毕业论文：基于plc的花式喷泉控制系统设计

毕业论文：基于plc的花式喷泉控制系统设计内容摘要：

可编程控制器的选型 PLC 是一种专门用于在工业环现场的电控制器。 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。 ① 输入输出（ I/O）点数估算 I/O 点数估算时应考虑适当的余量，通常根据统计的输入输出点数，再增加10%~20%的可扩展。 余量后，作为输入输出点数估算数据。 ② 存储器容量的估算 存储器容量是可编程控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小，因此程序容量小于存储器容量。 存储器内存容量的估算没有固定的公式，许多文献资料中给出了不同公式，大体是都是的按数字量 I/O 点数的 10~15 倍，加上模拟 I/O 点数的 100 倍，以此 数为内存的总字数 (16 位为一个字 )，另外再按此数的 25%的考虑余量。 因此本课题的 PLC 内存容量选择应能存储 2020 条梯形图，这样才能在以后的改造过程中有足够有空间。 通过对输入 /输出点数、程序存储容量以及 I/O 响应时间的分析，得出该控制系统选用三菱公司 FX2N 系列的 PLC 较为合适。 故花式喷泉控制系统选用型号为FX2N32MR 的 PLC（系统共有 6 输入 /11 输出）。 变频器的选型 我设计的是通过变频器调速技术来控制每环喷水管的高度。 我选用的是 FRS520（ S） E 系列变频调速器，其特点是简单、易用。 其实物如图 31 示： ◆ 功率范围： ~ ( 三相 200V FRS520E 系列 )~ (单相 220V FRS520SE 系列 ) ◆ 自动转矩提升，实现 5Hz 时 150%转矩输出 ◆ 数字式拨盘，设定简单快捷 ◆ 柔性 PWM，实现更低噪音运行 ◆ 15 段速， PID， 4~20mA 输入和漏源型转换等多功能 ◆ 内置独立 RS485 通讯 口 水泵的选型 由于喷泉的水泵必须满足大功率快速精确起停，而且其功率必须能够精确的进行控制。 我选用品牌为 DESHB（德士比）的 喷泉泵，具有以下优点：结构紧凑；无需引水、使用简便；双端密封、电器保护；设计合理、性能优良；经贸耐用、安全可靠。 并且水泵出口采用圆法兰结构，电机为 F 级绝缘。 适用于音乐喷泉等场合对电机频繁启动的要求，叶轮具有防松装置，不怕反转，其实物图见其 32 所示： 图 32 QYP 喷泉泵的实物图 硬件清单 符号 名称 用途 数量 QF 空气开关 电源总开关 7 FU 熔断器 电源总保险 3 M 电动机 驱动主轴 5 SB1 开关 停止开关 1 SB2 开关 启动开关 1 SB3 开关 灯控开关 1 SB4 开关 上保护开关 1 SB5 开关 下保护开关 1 FR 热继电器 M 过载保护 4 KM 接触器 电机启动 8 HL1 灯泡 红色灯指示 1 HL2 灯泡 黄色灯指示 1 HL3 灯泡 绿色灯指示 1 硬件接线图 系统的硬件连接图即 PLC 和系统中各个硬件的连线。 具体的如图 33， 34 所示： LQ FQ FQ FL 1L 2L 3NC O MC O M2 2 0 V+ D C 2 4 VC O M 0C O M 1Y 0Y 1Y 2Y 3Y 4C O M 2Y 5Y 6Y 7C O M 3Y 1 0Y 1 1Y 1 2C O M 4P L CF X 2 N 3 2 M RK M上 保 护 开 关下 保 护 开 关X 0X 1X 2X 3X 4X 5停 止 按 钮启 动 按 钮选 择 开 关 1 的 位 置选 择 开 关 2 的 位 置选 择 开 关 3 的 位 置灯 控 按 钮L 2L 3 L 1R MR LS T FS DD C 1 2 VUVWM电 源 指 示控 制 1 管 喷 水控 制 2 管 喷 水控 制 3 管 喷 水控 制 4 管 喷 水红 色 灯绿 色 灯黄 色 灯变 频 器 图 33 硬件接线图 QFL123Q1L32L1UVW变频器K1KM23KM4FR2QF3MQF2FR1MM5KM6FR3QF4MKM7KM8FR4QF5FU 图 34 变频器跟水泵接线图 第 4 章 系统软件设计 PLC 梯形图概述 梯形图是使用最多的图形编程语言，被称为 PLC 的第一编程语言。 梯形图与电器控制系统的电路图很相似，具有直观易懂的优点，很容易被工厂电气人员掌握，特别适用于开关逻辑掌握，特别适用于开关量逻辑控制。 梯形图常被称为电路或程序，梯形图的设计称为编程。 PLC 梯形图中的某些编程元件沿用了继电器这一名称，如输入继电器、输出继电器、内部辅助继电器等，但是它们不是真实的物理继电器，而是一些存储单元（软继电器），每一软继电器与 PLC 存储器中映像寄存器的一个存储单元相对应。 该存储单元如果为 “1”状态， 则表示梯形图中对应软继电器的线圈 “通电 ”，其常开触点接通，常闭触点断开，称这种状态是该软继电器的 “1”或 “ON”状态。 如果该存储单元为 “0”状态，对应软继电器的线圈和触点的状态与上述的相反，称该继电器为 “0”或 “OFF” 状态。 使用中也常将这些 “软继电器 ”称为编程元件。 梯形图两侧的垂直公共线称为母线。 在分析梯形图的逻辑关系时，为了借用继电器电路图的分析方法，可以想象左右两侧母线之间有一个左是正而右是负的直流电源电压，母线之间有 “能流 ”从左向右流动。 右母线可以不画出。 根据梯形图中各触点的状态和逻辑关系，求 出与图中各线圈对应的编程元件的状态，这为梯形图的逻辑解算。 梯形图中逻辑解算是按从左至右、从上到下的顺序进行的。 解算的结果，马上可以被后面的逻辑解算所利用。 逻辑解算是根据输入映像寄存器中的值，而不是根据解算瞬时外部输入触点的状态来进行的。 编程软件的操作方法 本课题采用的编程软件为 GX DEVELOPER 852 编程软件，具体的操作方法如下： ⒈ 打开 GX DEVELOPER 852 编程软件，之后点击 ，在下拉菜单栏点击 “创建新工程 ”，确定打开后就可以绘制梯形图编本课题的程序。 ⒉ 在打开文件之后就可以绘制梯形图，根据所编的程序的，在页面右面的功能图，如 42 所示： 图 42 GX DEVELOPER 852 编程软件的功能图 在绘制梯形图中选择需要的输入元件，完成对梯形图的绘制。 ⒊完成了对梯形图的绘制后，在软件的菜单栏中点击“在线”下拉菜单中的“ PLC写入” ,将程序编入软件中。 I/O 分配表 系统工作过程分析 ⒈ 按下启动按钮和灯控按钮，开始运行。 ⒉ 按下位置开关 2，则是第一种花样喷泉。 ⒊ 按下位置开关 3，则是第二种花样喷泉。 ⒋ 按下位置开关 4，则是第三种花样喷泉。 ⒌ 无论哪种花样喷泉，只要当第三或第四任意一层喷水的时候，黄灯亮；当第二层喷水的时候，红灯亮；当所有喷水时，绿灯亮。 ⒍ 按下停止按钮，则 运行结束。 控制系统程序设计 花式喷泉的第一种花样 当选择开关 2 的位置时，喷泉运行第一种花样： 1 隔 2 秒依次喷水，一起 中速 正转 喷水 10 秒后停下，再按 4 的次序隔 2 秒依次喷水，再一起 中速 正转 喷 15 秒后停下，以此规律循环。 3 管以慢速正转喷水， 4 管以中速正转喷水。 当第三。