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花样喷泉的plc控制系统设计电气自动化.doc
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1、xx工业职业技术学院 2014-2015学年 毕业设计课题名称: 花样喷泉的PLC控制系统设计 设计时间: 2014年9月-2014年12月 系 部: 电气信息工程学院 班 级: 1 电气自动化 姓 名: 指导教师: 总目录第一部分 任务书 第二部分 开题报告 第三部分 毕业设计正文 第 一 部 分任务书扬州工业职业技术学院毕业设计任务书系 部电子信息工程系指导老师 职称讲师学生姓名 班级1203电气自动化学号 设计内容目标和要求设计目标:1、设计3种花样可供选择;2、选择花样1时,1、3、5、7、9、11号喷头启动,10S后停止。接着2、4、6、8、10、12号喷头喷水启动,10S后停止。1
2、、3、5、7、9、11号喷头继续工作,连续循环下去。3、选择花样2时,1、5号喷头启动10S后停止,3、7号喷头启动,10S后停止。接着2、6号喷头启动,10S后停止。然后4、8号喷头启动,10S后停止;1、5号喷头启动同时,9、11号喷头启动,20S后停止,10、12号喷头启动,20S后停止。然后接着开始的顺序工作,连续循环下去。4、选择花样3时,1、3、5、7号喷头开始工作,10S后2、4、6、8号喷头也开始工作,但1、3、5、7号继续工作。1至8号喷头同时工作后,立即闪烁,10S后1、3、5、7号停止工作。再过10S,2、4、6、8号也停止工作。等待10S后,1、3、5、7号再次工作,按
3、照之前的方式循环下去。在1至8号喷头工作时,内圈的9、10、11、12号也开始工作。9号、12号两个喷头和1、3、5、7号工作方式是一样的,而10号、11号则与2、4、6、8号是一样的。设计要求: 1、提出选题的初步设想和研究目的; 2、收集、整理与毕业设计有关领域的信息资料; 3、完成本毕业设计的控制程序设计; 4、完成WinCC和PLC之间的通信; 5、利用WinCC和PLC之间调试,功能指标达到技术要求; 6、根据毕业设计内容进行设计、编程、运行,形成符合学校规定的毕业设计书面文档。具体内容: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。根据花式喷泉控制系统的功能要
4、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点数选择合适的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、设计花式喷泉系统的梯形图程序,根据工作要求设计出周密完整的梯形图。6、程序,这是整个花式喷泉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,使系统程序更加善。教研室审核系部审核第 二 部 分开题报告扬州工业职业技术学院 电气信息工程学院 毕业设计(论文)开题报告书(表1)学生姓名 专业电气自动化班级1203电气学号1205010337题 目花样喷泉的PLC控
5、制系统设计指导教师 职称讲师学 位学士题目类别 工程设计 基础研究 应用研究 其它【课题的内容与要求】内容:1、控制系统为花样喷泉控制系统。2、该系统的花样有2种。3、运行时,要按照之前设置好的方案进行。4、编程时要尽量考虑到实际操作的简单与后期维护的方便。5、 编程时思路要清晰。要求:1、 提出选题的初步设想和研究目的。2、收集、整理与毕业设计有关领域的信息资料。3、完成本毕业设计的控制程序设计。4、完成WinCC和PLC之间的通信。5、利用WinCC和PLC之间调试,功能指标达到技术要求。6、根据毕业设计内容进行设计、编程、运行,形成符合学校规定的毕业设计书面文档。【前言】随着我国经济文化
6、不断的加速发展,物质生活水平的提高促使着人们迫切的追求更高的生活享受,花样喷泉可以在人们周围随处可见,比如广场、大厦、小区、公园等。花样喷泉是人造小气候,在炎热的夏日可以起到增湿和降温的作用:也为水体充氧,有利于水体增加自净能力,起到防止水体黑臭的作用。针对广场等人群众多的公共场合,设计一个可供人们休闲、观赏的小型喷泉,以满足人们的需要。【预期的效果及指标】1、完成花样喷泉相关资料搜集、实践调研2、完成PLC的选型3、完成其输入/输出的分析4、完成硬件组态及编程元件地址分配5、完成WinCC的仿真调试6、要做到操作简单、实用【进度安排】2014 年 09月20日 2014 年10 月30 日
7、选题、调研、收集资料2014 年10 月31日 2014 年11月30日 论证、开题2014 年12月1 日 2014 年12 月25日 设计(写作初稿)2014 年12 月26 日 2014 年12 月30 日 修改、定稿、打印【参考文献】1 徐志军.工业控制组态软件及应用.机械工业出版社.20102 向晓汉.西门子PLC高级应用实例精解.20103 张明.刘岑俐.wincc组态软件的串行通信研究 J. 装备制造.2009(08)4 李长久.PLC原理及应用. 20105 甑立东.西门子WinCC V7基础与应用.20116 路增立.宋玉林.刘振兵.Visual Basic中串口通讯的应用J
8、.江苏电器,2003.57 廖常初. S7-300/400 PLC应用技术(第2版).机械工业出版社.2011.128 金沙.郑凤翼.轻松看懂PLC控制系统梯形图.中国电力出版社.20089 刘华波.何文雪.王雪.西门子S7-300/400PLC编程与应用.北京:机械工业出版社.2009.10(2012.7 重印)【指导教师意见】(有针对性地说明选题意义及工作安排是否恰当等)同意提交开题论证 修改后提交 不同意提交(请说明理由)指导教师签章: 年 月 日 【系部意见】同意指导教师意见 不同意指导教师意见(请说明理由) 其它(请说明)队系(部)主任签章: 年 月 日第 三 部 分毕业设计正文花样
9、喷泉的PLC控制系统设计 电气自动化摘 要花样喷泉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,对花式喷泉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控制器来实现。使用PLC控制花式喷泉,具有使用方便,运行可靠,控制程序设计简单等优点。本设计以花样喷泉为研究对象,采用了S7-300系列可编程序控制器作为喷泉的控制器。对花样喷泉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。并提出了喷泉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,并达到了实时控制的要求。 关键词 水泵 变频器 电动机PLC co
10、ntrol system of fountainsZhouAnquanElectrical automationAbstractFigure fountain is in recent years the emergence of a garden building combined with a fancy watch a product. With the rapid development of the programmable controller in our country, to fancy fountain control requirements also more and
11、more high, make more and more need programmable controller to realize control part. Using PLC control fancy fountain, is easy to use, reliable operation, simple control program design etc. This design to figure a fountain as the research object, USES the S7-300 series programmable controller as the
12、controller of the fountain. For figure fountain control system was analyzed, and the overall function, this paper expounds the composition and working principle of the programmable controller. And put forward the fountain of hardware of each module and detailed hardware module design. This design im
13、proves the fountain system control quality, and has reached the requirement of real-time control. Keywords: Water pump Inverter Motor目录第一章 绪论141.1 PLC发展史141.1.1 PLC的产生141.1.2 PLC的定义151.2 PLC的主要特点151.3 PLC的分类171.3.1根据I/O点数分类171.3.2根据结构形式分类171.3.3根据生产厂家分类171.4 PLC的应用范围及发展趋势171.4.1应用范围171.4.2发展趋势17第二章
14、花样喷泉设计方案182.1 控制要求分析182.2 PLC类型的选择192.3 S7-300的系统组成简介192.3.1 S7-300的结构特点192.3.2中央处理器CPU的功能192.3.3 S7-300的编程元件202.4 S7-300的插槽地址202.5 花样喷泉的I/O地址分配20第三章 花样喷泉的PLC控制程序及仿真233.1花样喷泉的PLC控制程序梯形图233.2花样喷泉的PLC仿真26第四章 WINCC仿真模拟314.1 WINCC简介314.2 WINCC制作324.3花样喷泉WINCC仿真画面34小结41致谢42参考文献43第一章 绪论1.1 PLC发展史1.1.1 PLC
15、的产生 在20世纪60年代,汽车生产流水线的自动控制系统主要是由继电器、接触器组成。在当时,每一次的汽车换型都需要继电器控制线路重新设计和安装,操作机械麻烦。随着技术的进步,人们要求的提高,汽车更新换代的周期越来越快,这样就导致继电器控制系统频繁的重装,既浪费时间又费工和废料,甚至阻碍了要更新的周期。为了改变这一现状,美国通用汽车公司在1969年公开招标,要求用新的控制装置取代继电器控制装置,并提出了十项招标指标,要求编程方便、现场可修改程序、维修方便、采用模块化结构等。1969年,美国数字设备公司(DEC)研制出第一台PLC,在美国通用汽车自动装配线上试用,并获得成功。 早期的可编程程序控制
16、器称为可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)简称PLC,它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展,这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围。为了控制机器和生产过程又增加了功能,比如顺序、时间、计数和算数等,目前PLC已经广泛应用在复杂的自动化生产和控制行业中。 1971年,日本从美国引进了这项技术,很快研制出日本第一台PLC。1973年西欧国家也研制出他们的第一台PLC。我国从1974年开始研制,于1977年开始进入工业应用。1.1.2 PLC的定义 可编程控制器,英文名称Programmable Controller,简称PC。但由于PC容易
17、和个人计算机PC(Personal Computer)混淆,故人们习惯用PLC作为可编程控制器的缩写。PLC是英文Programmable Logic Controller的缩写。可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计。1.2 PLC的主要特点(1)可靠性高,抗干扰能力强PLC是专为工业控制设计的,能适应工业现场的恶劣环境。可以这么说,没有任何一种工业控制设备可以达到可编程控制器这样的可靠性。它具有很强的抗干扰能力,能在极恶劣的环境下(如温度高、湿度大、金属粉尘多、距离高压设备近、有比较强的高频电磁干扰等)长期连续可靠的工作,平均无故障时间比较长,故障修复时间比较
18、短。(2)编程简单易学PLC的设计是面向工业企业中一般电气工程技术人员的,它采用易于理解和掌握的梯形图语言,以及面向工业控制的简单指令。无论是在生产线的设计中,还是在传统设备的改造中,电气工程技术人员都特别欢迎和愿意使用PLC。(3)硬件配套齐全,用户使用方便、维护方便 PLC的产品已经标准化、系列化、模块化,配备有品质齐全的各种硬件装置供用户选用,用户能灵活、方便地进行系统配置,组成不同功能、不同规模的系统。 在PLC运行中,在PLC的面板上(或显示器上)可以显示生产过程中用户感兴趣的各种状态和数据,使操作人员做到心中有数,及时在出现故障甚至发生事故时,也能及时处理。 编程器不仅能对PLC控
19、制程序进行写入、读出、检测、修改,还能对PLC的工作进行监控,使得PLC的操作及维护都很方便。PLC还具有很强的自诊断能力,能随时检查出自身的故障,并显示给操作人员。 有人曾预言,将来自动化工厂的电气工人,将一手拿着螺丝刀,一手拿着编程器。这也是可编程控制器得以迅速发展和广泛应用的重要因素之一。(4)设计、施工、调试周期短 用PLC完成一项控制工程时,由于其硬、软件齐全,设计和施工可以同时进行,由于软件编程取代了继电器硬接线实现控制功能,使得控制柜的设计及安装接线工作量大大减少,缩短了施工周期。同时,由于用户程序大多可以在实验室模拟调试,模拟调试好后再将PLC控制系统在生产现场进行联机统调,使
20、得调试方便、快速、安全,因此大大缩短了设计和投运周期。(5)体积小,能耗低 PLC的结构紧凑,体积小,重量轻,复杂的控制系统使用PLC后,可以减少大量的中间继电器和时间继电器。(6)功能强,性价比高 一台小型PLC有成百上千个可供用户使用的编程元件,可以实现非常复杂的控制功能。与实现相同功能的继电器接触器控制系统相比,具有很高的性价比。1.3 PLC的主要功能1) 顺序逻辑控制这是PLC最基本最广泛最广泛的应用领域,用来取代继电器控制系统,实现逻辑控制和顺序控制。它既可用于单片机控制或多机控制,又可用于自动化生产线的控制。2) 运动控制在机械加工行业,可编程控制器与计算机数控(CNC)集成在一
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