花样喷泉的控制系统设计PLC课程设计.doc
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电气控制与PLC
课程设计说明书
题 目： 花样喷泉的控制系统设计
专业班级：
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0 目 录
1系统概述 ................................................................................................. 2
2方案论证 ................................................................................................................. 3
2.1 方案选择............................................................................................................. 3
2.2方案总结. ............................................................................................. 5
3 硬件设计 ................................................................................................ 5
3.1系统的原理方框图 ................................................................................ 5
3.2 主电路........................................................ 6
3.3 I/O分配 ............................................................................................................... 7
3.4 I/O接线图............................................................................................................8
3.5 元器件选型......................................................................................................... 9
4软件设计 ................................................................................................. 9
4.1 主流程 ................................................................................................. 9
4.2 梯形图 ............................................................................................... 10
5 系统调试 .............................................................................................. 12
设计心得 .................................................................................................. 13
产考文献 .................................................................................................. 14
1 1 系统概述
在现代社会中随着人们对环境越来越重视，计算机硬件技术越来越普遍，喷泉的应用也更加受欢迎。用PLC技术控制喷泉结构简单，控制方便，可随意改变控制功能达到变换喷泉喷水花样的目的，所以在现代社会中有很大的发展空间。在这样的背景下，花样式喷泉就这样出现的，花样式喷泉能给人一样自然地美感，而且花样式喷泉有很多样式，给人一种心旷神怡之感。花式喷泉是人造小气候，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。
花样式喷泉有很多类型，最先进的有音乐喷泉，它能根据音乐来改变喷
高度，我设计的这个花样式喷泉比较简单，系统由三相异步电机4KW 380V 50HZ拖动水泵，喷泉系统呈内外4圈圆形分布，喷泉从里到外分为第一组1个喷头、第二组4个喷头、第三组8个喷头、第四组16个喷头，共有39个喷头，每组喷头喷出相同的花样，由一个电磁阀DC24V 5W控制，系统设有启动停止按钮。
具体要求如下：
1、按下启动按钮后，第一组喷水；
2、第一组喷水5秒后第二组喷水。
3、第二组喷水6秒后第三组喷水。
4、第三组喷水8秒后第四组喷水。
5、第四组喷水5秒后第二组喷水。
6、第二组喷水3秒后重复2、3、4、5步骤。
7、无论在何种喷水状态下，按动停止按钮后，系统停止。
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。 接着，我想到的是用什么样的PLC，由于我刚学过三棱的PLC——FX2N系列的PLC，FX2N——32MR是继电器输出，有I/O口32个，16个输入，16个输出。这个已经够用，虽然电磁阀需要29个，但是电磁阀功率小，可以几个公用一个输出口，而且，在每圈的喷泉都是同时动作，这样都大大节省了I/O口的数量，继而大大节省了投资成本，而且也方便接线，方便管理，但是不好之
2 处在于扩展能力都大大下降，，根据设计要求，这四圈喷泉要求在一定的时间内只有一圈在工作，而且要形成循环，只要工作都这样持续下去，我使用的FX2N——32MR是继电器输出，有I/O口32个，16个输入，16个输出。已经够用，因为是继电器输出，它能经受的电流是有限的，一般来说不大于2A为了安全期间，我设计的每个继电器流过的电流最大为1A，这样不会对PLC造成危害，也避免了影响PLC的功能，由于FX2N——32MR是集成式的PLC，它内部带有24V的电源模块，这样节省了由于外加电源而产生的费用，也简化了电路，方便接线，由于是使用的PLC控制，它的稳定性好，所以此系统稳定性好，便于接线，便于维修。
为了按时完成任务我设定了下表，它包含了我对这几天完成设计要求的计划，每一 天做什么，干什么，完成那些东西，做了大概的叙述
方案完成计划表如表1.1所示：
时间
任务 第一天 第二天 第三天 第四-五天
熟悉课程设计任务及要求，查阅技术资料，确定设计方案。 按照确定的方案设计单元电路。要求画出单元电路图，元件及元件参数选择要有依据，各单元电路的设计要有详细论述。 软件设计，编写程序 撰写课程设计报告
表1.1 完成计划表
按照以上表格所指定的计划，来逐步完成设计任务。
2方案论证
2.1 方案选择
此系统可以有单片机或者PLC作为主控制器来完成，但用单片机完成的话，接线麻烦，虽然说可能便宜些，维修起来也相对麻烦一点，因为我先学习了PLC，所以我用PLC来作为主控制器，来完成这个任务，我选择的PLC有三棱的PLC，和西门子的PLC，还有其他不同的控制期间，根据需要，根据实际情况我设计了两
3 种方案供选择，一种较为简单，较为便宜一些，一种较为麻烦，较为贵重一些，一些表格详细说明了我选择的硬件。它包裹了生产厂家，型号，额定电流，额定功率，价格等参数。
第一种方案
类型
仪器 型号 厂家 价格（元） 个数 额定功率（W） 额定电流（A）
PLC FX1N-24M-001 三棱公司 730 1 ~ ~
电机 YEJ7123
上海德东电机 575 1 4K 8.8
水泵 40—250（I）BTQL 天泉水泵 1850 1 4K
~
继电器（KM） HHC/1BCJQX—38F 温州大华仪器有限公司 38 1 ~ 40
热继电器（FR） JES1—12.5 SHEK 23 1 ~ 12
开关 HD11F-10/38 SHNAIGER 43 1 ~ 100
按钮（SB） GQ22-11 ONPOW 43 2 ~
熔断器（FU） KF-32K KACOM 11 4 ~ <=32
电磁阀 4M210-08 CFNL 25 29 4W 0.8
总合计：4664元
表2.1 方案一
第二种方案
类型
仪器 型号 厂家 价格（元） 额定功率（W） 个数 额定电流（A）
PLC EM223 16输入16输出
西门子 1000 ~ 1 ~
电机 Y112M—2 1700 4K 1 8.8
