花式喷水池的设计.docx

1、花式喷水池的设计 花式喷水池的PLC控制1.1课题背景在许多休闲广场、景区或游乐场所里,人们经常看到喷泉按一定的规律喷水,景色迷人;传统的喷泉控制采用单片机控制原理，通过可控硅作为功率开关元件，完成对潜水泵间歇工作的控制，可实现各种花样的喷水，但是这种控制系统在实践中存在以下缺点：由于可控硅承受过电压、过电流的能力差，因而不能长时间运行；需要配置较多的保护电路；程序的增减、修改和运行监视不灵活；抗干扰能力差；功率因数较低等。为有效解决上述问题，确保控制系统的正常运行，我们就可以采用PLC 控制。PLC具有体积小、功能强、可靠性高,且具有较大的灵活性和可扩展性的特点,通过改变喷泉的控制程序或改变

2、方式选择开关,就可以改变花式喷泉的喷水规律,从而变换出各式花样,以适应不同季节、不同场合的喷水要求。1.2课程设计的目的及意义随着微电子技术的发展，可编程序控制器（简称PC或PLC）以微处理器为核心，适用于开关量、模拟量和数字量的控制，它已进入过程控制和位置控制等领域，成为一种多功能、高可靠性、应用场合最多的工业控制微型计算机。我们这次电气控制与PLC课程设计的主要目的，是通过对某个简单的自动化生产设备、某条简单的自动化生产线、某些简单的工艺过程的调查研究，使我们大家明确生产工艺对电气控制提出的各项要求。根据这些要求，进行基本的原理设计、工艺设计和操作设计，使我们在课程设计的全过程中，进一步明

3、确设计任务中的各项要求，建立课程设计工作的整体概念，从工程环境、实现手段和操作方式的各个环节入手来设计控制程系统，通过不断的调试和完善软硬件设计，最终能够满足这些要求。这次课程设计不仅培养了我们的工程应用能力，独立完成工作的能力外，还培养了我们文献信息检索的能力和对所学知识的综合运用的能力，并为我们的毕业设计以及毕业后的工作能力打下良好的基础。1.3本文的主要工作首先，回顾花式喷水池的历史，随着社会经济的发展，花式喷水池欣赏的要求越来越高，采用可编程程序控制器来代替中间继电器和过程控制的电机，设计开发了花式喷水池系统，才会满足稳定可靠多样化的花式喷水池系统需求。然后，结合花式喷水池系统的要求，

4、进行硬件、程序设计，从主要部件的选择、流程的分析、程序思路的产生来完成本次设计任务。然后，通过对系统的调试和检测，再进行系统性梳理，将隐藏的不足之处加以修正和完善，确保系统能顺利运行。二、已知情况、控制要求、设计要求2.1已知情况花式喷水池示意图 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为外环形状喷水管。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/连续开关为“1”= 单步，“0”= 连续，其他为单一功能开关。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

5、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，14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1.5s，2号喷水，再延时2s，1号喷水，1.5s后全部停止1s，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，2s后全部停止0.5s，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

6、喷水，1、3号停止喷水；交替运行5次后，14号同时喷水20s为一个循环。d)选择开关在位置“4”按下启动按钮后，喷水池14号水管的工作顺序为：1234按顺序延时2s喷水，然后一起喷水10s后，按11+222+333+444+1号水管以1s间隔顺序喷水，小循环3次后，一起喷水2s，再停止1s，由4321反序分别延时2s喷水，然后再一起喷水10s为一个大循环。(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。2.2设计要求 根据生产设备工作方面及其它方面的需要，本次设计要达到如下设计要求：(1)要求本次设计的控制装置采用PLC技术实现;(2)要能完全满足控制要求；(3)

7、本次设计的控制装置应由电气控制箱（柜）三、总体设计思路总体思路：1、启动、停止按钮来控制总的启动和停止2、输出：喷水池的四种喷水管 输入：四种选择化形的开关、控制单步及连续的开关3、内部小循环的计数器，整体控制的定时器4、采用分块定式，有四个选择开关决定，选择哪一个，哪一个模块计时工作，控制输出设计思路：由时序图来分各定时器花样一的时序图如下： 花样二的时序图如下：花样三的时序图如下：花样四的时序图如下：四、程序设计及调试4.1 PLC的选型及I/0分配图根据设计要求、控制要求，选定PLC的型号为：EC -16M 16R它是我国科威公司生产的E系列PLC(与三菱FX2N系列兼容)，拥有16路输

8、入、16路(继电器)输出，而本例实际只需要15路输入、13路输出，输出留有约1/3的余量，输出所留余量超出1/3，完全满足要求；拥有8K步的内存容量，而本例用户程序的容量估计在20步左右，完全够用；支持内置CANbus、485、232通信功能，有利于今后与其它设备进行联网通信花式喷水池的I/0分配图程序中，各定时器的定时顺序如下表所示。表1. 定时器定时顺序定时器时段1.1时段1.2时段1.3时段1.4T0T5循环1花样1定时T6T11循环1花样2定时T12T14循环1花样3定时T15T34循环1花样4定时 4.2 编程PLC花样喷泉装置顺控程序、编程元件明细表本顺控程序的梯形图： 本程序中所

9、用到的PLC内部的编程元件及其作用如表2所示。表2. PLC编程元件明细表X000启动及循环开始X001X004选择第一种至第四种喷水方式X006选择循环方式是单步还是连续Y001Y004一号至四号喷水管输出T0T34计时作用C0C1计数作用X0X3辅助继电器，保持状态五、 安装、接线、及系统联合测试按照元件安装图安装元件；参考原理图，按照接线图完成“板内接线”；参考原理图，按照互连图，完成板间、柜间接线。最后，对程序系统与电气系统进行联合测试。如不满足要求，再回去修改程序或检查接线，直到满足要求为止。六、 后期工作6.1操作过程简要说明(1) 信号灯受一个总启动按钮和起动开关控制，当按下启动

10、按钮、起动开关接通时，信号系统开始工作。按下那个开关，输出那个花形。(2) 例如按下开关四，喷水池14号水管的工作顺序为：1234按顺序延时2s喷水，然后一起喷水10s后，按11+222+333+444+1号水管以1s间隔顺序喷水，小循环3次后，一起喷水2s，再停止1s，由4321反序分别延时2s喷水，然后再一起喷水10s为一个大循环。(3) 如果开关6在0位置周而复始循环，如果开关6在1位置停止循环，保持现在的状态。 6.2常见故障及其排除方案(1)检查PLC能否启动与停止？没有点亮：程序错误解决方案：程序重编(2)检查PLC能否完成1个工作流程?不能：程序错误解决方案：程序重编(3)检查P

11、LC能否从最后步回到第一步步开始新一轮循环?不能：程序错误解决方案：程序重编(4)将开关6置时不再做新一轮循环?不能：预停程序错误解决方案：修改预停程序七、尚存在的问题及方案建议尚存在的问题：在现实中，控制喷水池花形的选择开关，最多使一个开关置一，但在我们实验室中，选择的是单个开关，如果将多余一个开关同时置1，程序输出将发生错乱。建议采取以下方案解决：在运行时，切换开关的时候，保证一个开关置0之后，再将另一个选择开关置1，也就是，保证只有一个选择开关置1。八、课程设计总结通过这一周的课程设计，我掌握了更多关于PLC控制系统的知识，明白了花式喷水池的PLC控制系统的组成，三菱系列PLC的功能及特

12、点。使我更深入的学习了电气控制系统与可编程控制器这门课程，熟练掌握了PLC的使用。并且由于希望更好的完成此次设计使我搜索了很多这方面的资料，使我对花式喷水池的PLC控制系统的设计制作过程有了很深的认识。对一个系统的设计步骤有了清楚的了解，并且掌握了一个系统的设计过程。学会了如何发现问题、解决问题。并在查阅资料的过程中对问题的认识和问题的解决提出了新的见解，分析问题出现的原因，使得对问题的理解更加深刻。同时在老师的指导过程中向老师学习到了解决问题的新方法、新思路。总之，经过这段时间的课程设计，使我在可编程控制这方面受益匪浅。九、致谢这次课程设计基本上涵盖了我们所学习的PLC程序的大部分知识点，课

13、程设计题目要求不仅要求对课本知识有较深刻的了解，同时要求程序设计者由较强的思维能力和操作动手能力。这次课程设计使我对PLC程序的编程、程序的录入、以及在上机操作调试有了很大的提高。大部分同学只关心程序运行的结果，而对程序的创新丝毫不在意。这是非常不可取的，因为往往在动脑思考创新中我们会有更多收获，学到更多的知识。做课程设计不仅让我们修补了以前学习的漏洞，也让我明白了一个道理：学习好PLC这门技术，需要自己对它有兴趣，而且要自己肯于动手操作实验。最后该感谢帮助我的同学和老师。首先该感谢这门课程任教的王老师给我们精心的讲解和适用的资料。感谢同学们对我学习上的交流和帮助，还得感谢学校给我们这样的一个自己动手设计的好机会！十、参考文献1 邓则名 程良伦 谢光汉.电器与可编程控制器应用技术(第3版).机械工业版社.2 李文娟.可编程控制器指导书3 XX文库. 4三菱及西门子PLC资料，来自工控网 5可编程控制器应用技术，张万忠主编，化学工业出版社，2002 6可编程控制器原理及应用教程，王晖 孙玉峰 王文华 主编，清华大学出版社出版，2004