喷泉控制系统程序设计

1、“机电传动控制”课程设计任务书第十三组1. 设计题目：喷泉控制系统程序设计（一）2. 设计内容：1） 喷泉控制要求为“A、D同时喷6秒，并左右摆动A、C同时喷7秒并旋转B、D同时喷10秒并旋转A、C、B同时喷5秒并摆动2秒后再循环”2） 每个喷头工作时，都连带红、绿、黄、蓝四个彩灯间隔0.1秒循环发光。3） 喷泉可以实现单周期、连续两种操作方式。4） 当选择连续时，要求循环20次后终止循环，发出声光间断报警，按停止按钮终止报警。3. 设计要求：1） 画出端子分配图和顺序功能图2） 设计并调试PLC控制梯形图3） 设计说明书4. 进度安排：1）理解题目要求，查阅资料，确定设计方案 1天2）PLC

2、顺序功能图与梯形图设计 2天3）说明书撰写 1天4）答辩 1天 指导教师： 目录1.前言 3第一部分1.PLC概述 52.设计任务书 7第二部分1.总体设计 8第三部分1.PLC设计思想 11第四部分1.PLC课程设计总结 20前言自动控制技术的研究有利于将人类从复杂、危险、繁琐的劳动环境中解放出来并大大提高控制效率。 自动控制是工程科学的一个分支。它涉及利用反馈原理的对动态系统的自动影响，以使得输出值接近我们想要的值。从方法的角度看，它以数学的系统理论为基础。我们今天称作自动控制的是二十世纪中叶产生的控制论的一个分支。1、 40年代-60年代初： 需求动力：市场竞争,资源利用,减轻劳动强度,

3、提高产品质量,适应批量生产需要。主要特点：此阶段主要为单机自动化阶段,主要特点是:各种单机自动化加工设备出现,并不断扩大应用和向纵深方向发展。典型成果和产品：硬件数控系统的数控机床。 2、60年代中-70年代初期： 需求动力：市场竞争加剧,要求产品更新快,产品质量高,并适应大中批量生产需要和减轻劳动强度。主要特点：此阶段主要以自动生产线为标志,其主要特点是:在单机自动化的基础上,各种组合机床、组合生产线出现,同时软件数控系统出现并用于机床,CAD、CAM等软件开始用于实际工程的设计和制造中,此阶段硬件加工设备适合于大中批量的生产和加工。 典型成果和产品：用于钻、镗、铣等加工的自动生产线。 3、

4、70年代中期-至今：需求动力：市场环境的变化,使多品种、中小批量生产中普遍性问题愈发严重,要求自动化技术向其广度和深度发展,使其各相关技术高度综合,发挥整体最佳效能。主要特点：自70年代初期美国学者首次提出CIM概念至今,自动化领域已发生了巨大变化,其主要特点是:CIM已作为一种哲理、一种方法逐步为人们所接受;CIM也是一种实现集成的相应技术,把分散独立的单元自动化技术集成为一个优化的整体。所谓哲理,就是企业应根据需求来分析并克服现存的“瓶颈”,从而实现不断提高实力、竞争力的思想策略;而作为实现集成的相应技术,一般认为是:数据获取、分配、共享;网络和通信;车间层设备控制器;计算机硬、软件的规范

5、、标准等。同时,并行工程作为一种经营哲理和工作模式自80年代末期开始应用和活跃于自动化技术领域,并将进一步促进单元自动化技术的集成。典型成果和产品：CIMS工厂,柔性制造系统 (FMS)。 随着现代应用数学新成果的推出和电子计算机的应用，为适应自动控制。宇航技术的发展，自动控制理论跨入了一个新阶段现代控制理论。主要研究具有高性能，高精度的多变量变参数的最优控制问题，主要采用的方法是以状态为基础的状态空间法。目前，自动控制理论还在继续发展，正向以控制论，信息论，仿生学为基础的智能控制理论深入。 为了实现各种复杂的控制任务，首先要将被控制对象和控制装置按照一定的方式连接起来，组成一个有机的总体，这

6、就是自动控制系统。在自动控制系统中，被控对象的输出量即被控量是要求严格加以控制的物理量，它可以要求保持为某一恒定值，例如温度，压力或飞行航迹等；而控制装置则是对被控对象施加控制作用的机构的总体，它可以采用不同的原理和方式对被控对象进行控制，但最基本的一种是基于反馈控制原理的反馈控制系统。在反馈控制系统中，控制装置对被控装置施加的控制作用，是取自被控量的反馈信息，用来不断修正被控量和控制量之间的偏差从而实现对被控量进行控制的任务，这就是反馈控制的原理。机械制造自动化这是机械化、电气化与自动控制相结合的结果，处理的对象是离散工件。早期的机械制造自动化是采用机械或电气部件的单机自动化或是简单的自动生

7、产线。20世纪60年代以后，由于电子计算机的应用，出现了数控机床、加工中心、机器人、计算机辅助设计、计算机辅助制造、自动化仓库等。研制出适应多品种、小批量生产型式的柔性制造系统（FMS）。以柔性制造系统为基础的自动化车间，加上信息管理、生产管理自动化，出现了采用计算机集成制造系统（CIMS）的工厂自动化。管理自动化工厂或事业单位的人、财、物、生产、办公等业务管理自动化，是以信息处理为核心的综合性技术，涉及电子计算机、通信系统与控制等学科。一般采用由多台具有高速处理大量信息能力的计算机和各种终端组成的局部网络。现代已在管理信息系统的基础上研制出决策支持系统（DSS），为高层管理人员决策提供备选的

8、方案。对社会的影响自动化是新的技术革命的一个重要方面。自动化技术的研究、应用和推广，对人类的生产、生活等方式将产生深远影响。生产过程自动化和办公室自动化可极大地提高社会生产率和工作效率，节约能源和原材料消耗，保证产品质量，改善劳动条件，改进生产工艺和管理体制，加速社会的产业结构的变革和社会信息化的进程。发展趋势现代生产和科学技术的发展，对自动化技术提出越来越高的要求，同时也为自动化技术的革新提供了必要条件。70年代以后，自动化开始向复杂的系统控制和高级的智能控制发展，并广泛地应用到国防、科学研究和经济等各个领域，实现更大规模的自动化，例如大型企业的综合自动化系统、全国铁路自动调度系统、国家电力

9、网自动调度系统、空中交通管制系统、城市交通控制系统、自动化指挥系统、国民经济管理系统等。自动化的应用正从工程领域向非工程领域扩展，如医疗自动化、人口控制、经济管理自动化等。自动化将在更大程度上模仿人的智能，机器人已在工业生产、海洋开发和宇宙探测等领域得到应用，专家系统在医疗诊断、地质勘探等方面取得显著效果。工厂自动化、办公自动化、家庭自动化和农业自动化将成为新技术革命的重要内容，并得到迅速发展。第一部分PLC的概述1、PLC可编程控制器PLC即可编程控制器（Programmable logic Controller，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会（Inte

10、rnational Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义： PLC英文全称Programmable Logic Controller ,中文全称为可编程逻辑控制器，定义是:一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程.PLC是可编程逻辑电路，也是一种和硬件结合很紧密的语言，在半导体方面有很重要的应用，可以说有半导体的地方就有PLC“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的

11、数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、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的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”2、PLC的特点2.1可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的

12、机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。2.2配套齐全，功能完善，适用性强PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各

13、种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。2.3易学易用，深受工程技术人员欢迎PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。2.4系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变

14、得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。2.5体积小，重量轻，能耗低以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。3. PLC的应用领域目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。3.1开关量的逻辑控制这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自

15、动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。3.2模拟量控制在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。3.3运动控制PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要P

16、LC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。3.4过程控制过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。 课程设计任务书1. 设计题目：喷泉控制系统程序设计（一）2. 设计内容：1） 喷泉控制要求为“A、D同时喷6秒，并左右摆动A、C同时喷7秒并旋转B、D同时喷10秒并旋转

17、A、C、B同时喷5秒并摆动2秒后再循环”2） 每个喷头工作时，都连带红、绿、黄、蓝四个彩灯间隔0.1秒循环发光。3） 喷泉可以实现单周期、连续两种操作方式。4） 当选择连续时，要求循环20次后终止循环，发出声光间断报警，按停止按钮终止报警。3. 设计要求：1） 画出端子分配图和顺序功能图2） 设计并调试PLC控制梯形图3） 设计说明书第二部分 总体设计1.PLC的选型PLC的主机：选择欧姆龙CPM1A系列作为此喷泉控制系统的主机。选用CPM1A的特点，其基本参数如下：内部存储器位：256位定时器总数：256定时器计数器总数：256计数器由于所选机型CPM1A的主机模块为40点数，其中输出为24

18、，输入为16，能够满足该系统要求因此不需要扩展模块。具体的输入与输出功能如表：输入输出功能地址功能地址手动SA100001A喷泉喷水01000连续SA300002B喷泉喷水01001单周期SA200003C喷泉喷水01002启动SB100004D喷泉喷水01003停止SB2 00005A旋转01004B旋转01005C旋转01006D旋转01007A摆动01100B摆动01101C摆动01102D摆动01103M红灯01104M绿灯01105M黄灯01106M蓝灯01107声报警01200光报警01201IO端口分配图第三部分 PLC程序设计一.设计思想本次我们的课程设计的题目是：喷泉控制系统

19、。首先按照要求把具体的输入与输出的端口相应的点数配合设计出来，好为下步的工作做铺垫，然后根据找出的端口数相应的选出PLC的型号和具体的端口，在根据题中的具体要求把每个喷口的喷水过程用顺序功能图表示出来，但每个喷头的摆动步骤和彩灯循环在顺序功能图中不能体现出来，但在梯形图中准确的表示出来，彩灯在喷泉喷水时相应的点亮，并根据题中给你的要求彩灯每0.1秒间隔亮，彩灯亮的时间设为2秒的，即灭一秒亮两秒，这样四个喷头上每个都有四个小彩灯在循环闪烁，在用这种思路把相应的梯形图设计好。再设计梯形图时，应注意以下几项：(1) 设计可编程控制器时，安全性是第一重要的，应避免程序故障的出现，应设置如下几中安全电路

20、：紧急停止电路，保护电路等操作的连锁电路，定位的上限位/下限位等连锁电路等，以防止误操作产生故障。 (2) 编程要理论联系实践。从最简单的做起，循序渐进。最开始可以先编写些只包括数字量的，然后再考虑模拟量的，另外像计时器、计数器也经常使用等。(3) 在一段程序里不可有同样的两个输出存在。比如说前段程序有1个输出Q0.0存在，后面就不要再有了。(4)用步进指令设计梯形图时，要注意PLC初始状态继电器的设置。状态继电器可用于步进顺序控制，也可作为辅助继电器使用。(5) 使用梯形图编程时，应把串联多的电路块尽量放在最上边，把并联多的电路块尽量放在最左边，这样即节省指令，又美观。在同一程序中，同一编号

21、的线圈使用两次及两次以上称为双线圈，双圈非常容易引起误动作，应避免使用。触点应画在水平线上，不包含触点的分支线条应放在垂直方向，不要放在水平方向，以便于读图和图形的美观。线圈和指令线圈一般不能直接连接在左边的母线上，如需要的话可通过特殊的继电器完成。三. 喷泉控制系统PLC梯形图 四喷泉控制系统PlC指令表LD 20005AND TIM004AND 00003OR 00000OR 20000 ANDNOT 20001OUT 20000LD 20000ANDNOT 00001AND 00004AND CNT000OR 20001ANDNOT 20002 OUT 20001LD 20001 OR

22、20002AND TIM000ANDNOT 20003OUT 20002LD 20002OR 20003AND TIM001ANDNOT 20004OUT 20003LD 20003OR 20004AND TIM002ANDNOT 20005 OUT 20004LD 20004OR 20005AND TIM003ANDNOT 20000OUT 20005LD 20005OR 20006AND TIM004AND 00002ANDNOT 20007OUT 20006LD 20006OR 20007AND CNT000AND 00005OUT 20007LD 20001OUT 01000OUT 0

23、1003OUT 01100OUT 01103TIM 000 #0060LD 20002OUT 01000OUT 01002OUT 01004OUT 01006TIM 001 #0070LD 20003OUT 01001OUT 01003OUT 01005OUT 01007TIM 002 #0100LD 20004OUT 01000OUT 01002OUT 01001OUT 01100OUT 01102OUT 01101TIM 003 #0050LD 20005TIM 004 #0020LD 20006CNT 000 #0020LD 25500AND CNT000LD CNTR010CNTR 0

24、10 #0001LD CNT000AND 00005AND CNTR010OUT 01200OUT 01201LD 20101LD 25500LD TIM000OR TIM001OR TIM002OR TIM003SFT 200 200LD 01000OR 01001OR 01002OR 01003OR 01006OR 20101OUT 20101LD 20101TIM 004 #0005LD 20001OR 20002OR 20003OR 20004OUT 01104 OUT 01105OUT 01106OUT 01107第四部分 PLC课程设计总结一星期的PLC实训即课程设计，很快结束了，在这短暂的一周实训时间里，经过老师、同学的指导，我获益非浅，学习了不少关于自己专业方面的知识。经过此次两周的实训，懂得了团队的力量，并且让自己更相信一分努力一分收获，积极的学习态度在以后的学习、工作中是永远缺少不了的！此次实训主要是完成喷泉控制系统的设计，在完成这个项目