PLC课设自动喷泉文档格式.docx

1、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,380V1.3 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

2、-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

3、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2-12.2 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

4、KV1、KV2、KV3、KV4模块2KV5、KV9、KV8、KV12模块3KV13、KV14、KV15、KV16模块4KV6、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 3.3 I/O分配输入地址信号名称输出地址X0总启动按钮SB0Y0模块1阀门控制线圈KM1，及彩灯HL1X1花样1按钮SB1Y1模块2阀门控制线圈KM2，及彩灯HL2X2花样2按钮SB2Y2模块3阀门控制线圈KM3，及彩灯HL3X3花样3按钮SB3Y3模块4阀门控制线圈KM4，及彩灯HL4X4花样4按钮

5、SB4Y4水泵控制线圈KM5，及指示灯HL5X5总停止按钮SB5Y5启动指示灯HL63.4 I/O接线图3.5 元器件选型3.5.1 PLC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F

6、X2N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

7、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

8、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1PLCFX2N-16MR2断路器正泰NBE7-3P-C40

9、 NBE7-2P-C103交流接触器CJT1-1054热继电器正泰NR2-11.5熔断器正泰RT28-32-106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-200-20169喷头CQ140110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

10、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4-1-24.2 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

11、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GX Developer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

12、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

13、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，2013.2 廖常初. PLC编程及应用M. 北京：机械工业出版社，2002.3 贾树军. 组态王在音乐喷泉中的应用J. 山西：山西机械出版社，20034 章文浩. 可编程控制器原理及实验M. 北京：国防工业出版社，20035 肖伶俐. 音乐喷泉与现场总线技术J. 北京：北京建筑工程学院学报，20036 唐莉萍. 音乐喷泉上位机控制系统的设计J. 上海：东华大学学报，2003