电子技术课程设计plc花式喷水池装置

1、宁德师范学院PLC课程设计报告题 目 班 级 姓 名 学 号 指导老师 设计时间 2 摘 要 随着我国人民物质和精神生活水平的不断提高，现在许多城市的市民广场、单位居民生活区里都能看到各种形式的喷泉。在今天科学技术突飞猛进的发展，在喷泉工程中采用了大量的高新技术，在人们的视觉和听觉上形成和谐的统一，使人们在精神上有种愉悦的感受。从而使喷泉效果更多绚丽多彩，阿罗多姿，令人赏心悦目、流连忘返。同时花式喷水池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。在游人和居民光顾的场所，如公园、广场、旅游景点及一些知名建筑前，经常会修建一些喷水池供人们休闲、观赏，这些喷水池按一定的规律改变喷水式样。而

2、且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。本文结合任务设计书的要求，以4环花式喷水池为研究对象，采用了欧姆龙系列可编程序控制器作为喷水池的控制器。对花式喷水池的控制系统的总体功能进行了分析，详细介绍了系统的硬件配置、设计方案及软件设计顺序功能图。本设计改善了喷泉系统的控制品质，并真正地达到了实时控制的要求。当控制要求发生改变时，只需要改变程序，硬件接线不变或作较小变动即可，方便简单。而且采用PLC控制时，利用其体积小、功能强、可靠性高，并具有较大的灵活性和可扩展性的特点，改变控制方式或改变选择开关，即可改变喷水规律，变换

3、出不同的花样。所以PLC在当前工业控制中得到广泛应用！目录1 概述11.1喷水池11.1.1定义11.1.2喷水池的组成 11.1.3喷水池的分类11.2可编程逻辑控制器PLC 11.2.1 PLC的基本概念11.2.1 PLC的基本概念11.2.2 PLC的基本结构 11.2.3 PLC的工作原理12 喷水池设计任务2 2.1花式喷水池动作原理图2 2.2控制要求23 I/O编址34 I/O端子接线图45 梯形图56 程序97 编程并调试10总结13参考文献14花式喷水池装置PLC控制梯形图的设计与调试1 概述1.1喷水池 1.1.1定义 喷水池是一种观赏设施。在水池内架设一定数量的喷嘴，水

4、被喷溅到大气中，形成细小的水滴和水股，同时水柱会有各种不同的形式，各种形状，从而形成一种非常好看的景观。1.1.2喷水池的组成 喷水池有中间喷水管，内环状喷水管，中环形状喷水管，外环形状喷水管组成，同时当中还有选择开关共4种选择，可分别用4个开关模拟实现。1.1.3喷水池的分类 喷水池可以分为两大类：一是因地制宜，根据现场的地形结构，仿照天然水景制作而成，如：碧泉，涌泉，雾泉，管流，溪流，瀑布，水帘，跌水，水涛，漩涡等。二是完全依靠喷泉设备人工造景。返类水景近年在建筑领域广泛应用，发展速度很快，种类多，有音响喷泉，程控喷泉，摆动喷泉，跑动喷泉，光亮喷泉，游乐喷泉，超高喷泉，激光水幕电影等。1.

5、2可编程逻辑控制器PLC 1.2.1 PLC的基本概念 可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。 1.2.2 PLC的基本结构 PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同。 中央处理单元(CPU) 中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器

6、的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。 b、存储器 存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。 c、电源 PLC的电源在整个系统中起着十分重要的作用。没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此PLC的电源的设计一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内。1.2.3 PLC的工作原理 当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。 （一）输入采样阶段 在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入

7、状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。(二) 用户程序执行阶段 在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位

8、的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。 （三）输出刷新阶段 当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。2 喷水池设计任务2.1花式喷水池示意图 图a）中4为中间喷水管，3为内环状喷水管，2为中环形状喷水管，1为外环形状喷水管。图b）中的选择开关可有4种选择，可分别用4个开关模拟实现。2.2控制要求： （1）控制器电源开关接通后，按下启动按钮，喷水装置即开始工作，喷水池反复循环运行。按下停止按钮，

9、则停止喷水。工作方式由“选择开关”来决定。 （2） 方式选择开关用以选择喷水池的喷水花样，14号喷水管的工作方式选择如下： 选择开关在位置“1”按下启动按钮后，4号喷水，延时2s，3号喷水，再延时2s，2号喷水，再延时2s，1号喷水，接着一起喷水15s为一个循环。 选择开关在位置“2”按下启动按钮后，1号喷水，延时2s，2号喷水，再延时2s，3号喷水，再延时2s，4号喷水，接着一起喷水30s为一个循环。 选择开关在位置“3”按下启动按钮后，1、3号同时喷水，延时3s后，2、4号同时喷水，1、3号停止喷；交替运行5次后，再14号全部喷水30s为一个循环。 选择开关在位置“4”按下启动按钮后，喷水

10、池14号水管的工作顺序为：1234按顺序延时2s喷水，然后一起喷水30s后，1、2、3和4号水管分别延时2s停水，再等待1s，由4321反序分别延时2s喷水，然后再一起喷水30s为一个循环。 不论在什么工作方式，按下停止按钮，喷水池立即停止工作，所有存储器复位。3 I/O编址 表3-1 I/O编址 输入信号输出信号序号功能元件输入序号控制对象元件输出1启动按钮SB1I000011号电磁阀（喷泉）KM1O10012选择开关1SA-1I000222号电磁阀（喷泉）KM2O10023选择开关2SA-2I000333号电磁阀（喷泉）KM3O10034选择开关3SA-3I000444号电磁阀（喷泉）KM

11、4O10045选择开关4SA-4I00054 I/O端子接线图选择开关4选择开关3选择开关2选择开关1启动停止4号喷泉2号喷泉3号喷泉1号喷泉000000010002000300040005COM1COM2COM3COM41001100210031004 图4-1 外观接线图5梯形图图5-1梯形图 由图5-1知道，启动开关SB1（0000输入）后，则喷泉可以正常运行。 第一行开始：选择工作方式“1”时（0002输入），4号（1004）喷泉喷水2s（由T000定时）后3号（1003）喷泉喷水。 图5-2梯形图 由图5-2知，3号喷水2s（T001定时）后，2号喷泉喷水开始喷水，喷水2s（T002

12、定时）后1号喷泉喷水。1、2、3、4号喷泉喷水15秒后停止喷水。 第8行开始：选择工作方式“2”（0003），1号喷水2s（T004定时）后2号喷水。 图5-3梯形图由图5-3和图 5-4可知：2号喷水2s（T005定时）后3号开始喷水。2s（T006）之后4号开始喷水，最后再一起喷水30s后全部停止。第16行开始：选择工作方式“3”（0004），1、3号同时喷水3s(T008定时)后停止喷水，2、4号同时开始喷水3s后停止喷水（由T008定时）。由T008与T009定时器相互交替开关，使1、3和2、4轮流喷水，交替循环5次（由定时器T010定时5次的时间）。5次后全部喷泉喷水30秒（由T01

13、1定时）。图 5-4梯形图图5-5梯形图 从图5-5、图5-6、图5-7和5-8可得，第75行开始：选择工作方式“4”（0005），1号喷水2s（T012定时）后2号喷水，2s（T013定时）之后3号喷水，2s（T014定时）之后4号喷水，30（T015定时）秒之后1号停止喷水，2s（T016定时）后2号停止喷水，2s（T017定时）后3号停止喷水，2s（T018定时）后4号停止喷水。等待1s（T019定时）后4号开始喷水，2s（T020定时）后3号开始喷水，2s（T021定时）后2号开始喷水，2s（T022定时）后1号开始喷水。之后一起喷水30s（T023定时）。图 5-6梯形图图 5-7梯

14、形图图 5-8梯形图6程序6.1 编写程序14LD 0.00ANDNOT 0.01AND 0.02ANDNOT TIM003OUT 10.04LD 10.04TIM 000 #0020LD TIM000ANDNOT TIM003OUT 10.03LD TIM000TIM 001 #0020LD TIM001TIM 002 #0020LD TIM001ANDNOT TIM003OUT 10.02LD TIM002ANDNOT TIM003OUT 10.01LD TIM002TIM 003 #0150LD 0.00ANDNOT 0.01AND 0.03ANDNOT TIM007OUT 10.01L

15、D 10.01TIM 004 #0020LD TIM004ANDNOT TIM007OUT 10.02LD TIM004TIM 005 #0020LD TIM005TIM 006 #0020LD TIM005ANDNOT TIM007OUT 10.03LD TIM006ANDNOT TIM007OUT 10.04LD TIM006TIM 007 #0300LD 0.00AND 0.04ANDNOT 0.01ANDNOT TIM008OR TIM010ANDNOT TIM011OUT 10.01LD 10.01OUT 10.03LD 0.00ANDNOT 0.01AND 0.04ANDNOT T

16、IM009ANDNOT TIM011TIM 008 #0030LD TIM008TIM 009 #0030LD TIM008ANDNOT 10.01OR TIM010ANDNOT TIM011OUT 10.02LD 10.02OUT 10.04LD 0.00ANDNOT 0.01AND 0.04ANDNOT TIM011TIM 010 #0300LD TIM010TIM 011 #0300LD 0.00ANDNOT 0.01AND 0.05ANDNOT TIM015OR TIM022ANDNOT TIM023OUT 10.01LD 0.00AND 0.05ANDNOT 0.01ANDNOT T

17、IM023TIM 012 #0020LD TIM012ANDNOT TIM016OR TIM021ANDNOT TIM023OUT 10.02LD TIM012TIM 013 #0020LD TIM013ANDNOT TIM017OR TIM020ANDNOT TIM023OUT 10.03LD TIM013TIM 014 #0020LD TIM014ANDNOT TIM018OR TIM019ANDNOT TIM023OUT 10.04LD TIM014TIM 015 #0300LD TIM015TIM 016 #0020LD TIM016TIM 017 #0020LD TIM017TIM

18、018 #0020LD TIM018TIM 019 #0010LD TIM019TIM 020 #0020LD TIM020TIM 021 #0020LD TIM021TIM 022 #0020LD TIM022TIM 023 #03006.2程序流程图开始一起喷水30s延时时1s后,YV4YV1依次延时 2s通电,41号依次喷水YV4YV1依次延时2s断电,41号依次停喷一起喷水30sYV1，YV3通电,14号同喷水30s循环次数=5?延时3s后,YV2，YV4通电,YV1，YV3断电,1,3号 停喷,2,4号喷水一起喷水30s延时2s后,YV4通电,4 号喷水延时2s后,YV3通电,3号喷

19、水延时2s后,YV2通电,2号喷水一起喷水15s延时2s后,YV1通电,1号喷水延时2s后,YV2通电,2号喷水延时2s后,YV3通电,3号喷水YV1,YV3通电,1,3号同时喷水YV1YV4依次延时,2s通电 ,14号依次喷水YV1通电,1号喷水YV4通电,4号喷水启动启动启动启动开关3开关4开关2开关1选择开关NY图6-2程序流程图7编程并调试 图7-1 仿真调试图 图7-2仿真调试图 图7-3仿真调试图 图7-4仿真调试图 首先，根据题目要求，先设定I/O口，然后自己根据要求画个流程图，为编程带来方便。其次，编好之后，下载到可编程控制器里，利用在线工作，观察每一步指令的执行跟所要达到的目

20、的有没有一致，没有一致的话，在出现偏差的地方进行修改。设计要求喷水池在旋转到每一个开关时，有不同形式的喷水，且有相应的时间延迟，然后进行下一个动作，所以考虑使用了TIM定时器，喷水池在对应灯塔的每一个位置均设有指示灯，方便观察喷水池的情况，于是在把开关打到每一个不同的位置，则要求喷水池循环的不停工作，所以考虑使用了多次的定时器，在做出一系列的综合考虑后，对程序相应的地方进行修改，再下载到可编程控制器里，观察效果。在调试了几次后基本实现了机喷水池预期的功能。这个程序还存在诸多不足，比如，程序用的指令比较单一，也比较冗长。总结：本次PLC课程设计，我加深了对PLC指令应用，如定时器和计数器。另外，

21、我感觉编写程序是一件比较有难度但同时又是充满了乐趣的一件事，因为在遇到不懂得的地方，我们回去思考怎么去编写，还有通过查资料等手段，解决了所遇到的困难，使自己在编程中不断进步，逻辑思维能力也有了很大的提高。PLC的应用领域很广，也非常有用我觉得我们应该加强这方面的学习，让自己获得进步，同时也能感受到编程的乐趣所在。同时在整个过程中，学会了如何去查询、收集整理资料；这个设计不仅包括主电路、控制电路及系统图的设计，最主要的是程序的设计和调试，特别是调试过程，好多错误以前都没见过，通过查阅资料、询问同学等最终解决了问题。因为程序中用到的子程序的调用，刚开始时一直出现调试失败，后来经过仔细检查，发现子程序中出现了相互转换，最终找到问题并解决了。在画顺控图和流程图时，也费了一番周折。在主电路和控制电路中，更加熟悉了Protel