PLC课程设计自动喷泉

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1、*大学电气控制及 PLC 课程设计报告课程名称电气控制及PLC学期20142015第一学期姓名-班级11电气工程及其自动化1班指导老师 *电气工程学院2014 年 11 月 07 日1、任务书课题名称自动喷泉的PLC控制指导教师（职称）*执行时间2014 2015 学年第一学期第10周学生姓名学号承担任务PLC的型选绘制I/O分配表绘制系统外部接线图检验系统外部接线图编写程序控制流程过程绘制程序控制流程图程序梯形图绘制检验及调试设计目的运用所学的理论知识，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。设计

2、要求有16个彩灯代表16个喷头，有4个选择按钮，如下图所示。采 用S7-200PLC进行控制，实现四种以上的自动喷泉花样。LIL2L3L4O 0 0 O 彩O00O灯OOOO按KIK2K3K4席OOOO摘要花式喷泉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。本文结合任务设计书的要求，以花式喷泉为研究对象，采用了 FX2N系列PLC 作为喷泉的控制器。对花式喷泉的控制系统的总体功能进行了分析，阐述了可编 程控制器的组成和工作原理。提出了喷泉硬件的各组成模块及详细的硬件模块

3、设 计方案，并对控制方式进行了设计和程序的编写。本设计改善了喷泉系统的控制 品质，并真正地达到了实时控制的要求。关键词：PLC；喷泉；控制系统AbstractFancy fountain in recent years the emergence of a landscape architecture and fancy watch a product of a combination. With the programmable controller in Chinas rapid development, fancy fountain control requirements have b

4、ecome more sophisticated, making more and more control over some of the needs programmable logic controller to achieve.In this paper, the task design document requirements to fancy fountain as the research object, using FX2N series PLC as the fountain controller. Fancy fountain control systems for t

5、he overall function of the analysis, described the composition and the programmable controller works. Fountain made of the constituent hardware modules and the detailed design of hardware modules, and control the manner and procedures for the preparation of the design. This design improves the fount

6、ain system, control quality, and truly achieve the real-time control requirements.Key words: PLC;fountain;control system目录第一章系统工艺要求 11.1 本设计的基本要求： 11.2、设计任务 1第二章硬件设计 22.1 PLC的选型22.2 FX2N-48MR 介绍22.3 I/O点数的分配32.4 系统外部接线图4第三章软件系统设计53.1 四种花样喷泉控制流程53.2 程序设计63.3系统调试9设计心得11参考文献12第一章系统工艺要求1.1本设计的基本要求:有16个彩

7、灯代表16个喷头，有4个选择按钮，如下图1-1所示。实现四种 以上的自动喷泉花样。彩L：f .11灯L.1S按图1-1喷头分布与方式选择按钮1.2设计任务根据控制要求，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划，运用所学的理论 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。 主要内容包括：1. 设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等；2. 系统有启动/停止，单步/连续功能按钮；3. 运用跳转、移位等功能指令进行PLC控制程序设计，并有主程序、子程序 和中断程序；实现四种以上的自动喷泉花样控制；5. 程序结

8、构与控制功能自行创新设计；6. 用组态王监控组态软件，设计出上位监控系统；7. 进行系统调试，实现自动喷泉的控制要求。第二章 硬件设计2.1 PLC的选型在 PLC 系统设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是 PLC 工程设 计选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。因此，工程设计选 型和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，控制任务和范围确定所需 的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定 PLC 的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性能价格比的 PLC 和设计相应 的控制系统4。(1)输入输出(I/O)点数的估算I/O 点数估算时应考虑适

9、当的余量，通常根据统计的输入输出点数，再增加 10%20%的可扩展余量后，作为输入输出点数估算数据。( 2)存储器容量的估算 存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是 存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小，因此程序容量小于存储器容量。 设计阶段，由于用户应用程序还未编制，因此，程序容量在设计阶段是未知的， 需在程序调试之后才知道。为了设计选型时能对程序容量有一定估算，通常采用 存储器容量的估算来代替。( 3 )控制功能的选择 该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速 度等特性的选择。根据本课题所设计控制的需求。通过对输入/输出点的选择、对

10、存储量的选择？对 I/O 响应时间的选择输出 负载的特点选型的分许。该控制系统选用三菱公司FX2N系列的PLC。它体积小，重量轻，使用寿命 长，编程和维护方便，故障率低，通过扩展模块的链接，可以增加输入/输出点 数。我设计的花式喷泉模型共有 6 个输入， 16 个输出，因此，选用型号为 FX2N-48MR 的 PLC5。2.2 FX2N-48MR 介绍FX2N-48MR的PLC是日本三菱公司的可编程控制器(PLC),继电器输出，输入24点，输出24点.FX2N是FX系列中功能最强、速度最高的微型PLC,内置用户 存储器8K步，可扩展到16K步，最大可扩展到256个I/O点，可有多种特殊功 能扩

11、展，实现多种特殊控制功能（PID、高速计数、A/D、D/A、等）有功能很强 的数学指令集。通过通信扩展板或特殊适配器可实现多种通信和数据链接52.3 I/O点数的分配根据系统要求所选择的I/O功能分析的到系统需要六个输入点，分别为一个 启动按钮，一个停止按钮，四个模式选择开关。十六个输出点，分别为十六盏指 示灯。分布表如表3-1所示：表3-1 I/O分配表功能元件输入点功能元件输出点启动按钮SB1X0指示灯L1Y1停止按钮SB2X1指示灯L2Y2花样选择开关K1X2指示灯L3Y3花样选择开关K2X3指示灯L4Y4花样选择开关K3X4指示灯L5Y5花样选择开关K3X5指示灯L6Y6指示灯L7Y7

12、指示灯L8Y10指示灯L9Y11指示灯L10Y12指示灯L11Y13指示灯L12Y14指示灯L13Y15指示灯L14Y16指示灯L15Y17指示灯L16Y202.4 系统外部接线图本设计根据系统要求所设计的系统主硬件电路接线图，其中PLC的六个输入 点分X0到X5分别接启动按钮，停止按钮，花样选择开关1到4,然后并联到COM 口。十六个输出点Y1到Y20分别接指示灯L1到L16，然后并联到COM 口接24V 电源。如图 2-2 所示：AC220V停止按钮模式一模式二模式三模式四启动按钮SB2X0XIX2X3X4X5COMY1Y2Y3Y4Y5Y7Y10Y11Y12Y13Y14Y15Y16Y17Y

13、20COMDR00AC24V图 2-2 系统硬件接线图第三章 软件设计3.1 四种花样喷泉控制流程：1. 系统具有的功能按照设计要求有16个彩灯代表16个喷头，有4个选择按钮，实现四种以上 的自动喷泉花样，4个选择按钮分别控制4种喷泉花样，同时四种喷泉花样应该 相互独立，按照要求设计出如下四种喷泉花样，喷泉一、喷泉二、喷泉三、喷泉 四。2. 程序控制流程 系统控制流程如下四个喷泉控制过程。喷泉一： 按下启动按钮X0，再按下K1按钮选择花样喷泉1模式 6号喷头先喷，1s后11号喷 1s后7号喷，1s后10号喷喷 同时喷5s后，6、7、10、11都停 重复循环-步骤喷泉二： 按下K2选择花样喷泉2

14、模式 3号喷头先喷，2s后12号喷 2s后14号喷头喷，2s后5号喷 3、12、14、5同时喷10s 重复循环-步骤喷泉三： 按下K3选择花样喷泉3模式 2、8、15、9同时先喷10s 再1s后一次间隔1s停 重复循环-步骤喷泉四： 按下K4选择花样喷泉4模式 1、4、16、13同时喷 1分钟后同时停 重复循环-步骤3流程图：根据喷泉一、喷泉二、喷泉三、喷泉四的控制要求，画出PLC控制系统控制 花样喷泉的程序流程图，首先通过启动按钮来控制PLC的开关，由选择按钮K1、 K2、K3、K4来控制喷泉的四种花样模式。流程图如下图3-1所示。图3-1程序流程图3.2 程序设计根据喷泉的控制流程，可得按

15、下启动按钮，再选择模式选择开关后，喷泉按4种模式之一控制要求进行喷泉，具体的控制过程如上所示程序控制流程，所以参考以上的程序流程可以写出梯形图如下it mT$(Y016-07K1OO0$(MEOKO01TS(mz10510711111FIBnoT10奸T11T12T12(Y010(voir(Y011K10K10TIE3.3系统调试PLC程序的调试可以分为模拟调试和现场调试两个调试过程，在此之前首先 对PLC外部接线作仔细检查，这一个环节很重要。外部接线一定要准确无误。也 可以用事先编写好的试验程序对外部接线做扫描通电检查来查找接线故障。不 过，为了安全考虑，最好将主电路断开。当确认接线无误后再

16、连接主电路，将模 拟调试好的程序送入用户存储器进行调试，直到各部分的功能都正常，并能协调一致地完成整体的控制功能为止。1.程序的模拟调试将设计好的程序写入PLC后，首先逐条仔细检查，并改正写入时出现的错误。 用户程序一般先在实验室模拟调试，实际的输入信号可以用钮子开关和按钮来模 拟，各输出量的通/断状态用PLC上有关的发光二极管来显示，一般不用接PLC 实际的负载（如接触器、电磁阀等）。可以根据功能表图，在适当的时候用开关或 按钮来模拟实际的反馈信号，如限位开关触点的接通和断开。对于顺序控制程序， 调试程序的主要任务是检查程序的运行是否符合功能表图的规定，即在某一转换 条件实现时，是否发生步的

17、活动状态的正确变化，即该转换所有的前级步是否变 为不活动步，所有的后续步是否变为活动步，以及各步被驱动的负载是否发生相 应的变化。在调试时应充分考虑各种可能的情况，对系统各种不同的工作方式、有选择 序列的功能表图中的每一条支路、各种可能的进展路线，都应逐一检查，不能遗 漏。发现问题后应及时修改梯形图和 PLC 中的程序，直到在各种可能的情况下输 入量与输出量之间的关系完全符合要求。如果程序中某些定时器或计数器的设定值过大，为了缩短调试时间，可以在 调试时将它们减小，模拟调试结束后再写入它们的实际设定值。在设计和模拟调试程序的同时，可以设计、制作控制台或控制柜，PLC之外 的其他硬件的安装、接线

18、工作也可以同时进行6。2程序的现场调试完成上述的工作后，将 PLC 安装在控制现场进行联机总调试，在调试过程中 将暴露出系统中可能存在的传感器、执行器和硬接线等方面的问题，以及 PLC 的外部接线图和梯形图程序设计中的问题，应对出现的问题及时加以解决。如果 调试达不到指标要求，则对相应硬件和软件部分作适当调整，通常只需要修改程 序就可能达到调整的目的。全部调试通过后，经过一段时间的考验，系统就可以 投入实际的运行了。设 计 心 得这次课程设计对我们组的毎一个人都是一种挑战，首先，它让我们把理论 知识与实际相结合，锻炼了我们的动手能力，避免了理论与实际的脱节，其次， 增强了我们每一个人的团队意识

19、，因为一个设计并不是一个两个人就能完成的， 合作才能发挥出我们每一个人的特长，达到更好的效果。通过这一周的课程设计，我掌握了更多关于自动控制系统的知识，明白了 自动喷泉控制系统的组成，三菱系列 PLC 的功能及特点。使我更深入的学习了电 气控制系统与可编程控制器这门课程，熟练掌握了 PLC 的使用。并且由于希望更 好的完成此次设计使我搜索了很多这方面的资料，使我对自动喷泉控制系统的设 计制作过程有了很深的认识。对一个系统的设计步骤有了清楚的了解，并且掌握 了一个系统的设计过程。学会了如何发现问题、解决问题。并在查阅资料的过程 中对问题的认识和问题的解决提出了新的见解，分析问题出现的原因，使得对

20、问 题的理解更加深刻。同时在老师的指导的过程中想老师学习到了解决问题的新方 法、新思路。参考文献1 陈贵银.单片机原理及接口技术 .北京：电子工业出版社，2004.12 王雅芳.驱动电路设计与应用.北京：机械工业版社，2004.73 俞国亮.PLC原理与应用（三菱FX系列）北京：清华大学出版社，2005.64 谢克明、夏路易.可编程控制器原理与程序设计. 北京：电子工业出版社5 张兴国.可编程控制器技术及应用.北京：中国电力出版社，20066 陶权.PLC控制系统设计、安装与调试北京：北京理工大学出版社，2006.37 宋德玉.可编程序控制器原理及应用系统设计技术.北京：冶金工业出版社，20017、答辩记录及评分表课题名称自动喷泉的PLC控制答辩教师（职称）*答辩时间2014-2015学年第一学期 第10周答 辩 记 录