PLC课设自动喷泉文档格式.docx

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主要内容包括：

1.设计出硬件系统的结构图、接线图等；

2.系统有启动/停止按钮；

3.实现四种自动喷泉花样控制

5.程序结构与控制功能自行创新设计；

6.进行系统调试，实现自动喷泉的控制要求。

7.电机3KW,380V

1.3设计目标

本次设计最终要实现四种喷泉花样，具体如下：

花样一：

启动之后按下花样一钮，KV1-4先开，延时3秒后KV13-16开：

再延时2秒，KV5-KV12开，再延时2秒，全部关闭，然后从头开始一直循环。

花样二：

启动后按下花样二钮，最外面一圈阀门开，延时3秒后内圈四个阀门开，外圈的全部关闭，延时2秒，然后又从头开始，如此反复形成交替的效果。

花样三：

启动后按下花样三钮，KV1-4、KV5、KV9的阀门开延时3秒，然后KV6-7、KV10-11、KV13-16开延时3秒，然后全闭，有从头开始循环。

花样四：

启动后按下花样四钮，KV6-7、KV10-KV11阀门开，延时2秒后KV1-KV4阀门开，延时2秒KV1-KV4阀门闭且KV13-KV16阀门开，延时2秒后KV13-16阀门闭，KV1-4阀门重新开，如此循环。

2方案论证

一个PLC控制器可以接收几百个I/O点，对于喷泉控制系统，被控对象主要是设备连锁，回路很少，采用PLC很合适。

在这次设计过程中我想了好几种方案，以下列出两种。

2.1方案一

在设计要求中我们可以看到总共有16个阀门，我们可以分配16个接触器，然后水泵分配1个接触器。

用这些接触器的触点对阀门、水泵的供电通断进行控制。

为了使喷泉更漂亮，我还给准备了4个彩灯，做到和对应的线圈同时动作，还可用于指示阀门通电情况。

水泵，启动钮都配一个指示灯，用于观察是否确实通上电。

大体流程如图2-1：

图2-1

2.2方案二

将几个阀门交给同一个接触器控制，也就是进行模块化设计。

大体设计目标，我们可以将具有相同动作的阀门分到一组，最后每一组就是一个模块，模块分配表如表2-2。

在编写程序时，为了达到控制要求，我们只需要把握重点把握好控制部分即可，动作地减少了程序编写的量，还可以减少出错。

从经济上考虑，由于极大地减少了接触器的个数，可以节省不少钱。

其他的和方案一相同。

模块1

KV1、KV2、KV3、KV4

模块2

KV5、KV9、KV8、KV12

模块3

KV13、KV14、KV15、KV16

模块4

KV6、KV7、KV10、KV11

表2-2阀门（喷头）模块表

从上可知方案二就行，而且可以节约不少成本。

下面就由方案二展开设计。

3硬件设计

3.1系统的原理方框图

3.2主电路

3.3I/O分配

输入地址

信号名称

输出地址

X0

总启动按钮SB0

Y0

模块1阀门控制线圈KM1，及彩灯HL1

X1

花样1按钮SB1

Y1

模块2阀门控制线圈KM2，及彩灯HL2

X2

花样2按钮SB2

Y2

模块3阀门控制线圈KM3，及彩灯HL3

X3

花样3按钮SB3

Y3

模块4阀门控制线圈KM4，及彩灯HL4

X4

花样4按钮SB4

Y4

水泵控制线圈KM5，及指示灯HL5

X5

总停止按钮SB5

Y5

启动指示灯HL6

3.4I/O接线图

3.5元器件选型

3.5.1PLC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

通过对输入/输出点的选择、对存储量的选择、对I/O响应时间的选择、输出负载的特点等。

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，6个输出，因此，选用型号为FX2N-16MR的PLC。

3.5.2水泵的选型

合理选泵对节约能源具有重要意义，具体来说，合理选型有以下几个方面：

必须满足使用流量和扬程的要求，即要求泵的运行工次点经常保持在高效间运行，这样既能剩动力又不易损坏。

所选择的水泵既要体积小、重量轻、造价便宜，又要具有良好的特性和较高的效率。

具有良好的抗气蚀性能，这样既能减小泵房的开挖深度，又不使水泵发生气蚀，运行平衡、寿命长。

由于喷泉的水泵必须满足大功率快速精确启停，我选用品牌为上海人民的QY75-40-16-3喷泉泵。

其参数为：

额定电压AC380V、额定功率3KW、额定电流6.4A、扬程为16m、流量40立方米/时。

3.5.3电磁阀选型

电磁阀选用威尔顿的常闭电磁阀2W-200-20，通电开启，断电关闭。

接管孔径为6分管、流量孔径20mm、最大压力1Mpa、额定电压AC220V、额定电流2A。

3.5.4喷头选型

喷头选择凯杰的冰塔造型喷头，为了与阀门孔径相配套我选择的CQ1401型，其参数为：

喷水量2-4立方/时、高度1-4m、覆盖直径1m、工作压力40-200Kpa。

3.5.5交流接触器选型

因为一个接触器控制4个阀门或一个电机通断电，而接触器只有三个主触点，所以有个触点要控制两个阀门每个阀门的额定电流为2A，而电机的额定电流为6.4A，所以接触器的额定电流大于6.4A即可以保证主触头不会出现熔焊等问题。

最终我选择的拓创电器的CJT1-10型。

额定电压AC220V、额定电流10A。

3.5.6喷泉及启动灯选型

为了接线选型简单方便我这次将喷泉灯和指示灯都选用一样型号的，做到启动时就在喷泉中央亮起一盏灯作为指示。

我选择的是能基光电的LED-3507型七彩水下灯，其参数为：

额定电压220V，额定功率9W。

部分重要的元器件选型如上文字所述，其他的参见下面元器件清单，表3-5。

序号

名称

型号

数量

1

PLC

FX2N-16MR

2

断路器

正泰NBE7-3P-C40

NBE7-2P-C10

3

交流接触器

CJT1-10

5

4

热继电器

正泰NR2-11.5

熔断器

正泰RT28-32-10

6

按钮

江阴长江

LA16-11（红）

LA38-11（黄）

LA38-11（绿）

7

电机

QY75-40-16-3

8

阀门

2W-200-20

16

9

喷头

CQ1401

10

喷泉灯

LED-3507

表3-5元器件清单

4软件设计

4.1主流程

若启动后按下花样二钮，最外面一圈阀门开，延时3秒后内圈四个阀门开，外圈的全部关闭，延时2秒，然后又从头开始，如此反复形成交替的效果。

若按下花样三钮，KV1-4、KV5、KV9的阀门开延时3秒，然后KV6-7、KV10-11、KV13-16开延时3秒，然后全闭，有从头开始循环。

若按下花样四钮，KV6-7、KV10-KV11阀门开，延时2秒后KV1-KV4阀门开，延时2秒KV1-KV4阀门闭且KV13-KV16阀门开，延时2秒后KV13-16阀门闭，KV1-4阀门重新开，如此循环。

启动之后按下任一花样钮，水泵都会运转。

具体见水泵的流程图图4-1-1，阀门控制流程图图4-1-2。

图4-1-1

图4-1-2

4.2梯形图

5系统调试

　　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，是否发生步的活动状态的正确变化，即该转换所有的前几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。

由于没有PLC实物，只好在寝室进行模拟测试。

将设计好的程序写入GXDeveloper后，逐条仔细检查，并改正写入时出现的错误。

然后进行梯形图逻辑测试，启动监控模式逐个进行观察，我主要看了这么几点：

程序是否正常运行，时间继电器能否复位，线圈是否正确通电。

由于程序中某些定时器的设定值都比较小，因为是人工检查，没有直观的灯光显示，为了便于观察，我延长了调试时间。

模拟调试结束后再写入它们的实际设定值。

　经过调试都达到了预期标准。

设计心得

两周来的PLC设计，让我很好的锻炼了理论与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。

既让我们懂得了怎样把理论应用于实际，又让我们懂得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决。

也让我进一步对PLC的应用及功能做了了解，对软件梯形图的应用也变的熟练。

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，FX2N-16MR这款PLC的功能及特点。

无论是在硬件还是软件设计上，我都遇到了不少的问题，在克服困难的过程中，我学到了许多，特别是在课堂上学不到的东西。

不仅如此，本次设计更让我们学会了一种系统设计的方法，先是对问题进行分析，列出具体的要求，然后根据系统要求来具体选择方案，再进行硬件和软件的设计，最后对设计好的系统进行仿真调试，直到达到系统要求。

这次我们设计了四种花样喷泉，分别为“两侧喷”式、“内外循环喷”式、“跳跃”式、“组合喷”式。

另外还加入了喷泉灯，使其在晚上更加漂亮。

现在多数的喷泉并不是单一的，音乐喷泉和喷泉电影的到来，为我们的生活添增了许多的色彩，本次的实验我们也是根据这一需求，创造出了不同的四种喷泉，通过PLC的控制达到我们想要的模式，如果能在控制方面添加上音乐，让喷泉的喷出带有节奏感，那么我们的设计就更完美了。

总之，通过这段时间的锻炼，动手实践能力又有了一定的提高，巩固了课本上学到的知识，同时也为以后的工作积累了经验，受益匪浅。

最后，非常感谢老师的指导和同学们的帮助。

参考文献

[1]任胜杰.电气控制与PLC系统[M].北京：

机械工业出版社，2013.

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山西机械出版社，2003

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国防工业出版社，2003

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北京建筑工程学院学报，2003

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东华大学学报，2003