花樣噴泉控制系統(tǒng)設(shè)計

1、基于plc的花樣噴泉控制系統(tǒng)設(shè)計目 錄第一章 引言（2） 1.1 課程設(shè)計的目的及意義（2） 1.2 課題背景（2） 1.3 控制任務(wù)和要求（2）第二章 控制方案的選擇（3）第三章 i/o分配表 （4）第四章 plc硬件接線圖 （5）第五章 編寫系統(tǒng)控制流程圖 （6）第六章 編程和調(diào)試過程說明 （9）6.1 編程過程說明 （9）6.2 設(shè)計調(diào)試過程中的錯誤（9） 6.3 控制面板的操作說明（10）結(jié)束語 （10）參考文獻(xiàn) （11）附錄 （11）附錄一 編程梯形圖（11） 附錄二 編程指令（15） 附錄三 控制面板（19）第一章 引言1.1 課程設(shè)計的目的及意義隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，可編程序控制

2、器（簡稱pc或plc）以微處理器為核心，適用于開關(guān)量、模擬量和數(shù)字量的控制，它已進(jìn)入過程控制和位置控制等領(lǐng)域，成為一種多功能、高可靠性、應(yīng)用場合最多的工業(yè)控制微型計算機。我們這次機電傳動控制課程設(shè)計的主要目的，是通過對某個簡單的自動化生產(chǎn)設(shè)備、某條簡單的自動化生產(chǎn)線、某些簡單的工藝過程的調(diào)查研究，使我們大家明確生產(chǎn)工藝對電氣控制提出的各項要求。根據(jù)這些要求，進(jìn)行基本的原理設(shè)計、工藝設(shè)計和操作設(shè)計，使我們在課程設(shè)計的全過程中，進(jìn)一步明確設(shè)計任務(wù)中的各項要求，建立課程設(shè)計工作的整體概念，從工程環(huán)境、實現(xiàn)手段和操作方式的各個環(huán)節(jié)入手來設(shè)計控制程系統(tǒng)，通過不斷的調(diào)試和完善軟硬件設(shè)計，最終能夠滿足這些要

3、求。這次課程設(shè)計不僅培養(yǎng)了我們的工程應(yīng)用能力，獨立完成工作的能力外，還培養(yǎng)了我們文獻(xiàn)信息檢索的能力和對所學(xué)知識的綜合運用的能力，并為我們的畢業(yè)設(shè)計以及畢業(yè)后的工作能力打下良好的基礎(chǔ)。1.2 課題背景在許多休閑廣場、景區(qū)或游樂場所里,人們經(jīng)常看到噴泉按一定的規(guī)律噴水,景色迷人;傳統(tǒng)的噴泉控制采用單片機控制原理，通過可控硅作為功率開關(guān)元件，完成對潛水泵間歇工作的控制，可實現(xiàn)各種花樣的噴水，但是這種控制系統(tǒng)在實踐中存在以下缺點：由于可控硅承受過電壓、過電流的能力差，因而不能長時間運行；需要配置較多的保護(hù)電路；程序的增減、修改和運行監(jiān)視不靈活；抗干擾能力差；功率因數(shù)較低等。為有效解決上述問題，確保控制

4、系統(tǒng)的正常運行，我們就可以采用plc 控制。plc具有體積小、功能強、可靠性高,且具有較大的靈活性和可擴展性的特點,通過改變噴泉的控制程序或改變方式選擇開關(guān),就可以改變花式噴泉的噴水規(guī)律,從而變換出各式花樣,以適應(yīng)不同季節(jié)、不同場合的噴水要求。1.3 控制任務(wù)和要求某廣場的噴泉如圖所示，4號為中間噴頭，3號為內(nèi)環(huán)狀噴頭，2號為1次外環(huán)狀噴頭，1號為外環(huán)裝噴頭。（1） 按下啟動按鈕，噴泉控制裝置開始工作，按下停止按鈕，噴泉控制裝置停止工作。（2） 噴泉的工作方式由花樣選擇開關(guān)和單步、連續(xù)開關(guān)決定。（3） 當(dāng)單步、連續(xù)開關(guān)在單步控制時，噴泉只能按照花樣選擇開關(guān)設(shè)置得方式運行一個循環(huán)。（4） 花樣選

5、擇開關(guān)用于選擇噴泉得噴水花樣，現(xiàn)考慮4種噴水花樣。 花樣選擇開關(guān)在位置1時，按下啟動按鈕后，4號噴頭噴水，延遲2s后，3號噴頭噴水，再延遲2s后，2號噴頭噴水，又延遲2s后，1號噴頭噴水。18s后，如果為單步工作方式，則停下來。如果為連續(xù)工作方式，則繼續(xù)循環(huán)下去。 花樣選擇開關(guān)在位置2時，按下啟動按鈕后，1號噴頭噴水，延遲2s后，2號噴頭噴水，再延遲2s后，3號噴頭噴水，又延遲2s后，4號噴頭噴水。30s后，如果為單步工作方式，則停下來。如果為連續(xù)工作方式，則繼續(xù)循環(huán)下去。 花樣選擇開關(guān)在位置3時，按下啟動按鈕后，1號、3號噴頭同時噴水，延遲3s后，2號、4號噴頭同時噴水，1號、3號噴頭停止噴

6、水。如此交替15s后，4組噴頭全噴水，30s后，如果為單步工作方式，則停下來。如果為連續(xù)工作方式，則繼續(xù)循環(huán)下去。 花樣選擇開關(guān)在位置4時，按下啟動按鈕后，按照1-2-3-4的順序，以此間隔2s噴水，然后一起噴水。30s后，按照1-2-3-4的順序，分別延遲2s依次停止噴水。再經(jīng)1s延遲時，按照4-3-2-1的順序，依次間隔2s噴水，然后一起噴水。30s后停止。如果為單步工作方式，則停下來。如果為連續(xù)工作方式，則繼續(xù)循環(huán)下去。第二章 控制方案的選擇從工程實際出發(fā)，在制定控制系統(tǒng)的方案時，充分考慮功能的組成及實現(xiàn)，主要從機械部件的動作順序、動作條件、必要的保護(hù)和聯(lián)鎖，系統(tǒng)的工作方式（如手動、自動

7、、半自動）和安全保護(hù)措施及緊急情況處理著手設(shè)計。從而總結(jié)了以下幾點在梯形圖設(shè)計過程中的主要思路。1、 為了便于程序清晰明了，分別調(diào)用不同的四個花樣，采用了子程序調(diào)用指令（call p），并通過sret返回原始指令。2、 不同花樣的選擇采用手動選擇開關(guān)，內(nèi)部通過時間繼電器和輔助繼電器實現(xiàn)自動化控制來完成各花樣內(nèi)的循環(huán)動作。3、 為了使系統(tǒng)能有單步/連續(xù)兩種工作方式，例如在花樣1中，當(dāng)時間繼電器計完18s后使t11的常開觸點與單步/連續(xù)開關(guān)x006的常開和常閉觸點分別串聯(lián)。在x006的常閉觸點支路中，輸出m0，m0的常閉觸點分別串到各支路中，當(dāng)x006閉合時，即可實現(xiàn)連續(xù)循環(huán)；在x006的常開觸點

8、支路中，輸出rst指令，使m11、m12、m13、m14復(fù)位，即可實現(xiàn)單步工作方式。同理，其他花樣中也以同樣的方式實現(xiàn)單步或連續(xù)工作的方式。4、 在花樣3中，使用m30的常閉觸點和時間繼電器t31結(jié)合實現(xiàn)互鎖，即當(dāng)噴頭2和4同時噴水時，噴頭1和3不噴水；反之，當(dāng)噴頭1和3同時噴水時，噴頭2和4不噴水。 5、 當(dāng)出現(xiàn)緊急情況時，請及時按下停止按鈕或關(guān)閉電源，立即停止工作。第三章 i/o分配表根據(jù)課程設(shè)計任務(wù)書以及控制方案選擇的著手點做出plc控制系統(tǒng)的i/o分配表如下：表1 輸入/輸出信號分配表輸 入 信 號地 址元 件功 能x0sb1啟動按鈕x1sa2花樣選擇開關(guān)位置1x2sa3花樣選擇開關(guān)位

9、置2x3sa4花樣選擇開關(guān)位置3x4sa5花樣選擇開關(guān)位置4x5sb2停止按鈕x6sa1單步/連續(xù)按鈕輸 出 信 號地 址元 件功 能y0km1噴頭1y1km2噴頭2y2km3噴頭3y3km4噴頭4表2 控制系統(tǒng)中用到的輔助繼電器表輔 助 繼 電 器元 件功 能m100/m200/m300/m400/m30一般輔助繼電器，作為中間過渡作用m0輔助繼電器，與x006結(jié)合，可分別實現(xiàn)花樣1、2、3、4的連續(xù)循環(huán)動作m1m2m3m11花樣1中噴頭1的輸出繼電器m12花樣1中噴頭2的輸出繼電器m13花樣1中噴頭3的輸出繼電器m14花樣1中噴頭4的輸出繼電器m21花樣2中噴頭1的輸出繼電器m22花樣2中

10、噴頭2的輸出繼電器m23花樣2中噴頭3的輸出繼電器m24花樣2中噴頭4的輸出繼電器m31花樣3中噴頭1的輸出繼電器m32花樣3中噴頭2的輸出繼電器m33花樣3中噴頭3的輸出繼電器m34花樣3中噴頭4的輸出繼電器m41花樣4中噴頭1的輸出繼電器m42花樣4中噴頭2的輸出繼電器m43花樣4中噴頭3的輸出繼電器m44花樣4中噴頭4的輸出繼電器第四章 plc硬件接線圖根據(jù)程序設(shè)計要求以及所選的工作元件，由輸入/輸出信號地址分配表設(shè)計出如圖硬件接線圖：圖1 plc硬件接線圖第五章 編寫系統(tǒng)控制流程圖根據(jù)系統(tǒng)需要以及方案的選擇，我將每個花樣做成一個程序，最后將四個程序的花樣作為子程序用一個主程序調(diào)用。以下

11、分別是四種花樣的順序功能流程圖（sfc）：圖2 花樣1的順序功能流程圖圖3 花樣2的順序功能流程圖圖4 花樣3的順序功能流程圖圖5 花樣4的順序功能流程圖 第六章 編程和調(diào)試過程說明6.1 編程過程說明 此次plc的課程設(shè)計我編寫的程序修改很多次，但通過在電腦上用軟件不斷地調(diào)試修改，查閱各種資料，向同學(xué)請教，終于編好了各種花樣的程序。其梯形圖見附錄一，指令表見附錄二。6.2 設(shè)計調(diào)試過程中的錯誤1、沒必要的自鎖過多致使程序太長，同時在花樣4中若加上m41、m42、m43、m44的自鎖，當(dāng)按下停止按鈕x005時，噴泉不能立即停止，鑒于以上原因，刪除了一些沒必要的自鎖。2、子程序結(jié)束無sret，由

12、于所用軟件無法執(zhí)行調(diào)用子程序call指令，在調(diào)試時也無誤，導(dǎo)致自己忽略了sret指令。3、 程序中出現(xiàn)多個輸出信號，致使在調(diào)試過程中第一次出現(xiàn)輸出信號的繼電器m，該亮燈而沒有亮燈。經(jīng)過再次修改調(diào)試后以達(dá)到所需效果。6.3 控制面板的操作說明（控制面板見附錄三）此控制面板的操作非常簡單，一眼就可明了。在啟動前首先按下啟動按鈕，若選擇花樣1的噴水方式，即將選擇開關(guān)置于位置1皆可，若想實現(xiàn)花樣1的單步工作方式，則將單步連續(xù)開關(guān)置于單步即可，若想實現(xiàn)花樣1的連續(xù)工作方式，則將單步連續(xù)開關(guān)置于連續(xù)即可。同理，將選擇開關(guān)分別置于位置2、 3、 4，選擇單步/連續(xù)開關(guān)也分別可實現(xiàn)花樣2、 3、 4的單步或連續(xù)工作方式。結(jié)束語通過本次設(shè)計，利用 plc在控制上的優(yōu)越性，使噴泉在實際生活中的噴水花樣，變化更多，更加完美。本設(shè)計采用plc控制,利用plc體積小、功能強、可靠性高,且具有較大的靈活性和可擴展性的特點,通過改變噴泉的控制程序或改變方式選擇開關(guān),就可以改變花樣噴泉的噴水規(guī)律,從而變換出各式花樣,以適應(yīng)不同季節(jié)、不同場合的噴水要求。能給人的視覺系統(tǒng)帶來一種更加美的享受。參考文獻(xiàn)1