基于施耐德plc的花样喷泉控制系统设计自动控制本科设计说明书毕设论文-学位论文

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1、毕业设计说明书基于PLC花样喷泉控制系统设计11050543X28信息商务学院伊振华学生姓名： 学号： 自动控制系学 院： 自动化系 名： 安道新专 业： 指导教师： 2015年 6 月基于PLC花样喷泉控制系统设计摘要：进入二十一世纪以来,随着花样喷泉景观的出现与PLC在中国的前景越来越明朗,人们的审美和要求越来越高导致控制实现花样喷泉越来越难,更多的控制需要使用PLC实现。 用PLC控制花样喷泉的优点是运行方便，过程稳定，机构简单，原理清晰。用梯形图编写的程序，逻辑清晰，程序简单。在修改的时候也很方便，如果需要改变喷射模式和喷射时间，结构逻辑不必做出重大调整，只要对控制程序进行修改，就可以

2、实现控制目标。这里研究的喷泉用施耐德系列可编程控制器作为控制喷泉的控制器。本文对花式喷泉整体功能进行了分析，组成和工作原理的研究，并且介绍了可编程控制器的详细情况。本设计提高了喷泉的质量控制系统和实现了对喷泉的实时性控制。关键词：喷泉，PLC，梯形图Graduation design fountain PLC control systemAbstract:Since entering the 21st century, with the emergence of fountain landscape pattern and the prospects of PLC in China more

3、and more clear, peoples aesthetic and the demand is higher and higher in fountain control implementation pattern is more and more difficult, more need to use PLC to realize control.With PLC control pattern fountain has the advantage of convenient operation, process stability, simple structure, clear

4、 principle. Program, written in ladder diagram logic is clear, simple procedures. When changes very convenient also, if you need to change the injection mode and injection time, structure logic doesnt have to make a major adjustment, as long as to modify the control program, youll be able to control

5、 the target. This research fountain with schneider series programmable controller as the controller to control the fountain. Are analyzed in this paper, the fancy fountain overall function, composition and working principle of the research, and introduces the details of the programmable controller.

6、The design and improve the quality of the fountain control system realized the real-time control of the fountain. Key words:The fountain ,PLC,Ladder diagram中北大学信息商务学院2015届毕业设计说明书目 录1 引言11.1喷泉的概述11.1.1国内外研究现状11.1.2喷泉研究意义11.2主要研究内容12 硬件方案设计22.1基于PLC花样喷泉的控制要求22.2系统方案设计框图32.3主控制器32.4驱动电路33 软件方案设计43.1软件功

7、能模块框图43.2按键模块43.3定时模块44 硬件电路设计54.1硬件电路设计54.2可编程控制器PLC的选取与其特点54.3PLC 外部接线图65 软件设计85.1程序流程图85.2花样喷泉的梯形图95.3花样喷泉的仿真结果206 结论24参 考 文 献25致 谢26第 页 共 页中北大学信息商务学院2015届毕业设计说明书1 引言1.1 喷泉的概述1.1.1 国内外研究现状随着经济的飞速发展，房子盖的越来越多，建筑业发展越来越繁荣，人们的生活水平也越来越好，对于精神文化生活的要求也越来越高，花样喷泉越来越多的出现在人们的视野中1。生产厂家把一些新的技术逐渐用到喷泉上，让喷泉的发展更加的快

8、速，并且其应用的广阔度也得到了有效的扩展，同时政府部门加大了对于喷泉设计建设的管理，鼓励。这有效的促进了喷泉行业健康稳定的飞速发展。同时很多院校也开设了相关课程，相关专业。为其未来发展提供了有效的书本依据2。现阶段我们国家的喷泉发展已经趋于成熟，与国外相比，差距已经降到了很低，至此，喷泉在我国的发展已经逐渐步入了一个不同的层面3。1.1.2 喷泉研究意义随着经济的飞速发展，房子盖的越来越多，建筑业发展越来越繁荣，花样喷泉越来越多的出现在人们的视野中4。例如人们经常去的标志性建筑以及很多休闲放松的建筑旁等。花样喷泉是不仅是人们在炎热的夏天避暑纳凉的好去处，还可以丰富人们的业余生活，而且对气候的改

9、善也有一定的作用5。在花样喷泉的技术方面，以前大都使用单片机控制原理，单片机控制的缺点是不能长时间运行，程序太复杂且不利于修改，必须有很多的保护电路，诸多因素导致其抗干扰能力不好。为了解决这些问题，我们最后就用PLC来控制花样喷泉，这样我们就可以随意设计自己喜欢的花样，并且易于修改程序，更好的应用在实际当中6。所以，通过研究花样喷泉，可以发展喷泉行业，给人们提供更好的文化生活7。1.2 主要研究内容本课题研究的主要内容是花样喷泉，在经济越来越发达的今天，人们越来越注重于文化生活，与此同时，也对花样喷泉的要求越来越高，而花样喷泉的控制器正是其关键技术8。在这个工业发达的21世纪，随着计算机的问世

10、，工业进入了一个新的时代，而这个时代的代表就是可编程逻辑控制器，就是一种可以随意编写需要实现的功能的程序的微型计算机9。可以实现喷泉控制的方法有很多，这里我们用的就是可编程逻辑控制器，用PLC控制喷泉不仅简单方便，而且可以更换很多种不同的模式10。所以，我们的主要方案设计就是用PLC实现一种可行的，实用的，满足人们需求的一种喷泉11。本设计说明书中的主要内容包括：（1）硬件电路设计：PLC和传感器的选择，按键电路的设计，驱动电路的设计。（2）软件设计：控制程序的编程和原理图的绘制。（3）调试和仿真：对系统进行测试，分析系统可行性，调整不足部分。2 硬件方案设计2.1 基于PLC花样喷泉的控制要

11、求花样选择开关用于选择喷泉的喷水花样。现考虑四种喷水花样。（1）按一下start松开，花样选择开关kai1时，按照4，3，2，1的顺序依次喷水，喷水间隔2s，10s后，如果不继续工作则停止喷水。如果继续工作，则按下xunhuan继续循环下去。（2）按一下start松开，花样选择开关kai2时，按照1，2，3，4的顺序依次喷水，喷水间隔2s，10s后，如果不继续工作则停止喷水。如果继续工作，则按下xunhuan继续循环下去。（3）按一下start松开，花样选择开关kai3时，按照1，3同时喷水3s后2，4同时喷水3s的顺序交替运行15s后，4组喷头一起喷水，3s后，如果不继续工作则停止喷水。如果

12、继续工作，则按下xunhuan继续循环下去。（4）按一下start松开，花样选择开关kai4时，按照1，2，3，4的顺序依次喷水，喷水间隔2s，然后一起喷水。10s后，按照4，3，2，1的顺序依次停止喷水，间隔2s，如果不继续工作则停止喷水。如果继续工作，则按下xunhuan继续循环下去。2.2 系统方案设计框图系统方案设计框图：驱动电路水泵主控制器按钮开关信号图2.1 系统方案设计框图从PLC输出信号送到驱动电路，直接控制电机转动已达到喷头喷水的目的。2.3 主控制器主控制器选择PLC，PLC由CPU和电源等6个部件组成，相对于本设计比较简单，并且通过比较单片机，选择用PLC做控制器最为简单

13、方便，抗干扰性也很好，可以很好地实现设计目的12。2.4 驱动电路驱动电路采用接触器直接接收主控制器信号控制水泵。3 软件方案设计3.1 软件功能模块框图如图3.1软件功能模块框图 开关 控制器 花样开关 定时 按键模块 循环 停止图3.1 软件功能模块框图3.2 按键模块按键模块包括总开关，花样开关，启动，循环，停止。喷泉的花样开始运行之后的花样通过花样选择开关控制，工作方式由单步开关和连续循环开关控制。结束工作按停止开关。3.3 定时模块定时模块由程序中的定时器进行定时。4 硬件电路设计4.1 硬件电路设计如图4.1硬件电路图图4.1 硬件电路图4.2 可编程控制器PLC的选取与其特点M2

14、18PLC是施耐德电气推出的小型PLC平台，集合了施耐德科研人员的核心技术，实现了功能强大，体形娇小，性价比高等处理小型项目的优点13。施耐德公司的M218系列PLC优点14：（1）身材较小，节省空间15。（2）处理能力强大16。（3）Ethernet服务功能，易于维护17。（4）简单的程序开发软件，支持六种编程语言，容易学习18。（5）丰富的通讯端口19。（6）性价比高，适用于小型项目。控制器型号参数TM218LDA40DR4PHN:一体型控制器，220V AC，20路正常输入，4路快速输入，16路正常输出，2路A/B正交编码/4路单向HSC通道，12路继电器输出，4路晶体管输出(可供PTO

15、/PWM复用)，2路模拟量输入，2路模拟量输出。最多7个扩展模块。定时器和日历。可插拔终端块20。完全可以实现控制要求。4.3 PLC 外部接线图PLC 外部接线图如图4.2所示图4.2 PLC外部接线图IX0.0代表启动按钮，IX0.6代表停止按钮，IX0.1、IX0.2、IX0.3、IX0.4分别代表四种花样，IX0.5代表模式选择（按下表示重复）；QX0.1、QX0.2、QX0.3、QX0.4分别代表4个喷头。PLC I/O口地址分配表如表4.3所示表4.3 PLC I/O口地址分配表输入信号地址符号功能IX0.0start启动按钮IX0.1Kai1花样1开关IX0.2Kai2花样2开关

16、IX0.3Kai3花样3开关IX0.4Kai4花样4开关IX0.5xunhuan循环IX0.6STOP停止输出信号地址元件功能QX0.1pq1喷头1QX0.2pq2喷头2QX0.3pq3喷头3QX0.4pq4喷头45 软件设计5.1 程序流程图开始按下启动按钮选择花样开关选择花样开关花样1花样2花样3花样4花样1花样2花样3花样4进行一个循环进行连续循环停止按下停止按钮停止结束选择单步按钮选择连续按钮图5.1 花样喷泉流程图如图5.1，通电后，进入工作状态。按下启动按钮，喷泉装置进入准备工作状态，选择花样，按下单步按钮，系统按设定程序进行一个循环后停止。按下连续按钮，系统按设定程序进行连续循环

17、。如果按下停止按钮，系统则停止运行，如果不按停止按钮，系统则按照选择的花样继续运行下去直到按下停止按钮。5.2 花样喷泉的梯形图本论文的梯形图采用施耐德公司SoMachine3.1版软件编程并截图而得。花样一对应的梯形图如图5.2、5.3、5.4、5.5所示。图5.2 花样一梯形图图5.3 花样一梯形图图5.4 花样一梯形图图5.5 花样一梯形图如图5.2、5.3、5.4、5.5，按一下网络1的start是启动并且置位zhong1，然后按下网络3的kai4，pq4开始喷水，并且T0开始计时，2s后网络5的T0接通导致zhong2置位，zhong1复位，pq4停止喷水，pq3开始喷水，下面的网络

18、6,7,8，9,10都是按照3,5,6的程序进行运行。到了网络11，如果不继续则按下网络2的stop。如果继续则按下xunhuan，T3计时10秒开始zhong4复位终止上一次运行。zhong1置位开始下一个循环。花样二对应的梯形图如图5.6、5.7、5.8、5.9所示。图5.6 花样二梯形图图5.7 花样二梯形图图5.8 花样二梯形图图5.9 花样二梯形图如图5.6、5.7、5.8、5.9，按一下网络1的start是启动并且置位zhong1，然后按下网络3的kai2，pq4开始喷水，并且T0开始计时，2s后网络5的T0接通导致zhong2置位，zhong1复位，pq4停止喷水，pq2开始喷水

19、，下面的网络6,7,8，9,10都是按照3,5,6的程序进行运行。到了网络11，如果不继续则按下网络2的stop。如果继续则按下xunhuan，T3计时10秒开始zhong4复位终止上一次运行。zhong1置位开始下一个循环。花样三对应的梯形图如图5.10、5.11、5.12、5.13、5.14、5.15、5.16、5.17所示。图5.10 花样三梯形图图5.11 花样三梯形图图5.12 花样三梯形图图5.13 花样三梯形图图5.14 花样三梯形图图5.15 花样三梯形图图5.16 花样三梯形图图5.17 花样三梯形图如图5.10、5.11、5.12、5.13、5.14、5.15、5.16、5

20、.17，按一下网络1的start是启动并且置位zhong1，然后按下网络3的kai3，pq1，pq3开始喷水，并且T0开始计时，3s后网络4的T0接通导致zhong2置位，zhong1复位，pq1，pq3复位，停止喷水。pq2，pq4开始喷水，下面的网络6,7,8，9,10,11,12都是按照3,4,5的程序进行运行。到了网络13，zhong6置位，所有喷泉一起喷水。如果不继续则按下网络2的stop。或者3s后自动停止，如果继续则按下xunhuan，T5计时3s开始zhong6，pq1，pq2，pq3，pq4复位终止上一次运行。zhong1置位开始下一个循环。、花样四对应的梯形图如图5.18、

21、5.19、5.20、5.21、5.22所示。图5.18 花样四梯形图图5.19 花样四梯形图图5.20 花样四梯形图图5.21 花样四梯形图图5.22 花样四梯形图如图5.18、5.19、5.20、5.21、5.22，按一下网络1的start是启动并且置位zhong1，然后按下网络3的kai4，pq1开始喷水，并且T0开始计时，2s后网络4的T0接通导致zhong2置位，zhong1复位，pq1停止喷水。pq2开始喷水，下面的网络7,8都是按照3,4,5的程序进行运行。到了网络9，10，zhong4置位，所有喷泉一起喷水,10s后zhong7置位，并且zhong5置位，zhong4复位，网络1

22、2的pq4复位停止喷水，依次延时2s，pq3，pq2，pq1停止喷水。然后zhong5复位，zhong6置位，网络13的t8计时10s，如果不继续则按下网络2的stop。如果继续则按下xunhuan，zhong6复位终止上一次运行。zhong1置位开始下一个循环。5.3 花样喷泉的仿真结果 图5.23 SoMachine3.1仿真软件界面花样一的实验结果如图5.24所示。图5.24 花样一的实验结果截图花样二的实验结果如图5.25所示。图5.25 花样二的实验结果截图 花样三的实验结果如图5.26所示。图5.26 花样三的实验结果截图 花样四的实验结果如图5.27、5.28所示。图5.27 花

23、样四的实验结果截图图5.28 花样四的实验结果截图6 结论通过SoMachine3.1的梯形图编程得到这个设计的程序，并且在 SoMachine3.1 上运行后，得到的结果符合这个设计的基本要求，在整个的设计过程中，查阅了很多的学习资料，了解了有关喷泉的发展和主要构造和运作原理。知道了PLC的前世今生，虽然不能把所有的PLC都了解学习，但是通过这个过程先了解了PLC的基本结构，原理，作用等等。由一开始的思路不合理，逻辑不清晰所导致的编程失败到现在清楚明了的仿真运行，通过一次次碰到问题，调试解决到现在逐步掌握了程序编写仿真调试的技术，并且最终完成了设计而且经过检测，此设计是完整的、可行的设计。但

24、是由于本人的知识量很少，所以该设计只能实现一些基本功能，希望各位多多包涵，多多批评。参 考 文 献1郑阿奇,徐斌,曹弋. PLC实用教程. 北京: 工业出版社, 20092王克强. 我国喷泉技术之现状及发展方向. 清华大学出版社， 19933何文雪,刘华波,吴贺荣. PLC编程与应用. 北京： 北京机械出版社, 20104廖常初. S7200基础教程. 北京： 机械工业出版社, 20065周美兰,王岳宇. PLC电气控制与组态设计. 北京： 科学出版社, 2009.116王阿根. PLC控制程序精编. 大连： 电子工业出版社, 19977张凤珊,祖龙起. 电气控制及可编程序控制器（第二版）.

25、北京： 中国轻工业版社，20098江秀汉,汤楠. 可编程序控制器原理及应用（第二版）. 西安： 西安电子科技大学出版社, 20039崔元明. 可编程器件应用导论. 清华大学出版社, 200010严盈富.监控组态软件与PLC入门. 北京： 人民邮电出版社， 200611王克强.音乐喷泉概述. 太原： 太原理工大学出版社， 200612何献忠.可编程控制器应用技术（西门子S7-200系列）. 北京： 清华大学出版社， 200713江秀汉,汤楠. 可编程控制器原理及应用（第二版）. 西安科技大学出版社, 200314张万忠. 电器与PLC控制技术. 北京： 化学工业出版社， 200315王整风. 可

26、编程控制器原理与实践教程. 上海： 上海交通大学出版社， 200716曾庆波. 监控组态软件及其应用技术. 哈尔滨： 哈尔滨工业大学出版社， 200517袁任光. 可编程控制器选用手册. 机械工业出版社, 200218殷兴光. PLC应用与实践. 西安： 西北工业大学出版社, 200919贾德胜. PLC开发实用子程序. 北京: 人民邮电出版社, 200620廖常初. PLC基础教程. 北京： 机械工业出版社, 2006 致 谢经历了四年的大学生活，在最后的这几天完成了大学里的毕业设计。在这期间碰到了想不到的很多难题，感谢这期间帮助过我的老师同学，首先感谢指导我的安道新，李传大老师，在他们的指

27、导下，不仅开阔了视野，解决了问题，学到了扎扎实实的知识，还不厌其烦的一次又一次的帮我修改毕业设计，同时我也感谢图书馆的老师，在我去图书馆查阅资料的时候，图书馆的老师也给与了我很多的方便。同时还要感谢帮助我进行程序学习和编写程序的张晓杰，王艳勤同学，在他们的无私帮助下我很快的掌握了毕业设计的关键难点。感谢帮助我排版的杨琪帆，孙欣同学。他们热情的帮助激励着我尽全力完成毕业设计。这几年的片段不断的闪过我的脑海。老师，同学那一张张真实的脸慢慢的离我远去，在这四年的时间里，在遇到困难的时候，大家相互帮助，迎难而上，一起进步。共同经历了很多难忘的人生经历，这些都将成为我这一辈子的人生财富。在这里衷心的感谢帮助过我的老师和同学们。我的学业水平有限，不到位的地方希望老师给与指正。第 25 页 共 26 页