/O点数；3） 选择PLC分配PLC的I/O点，设计I/O电气接口连接图（这一步也可结合第 2 步进行）；4）进行PLC程序设计。、设计原始资料三、要求的设计成果（课程设计说明书、设计实物、图纸等）1根据设计内容撰写测控技术与系统课程设计报告，要求不低于3000字2. 绘制顺序功能图（A3）;3. 绘制电气原理图主电路、PLC I/O接线图（A3）。四、进程安排从2011年2月27日到2010年3月9日
5、序号项目具体内容时间（天）1明确任务1）了解设计任务书2）借阅图书资料12总体方案设计及PLC选型1）熟悉设计题目2）查阅相关资料，进行 PLC选 型、电器元件选型23接线图设计分配PLC的I/O点，设计I/O电气接口连接图14顺序功能图、梯形图设计绘制顺序功能图、梯形图45撰写设计报告撰写不少于3000字的测控系 统课程设计报告2五、主要参考资料1 邓星钟机电传动控制武汉：华中科技大学出版社,2001.2 静 康.实用电工典型线路图例.北京：中国水利水电出版社，1998.3 全国电气文件编制和图形符号标准化技术委员会.电气电工及相关标准汇编.北京：中国电力出版社,2001.4 朱英韬.工厂电
6、气控制技术.北京：工业大学出版社，1991.5 杨长能,张兴毅.可编程程序控制器基础及应用.重庆：重庆大学出版社,2001.指导教师（签名）：教研室主任（签名）：课程设计成绩评定表出勤情况出勤天数缺勤天数成绩 评 疋出勤情况及设计过程表现（20分）课设答辩（20分）设计成果（60分）总成绩（100分）提问（答辩）问题情况综合 评 疋指导教师签名：年月日1 概述 12 总体方案设计 22.1 工作原理 22.2 总体方案 23 硬件设计 33.1 设计课题硬件系统各模块功能简要介绍 33.2 硬件主电路原理图 33.3 PLC型号的选择43.3.1 PLC的 I/O 选择 43.3.2 PLC的
7、输出类型的选择 43.3.3 PLC的控制功能的选择 43.4 PLCI/O安排表 43.5 PLC外部I/O接线图54 软件设计 64.1 软件流程图 64.2 系统顺序功能图 74.3 系统程序梯形图及解释 85 结论 13参考文献 141概述花式喷水池是近年来出现的一种园林建筑与花式观赏相结合的一种产物。随着可编程控制器在我国的迅速发展，对花式喷泉的控制要求也越来越高，使得越来越 多的控制部分需要可编程控制器来实现。可编程控制器，简称 PLC它在集成电路、计算机技术的基础上发展起来的一 种新型工业控制设备。具有1.可靠性高、抗干扰能力强2.设计、安装容易3.维修 工作量少4.功能强、通用
8、性好5.开发周期短、成功率高6.体积小、重量轻、功耗 底等特点。具有功能强、可靠性高、配置灵活、使用方便以及体积小、重量轻等优 点，已经广泛应用于自动化控制的各个领域， 并已成为工业生产自动化的支柱产品。 与继电触发器系统相比系统更加可靠；价格上能与继电接触器控制系统竞 争；易于在现场变更程序；便于使用、维修、维护；能直接推动电磁阀、接触器与 之相当的执行机构；能向中央执行机构。在许多休闲广场、景区或游乐场里，经常看到喷水池按一定的规律喷水或变化 式样，若在夜晚配上各种彩色的灯光显示， 更加迷人。设计一花式喷水池，采用PLC 控制是比较方便的，在花式喷水时序确定的前提下，可以通过改变时序或者改
9、变控 制开关，就可改变控制方式，达到显现各种复合状态的要求。(心花式晦水池廉示就憲图图1花式喷水池示意图(b)擁伟控制开关面板图在图1中，在图中，4为中间喷水管，3为内环状喷水管，2为一次外环形状喷 水管，1为外环形状喷水管2 总体方案设计2.1 工作原理用PLC编程控制器来对花式喷水池的规律进行控制，该喷水池一共可以按照四 种花式进行喷水，我们用四个档位进行控制，分别为花式一档位、花式二档位、花 式三档位、花式四档位，当按下其中一个档位时，再按下启动按钮，喷水池即按照 那种花式进行喷水，还设有停止按钮，当按下停止按钮时，无论喷水池处于哪种花 式下工作，都立即停止喷水。2.2 总体方案对花式喷
10、水池进行PLC控制，我们的总体思路是先设计硬件电路，再设计软件 系统。硬件电路设计思路是对 PLC各个I/O 口进行功能分配，共有四个档位按钮， 一个启动按钮和一个停止按钮，单步 /连续按钮和指示灯显示。软件系统设计是利 用步进指令进行编程控制其喷水规律。设计过程中主要考虑以下几点：（1）深入了解和分析花式喷水池的工艺条件和控制要求。（2）确定 I/O 设备。根据花式喷水池控制系统的功能要求， 确定系统所需的输入、 输出设备。常用的输入设备有按钮、选择开关等，常用的输出设备有指示灯等。（3）根据I/O点数选择合适的PLC类型。（4）分配I/O点。分配PLC的输入输出点，编制出输入输出分配表或输
11、入输出端 口的接线图。（5）设计花式喷水池系统的梯形图程序， 根据工作要求设计出周密完整的梯形图。 （5）程序，这是整个花式喷水池系统设计的核心工作。（7）将程序输入PLC进行软件测试，查找错误，使系统程序更加完善。为方便编程，采用先编写状态转移图，再将状态转移图编写为梯形图的方式， 这样方便分析每一步的步骤。使用三菱编程软件编写梯形图，使用步进指令SET STL，复位指令RST总复位指令 ZRST。3硬件设计3.1设计课题硬件系统各模块功能简要介绍（1）启动喷水装置：控制器电源开关接通后，按下启动按钮，喷水装置即开 始工作。按下停止按钮，则停止喷水。（2）“单步/连续”装置：开关在单步位置时
12、，喷水池只运行一次循环；在连 续位置时，喷水池运行一直继续下去。（3）四种花式档位选择装置：方式选择开关用来选择喷水池的喷水花样（4）停止喷水装置：无论在什么工作方式下，按停止按钮，喷水池将停止运 行。3.2硬件主电路原理图如下图所示：图2主电路原理图3.3 PLC 型号的选择PLC的选择主要是结构形式、性能、容量、输入、输出功能及负载能力的选择。3.3.1 PLC 的 I/O 选择PLC的I/O选择非常重要，I/O点数既要满足需求也要考虑经济效益， 一般I/O 点数多的PLC价格比较贵，特别是大型PLC虽然速度比较快，但体积大，价格高， 不适合一般情况下使用。在花式喷水池控制系统中，我们只用
13、到了 7 个输入点和 5 个输出点，故选用小型PLC即可。在本设计中，采用输入输出点数为 16点的PLC3.3.2 PLC 的输出类型的选择PLC的输出有三种类型：（1）继电器输出型：为有触点输出方式，用于接通或断开开关频率较低的直 流负载或交流负载回路。（2）可控硅输出型：为无触点输出方式，用于接通或断开开关频率较高的交 流电源负载。（3）晶体管输出型：为无触点输出方式，用于接通或断开开关频率较高的直 流电源负载。本设计采用晶体管输出。3.3.3 PLC 的控制功能的选择对于以开关量进行控制的系统，一般的低档机就能满足要求。 对于以开关量为主，带有少量的模拟量控制的系统，应选用带 A/D、
14、D/A 转换， 加减运算、数据传送功能的低档机。对于控制比较复杂，控制性能要求较高的系统，可是控制规模及复杂的程度， 选用中档机或者高档机。对于工艺过程比较固定、环境比较好的场合，选用整体式结构PLC。在花式喷水池的PLC控制系统中，主要以开关量进行控制，所以采用低档的PLC 即可满足要求。本设计采用的 PLC型号为FX32MT-001。3.4 PLC I/O 安排表PLC的I/O安排表如下：X0：启动按钮 Y0：喷水池工作指示X1：选择开关在位置“ 1”Y1： 1 号喷水电磁阀X2：选择开关在位置“ 2”Y2： 2 号喷水电磁阀X3：选择开关在位置“ 3”Y3： 3 号喷水电磁阀X4：选择开关在位置“ 4”Y4： 4 号喷水电磁阀X5：停止按钮X6：单步 /连续选择开关3.5 PLC外部I/O接线图220V220V轉/聯选卅灿針fl矫三耕联赭二瞬开关盯SB2QS斗QS3QS1SB1图3 PLC外部I/O接线图KM4KM3KM2KMJ醱水指衲4.1软件流程图4软件设计N系统启动按 钮是否按 一下？开始NY
