花式喷水池装置PLC控制 毕业论文.docx
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花式喷水池装置PLC控制毕业论文
目录
摘要1
Abstract1
Keywords1
1绪论2
1.1课题的研究目的与意义2
1.2课程设计的内容2
2系统控制方案的确定2
2.1系统设计的基本步骤2
2.2花式喷水池的示意图2
2.3花式喷水池的控制要求3
2.4原理和操作说明3
3系统硬件设计4
3.1可编程控制器（PLC）的选择4
3.1.1PLC概述4
3.1.2PLC的选型4
3.2水泵的选型4
3.3硬件的接线图5
4系统软件设计5
4.1梯形图程序设计5
4.2PLC的I\O地址分配6
4.2.1输入信号6
4.2.2输出信号6
4.3PLC外部I/O接线图7
4.4流程图7
4.6喷水池控制系统的指令（见附录2）7
4.7仿真和调试8
5结论8
致谢8
参考资料9
附录19
附录212
花式喷水池装置PLC控制
计算机控制技术专业蒋娜
指导老师张克新
摘要:
花式喷水池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，对花式喷水池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器来实现。
在游人和居民经常光顾的场所，如公园、广场、旅游景点及一些知名建筑前，经常会修建一些喷泉供人们休闲、观赏。
这些喷泉按一定的规律改变喷水式样，如果再与五颜六色的灯光相配合，在和谐优雅的音乐中，更使人心旷神怡，流连忘返。
本文讲述的是如何利用PLC控制喷泉喷水方式，产生各样的样式，本文结合任务设计要求，以4环花式喷泉为研究对象，对花式喷水池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。
并提出了喷水池硬件的各组成模块及详细的硬件模块设计方案。
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：
可编程序控制器花式喷水控制系统
FancyFountainControlDesignBasedonPLC
StudentmajoringincomputercontroltechnologyJiangNa
TutorZhangKe-xin
Abstract：
Fancyfountainisaproductofrecentyears,theemergenceofalandscapearchitectureandfancyornamentalcombination.Withtheprogrammablecontrollerintherapiddevelopmentofourcountry,offancyfountaininthecontrolrequirementsgettinghigherandhigher,makingmoreandmorecontrolofpartoftheprogrammabledevicesisrequiredtoachieve.
Ofteninplacesfrequentedbytouristsandresidents,suchasparks,squares,touristattractions,andsomewell-knownbuildingbeforetheconstructionofsomeofthefountainsforpeopletorelax,watch.Thesefountainschangethespraypatternaccordingtocertainrules,ifmatchedwithcolorfullights,harmoniousandelegantmusic,moreexhilarating,linger.
ThisarticleisabouthowtotakeadvantageofPLCcontrolledfountainsprinklermanner,toproduceavarietyofstyles,Inthispaper,thetaskdesignrequirements,4ringfancyfountainoffancyspraythepondcontrolsystemoverallfunctionofthecompositionoftheprogrammablecontrollerandworks.Fountainhardwarebuildingblocksanddetaileddesignofthehardwaremodule.Designedtoimprovethethefountainsystemcontrolquality,andreallyreachedtherequirementsofreal-timecontrol.
Keywords:
fancysprinklercontrolsystemprogrammablelogiccontroller
1绪论
1.1课题的研究目的与意义
PLC课程设计的目的与意义在于提高他们的动手操作能力、巩固课本知识、培养自觉学习能力、提高团队合作意识以及一些基本的编程知识的掌握等。
1.2课程设计的内容
本设计将在以下几个方面对花式喷泉的控制系统进行研究和论证。
（1）花式喷泉类型的选择：
综合花式喷泉的类别和各类的特点和要求，在本课题中主要研究能有三种喷水花样可供选择；能够控制每环喷水管喷水的高度；喷水时要有灯光显示；可以根据不同的季节、不同的场合可改变喷泉水的花样。
讲各种水型及灯光，按照预先设定的排列组合进行控制程序的设计，通过计算机运行程序发出控制信号，使水型及灯光有各种各样的变化。
（2）花式喷水池硬件系统的设计。
本课题设计的花式喷泉要求运行速度准确度高，在花式喷泉的格层检测中选用在工业自动控制上大量运用的具有检测精度高、寿命长、稳定性能好的接近传感器，运用感应器的开关量信号输入给PLC来实现控制。
（3）花式喷水池控制系统软件的设计。
在本设计中选用了目前运用最多的PLC编程语言梯形图，梯形图的编程能直观明了的设计花式喷泉控制的要求。
2系统控制方案的确定
2.1系统设计的基本步骤
在花式喷水池控制系统的设计过程中主要考虑一下几点：
（1）深入了解和分析花式喷泉的工艺条件和控制要求。
（2）确定I/O设备。
根据花式喷水池控制系统的功能要求，确定系统所需的输入、输出设备。
常用的输入设备有按钮、选择开关等。
常用的输出设备有指示灯等。
（3）根据I/O点数选择合格的PLC类型。
（4）分配I/O点，分配PLC的输入输出点，编制出输入输出分配表或输入输出端子的接线图。
（5）设计花式喷水池系统的梯形图程序，根据工作要求设计出周密完整的梯形图。
（6）程序，这是整个花式喷水池系统设计的核心工作。
（7）将程序输入PLC进行软件测试，查找错误，使系统程序更加完善。
2.2花式喷水池的示意图
图1花式喷水池示意图
图a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为外形状喷水管。
图b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“1”为单步，“0”为连续，其他为单一功能开关。
2.3花式喷水池的控制要求
（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，再等等1s，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，所有存储器均复位。
2.4原理和操作说明
（1）水池控制电源开关接通后，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。
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。
当选择开关在X1时，按动启动按钮时程序自动进入相应程序模块运行，程序运行到最后的自行判断是单步或连续，就入戏一个环节；当选择开关在X2/X3/X4时，同上。
3系统硬件设计
3.1可编程控制器（PLC）的选择
3.1.1PLC概述
可编程控制器，英文称ProgammableController,简称PLC，本课题中用PLC作为它的简称。
PLC是用于工业现场的电控制器。
它源于继电器控制技术，但基本电子计算机，它通过运行存储在其内存中的程序，把经输入电路的物理过程得到的输入信息，变换为所要求的输出信息，进而再通过输出电路的物理过程去实现对负载的控制。
3.1.2PLC的选型
PLC的类型很多，目前市场上有从大到小的全系列产品，可以满足各种各样的需求。
在中国市场上最具竞争力的有西门子、三菱、和欧姆龙公司，他们的各系列产品也具有其各自的优缺点。
三菱的FX系列，为小型的PLC，单元式，单机容量最大为256点。
FX系列PLC的输入规格如下表所示：
图2FX系列PLC的输入规格表
3.2水泵的选型
泵是一种面大量广通用型号机械设备，它广泛地应用于石油、化工、电力、冶金、矿山、轻工、农民、民用和国防各部门，在国民经济中占有重要的地位。
泵的电能消耗起了积极作用。
但是目前在国民经济各个领域中，由于选型不合理，许多的泵处于不合理运行状况，运行效率低，浪费了大量能量。
还有的泵由于选型不合理，根本不能使用，或者使用维修成本增加，经济效益低。
由此可见，合理选泵对节约能源同样具有重要的意义。
所谓合理选泵，就是要综合考虑泵机组和泵站的投资和运行费用等综合性的技术经济指标，使之符合经济、安全、适用的原则。
具体说，有以下几个方面:
必须满足使用流量和杨程的要求，即要求泵的运行工次点经常持在高效间运行，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。
由于喷水池的水泵必须满足大功率快速精确启停，我选用品牌为DESHB（德士比）的QYP100-4.5-2.2喷水池水泵，其实物图如下：
图3喷泉泵
3.3硬件的接线图
系统的硬件连接图即PLC和系统中各个硬件的连线。
具体如下图所示：
图4硬件连接图
4系统软件设计
4.1梯形图程序设计
梯形图类似于继电器接触器控制电路，是一种以图形符号及图形符号在图中的相互关系表示控制关系的编程语言，它是目前应用的最多的PLC编程语言。
梯形图将继电器控制电路图进行简化，同时加进了许多功能强大、使用灵活的指令，将微型计算机的特点结合进去，使编程更加容易，而实现的功能却大大超过了传统继电器控制电路图，是目前应用最广泛的一种PLC编程语言。
4.2PLC的I\O地址分配
输入I/O分配表
序号
输入
说明
1
X0
停止说明
2
X1
启动按钮
3
X2
选择开关1的位置
4
X3
选择开关2的位置
5
X4
选择开关3的位置
6
X5
灯控按钮
输出I/O分配表
序号
输出
说明
1
Y0
电源指示
2
Y1
控制1管喷水
3
Y2
控制2管喷水
4
Y3
控制3管喷水
5
Y4
控制4管喷水
6
红色灯
红色灯
7
Y6
黄色灯
8
Y7
绿色灯
9
Y8
中速
10
Y9
慢速
11
Y10
正转
4.2.1输入信号
启动按钮SB0：
I0.0花样选择位置1开关SB1:
I/0.1花样选择位置2开关SB2:
I/0.2花样选择位置3开关SB3:
I/0.3花样选择位置4开关SB4:
I/0.4单步、连续开关SB5:
I/0.5停止按钮SB6:
I/0.6
4.2.2输出信号
1号喷头喷水开关接触器KM1:
Q0.1
2号喷头喷水开关接触器KM2:
Q0.2
3号喷头喷水开关接触器KM3:
Q0.3
4号喷头喷水开关接触器KM4:
Q0.4
4.3PLC外部I/O接线图
图5外部I/O接线图
4.4流程图
图6花式喷水池流程图
4.5梯形图（见附录1）
4.6喷水池控制系统的指令（见附录2）
4.7仿真和调试
a）X1为ON时——按下启动按钮X0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。
当X5为ON时，则只运行一个循环；当X5为OFF时，则反复循环运行。
当按下停止按钮X6时，喷水池立即停止工作。
再次使X1为ON时，结果同上。
b）X2为ON时——按下启动按钮X0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。
当X5为ON时，则只运行一个循环；当X5为OFF时，则反复循环运行。
当按下停止按钮X6时，喷水池立即停止工作。
再次使X2为ON时，结果同上。
c）当X3为ON时——按下启动按钮X0后，1、3号同时喷水，延时3s后，2、4号同时喷水，1、3号停止喷水；交替运行5次后，再1-4号全部喷水30s.当X5为ON时，则只运行一个循环；当X5为OFF时，则反复循环运行。
当按下停止按钮X6时，喷水池立即停止工作。
再次使X3为ON时，结果同上。
d）当X4为ON时——按下启动按钮X0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。
当X5为ON时，则只运行一个循环；当X5为OFF时，则反复循环运行。
当按下停止按钮X6时，喷水池立即停止工作。
再次使X4为ON时，结果同上。
5结论
课程设计是培养学生综合运用所学知识、发现、提出、分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。
随着科学技术的发展的日新月异，PLC已经成为当今计算机应用中的领域，生或中可以说是无处不在。
因此对于二十一世纪的大学生来说掌握PLC技术是十分重要的。
回顾此次PLC课程设计，我感慨颇多，的确，通过这次对花式喷水池装置的PLC控制，让我们队PLC梯形图、指令表、外部接线图有了更好的了解，也让我了解了关于PLC设计原理。
有很多设计理念来源于实际，从中找出做适合的设计方法。
从理论到实际，在这些日子里可以说的是多于甜，但是可以学到很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学的知识，而且学到了很多在书本上没有的新知识。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把理论与实际结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考能力。
在设计的过程中遇到的问题，可以说得是困难重重，这毕竟是第一次做的，难免会遇到各种各样的问题，同时在设计的过程中发现自己的不足之处，对以前所学的知识理解的不够深刻，的不够牢固，比如对PLC编程部分指令掌握的不好……通过这次课程设计之后，一定要把以前的知识重新温习。
我们学习的知识是有限的，在以后的工作中我们肯定会遇到许多未知的领域，这方面的能力便会使我们受益匪浅。
致谢
在做论文过程中老师严谨的治学态度和一丝不苟的工作精神给了我深刻的启发，也给了我很大的触动。
还要感谢系里其他老师的指导，给了我很大的帮助。
在此，对老师在工作和生活中给予的指导和关心致以最真诚的谢意。
同时在这里还要感谢系里给予我们的关心和帮助，感谢老师们给予我们的帮助。
我们即将毕业，在此，再一次向学习中和生活中给予过我帮助的老师致谢。
参考资料
[1]王永华《现代电气控制及PLC应用技术》（第2版），北京航空航天大学出版社。
[2]王鑫、李威，《PLC机电控制系统应用设计技术》（第2版），电子工业出版社。
[3]钟肇新,《可编程控制器原理及应用》（第三版）,华南理工大学出版社。
[4]王永华,《现代电气控制及PLC应用技术》（第2版），北京航空航大学出版社。
[5]PeiZhong-cai.StudyOnDistufrbanccTorqueofLoadSimulatorwithSynchro-compensationsystem［C］.proceedinnsofthe5thinternationalconferenceonfluidpowertransactionandcontr，hongzhou，china，2001.，12-15.
附录1
图7控制梯形图
附录2
图8喷水池控制系统的指令
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