基于plc的花样喷泉控制系统设计论文.doc

基于plc的花样喷泉控制系统设计
30
机自072 16

目录
第一章 引言 3
1.1课题背景及目的 3
1.2本次课程设计任务及要求 3
第二章 控制方案的选择 4
第四章 I/O分配表 5
第五章 PLC硬件连接图 5
5.1 PLC硬件连接图 7
5.2控制电机的接线图 7
第六章 顺序连接图 7
第七章 调试过程及说明 10
第八章 结束语 10
第九章 参考文献 11
第十章 附录 12
附录1 控制面板设计 12
附录2 梯形图 12
附录3 指令表 21

第一章 引言
1.1课题背景及目的
课程设计在整个教学过程中，是一个非常重要的实践性教学环节，尤其在掌握机电传动控制技术时，仅仅了解工作原理和控制的指令系统是远远不够的。为最大限度的满足生产工艺和机械设备的要求，就需要结合机电传动控制和应用技术的特点，进行初步的工程训练。
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;若在夜晚配上各种颜色的灯光显示,则更加绚丽多彩.本次课程设计就是通过设计花样式喷泉以机电传动控制课程设计为载体的主要目的，是通过对喷泉简单的自动化控制、简单的工艺过程的调查研究，使学生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，使学生在课程设计的全过程中，进一步明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。
课程设计以培养工程应用能力为主，在独立完成设计任务的同时，还要进行多方面能力的培养和提高，为毕业设计以及毕业后的工作能力打下良好的基础。

1.2本次课程设计任务及要求

某广场的喷泉如图所示，4号为中间喷头，3号为内环状喷头，2号为1次外环状喷头，1号为外环装喷头。

（1） 按下启动按钮，喷泉控制装置开始工作，按下停止按钮，喷泉控制装置停止工作。
（2） 喷泉的工作方式由花样选择开关和单步、连续开关决定。
（3） 当单步、连续开关在单步控制时，喷泉只能按照花样选择开关设置得方式运行一个循环。
（4） 花样选择开关用于选择喷泉得喷水花样，现考虑4种喷水花样。
① 花样选择开关在位置1时，按下启动按钮后，4号喷头喷水，延迟2s后，3号喷头喷水，再延迟2s后，2号喷头喷水，又延迟2s后，1号喷头喷水。18s后，如果为单步工作方式，则停下来。如果为连续工作方式，则继续循环下去。
② 花样选择开关在位置2时，按下启动按钮后，1号喷头喷水，延迟2s后，2号喷头喷水，再延迟2s后，3号喷头喷水，又延迟2s后，4号喷头喷水。30s后，如果为单步工作方式，则停下来。如果为连续工作方式，则继续循环下去。
③ 花样选择开关在位置3时，按下启动按钮后，1号、3号喷头同时喷水，延迟3s后，2号、4号喷头同时喷水，1号、3号喷头停止喷水。如此交替15s后，4组喷头全喷水，30s后，如果为单步工作方式，则停下来。如果为连续工作方式，则继续循环下去。
④ 花样选择开关在位置4时，按下启动按钮后，按照1-2-3-4的顺序，以此间隔2s喷水，然后一起喷水。30s后，按照1-2-3-4的顺序，分别延迟2s依次停止喷水。再经1s延迟时，按照4-3-2-1的顺序，依次间隔2s喷水，然后一起喷水。30s后停止。如果为单步工作方式，则停下来。如果为连续工作方式，则继续循环下去。
第二章 控制方案的选择

本次课程设计的课题是花样式喷泉，由其控制要求可知：控制过程是一个复杂，连续。灵巧的过程。在工业工程中，被选择为控制的一般是：继电器，PLC，单片机。由于绝大多数控制继电器都是长期磨损和疲劳工作条件下进行的，容易损坏。而且继电器的触点容易产生电弧，甚至会熔在一起产生误操作，引起严重的后果。单片机是一种集成电路编程复杂，结构复杂等。而PLC可靠性高，抗干扰能力强，配套齐全，功能完善，适用性强，系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造，体积小，重量轻，能耗低且易学易用，深受工程技术人员欢迎，在工业以及其他领域都得到广泛的应用。因此，本次花样喷泉的自动化控制也采用PLC控制。
该控制系统选用三菱公司FX 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,通过扩展模块的连接, 可以增加输入/ 输出点数.
为了便于程序清晰明了，分别调用不同的四个花样，采用了子程序调用指令（CALL P），并通过[SRET]返回原始指令。
不同花样的选择采用手动选择开关，内部通过时间继电器和辅助继电器实现自动化控制来完成各花样内的循环动作。

第四章 I/O分配表
由控制要求分析可知，分配表中输入7个，输出4个，则其I/O分配表如下表所示
输入 输出
地址 元件 功能 地址 元件 功能
X0 SB1 启动开关 Y0 KM1 喷头1
X1 SA2 花样开关位置1 Y1 KM2 喷头2
X2 SA3 花样开关位置2 Y2 KM3 喷头3
X3 SA4 花样开关位置3 Y3 KM4 喷头4
X4 SA5 花样开关位置4
X5 SB6 停止
X6 SB7 单步/连续

第五章 PLC硬件连接图
5.1 PLC硬件连接图
课程设计的要求，采用三菱FX2N系列，其硬件连接图如下图所示：

图一PLC硬件连接图
5.2控制电机的接线图

图二控制电机接线图

第六章 顺序连接图
由于有4中花样，所以应该分布考虑，按照花样的要求，编辑四种花样顺序图，，顺序图如下图所示：
图三花样1顺序图

图四花样2的顺序图
图五花样3的顺序图

图六花样4的顺序图

第七章 调试过程及说明
考虑到花样喷泉的花样复杂，选择了子程序控制，这样简单，明了。但还是遇到许多的问题，比如在输入程序时的不小心，或者出现程序错误......，由于是四种花样工作，设计了自锁，同时，没必要的自锁导致核程序的复杂，在自己设计程序的时候没有输入复位指令，导致程序不能调用现象。经过自己的认真检查，调试过程顺利进行。

第八章 结束语
通过这次设计实践。我学会了PLC的基本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序与到PLC中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。能过解决一个个在调试中出现的问题，我们对PLC的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。
虽然本次课程设计是要求自己独立完成，但是，彼此还是脱离不了集体的力量，遇到问题和同学互相讨论交流。多和同学讨论。我们在做课程设计的过程中要不停的讨论问题，这样，我们可以尽可能的统一思想，这样就不会使自己在做的过程中没有方向，并且这样也是为了方便最后设计和在一起。讨论不仅是一些思想的问题，还可以深入的讨论一些技术上的问题，这样可以使自己的处理问题要快一些，少走弯路。多改变自己设计的方法，在设计的过程中最好要不停的改善自己解决问题的方法，这样可以方便自己解决问题

在设计的过程中我们还得到了老师的帮助与意见，和同学们的帮助，谢谢你们！
第九章 参考文献
[1] 殷培峰.基于plc喷泉控制系统设计. 兰州石化职业技术学院学报,2006
[2] 王传艳.三菱PLC在花式喷泉控制系统中的应用,天津大学自动化学院，2007
[3] 郭艳萍，李晓波.PLC在花式喷泉控制系统中的应用,漯河职业技术学院，2007
[4]　张延灿. 喷泉工程发展及其设计问题(上). 给水排水， 1998，24(7)：47～50
第十章 附录
附录1 控制面板设计
附录2 梯形图

附录3 指令表

0 LD X000
1 MPS
2 AND X001
3 CALL P0
6 MRD
7 AND X002
8 CALL P1
11 MRD
12 AND X003
13 CALL P2
16 MPP
17 AND X004
18 CALL P3
21 P0
22 LD X006
23 AND M100
24 OR M100
25 ANI X005
26 OUT M100
27 LD M4
28 AND T3
29 OR M0
30 OR M8002
31 ANI M1
32 OUT M0
33 LD M0
34 AND M100
35 OR M1
36 ANI M2
37 OUT M1
38 OUT T0 K20
41 OUT M30
42 LD M1
43 AND T0
44 OR M2
45 ANI M3
46 OUT M2
47 OUT T1 K20
50 OUT M40
51 LD M2
52 AND T1
53 OR M3
54 ANI M4
55 OUT M3
56 OUT T2 K20
59 OUT M50
60 LD M3
61 AND T2
62 OR M4
63 ANI M0
64 OUT M4
65 OUT M60
66 OUT T3 K180
69 FEND
70 P1
71 LD M200
72 AND X006
73 OR M200
74 ANI X005
75 OUT M200
76 LD M9
77 AND T7
78 OR M8002
79 OR M0
80 ANI M6
81 OUT M0
82 LD M0
83 AND M200
84 OR M6
85 ANI M7
86 OUT M6
87 OUT M61
88 OUT T4 K20
91 LD M6
92 AND T4
93 OR M7
94 ANI M8
95 OUT M7
96 OUT M51
97 OUT T5 K20
100 LD M7
101 AND T5
102 OR M8
103 ANI M9
104 OUT M8
105 OUT M41
106 OUT T6 K20
109 LD M8
110 AND T6
111 OR M9
112 ANI M0
113 OUT M9
114 OUT M31
115 OUT T7 K300
118 FEND
119 P2
120 LD M300
121 AND X006
122 OR M300
123 ANI X005
124 OUT M300
125 LD M13
126 AND T11
127 OR M8002
128 OR M0
129 ANI M10
130 OUT M0
131 LD M300
132 AND M0
133 OR M10
134 ANI M11
135 OUT M10
136 OUT M21
137 OUT M23
138 OUT T8 K30
141 LD T8
142 OR M11
143 ANI M12
144 OUT M11
145 OUT M20
146 OUT M22
147 OUT T9 K30
150 LD T9
151 AND M11
152 OR M12
153 ANI M0
154 OUT M12
155 OUT T10 K150
158 LD M12
159 AND T10
160 OR M13
161 ANI M0
162 OUT M13
163 OUT T11 K300
166 LD M13
167 OR M20
168 OUT M32
169 LD M13
170 OR M21
171 OUT M42
172 LD M13
173 OR M22
174 OUT M52
175 LD M13
176 OR M23
177 OUT M62
178 FEND
179 P3
180 LD M400
181 AND X006
182 OR M400
183 ANI X005
184 OUT M400
185 LD M16
186 AND T16
187 OR M8002
188 OR M0
189 ANI M13
190 OUT M0
191 LD M0
192 AND M400
193 OR M13
194 OUT M13
195 LD M13
196 ANI T1
197 OUT T0 K10
200 LD T0
201 OUT T1 K10
204 OUT M70
205 LDI M80
206 OUT M71
207 LDP M70
209 SFTR M71 M80 K4 K1
218 LDP M70
220 OUT T12 K300
223 LD T12
224 OUT M14
225 LD M14
226 AND T12
227 ANI T3
228 OUT T2 K10
231 LD T2
232 OUT T3 K10
235 OUT M72
236 LDI M84
237 OUT M73
238 LDP M72
240 SFTR M73 M84 K4 K1
249 LDP M72
251 OUT T13 K300
254 LD T13
255 OUT M15
256 LD M15
257 ANI T5
258 AND T13
259 OUT T4 K10
262 LD T4
263 OUT T5 K10
266 OUT M74
267 LDI M88
268 OUT M75
269 LDP M74
271 SFTL M75 M88 K4 K1
280 LDP M74
282 ANI M0
283 OUT T16 K300
286 LD T16
287 OUT M16
288 LD M80
289 OR M84
290 OR M88
291 OR M16
292 OUT M33
293 LD M81
294 OR M85
295 OR M89
296 OR M16
297 OUT M43
298 LD M82
299 OR M86
300 OR M90
301 OR M16
302 OUT M53
303 LD M83
304 OR M87
305 OR M91
306 OR M16
307 OUT M63
308 FEND
309 LD M30
310 OR M31
311 OR M32
312 OR M33
313 OUT Y000
314 LD M40
315 OR M41
316 OR M42
317 OR M43
318 OUT Y001
319 LD M50
320 OR M51
321 OR M52
322 OR M53
323 OUT Y002
324 LD M60
325 OR M61
326 OR M62
327 OR M63
328 OUT Y003
329 END

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81. 基于Cygnal单片机的μC/OS-Ⅱ的研究
82. 基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究
83. 基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现
84. 变频调速液压电梯单片机控制器的研究
85. 基于单片机γ-免疫计数器自动换样功能的研究与实现
86. 基于单片机的倒立摆控制系统设计与实现
87. 单片机嵌入式以太网防盗报警系统
88. 基于51单片机的嵌入式Internet系统的设计与实现
89. 单片机监测系统在挤压机上的应用
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91. 基于单片机的嵌入式系统中TCP/IP协议栈的实现与应用
92. 单片机在高楼恒压供水系统中的应用
93. 基于ATmega16单片机的流量控制器的开发
94. 基于MSP430单片机的远程抄表系统及智能网络水表的设计
95. 基于MSP430单片机具有数据存储与回放功能的嵌入式电子血压计的设计
96. 基于单片机的氨分解率检测系统的研究与开发
97. 锅炉的单片机控制系统
98. 基于单片机控制的电磁振动式播种控制系统的设计
99. 基于单片机技术的WDR-01型聚氨酯导热系数测试仪的研制
100. 一种RISC结构8位单片机的设计与实现
101. 基于单片机的公寓用电智能管理系统设计
102. 基于单片机的温度测控系统在温室大棚中的设计与实现
103. 基于MSP430单片机的数字化超声电源的研制
104. 基于ADμC841单片机的防爆软起动综合控制器的研究
105. 基于单片机控制的井下低爆综合保护系统的设计
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108. 单片机实现的鲁棒MRACS及其在液压系统中的应用研究
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112. PIC单片机在空调中的应用
113. 单片机控制力矩加载控制系统的研究
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目 录

第一章 总论........................................................... ........................1
1、项目名称及承办单位................................................................1
2、编制依据........................................................ ...........................4
3、编制原则....................................................................................5
4、项目概况..................................................... ..............................6
5、结论............................................................................................6
第二章 项目提出的背景及必要性................................................8
1、项目提出的背景........................................................................8
2、项目建设的必要性....................................................................9
第三章 项目性质及建设规模........................................................13
1、项目性质...................................................................................13
2、建设规模...................................................................................13
第四章 项目建设地点及建设条件................................................17
1、项目建设地点............................................................................17
2、项目建设条件............................................................................17
第五章 项目建设方案..................................................................25
1、建设原则...................................................................................25
2、建设内容...................................................................................25
3、工程项目实施...........................................................................33
第六章 节水与节能措施..............................................................37
1、节水措施...................................................................................37
2、节能措施...................................................................................38
第七章 环境影响评价.................................................................39
1、项目所在地环境现状...............................................................39
2、项目建设和生产对环境的影响分析.......................................39
3、环境保护措施…………………………………........…...........40
4、环境影响评价结论……………………………..…………… 42
第八章 劳动安全保护与消防.....................................................44
1、危害因素和危害程度...............................................................44
2、安全措施方案............................. .............................................44
3、消防设施………………………........................................…...45
第九章 组织机构与人力资源配置.............................................46
1、组织机构...................................................................................46
2、组织机构图...............................................................................46
第十章 项目实施进度..................................................................48
1、建设工期............................................... ...................................48
2、项目实施进度安排...................................................................48
3、项目实施进度表................................... ...................................48
第十一章 投资估算及资金筹措..................................................49
1、投资估算依据...........................................................................49
2、建设投资估算...........................................................................49

目 录
第一章 总 论 1
第一节 项目概述 1
第二节 可行性研究的依据 3
第三节 可行性研究的范围和内容 3
第五节 技术经济指标 4
第二章 项目背景和建设的必要性 5
第一节 项目提出的背景 5
第二节 项目建设的必要性 7
第三章 需求分析及服务规模与标准 9
第一节 需求分析 9
第二节 服务规模与标准 10
第四章 项目选址及建设条件 13
第一节 项目选址 13
第二节 项目区自然条件 13
第三节 项目区社会经济条件 18
第四节 项目区基础设施状况 20
第五章 规划设计和建设方案 23
第一节 设计依据和目标 23
第二节 规划方案分析 25
第三节 建设方案 31
第六章 消 防 46
第七章 环保和劳动安全卫生 47
第一节 环境保护 47
第二节 劳动安全卫生 48
第三节 建议 50
第八章 节能分析 52
第一节 概 述 52
第二节 节能设计依据 52
第三节 能耗分析 53
第四节 节能措施 54
第九章 项目组织管理和实施进度 58
第一节 项目组织管理 58
第二节　进度计划安排 60
第十章 招投标方案 62
第一节　招标管理 62
第二节　项目招标基本情况 65
第十一章 投资估算与资金筹措 66
第一节 投资估算 66
第二节 资金筹措 70
第十二章 效益分