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东北石油大学自动化专业大四PLC课程设计

目录

第1章自动喷泉控制的工艺分析 (1)

1.1 工艺分析 (1)

1.2设计目的要求 (1)

第2章自动喷泉PLC控制系统设计 (2)

2.1喷泉控制系统总体方案的设计 (2)

2.2喷泉控制系统的平面布置图 (2)

第3章自动喷泉PLC监控系统设计 (4)

3.1梯形图 (4)

3.2I/O分配表 (7)

3.3主程序助记符 (7)

第4章调试结果及分析 (8)

4.1喷泉控制系统的软件调试 (8)

4.2 喷泉控制系统的硬件调试 (8)

4.3 喷泉控制系统的软件及硬件联合调试 (8)

第5章结论与体会 (9)

参考文献 (10)

附录 (11)

第1章自动喷泉控制的工艺分析

1.1 工艺分析

喷泉是人工环境中最富有生命力的喷泉,它具有分隔空间、增加层次、净化空气、美化环境的作用。现代高科技把美妙的音乐、多姿的喷泉造型、五彩缤纷的水下灯光、神奇的激光图文,通过电脑有机的结合在一起,给人以音乐声响、视觉形象、色彩变换三位一体的超自然享受。随着我国人民物质生活水平的不断提高,对于精神生活的要求也在不断提高,为进一步改造环境景观,建设一个喷泉是很有必要的。随着科学技术的不断发展和生活水平的不断提高,尤其是喷泉在城市和社区环境建设中起着尤其重要的作用。当今喷泉工程和高新技术的结合正是历史发展的必然趋势,由于喷泉工程中采用了大量的高新技术,从而使喷泉效果更加绚丽多彩,婀娜多姿,令人赏心悦目、流连忘返。

1.2设计目的要求

本次设计是一个以PLC控制为核心的喷泉控制系统的设计。这个喷泉控制系统主要是一个人工喷泉。在PLC的控制之下,喷出各种各样的水柱,给人以一种视觉上美的享受。经过对多处喷泉控制系统的观察和总结之后,对景观控制系统总体方案进行了一个设计,在分析景观控制系统具体工作过程的基础上,采用PLC为核心部件,设计了流程图;编制具体程序;设计硬件电路;并且,对硬件和软件进行调试。同时利用PLC的定时功能,计数功能,步进功能,可灵活地编写,增减和修改程序。

第2章自动喷泉PLC控制系统设计

2.1喷泉控制系统总体方案的设计

根据系统设计的要求和目的,大体设计出PLC工作的流程图。

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图2-1可编程控制器的系统设计的流程图

由上面的图2-1可知:在用PLC对喷泉控制系统设计时,第一要熟悉喷泉控制系统的特点和工作过程,并且归纳出工作循环图;第二要制定喷泉控制系统的控制方案,对PLC进行选择,这次根据本次毕业设计,选用的PLC是三菱FX 系列的;第三是根据喷泉控制系统的具体控制要求,列出I/O分配表,对硬件和软件进行设计;第四是模拟调试,就是将设计好的程序键入PLC后,应仔细检查和验证,改正程序设计语法错误,之后在实验室里进行用户程序的模拟运行和程序调试,观察各输入量、输出量之间的变化关系及逻辑状态是否符合设计要求,发现问题及时修改,直到满足工艺流程和状态流程图的要求;第五是将模拟调试好的程序传送到PLC存储器中,接入PLC的实际输入接线和负载。

2.2喷泉控制系统的平面布置图

根据喷泉控制系统的工艺要求,工作特点,环境等条件,选择了一个合理的计方案,喷泉系统的平面布置图见图2-2。

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图2-2喷水系统平面效果图

由图2-2知:这个人工喷泉的外观圆形,喷水的系统一共有四层。从内到外它们分别是:第一层、第二层、第三层、第四层。控制系统采用PLC作为中心控制环节,利用PLC的定时控制,计数控制以及步进控制来实现第一层、第二

层、第三层、第四层的不同时序,不同图案的交替变换的喷水过程。

第3章自动喷泉PLC监控系统设计3.1梯形图

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图3-1喷泉控制系统的状态转换图

本次设计运用的是步进指令,其喷泉控制系统的状态转换图,见附录图3-5。因为根据人工喷泉需要实现的功能,和运用梯形图相比较,步进指令更合适。由上面的状态转换图可知:状态与状态之间的转换分隔,相邻的状态具有不同的动作。当相邻两状态之间的转换条件得到满足时,就实现转换。由图3-7:先按下启动按钮,旁边的两个小喷头就开始喷水,同时第一层的喷头也开始喷水,延时3s后,第二层的喷头开始喷水,延时3s后,第三层的喷头开始喷水,延时3s 后,第四层的喷头开始喷水,延时3s后,第一层和第二层的喷头开始喷水,延

时5s后,第三层和第四层的喷头开始喷水,延时5s后,第一层、第二层、第三层、第四层的喷头都开始喷水,延时4s后,第一层的喷头停喷,延时5s后,第二层的喷头停喷,延时5s后,第三层的喷头停喷,延时5s后,由此进行一个小循环系统:第一层和第三层的喷头开始喷水,延时8s后,第一层和第三层的喷头开始喷水,如此循环3次。再重新开始重复上述动作,直至拨下启动按钮,结束完一个程序,所有的喷头都停止工作。

3.2I/O分配表

喷泉控制系统的I/O分配表,见表1

表1

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3.3主程序助记符

助记符见附录

第4章调试结果及分析

4.1喷泉控制系统的软件调试

在整个系统的软件调试过程中,出现了一些问题。一开始设计是四层的灯依次亮起,可是在运行时,所有的灯都亮了,不会灭,觉得好奇怪,认为用了常闭的T计时,等时间一到的时候,应该灭了。仔细翻阅书本后,才得知,原来在一开始的时候用了SET(置位),就必须用RST(复位)才能使原来的灯熄灭。还有,为了简化程序,在有些地方能避免出现使用进栈,出栈的就尽量避开。还有就是在循环过程控制中也出现了一个问题。第一遍执行程序时,通过计数器C0能够循环三次;当第二遍执行程序时,只循环一次就转换到下一个状态去了。经过我仔细地观察,发现在第二遍执行程序时,计数器C0中的数据还是3,并没有复位。原来我忘了对计数器C0进行复位,才造成上面这一种情况的。对计数器C0添上复位语句之后,软件就能按照预先编制好的程序顺。

4.2 喷泉控制系统的硬件调试

在焊接发光二极管时,一定要把管脚的正负极分清楚,还有就是外加5V直流电源给发光二极管,一定要串接一个合适的电阻为限流保护和限压保护,以免烧坏发光二极管。在选择电阻时,不仅要考虑它的阻值,而且还要考虑它的功率。因此,我这次在3mm的发光二极管旁串接了一个2K的电阻。我把全部的发光二极管都焊接好之后,用万用表对电路板仔细检查了一遍,看看电路有没有接错。然后,用5V直流电源接上去,看看发光二极管能否亮。其中有两只发光二极管没亮,我检查了之后,才发现:有两只发光二极管的管脚,焊点松动了。就用电烙铁再焊了一遍,再接5V直流电源去试时,全部的发光二极管都亮了。

4.3 喷泉控制系统的软件及硬件联合调试

把程序输入PLC后,再把做好的硬件模块接到PLC上。按下启动按钮,发现程序执行了一段之后,不能执行了,我对软件检查了之后,才知道:由于自己的粗心,把程序输错了。修改之后,我再次按下启动按钮,看见在硬件电路中有几只发光二极管一直没有亮,我去检查了之后,才发现:是由于焊接的不牢固或在以前的焊接过程中发生了虚焊,焊点松动了。我又对整块硬件电路板仔细检查了一遍,看看还有没有焊的不牢靠的点。等到检查完之后,我又重新接上电源,按下启动按钮,发现硬件电路能够按照程序的变化而正常工作了。

第5章结论与体会

随着我国人民的生活水平的不断提高,城市建设越来越被人们所关注。景观设计师逐渐从风景园林设计、城市规划设计、建筑设计等行当中独立出来,成为一种新的职业。比起大刀阔斧的城市规划,景观设计师的功力在于城市环境的精雕细啄。

人工喷泉是城市景观中最典型的代表作品之一。本人此次做的人工喷泉,是经过对多个旅游地人工喷泉的仔细观察,总结而设计出来的。能给人的视觉系统带来一种更加美的享受。

此次,本人设计的这个人工喷泉系统是运用PLC为核心来自动控制的。PLC 发展至今,其用户PLC程序开发系统已经成为PLC系统中不可缺少的组成部分。本论文的以上几章介绍了PLC程序开发系统的具体研制过程及相关的系统建模技术和实现技术。通过本次设计对PLC程序开发系统的基本流程及相关技术有了很深的里阿杰,讨论了PLC程序开发系统应满足的基本功能及软件的设计原则。完成了PLC程序开发系统的整体框架设计,规划了本系统的组成模块框架设计,规划了本系统的组成模块,以及各模块之间的关系。完成了PLC程序编译模块的设计,在实现过程中采用了合理的编程方法和技术手段,大大提高了目标代码的执行速度并节约了很多内存空间。

参考文献

[1] 王兆义.可编程控制器使用技术[M].机械工业出版社,2004.

[2] 张伟林.电气控制与PLC[M].应用人民邮电出版社,2005.

[3] 陈建明.电气控制与PLC应用[M].电子工业出版社,2006.

[4] 王兆明.电气控制与PLC技术[M].清华大学出版社,2005.

[5] 张延灿.喷泉工程发展及其设计问题(上) [M].华中理工大学出版社,1998.

附录助记符程序

0 LD M8002

1 SET S0

3 STL S0

4 LD X001

5 SET Y004

6 SET S21

8 STL S21

9 OUT TO K30

12 LDI T0

13 SET Y000

14 LD T0

15 SET S22

17 STL S22

18 RST Y000

19 OUT T1 K30

22 LDI T1

23 SET Y001

24 LD T1

25 SET S23

27 STL S23

28 RST Y001

29 OUT T2

32 LDI T2

33 SET Y002

34 LD T2

35 SET S24

37 STL S24

38 RST Y002

39 OUT T3 K30

42 LDI T3

43 SET Y003

44 LD T3

45 SET S25

47 STL S25

48 RST Y003

49 OUT T4 K50

52 LDI T4

53 SET Y000 54 SET Y001

55 LD T4

56 SET S26

58 STL S26

59 RST Y000

60 RST Y001

61 OUT T5 K50

64 LDI T5

65 SET Y002

66 SET Y003

67 LD T5

68 SET S27

70 STL S27

71 RST Y002

72 RST Y003

73 OUT T6 K40

76 LDI T6

77 SET Y000

78 SET Y001

79 SET Y002

80 SET Y003

81 LD T6

82 SET S28

84 STL S28

85 RST Y000

86 SET Y002

87 SET Y003

88 OUT T7 K50

91 LD T7

92 SET S29

94 STL S29

95 RST Y001

96 OUT T8 K50 99 LD T8

100 SET S30

102 STL S30

103 RST Y002

104 OUT T9 K50

107 LD T9

108 SET S31

110 STL S31

111 RST Y003

112 OUT T10 K50 115 LD T10

116 SET S32

118 STL S32

119 OUT T11 K80 122 OUT Y000

123 OUT Y002

124 LD T11

125 SET S33

127 STL S33

128 OUT T12 K80 131 OUT Y001

132 OUT Y003

133 OUT C0 K3 136 LD T12

137 AND C0

138 SET S34

140 LD T12

141 ANI C0

142 OUT S32

144 RET

145 STL S34

146 RST Y004

147 OUT S0

149 RET

150 END