基于PLC的花样喷泉控制毕业设计【实用文档】doc.doc

基于基于 PLC 的花样喷泉控制毕业的花样喷泉控制毕业设计【实用文档】设计【实用文档】doc 文档可直接使用可编辑，欢迎下载 天津冶金职业技术学院天津冶金职业技术学院 毕业设计毕业设计(论文）论文）喷泉控制系统喷泉控制系统 系系 别别电气工程系电气工程系 专专 业业电气自动化电气自动化 班班 级级电气电气 14143 3 班班 学生姓名学生姓名 姚鹏姚鹏 指导教师指导教师 陈宝玲陈宝玲 20172017 年月年月 2020 日日 基于基于 PLPL的花样喷泉控制的花样喷泉控制 摘摘 要要 针 对 传 统 的 喷 泉 控 制 系 统 一 旦 设 计 好 控 制 电 路，就 不 能 随意 改 变 喷 水 花 样 及 喷 水 时 间 等 问 题,本 设 计 结 合 西 门 子 S 20 可 编 程 控 制 器 设 计 能 适 应 不 同 季 节、不 同 场 合 的 喷 水 要 求 目的 的 花 样 喷 泉 系 统。该 花 样 喷 泉 控 制 系 统 不 但 实 现 了 自 动 转 换 花样 喷 泉 的 喷 水 样 式，而 且 提 高 了 系 统 的 可 靠 性 和 安 全 性,具 有 一定 的 工 程 应 用 和 推 广 价 值.关键词关键词：P；花样喷泉；控制系统 目目 录录 引言引言错误!未定义书签。第章第章 LCLC 简介简介错误!未定义书签。11 可编程序控制器简介错误错误!未定义书签。未定义书签。2 的结构错误错误!未定义书签。未定义书签。1.3 PLC 的特点 3。4 PLC 的主要功能错误错误!未定义书签。未定义书签。1 PC 的经济性分析错误错误!未定义书签。未定义书签。1 PL发展状况及趋势错误错误!未定义书签。未定义书签。1.7 PLC 的编程语言 7 第第 2 2 章章 喷泉的设计要求喷泉的设计要求错误!未定义书签。2。喷泉规模的设计错误错误!未定义书签。未定义书签。2 喷泉水柱的分布错误错误!未定义书签。未定义书签。第第 3 3 章章 L L控制系统总设计控制系统总设计错误!未定义书签。.1 PLC 控制花样喷泉运行要求错误错误!未定义书签。未定义书签2 喷泉的运行流程图错误错误!未定义书签。未定义书签。3 喷泉的运行过程错误错误!未定义书签。未定义书签。3。4 喷泉控制原理 11 3.5 花样喷泉C 控制接线图错误错误!未定义书签。未定义书签。3。6 花样喷泉LC 控制输入输出点分配错误错误!未定义书签。未定义书签。3。7 花样喷泉 PLC 控制梯形图错误错误!未定义书签。未定义书签。第第 4 4 章章 程序调试程序调试错误!未定义书签。第第 5 5 章章 结论结论错误!未定义书签。致谢致谢错误!未定义书签。参考文献参考文献错误!未定义书签。引言引言 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。第第 1 1 章章 PLCPLC 简介简介 .1.1 可编程序控制器简介可编程序控制器简介 可编程序控制器(Prormmable oc Controe,简称 PLC）,一种具有微处理器的数字电子设备，用于自动化控制的数字逻辑控制器，可以将控制指令随时载入内存内储存与执行。可编程控制器由内部 CU，指令及资料内存、输入输出单元、电源模组、数字模拟等单元所模组化组合成.PL可接收（输入）及发送（输出)多种型态的电气或电子信号，并使用他们来控制或监督几乎所有种类的机械与电气系统。下图是著名 PLC 厂商西门子的一款 PC 产品:西门子700 系列 PLC 最初的可编程序逻辑控制器只有电路逻辑控制的功能,所以被命名为可编程逻辑控制器，后来随着不断的发展，这些当初功能简单的计算机模块已经有了包括逻辑控制，时序控制、模拟控制、多机通信等许多的功能,名称也改为可编程控制器(rograabl Conllr），但是由于它的简写也是 PC 与个人电脑（Pers mpute)的简写相冲突,也由于多年来的使用习惯，人们还是经常使用可编程逻辑控制器这一称呼，并在术语中仍沿用 PC 这一缩写。在可编程逻辑控制器出现之前，一般要使用成百上千的继电器以及计数器才能组成具有相同功能的自动化系统，而现在，经过编程的简单的可编程逻辑控制器模块基本上已经代替了这些大型装置。可编程逻辑控制器的系统程序一般在出厂前已经初始化完毕，用户可以根据自己的需要自行编辑相应的用户程序来满足不同的自动化生产要求。现在工业上使用可编程逻辑控制器已经相当接近于一台轻巧型电脑所构成，甚至已经出现整合个人电脑(采用嵌入式操作系统)与 PLC 结合架构的可编程自动化控制器（rgrammbe Autmation oollr，简称 PAC）,能透过数字或模拟输入/输出模组控制机器设备、制造处理流程及其他控制模组的电子系统。可编程逻辑控制器广泛应用于 目前的工业控制领域.在工业控制领域中,PLC 控制技术的应用已成为工业界不可或缺的一员.1.2PLC1.2PLC 的结构的结构 PC 和一般的微型计算机基本相同，也是由硬件系统和软件系统两大部分组成的。LC 的硬件系统由微处理器（CPU)、存储器(EPROM，ROM)、输入输出(I/O)部件、电源部件、编程器、I/O 扩展单元和其他外围设备组成.各部分通过总线(电源总线、控制总线、地址总线、数据总线）连接而成。其结构简图如下：图图 PLCPLC 硬件结构图硬件结构图 PLC 的软件系统是指 PLC 所使用的各种程序的集合,通常可分为系统程序和用户程序两大部分。系统程序是每一个 PLC 成品必须包括的部分,由 PLC 厂家提供,用于控制 PLC 本身的运行，系统程序固化在PRM 中。用户程序是由用户根据控制需要而编写的程序。硬件系统和软件系统组成了一个完整的 P系统，他们是相辅相成，缺一不可的。输出部件 外设I/O接口 存储器 EPROM 微处理器 运算器 控制器 电源 输入部件 I/O 扩展接口 I/O 扩展单元 受控元件 输入信号 外部设备。3 PL3 PL的特点的特点 可编程序控制器是一种以微机处理器为核心的工业通用自动控制装置，其实质是一种工业控制用的专用计算机。国内外现有的机械手系统，它们的控制形式大都采用可编程序控制器控制，特别是在智能化要求程度高容量大的现代化工业机械手系统中应用更为普遍。其主要原因是因为L具有以下优点：1.使用灵活、通用性强PL的硬件是标准化的，加之 PL的产品已系列化,功能模块品种多,可以灵活组成各种不同大小和不同功能的控制系统。在 PC构成的控制系统中,只需在C 的端子上接入相应的输入输出信号线。当需要变更控制系统的功能时，可以用编程器在线或离线修改程序，同一个LC 装置用于不同的控制对象，只是输入输出组件和应用软件的不同。可靠性高、抗干扰能力强-微机功能强大但抗干扰能力差，工业现场的电磁干扰,电源波动，机械振动,温度和湿度的变化,都可能导致一般通用微机不能正常工作；传统的继电器-接触器控制系统抗干扰能力强,但由于存在大量的机械触点（易磨损、烧蚀)而寿命短，系统可靠性差。PC 采用微电子技术，大量的开关动作由无触点的电子存储器件来完成，大部分继电器和繁杂连线被软件程序所取代，故寿命长，可靠性大大提高，从实际使用情况来看，PL控制系统的平均无故障时间一般可达 45 万小时。PLC 采取了一系列硬件和软件抗干扰措施,能适应有各种强烈干扰的工业现场,并具有故障自诊断能力。如一般 P能抗 10V、1ms 脉冲的干扰，其工作环境温度为0，无需强迫风冷。3。接口简单、维护方便PLC 的接口按工业控制的要求设计，有较强的带负载能力（输入输出可直接与交流0V，直流 24V 等强电相连），接口电路一般亦为模块式，便于维修更换.有的 PLC 甚至可以带电插拔输入输出模块,可不脱机停电而直接更换故障模块,大大缩短了故障修复时间.4.体积小、功耗小、性价比高以小型 PLC(TX21）为例，它具有 12个 I/接口,可相当于00800 个继电器组成的系统的控制功能，其尺寸仅为 216127110m3,重 2。3g,不带接口的空载功耗为 1。,其成本仅相当于同功能继电器系统的 1020。LC 的输入输出系统能够直观地反应现场信号的变化状态，还能通过各种方式直观地反映控制系统的运行状态,如内部工作状态、通讯状态、I/O 点状态、异常状态和电源状态等，对此均有醒目的指示,非常有利于运行和维护人员对系统进行监视。5。编程简单、容易掌握-PLC 是面向用户的设备,PLC 的设计者充分考虑了现场工程技术人员的技能和习惯.大多数LC 的编程均提供了常用的梯形图方式和面向工业控制的简单指令方式。编程语言形象直观，指令少、语法简便，不需要专门的计算机知识和语言，具有一定的电工和工艺知识的人员都可在短时间内掌握。利用专用的编程器，可方便地查看、编辑、修改用户程序。6。设计、施工、调试周期短用继电器-接触器控制完成一项控制工程,必须首先按工艺要求画出电气原理图,然后画出继电器屏（柜）的布置和接线图等，进行安装调试,以后修改起来十分不便。而采用 P控制，由于其靠软件实现控制,硬件线路非常简洁，并为模块化积木式结构，且已商品化,故仅需按性能、容量(输入输出点数、内存大小）等选用组装，而大量具体的程序编制工作也可在LC 到货前进行,因而缩短了设计周期，使设计和施工可同时进行。由于用软件编程取代了硬接线实现控制功能,大大减轻了繁重的安装接线工作,缩短了施工周期。PC是通过程序完成控制任务的，采用了方便用户的工业编程语言，且都具有强制和仿真的功能，故程序的设计、修改和调试都很方便，这样可大大缩短设计和投运周期.1.4 PLC1.4 PLC 的主要功能的主要功能 可编程控制器在国内外广泛应用于钢铁、石化、机械制造、汽车装配、电力、轻纺、电子信息产业等各行各业。目前典型的 PC 功能有下面几点。顺序控制：这是可编程控制器最广泛应用的领域,取代了传统的继电器顺序控制，例如注塑机、印刷机械、订书机械，切纸机、组合机床、磨床、装配生产线，包装生产线,电镀流水线及电梯控制等.程控:在工业生产过程中，有许多连续变化的量,如温度、压力、流量、液体、速度、电流和电压等，称为模拟量。可编程控制器有A/D 和 D/A 转换模块,这样,可编程控制器可以作模拟控制用于程控。数据处理：一般可编程控制器都设有四则运算指令，可以很方便地对生产过程中的资料进行处理。用L可以构成监控系统，进行数据采集和处理、控制生产过程。较高档次的可编程控制器都有位置控制模块，用于控制步进电动机,实现对各种机械的位置控制。通信联网:某些控制系统需要多台 PC 连接起来使用或者由一台计算机与多台LC 组成分布式控制系统。可编程控制器的通信模块可以满足这些通信联网要求。显示打印:可编程控制器还可以连接显示终端和打印等外围设备，从而实现显示和打印的功能。1 15 5 PLPL的经济性分析的经济性分析 综上所述,在各种环境中，使用 PLC 控制机构设备，生产流水线和生产过程的自动化控制将越来越广泛。对 PLC 的经济分析,应从以下几方面考虑：1）、从影响成本的各个因素综合考虑 对目前生产设备控制装置来说，有三种类型：继电器控制；半导体器件控制；PLC 控制.价格仅是选择LC 品牌的一个因素,而可靠性是选择控制装置时需要考虑的又一个重要因素。2）、从设计、生产周期长短考虑 不论是对旧设备进行改造，还是设计新的生产机械设备。毫无疑问,生产、设计周期越短越好，甚至希望边设计、边安装、边调试和边生产，特别是产品更新换代，生产工艺改造,不需改动现有生产设备及其外部接线，就能马上组织生产，这不仅节约了劳动力，而且新产品能尽快投入市场。这无疑给企业增加了活力，提高了经济效益。如果把这些要求得以实现，继电器或半导体都不能满足，而 PLC 则完全可以实现。这是因为使用LC 不必改动外部设备接线，只要对软件进行一些改变就可以了。也就是说只要改变梯形图,按照新工艺要求重新输入新程序或修改原程序即可.这既经济又简捷,可以达到事半功倍的效果。据调查，目前我国 7的机械生产设备,都是采用继电器进行控制的，除了可靠性差外，程序设计也很繁杂.从方案的确立到技术条件的设计以及施工的设计,图面的工作量很大，这势必造成设计周期长.而采用 PLC 控制可以大大缩短设计周期,甚至有些文件资料也不必绘制成图。设计人员完全可以利用编程器上屏幕显示来输入，或修改程序使得梯形图能准确无误地反映生产要求。编程人员也可根据新产品对生产提出的新工艺要求,重新编写程序并把它存储在 EPRO模块中去，需要加工哪种产品的程序,操作人员可以随时调用，这既简单、方便又保密。1.6 PLC1.6 PLC 发展状况及趋势发展状况及趋势 现代LC 的发展主要有两个趋势:一是向体积更小、速度更快、功能更强和价格更低的微小型方面发展;二是向大型网络化、高可靠性、好的兼容性和多功能方面发展.1）、大型网络化 主要是朝CS 方向发展，使其具有 DCS 系统的一些功能。网络化和通信能力强是 PLC 发展的一个重要方面，向下可将多个 PLC、I/O 框架相连，向上与工业计算机、以太网、MP 网等相连构成整个工厂的自动化控制系统。2）、多功能 随着自调整、步进电机控制、位置控制、伺服控制等模块的出现，使 PLC控制领域更加宽广。1.7 PLC1.7 PLC 的编程语言的编程语言 在EC61131-3 中，规定了控制逻辑编程中的语法、语义和显示,并对以往编程语言进行了部分修改后形成目前通用的 5 种语言。在这 5 种语言中，有种是图形化语言,2 种是文本化语言。图形化编程语言包括：梯形图(LDLadde Digram)、功能块图(FD Funcio lc Dagram）、顺序功能图（SFC-equnal Fuction Chrt）。文本化编程语言包括:指令表（I-Insruction ist）和结构化文本(STtrtured Tex)。继电器梯形图编程语言是 PLC 首先采用的编程语言，也是 PLC 最普遍采用的编程语言.梯形图编程语言是从继电器控制系统原理图的基础上演变而来的。C 的梯形图与继电器控制系统梯形图的基本思想是一致的,只是在使用符号和表达方式上有一定区别。指令表编程语言类似于计算机中的助记符汇编语言，它是可编程控制器最基础的编程语言。所谓指令表编程，是用一个或几个容易记忆的字符来代表可编程控制器的某种操作功能。第第 2 2 章章 喷泉的设计要求喷泉的设计要求 。1 1 喷泉规模的设计喷泉规模的设计 该喷泉占地面积俯视图为正方形,其面积=0 平方米;喷射范围俯视图为圆形，其半径 R=4。m。喷泉概况平面图如：图图 1 11 1 喷泉概况平面图喷泉概况平面图 图中，喷泉由 5 种不同的水柱组成。其中 1 表示大水柱所在的位置，其水柱较大,喷射高度较高；表示中水柱所在的位置,由六支中水柱均匀分布在的圆（=2m）的轨迹上,水量比大水柱的水量小,其喷射高度比大水柱低；3表示小水柱，它由 15支小水柱均匀分布在 3（rm）的圆的轨迹上，其水柱较细,其喷射高度比中水柱略矮;4 和 5 为花朵式和旋转式喷泉，各由 1支喷头组成,均匀分布在 4 和 5 的圆(=4m)的轨迹上,其水量压力均较弱.2.2 喷泉水柱的分布喷泉水柱的分布 该喷泉的回水池俯视图为圆形，与喷泉喷射范围俯视图为同心圆，且半径相等。回水池的深度为 2m。该回水池由 1 个半径为 100cm 的圆水池和 3 个有效宽度为0m 的圆环水池组成，且各个水池之间相通，连接池宽度为 50cm,3 个圆环水池的半径分别为2m、4m。如图 12 所示:图图 1-2 回水池的设计回水池的设计 回水池上方由金属栏嵌入式覆盖.大水柱喷头的内径 d=0mm,中水柱喷头的内径 d=30m，小水柱喷头的内径d20mm，花朵喷泉和旋转喷泉的内径30mm。大水柱高度=5m，中水柱高度 h=3,小水柱高度 h=m，花朵喷泉和旋转喷泉的喷水高度 hm。第章第章 C C 控制系统总设计控制系统总设计 3 3。PLCPLC 控制花样喷泉运行要求控制花样喷泉运行要求 1）、按下启动按钮，喷泉进入运行等待状态。2)、按下喷泉的单步连续运行方式按钮，该喷泉默认为连续运行方式。）、按下喷泉喷水花样的循环方式按钮，喷泉开始运行,每隔 6改变一次花样。在连续运行方式下，喷水花样将一直循环下去，在单步运行方式下，喷水花样只运行一个循环。按下其他任意一个循环方式按钮，喷泉喷水花样的循环方式立刻改变.)、按下停止按钮，喷泉停止运行。3 3。喷泉的运行流程图喷泉的运行流程图 图 3-1 喷泉的运行流程图 。3 3 喷泉的运行过程喷泉的运行过程 按下喷泉控制系统的启动按钮，首先大水柱从地而起，直射天空；6s 后，大水柱消失，紧接着六支中水柱竞相射向天空；最后所有水柱喷泉一齐迸发。整个过程分为 8 段,每段 6，且自动转换，全过程为 48s。当单步连续开关置于连续，花样选择开关置于 1 时，其喷泉水柱的动作顺序如下:12(1+)(2+5）(1+）（2+34）(2+4）（1+2+4）1，周而复始,直到按下停止按钮，水柱喷泉才停止工作；当单步连续开关置于单步时,喷泉水柱的动作只运行一个循环。花样选择开关置于 2 时，其喷泉水柱的动作顺序如下：12(2）（2+5）（+2)（2+4）（1+3+4）(3+5）。花样选择开关置于 3 时,其喷泉水柱的动作顺序如下：12（13+4）(1+2)(25）（+34）（2+4)(1+234+5）。花样选择开关置于时,其喷泉水柱的动作顺序如下：12（+4）（+）(+2）（4)（2+)(1+245）1.3 3。喷泉控制原理喷泉控制原理 喷泉控制系统由启动控制程序、位移脉冲控制程序、位移及复位控制程序、驱动控制程序组成。通过位移脉冲控制程序实现子元件中的内容在存储器间的移动，通过复位控制程序实现喷泉花样的循环,通过驱动控制程序实现喷泉的喷射。3 35 5 花样喷泉花样喷泉 PLCPLC 控制接线图控制接线图 图 3-花样喷泉C 控制接线图 3 36 6 花样喷泉花样喷泉 PLCPLC 控制输入输出点分配控制输入输出点分配 表 3花样喷泉C 控制输入输出点分配 输入信号 输出信号 名称 代号 输入点编号 名称 代号 输出点编号 启动按钮 S1.0 大水柱接触器 K1 0。0 停止按钮 B I0。1 中水柱接触器 2 Q0.1 连续按钮 SB I 小水柱接触器 KM Q。2 单步按钮 SB I0.3 花朵式喷泉接触器 4 Q。3 花样 1 按钮 SB I0.旋转式喷泉接触器 KM5 04 花样按钮 S6 I0。5-花样 3 按钮 SB I0.6-花样 4 按钮 B8 I0。7-3 3。7 7 花样喷泉花样喷泉 PLPL控制梯形图控制梯形图 图 33 花样喷泉 PLC 控制梯形图 图 3-中,第 1 逻辑行为启动控制程序；第 2、4 逻辑行组成 6s 移位脉冲控制程序；第 5 逻辑行为单步/连续控制程序；第 6、7、8、9 逻辑行组成花样选择控制程序;第 10、1、12、13 逻辑行组成移位及复位控制程序；第4、15、16、17、1逻辑行组成驱动控制程序。接通 PLC 电源,第 10 逻辑行中位存储器 M1。0 接通,其在第4 逻辑行中的常开触点闭合，为喷泉的启动做好了准备。当按下喷泉控制器的启动按钮 SB1 后，第 1 逻辑行中输入继电器 I0.0 的常开触点闭合，位存储器 M.0 接通并自锁.本程序默认为连续循环喷泉样式的控制程序，按钮B2 为连续按钮，在第逻辑行中输入继电器0.2 为常闭触点，按钮 SB为单步按钮，第 5 逻辑行中输入继电器 I03 为常开触点，当按下此按钮，继电器 I0.3 触点闭合，位存储器 M接通并自锁，其在第 1 逻辑行中的常闭触点断开,喷泉样式进入一次运行状态。选择默认状态，按下 SB4,第 6行中输入继电器常开触点闭合，位存储器 M0.接通并自锁,其在第 2、14、15、16、17、18 逻辑行中的常开触点闭合，进入第一种喷泉样式，输出继电器 Q.被接通，大水柱控制接触器 KM1 通电闭合，大水柱“射向天空.同时在第逻辑行中的 M0。0、M0。的常开触点闭合，定时器 T37 被接通开始计时，经过 3s 后，37 动作，第 3 逻辑行的常开触点闭合,定时器 T8 被接通并开始计时，又经过 3s 后，T38 动作,第逻辑行中的常开触点闭合一个扫描周期使得位存储器 M0。闭合一个扫描周期.01 在第1 逻辑行中的常开触点闭合一个扫描周期，将字元件W10 中的内容向左移 1 位，即将 M0。0 中的“1”的内容移至位存储器 M1。1 中，M1。1 闭合.由于 M0。1 接通,其在第 14 逻辑行中的常开触点闭合,输出继电器 Q0.被接通，中水柱控制接触器M2 通电闭合,中水柱喷出。又经过 6s 后,M。1 在第逻辑行中的常开触点闭合一个扫描周期，将字元件 MW1中的内容向左移一位，即将10。1 中“的内容移至位存储器10。中，102 闭合其在第4、16 逻辑行中的常开触点闭合，输出继电器 Q0.0、Q0。2 被接通,喷出大水柱、小水珠。经过第 7 个s 后，“被移至位存储器1.中，0。第 1、5、16、17、18 逻辑行中的常开触点闭合;所有输出继电器全部闭合，所有喷泉一起喷发.又经过 6s 后,“被移至位存储器1。0 中，M11。0 在第 12 逻辑行中的常开触点闭合，使字元件W0 中10.0M11.的各位复位为“”,第 10逻辑行中的1.7 复位,100 接通，10.在第 14 逻辑行中的常开触点闭合；Q0.0 被接通，大水柱喷发。如此不断循环，直到按下 SB2。第章第章 程序程序调试调试 调试步骤如图所示：（1）按下启动按钮，喷泉进入待命状态，如图-所示.图图1 程序调试图程序调试图 （）选择单步运行，如图所示。图-2 程序调试图 (3)按下第一种运行方式，喷泉开始运行，如图所示。图图3 程序调试图程序调试图 当喷泉第八种喷射花样结束后,喷泉进入停止状态.在此调试过程中，主要观察喷射花样的运行是否符合程序的设定.其余三种循环方式，也是在喷泉处于单步运行状态时,进行调试.喷泉的四种循环方式选择开关,可在喷泉处于单步运行状态时，进行调试。喷泉运行状态下,按下喷泉循环方式选择按钮，完成四种方式间的切换调试。以上调试完成后，喷泉在默认(连续）状态下启动，喷泉一直运行下去。第第 5 5 章章 结论结论 通过本次毕业设计，利用 LC 在控制上的优越性,使喷泉在实际生活中的喷水花样，变化更多，更加完美。本设计采用L控制,利用LC 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方式选择开关，就可以改变花样喷泉的喷水规律,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。能给人的视觉系统带来一种更加美的享受.致谢致谢 本毕业设计从开始工作到最终的完成都离不开我的指导老师刘桂林老师的悉心指导和帮助。刘老师的严谨治学态度、渊博的知识、无私的奉献精神使我深受启迪。从刘老师身上，我不仅学到了扎实、宽广的专业知识,也学到了做人的道理。在此我要向刘老师致以最衷心的感谢和深深的敬意。在完成设计的过程中，感谢众多同学和任课教师的热情帮助。最后,衷心感谢各位老师对我的设计进行评审,有不足之处，敬请批评指正。参考文献参考文献 【1】王兆义编，可编程控制器使用技术 机械工业出版社 004 【2】张伟林等电气控制与 PLC 应用 人民邮电出版社 200 【3】陈建明等电气控制与 PLC 应用 电子工业出版社 2006 【】王兆明等电气控制与 PLC 技术 清华大学出版社 005 【5】张延灿等喷泉工程发展及其设计问题(上）华中理工大学出版社 18 毕毕 业业 设设 计计 某某大楼大楼平移门平移门的的 PLC 控制控制系统设计系统设计 学生学号：学生姓名：导师姓名:班 级 专业名称 论文提交日期 论文答辩日期 年月日 摘摘 要要 随着电子技术的发展，可编程控制器(简称 PLC）有了进一步的发展.PC 控制的自动门系统也不断更新着。本文中论述的 PLC 自动门控制系统主要由以下这几部分构成:可编程控制器(C)、感应探测器、变频器、驱动器、传动装置。本设计可编程控制器就选用 F2N-32M 小型的PLC；感应探测器选用微波感应器（微波雷达）；变频器就采用 FR0 变频器;驱动器采用三相异步电动机;传动装置采用皮带来带动自动门的运动。文中主要从以上几个方面进行设计论述。其中可编程控制器（LC）与变频器是设计的要点。关键字:LC；变频器;驱动器。目 录 一、引言错误错误!未定义书签。未定义书签。二、系统概论错误错误!未定义书签。未定义书签。2.自动门发展现状错误错误!未定义书签。未定义书签。.2 商场自动门 PL控制系统简介错误错误!未定义书签。未定义书签。三、商场自动门控制系统整体方案错误错误!未定义书签。未定义书签。3商场自动门的功能需求分析错误错误!未定义书签。未定义书签。3。2 系统设计的步骤错误错误!未定义书签。未定义书签。3.3 自动门系统 IO 分配表错误错误!未定义书签。未定义书签。3。4 自动门的机械传动机构设计错误错误!未定义书签。未定义书签。3。自动门基本技术参数错误错误!未定义书签。未定义书签。四、自动门硬件系统设计错误错误!未定义书签。未定义书签。4系统的结构错误错误!未定义书签。未定义书签。4可编程控制器（LC）的选型错误错误!未定义书签。未定义书签。4。变频器的选型错误错误!未定义书签。未定义书签。4 变频器的参数设置错误错误!未定义书签。未定义书签。4。5 控制系统的电气接线错误错误!未定义书签。未定义书签。五、自动门控制系统软件的设计错误错误!未定义书签。未定义书签。5。PC 梯形图的概述错误错误!未定义书签。未定义书签。5.梯形图编程环境错误错误!未定义书签。未定义书签。六、总结错误错误!未定义书签。未定义书签。致谢错误错误!未定义书签。未定义书签。参考文献错误错误!未定义书签。未定义书签。附录 I/分布表错误错误!未定义书签。未定义书签。附录I 控制系统连接电路错误错误!未定义书签。未定义书签。附录 II 梯形图程序错误错误!未定义书签。未定义书签。一、一、引言引言 在我国经济飞速发展的大背景下,形形色色的自动门随处可见。自动门的性能优劣就主要取决于它的控制装置。早期的自动门控制系统都是采用继电器逻辑控制,不仅安装烦琐,体积较大，而且很不稳定,出现问题也不易于维修，已逐渐被淘汰。目前自动化行业（包括自动门）最稳定的控制装置是可编程控制器（简称LC)，它采用一类可编制程序的存储器，用于在其内部存储程序,执行逻辑运算、顺序运算、定时、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式输入和输出控制各类的机械或生产过程。PLC 具有很高的可靠性,很强的抗干扰能力，功能完善,适用能力好,程序编译设计较简单、灵活，维修方便,体积小、重量轻，性价比高、能耗低等优点。而运用 PLC 的自动门控制系统技术已经很成熟。本文主要介绍了运用 PLC 控制的自动门的设计,一切产品的开发都离不开实际的基础。一个稳定的控制系统来维持自动门日常的运行，以便降低突发状况的发生,从而减少不必要的损失运用 PC 控制的自动门系统已经是自动门控制系统中的一种趋势.本文设计的产品在很多场合都能适应.二二、系统概论系统概论 2 2。1 1 自动门发展现状自动门发展现状 自动门根据使用的场合及功能的不同可分为自动平移门、自动平开门、自动旋转门、自动圆弧门、自动折叠门等,自动平移门使用得最广泛,大家一般所说的自动门、感应门就是指自动平移门，目前市场上流行的平移型自动门一般是两开,这种门的特点是简单易控，维护方便。传统的自动门是由继电器控制的，即通过按钮和复杂的接线安装来控制。现在的自动门大多都是由智能控制器控制，即通过运用现代自动化设备来控制,它具有稳定性高、安全等优点。而在智能控制器的选择上,现今自动门的主控器有单片机控制和可编程控制器（PC）控制。单片机控制主要有体积小、安装方便等特点，一般多数被对自动门性能要求稍低的场合采用;PLC 控制的特点是稳定型高、维护方便，目前许多大型的商场等人流量多的自动门都是由这种方式来控制。2.22.2 商场自动门商场自动门 P PC C 控制系统简介控制系统简介 PC 控制的商场自动门在通电自后便可实现无人管理,并且系统长时间自主稳定的工作。自动门的运作方式,主要原理是通过感应探测器来判断是否有人经过或者接近，再将信息传递到C，L根据接收到的信息通过变频器来控制驱动器的开停、正反转和速度的变化，再由传动装置带动门的运动，从而达到自动门的开关等功能三三、商场自动门控制系统整体方案商场自动门控制系统整体方案。1 1 商场自动门的功能需求分析商场自动门的功能需求分析 本设计面向商场入口的应用,需要有安全和可靠性，在设计的时候改进了自动门对速度控制的精确度，结构如图 3。所示:图 31 自动门结构图 根据商场中对自动门的具体要求,本课题所设计的自动门应具有以下功能：.自动开门和关门控制 自动开关门是自动门应具备的最基本功能。自动开门由感应探测器感应到有人接近,给 PLC 发送开门信号,PC 通过变频器来控制电机的正转，达到开门的目的。停留一段时间,由感应器检测到没有人接近门口且门未关闭,PL动作输出信号给变频器来控制电机的反转来实现关门.蜂鸣器的提示功能 当自动门关闭时，LC 输出信号给蜂鸣器，蜂鸣器响以提醒来往行人注意,可防止停留在门附近的人被门夹住。微波雷达 3.23.2 系统设计的步骤系统设计的步骤 在自动门系统设计的过程中最主要的先列出步骤流程图，如图。2 所示:图 2.2 设计调试步骤图 .3.3 自动门系统自动门系统 I/OI/O 分配表分配表 I/O 分配表是编写 P程序首先要做的前提条件,也是实际接线和调试的重要依据.根据自动门的控制系统的要求,确定了 PLC 的 I/O 分配表，在表 3.3 中列出.表。3 I/O 分配表 类型 PL元件 作用 输入 X0 感应开关（内)1 感应开关（外）2 关门下限 X3 开门下限 X4 开门/关门中速 X5 关门低速/开门高速 X 关门高速开门低速 输出 1 开/关门高速 2 开/关门中速 Y3 开/关门低速 Y4 自动开门 Y5 自动关门 Y6 蜂鸣器提醒 3 3。4 4 自动门的机械传动机构设计自动门的机械传动机构设计 商场自动门针对人流较多的商场,应对周围环境进行综合考虑，所以在本课题的自动门机械传动设计中考虑了以下几个方面:自动门的传动主要包括安装板,轨道,门机,皮带,吊挂件等.2电机：驱动电机采用安全电机有限公司生产的 YSM10/112、W、S 三项异步电动机，额定转矩为 043Nm，额定转速为 40r/min。功率大，可调性强。3导轨:水平双导轨结构，形成正悬挂,解决了侧摆的问题，从而确保了门扇的稳定性。并配以双侧密封毛刷,形成密封式导轨，避免积尘对导轨及滑轮的磨损，实现了维护方面的特点。皮带：采用齿形皮带，齿形皮带的齿形截面为曲线设计，增加了齿形的高度，提高了皮带与传动齿轮的吻合度,从而提高了机械效率。皮带底部采用尼龙加强,减少了齿距变形,提高了使用寿命.皮带的长度 40m.5感应探测器：选用微波感应器，又称微波雷达。具有反应速度快，灵敏度高，不受环境因素影响等特点。6.传动结构如图 3。4 所示。图 3.3 机械传动 3 3。5 5 自动门基本技术参数自动门基本技术参数 一般商场的自动平移门因为使用频率非常频繁,而任何自动门的使用频率和使用寿命都有限。像商场这样人员流量每天成千上万,或者在特定时间段里集中通过大量人员,在这种情况下,使用自动门就必须进行很综合的考虑。例如增加门的数量，加大门扇宽度,增加关门支架间距离 1500mm 延迟时间等。具体参数如表 3所示。表 3.5 自动门具体参数 单扇开启宽度（m)1250mm(最宽)单扇门的最大承重（kg）1x120kg 高度（m）2550m 最快开/关门速度（cm/s）60m/s 常速开关门速度(cm）35cm/减速开/关门速度(cm/s)0m/s 开启保持时间(s)15s（程序中可调）可编程控制器(PL）电源 20 C,60 驱动器电源 80V A,0z 驱动器输出额定功率 120W 四四、自动门硬件系统设计自动门硬件系统设计 4 4。1 1 系统的结构系统的结构 本设计运用PLC控制变频器来调节交流电机运转来实现自动门运转的控制方式。采用变频器电路，结构简单,控制方便、可靠性高,交流电机具有效率高、维护成本低的特点。交流电机驱动系统与直流电机驱动系统相比，具有效率高、结构简单、维护方便、易于冷却和寿命长等优点,并且系统调速范围宽，而且能实现低速恒转矩、高速恒功率运转等特性.随着变频技术的发展，交流电机控制的成本得以降低，为交流驱动系统在自动门中的大量运用提供了条件。控制系统结构图如图 3.1 所示:图。1 控制系统结构图.2.2 可编程控制器（可编程控制器（P P)的选型的选型 可编程控制器，英文称 Prograable Contrle,简称LC。LC 是用于工业现场的电控制器。它源于继电器控制技术，但基于电子计算机。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。PL基于电子计算机，但并不等同于普通计算机。普通计算机进行入出信息变换时，大多只考虑信息本身，信息入出的物理过程一般不考虑的.而 PC 则要考虑信息入出的可靠性、实时性，以及信息的实际使用。特别要考虑怎么适应于工业环境，如便于安装,便于维修及抗干扰等问题,入出信息变换及可靠的物理实现，可以说是LC 实现控制的两个基本要点。PLC 可以通过它的外设或通信接口与外界交换信息。PC 有丰富的指令系统，有各种各样的 I/O 接口、通信接口,有大容量的内存，有可靠的自身监控系统，因而具有以下基本的功能：，1逻辑处理功能；错误错误!数据运算功能；（,3）准确定时功能；门内外感应器采集信号 P L C 变频器 交流电机 蜂鸣器 错误错误!高速计数功能；错误错误!中断处理(可以实现各种内外中断）功能;错误错误!程序与数据存储功能；错误错误!联网通信功能；错误错误!自检测、自诊断功能。像LC 这样全面的功能是别的电控器所没有的,也是传统的继电控制电路所无法比拟的。PLC 也因此被自动门行业等现代自动化行业所广泛应用。本设计采用的是 FX2N 系列的L，具有如下优点：最大范围地包容了标准特点、程式执行更快、全面补充了通信功能、适合世界各国不同的电源以及满足单个需要的大量特殊功能模块，它可以为自动门应用提供最大的灵活性和控制能力。如图 4。2 所示：图 4.FXN 可编程控制器（PLC)4 4。变频器的选型。变频器的选型 变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。我们现在使用的变频器主要采用交直-交方式（VVF 变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。变频器的电路一般由整