PLC喷水池控制系统.docx
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PLC喷水池控制系统
1绪论
1.1课题的目的和意义
本次设计的花式喷泉控制系统采用的是可编程控器控制方式。
可编程控制器的英文为ProgrammableController，在二十世纪70-80年代一直简称为PC。
由于到90年代，个人计算机发展起来，也简称为PC；加之可编程序的概念所涵盖的范围太大，所以美国AB公司首次将可编程序控制器定名为可编程序逻辑控制器（PLC-ProgrammableLogicController），为了方便，仍简称PLC为可编程序控制器。
国际电工委员会（IEC）对PLC的定义是：
“PLC是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境而设计。
它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令并通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。
可编程控制器及其有关外围设备，都按易于与工业系统联成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。
”由于PLC具有稳定可靠、价格便宜、功能齐全、应用灵活方便、操作维护方便的优点，所以PLC已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业,成为工业自控设备之首。
在PLC应用方面，我国也很活跃，近年来每年约新投入10万台套PLC产品，年销售额30亿人民币，应用的行业也很广。
但是与其它国家相比，在机械加工及生产线方面的应用，还需要加大投入。
可以预计21世纪可编程控制器将会有更大的发展从技术上看，计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计及制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能水平更高的品种出现。
从产品规模上看，会进一步向超小型及超大两个方向发展。
从产品的配套性能上看，产品的品种会更丰富、规格会更齐备。
完美的人机界面、完备的通讯设备会更好地适应各种工来控制场合的需求。
从网络的发展状况来看，可编程控制器和其他工业控制计算机网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展主向。
伴随着计算机网络的发展，可编程控制器作为自动化控制网络或国际通用网络的重要组成部分，将在众多领域发挥越来越大的作用。
PLC对实现我国工业自动化有重要的意义。
2喷泉的控制设计要求
2.1某一喷水池的控制器，
形式如下：
图1花式喷水池喷嘴布局示意图
图2花式喷水池控制开关面板图
图1中4为中间喷水管，3为内环状喷水管，2为中环形状喷水管，1为外环形状喷水管。
图2中的选择开关可有4种选择，可分别用4个开关模拟实现；单步/连续开关为“1”=单步，“0”=连续，其他为单一功能开关。
2.2控制要求：
（1）水池控制电源开关接通后，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”开关来决定。
（2）“单步/连续”开关在单步位置时，喷水池只运行一个循环；在连续位置时，喷水池反复循环运行。
（3）方式选择开关用以选择喷水池的喷水花样，1～4号喷水管的工作方式选择如下：
a）选择开关在位置“1”——按下启动按钮后，4号喷水，延时2s，3号喷水，再延时2s，2号喷水，再延时2s，1号喷水，接着一起喷水15s为一个循环。
b）选择开关在位置“2”——按下启动按钮后，1号喷水，延时2s，2号喷水，再延时2s，3号喷水，再延时2s，4号喷水，接着一起喷水30s为一个循环。
c）选择开关在位置“3”——按下启动按钮后，1、3号同时喷水，延时3s后，2、4号同时喷水，1、3号停止喷；交替运行5次后，再1～4号全部喷水30s为一个循环。
d）选择开关在位置“4”——按下启动按钮后，喷水池1～4号水管的工作顺
序为：
1→2→3→4按顺序延时2s喷水，然后一起喷水30s后，1、2、3和4号水管分别延时2s停水，再等待1s，由4→3→2→1反序分别延时2s喷水，然后再一起喷水30s为一个循环。
（4）不论在什么工作方式，按下停止按钮，喷水池立即停止工作，所有存储器复位。
3、I/O编址·
4、编程并调试
5、I/O端子接线图
3系统设计方案分析
3.1喷泉控制原理
本次设计的喷泉控制系统由启动控制程序、位移脉冲控制程序、复位控制程序、驱动控制程序、停止控制程序组成。
通过启动控制程序实现喷泉的准备，通过位移脉冲控制程序实现子元件中的内容在存储器间的移动，通过复位控制程序实现喷泉花样的循环，通过驱动控制程序实现喷泉的喷射，通过停止程序来实现对喷泉的停止。
图3喷泉控制原理图
4系统硬件设计
4.1PLC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。
4.1.1输入输出（I/O）点数的估算
I/O点数估算时应考虑适当的余量，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。
4.1.2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。
存储器内存容量的估算没有固定的公式，许多文献资料中给出了不同公式，大体上都是按数字量I/O点数的10-15倍，加上模拟I/O点数的100倍，以此数位内存的总字数（16位为一个字），另外再按次数的25%考虑余量。
因此本课题的PLC内存容量选择应能存储2000条梯形图，这样才能在以后的改造过程中有足够的空间
4.1.3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。
（1）控制功能
PLC主要用于顺序逻辑控制，有时也采用专门的只能输入输出单元完成所需的控制功能，提高PLC的处理速度和节省存储器容量。
（2）编程功能
离线编程方式：
PLC和编程器公用一个CPU，编程器在编程模式时，CPU只为编程器提供服务，不对现场设备进行控制。
完成编程后，编程器切换到运行模式，CPU对现场设备进行控制，不能进行编程。
离线编程方式可降低系统成本，但使用和调试不方便。
在线编程方式：
CPU和编程器有各自的CPU，主机CPU负责现场总线控制，并在一个扫描周期内与编程器进行数据交换，编程器把在线编制的程序或数据发送到逐句，下一扫描周期，主机就根据新收到的程序运行。
这种方式成本较高，但系统调试和操作方便，在大中型PLC中常采用。
五种标注化编程语言：
顺序功能图（SFC）、梯形图（LD）、功能模块图（FBD）三种图形化语言和语句表（IL）、结构文本（ST）两种文本语言。
选用的编程语言应遵守其标准（IEC6113123），同时，还应支持多种语言编程形式，如C，Basic等，以满足特殊控制场合的控制要求。
4.1.4.机型的选择
通过对输入输出点的选择、对存储容量选择、对I/O响应时间的选择以及输出负载的特点选型的分析。
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，通过扩展模块链接，可以增加输入/输出点。
4.2I/O地址分配
表1I/O地址分配表
名称
元件
PLC元件
说明
输入
启动按钮
开关SA1
X0
启动喷泉系统
单步／循环选择开关
开关SA2
X6
选择是否循环状态
停止按钮
开关SA3
X5
停止喷泉系统
1号方式选择开关
选择器开关1
X1
喷泉选择1号方式喷水
2号方式选择开关
选择器开关2
X2
喷泉选择2号方式喷水
3号方式选择开关
选择器开关3
X3
喷泉选择3号方式喷水
4号方式选择开关
选择器开关4
X4
喷泉选择4号方式喷水
输出
喷水池工作指示
电源指示灯
Y0
1号喷水阀工作
1号喷水阀
Y1
1号喷水阀喷水
2号喷水阀工作
2号喷水阀
Y2
2号喷水阀喷水
3号喷水阀工作
3号喷水阀
Y3
3号喷水阀喷水
4号喷水阀工作
4号喷水阀
Y4
4号喷水阀喷水
4.3PLCI/O接口分配接线图
图4I/O口分配接线图
5程序设计
结束语
本次课程设计的题目是基于三菱PLC的课程设计，设计课题贴近生活，联系生活实际，使我认识到了这门课程的重要性，在课程设计的中间过程，我遇到了很多的困难，但是这些困难使我的收获也是很大的，通过这次课程设计，使我更加懂得了查阅资料的重要性，要不断的更新自己头脑中的知识，是自己看清楚最新的科研学术成果，保持在这门课的前沿位置。
通过这次课程设计，我了解了PLC的用途及工作原理，熟悉了PLC的应用，锻炼了实践能力，培养了自己独立设计能力。
此次毕业设计是对我专业知识的一次实际检验和巩固，同时也是走向工作岗位前的一次热身。
但是，通过这次的课程设计也使我发现了很多的自身的不足之处，比如缺乏综合应用专业知识的能力，对材料的不了解等等。
这次实践是对自己大学三年所学的一次大检阅，使我明白自己知识还很浅薄，虽然大学生活再有一年就要结束了，但是自己的求学之路还很长，以后更应该在工作中学习，努力使自己成为一个对社会有所贡献的人。
参考文献
[1]周军.电气控制及PLC[M].北京:
机械工业出版社,2001.:
P55-127
[2]、《PLC操作实训（三菱）》孙德胜、李伟机械工业出版社2007.8:
P148-P164.
[3]、《PLC编程及应用》廖常初机械工业出版社2002:
P95-P103.
[4]、齐从谦.PLC技术及应用[M].北京机械工业出版社,2002：
P95-P103.
[5]、《流行PLC实用程序及设计（三菱FX2系列）》贺哲荣石帅军西安电子科技大学出版社2006:
P78_105
[6]、《FX系列PLC编程及应用》廖常初机械工业出版社2005.2：
P155-178.
[7]、《日本三菱公司.FX系列PLC编程手册[Z]》.1999：
P235-P260.
致谢
通过本次课程设计，我遇到了很多的困难，有困难时必须的，有难度才能更有利于我们挑战自我不断进步，但是单靠我自己是无法很好的完成这个任务的，正因如此我们也需要老师和同学的帮助。
在我的任课老师罗雪莲老师的帮助下，我顺利的解决了，在这里感谢罗老师的帮助，当然，在课程设计的过程中，也得到了很多的同学的热心的帮助，同样感谢这些帮助我的同学。
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