1、測控技術與系統課程設計題 目花式噴水池的PLC控制系（部）班 級 姓 名 學 號指導教師 2012年2 月 27日至 3 月_9_日共2_周2012年 3 月 9 日測控技術與系統課稈設計任務書一、設計題目、內容及要求1、設計題目：花式噴水池的PLC控制2、設計內容：在花式噴水時序確定的前提下，通過改變時序或者改變控制開關就 可以改變控制方式，達到顯現各種復合狀態的要求。控制器需滿足要求如下：（1 ）控制器電源開關接通后，按下啟動按鈕，噴水裝置即開始工作。按下停止按 鈕，則停止噴水。工作方式由選擇開關和“單步 /連續”開關決定。（2） “單步/連續”開關在單步位置時，噴水池只運行一次循環；在連

2、續位置時， 噴水池運行一直繼續下去。（3 ）方式選擇開關用來選擇噴水池的噴水花樣，14號噴水法的工作方式選擇如 下： 選擇開關在位置“ 1”時，按下啟動按鈕后，4號噴水，延時2s后，3號噴 水，延時2s后，2號噴水，再延時2s后，1號噴水，再一起噴水15s后停下。若 運行在連續狀態時，將繼續循環下去。 選擇開關在位置“ 2 ”時，按下啟動按鈕后，1號噴水，延時2s后，2號噴 水，延時2s后，3號噴水，再延時2s后，4號噴水，再一起噴水30s后停下。若 運行在連續狀態時，將繼續循環下去。 選擇開關在位置“ 3”時，按下啟動按鈕后，1、3號同時噴水，延時3s后, 2、4號噴水，1、3號停止噴水；交

3、替運行5次后，14號全噴水，30s后停下。 若運行在連續狀態時，將繼續循環下去。 選擇開關在位置“ 4 ”時，按下啟動按鈕后，1 f 2f 3按順序延時2s噴 水然后一起噴水30s , 1、2、3和4號分別延時2s停止噴水，再延時1s,由4-3 2 1反向順序延時2s噴水，然后一起噴水30s停止。若運行在連續狀態時，將 繼續循環下去。（4 ）無論在什么工作方式下，按停止按鈕，噴水池將停止運行。I/O點的分配：X0 :啟動按鈕Y0:噴水池工作指示X1 :選擇開關在位置“ 1 ”Y1 :1號噴水電磁閥X2 :選擇開關在位置“ 2 ”Y2:2號噴水電磁閥X3 :選擇開關在位置“ 3 ”Y3:3號噴水

4、電磁閥X4:選擇開關在位置“ 4 ”Y4:4號噴水電磁閥X5 :停止按鈕X6 :單步/連續選擇開關3、設計要求：1 ）確定電氣傳動控制方案，選擇電動機；2） 根據控制要求確定所需的用戶輸入、輸出設備。據此確定PLC的I/O點數；3） 選擇PLC,分配PLC的I/O點，設計I/O電氣接口連接圖（這一步也可結合第 2 步進行）；4）進行PLC程序設計。、設計原始資料三、要求的設計成果（課程設計說明書、設計實物、圖紙等）1 根據設計內容撰寫測控技術與系統課程設計報告，要求不低于3000字。2. 繪制順序功能圖（A3）；3. 繪制電氣原理圖主電路、PLC I/O接線圖（A3）。四、進程安排從2011年

5、2月27日到2010年3月9日序號項目具體內容時間（天）1明確任務1）了解設計任務書2）借閱圖書資料12總體方案設計及PLC選型1）熟悉設計題目2）查閱相關資料，進行PLC選2型、電器元件選型3接線圖設計分配PLC的I/O點，設計I/O電氣接口連接圖14順序功能圖、梯形圖設計繪制順序功能圖、梯形圖45撰寫設計報告撰寫不少于3000字的測控系 統課程設計報告2五、主要參考資料1 鄧星鐘機電傳動控制武漢：華中科技大學出版社，2001.2 靜 康.實用電工典型線路圖例.北京：中國水利水電出版社，1998.3 全國電氣文件編制和圖形符號標準化技術委員會.電氣電工及相關標準匯編.北京：中國電力出版社,2

6、001.4 朱英韜.工廠電氣控制技術.北京：工業大學出版社，1991. 楊長能，張興毅.可編程程序控制器基礎及應用.重慶:：重慶大學出版社,2001.指導教師（簽名）：教研室主任（簽名）：課程設計成績評定表出勤出勤天數情況缺勤天數成績 評 疋出勤情況及設計過程表現（20分）課設答辯（20分）設計成果（60分）總成績（100分）提問（答辯）問題情況綜合 評 疋指導教師簽名：年月日目錄1 概述 12 總體方案設計 22.1 工作原理 22.2 總體方案 23 硬件設計 33.1 設計課題硬件系統各模塊功能簡要介紹 33.2 硬件主電路原理圖 33.3 PLC 型號的選擇 43.3.1 PLC 的

7、I/O 選擇 43.3.2 PLC 的輸出類型的選擇 4.3.3.3 PLC 的控制功能的選擇 4.3.4 PLC I/O 安排表 43.5 PLC 外部 I/O 接線圖 54 軟件設計 64.1 軟件流程圖 6.4.2 系統順序功能圖 74.3 系統程序梯形圖及解釋 85 結論 1.4 參考文獻 1.5 1概述花式噴水池是近年來出現的一種園林建筑與花式觀賞相結合的一種產物。隨著可編程控制器在我國的迅速發展，對花式噴泉的控制要求也越來越高，使得越來越 多的控制部分需要可編程控制器來實現?？删幊炭刂破鳎喎QPLC。它在集成電路、計算機技術的基礎上發展起來的一 種新型工業控制設備。具有1.可靠性高

8、、抗干擾能力強2設計、安裝容易3.維修工 作量少4.功能強、通用性好5.開發周期短、成功率高6.體積小、重量輕、功耗底等 特點。具有功能強、可靠性高、配置靈活、使用方便以及體積小、重量輕等優點， 已經廣泛應用于自動化控制的各個領域，并已成為工業生產自動化的支柱產品。與 繼電觸發器系統相比系統更加可靠；價格上能與繼電接觸器控制系統競爭；易于在現場變更程序；便于使用、維修、維護；能直接推動電磁閥、接觸器與 之相當的執行機構；能向中央執行機構。在許多休閑廣場、景區或游樂場里，經?？吹絿娝匕匆欢ǖ囊幝蓢娝蜃兓?式樣，若在夜晚配上各種彩色的燈光顯示，更加迷人。設計一花式噴水池，采用PLC 控制是比較

9、方便的，在花式噴水時序確定的前提下，可以通過改變時序或者改變控 制開關，就可改變控制方式，達到顯現各種復合狀態的要求。Ch）擁偉控1W開關聞板圖圖1花式噴水池示意圖在圖1中，在圖中，4為中間噴水管，3為內環狀噴水管，2為一次外環形狀 噴水管，1為外環形狀噴水管2 總體方案設計2.1 工作原理用 PLC 編程控制器來對花式噴水池的規律進行控制， 該噴水池一共可以按照四 種花式進行噴水，我們用四個檔位進行控制，分別為花式一檔位、花式二檔位、花 式三檔位、花式四檔位，當按下其中一個檔位時，再按下啟動按鈕，噴水池即按照 那種花式進行噴水，還設有停止按鈕，當按下停止按鈕時，無論噴水池處于哪種花 式下工作

10、，都立即停止噴水。2.2 總體方案對花式噴水池進行 PLC 控制，我們的總體思路是先設計硬件電路， 再設計軟件 系統。硬件電路設計思路是對 PLC各個I/O 口進行功能分配，共有四個檔位按鈕， 一個啟動按鈕和一個停止按鈕，單步 /連續按鈕和指示燈顯示。軟件系統設計是利 用步進指令進行編程控制其噴水規律。設計過程中主要考慮以下幾點：（1）深入了解和分析花式噴水池的工藝條件和控制要求。（2）確定 I/O 設備。根據花式噴水池控制系統的功能要求，確定系統所需的輸入、輸出設備。 常用的輸入設備有按鈕、 選擇開關等， 常用的輸出設備有指示燈等。（3）根據I/O點數選擇合適的PLC類型。（4）分配 I/O

11、 點。分配 PLC 的輸入輸出點，編制出輸入輸出分配表或輸入輸出 端口的接線圖。（5）設計花式噴水池系統的梯形圖程序，根據工作要求設計出周密完整的梯形 圖。（5）程序，這是整個花式噴水池系統設計的核心工作。（ 7）將程序輸入 PLC 進行軟件測試，查找錯誤，使系統程序更加完善。 為方便編程，采用先編寫狀態轉移圖，再將狀態轉移圖編寫為梯形圖的方式， 這樣方便分析每一步的步驟。使用三菱編程軟件編寫梯形圖，使用步進指令 SET、STL,復位指令RST,總 復位指令 ZRST。3硬件設計3.1設計課題硬件系統各模塊功能簡要介紹（1）啟動噴水裝置：控制器電源開關接通后，按下啟動按鈕，噴水裝置即開 始工作

12、。按下停止按鈕，則停止噴水。（2）“單步/連續”裝置：開關在單步位置時，噴水池只運行一次循環；在連 續位置時，噴水池運行一直繼續下去。（3）四種花式檔位選擇裝置：方式選擇開關用來選擇噴水池的噴水花樣（4）停止噴水裝置：無論在什么工作方式下，按停止按鈕，噴水池將停止運 行。3.2硬件主電路原理圖如下圖所示：圖2主電路原理圖3.3 PLC 型號的選擇PLC 的選擇主要是結構形式、 性能、容量、輸入、輸出功能及負載能力的選擇。PLC 的 I/O 選擇PLC的I/O選擇非常重要，I/O點數既要滿足需求也要考慮經濟效益， 一般I/O 點數多的PLC價格比較貴，特別是大型PLC，雖然速度比較快，但體積大，

13、價格高， 不適合一般情況下使用。在花式噴水池控制系統中，我們只用到了 7 個輸入點和 5 個輸出點，故選用小型PLC即可。在本設計中，采用輸入輸出點數為16點的PLC。3.3.2 PLC 的輸出類型的選擇PLC 的輸出有三種類型 :（1 ）繼電器輸出型：為有觸點輸出方式，用于接通或斷開開關頻率較低的直 流負載或交流負載回路。（2）可控硅輸出型：為無觸點輸出方式，用于接通或斷開開關頻率較高的交 流電源負載。（3）晶體管輸出型：為無觸點輸出方式，用于接通或斷開開關頻率較高的直 流電源負載。本設計采用晶體管輸出。3.3.3 PLC 的控制功能的選擇對于以開關量進行控制的系統，一般的低檔機就能滿足要求

14、。對于以開關量為主， 帶有少量的模擬量控制的系統， 應選用帶 A/D 、D/A 轉換， 加減運算、數據傳送功能的低檔機。對于控制比較復雜，控制性能要求較高的系統，可是控制規模及復雜的程度， 選用中檔機或者高檔機。對于工藝過程比較固定、環境比較好的場合，選用整體式結構PLC。在花式噴水池的 PLC 控制系統中，主要以開關量進行控制，所以采用低檔的PLC即可滿足要求。本設計采用的 PLC型號為FX2N-32MT-001。3.4 PLC I/O 安排表PLC 的 I/O 安排表如下：X0 ：啟動按鈕Y0:噴水池工作指示X1 ：選擇開關在位置“1”Y1 :1 號噴水電磁閥X2 :選擇開關在位置“2”Y

15、2:2 號噴水電磁閥X3 :選擇開關在位置“3”Y3:3 號噴水電磁閥X4 :選擇開關在位置“4”Y4:4 號噴水電磁閥X5 :停止按鈕X6 :單步/連續選擇開關3.5 PLC外部I/O接線圖花樣em關 矯三觀瑕 絆二選輛關QSOSB2QS+QS3C2QSLSB1COM1Mnnn*T斗YJ沁化X2Y1XIX022(JVFRLFE3FR4尸圖3 PLC外部I/O接線圖KM4KH3KM2KM14.1軟件流程圖4軟件設計停止噴水4.2系統順序功能圖圖4花式噴水池程序流程圖HhX1 SFs2T0 . SE0 Si?3-50Y 1- -TTT釦zYy可SEEo5S21Y2r2.Qo肘o報 tt址-TTT

16、 知可 4 6 T-J T _LJ To .yjY4150OS-7RY14.3系統程序梯形圖及解釋T8SESES443-SE .TZRST4RSTVT3Se 020 K5SEY1dY2SEY3T i/Y4 Qn .T9K300K20K204-ZRSI 1 Y1亠T9 0 YS5 RSY1系統順序功能圖K10T17K2T14 ： RST1T1-一一丫4T1 K2T18，0T2 0|_T1-.T1K20T2A46-T2:-7DQ 1S51K20K300Y1Y4-I LSCn3S1-1S71 卜：1TK3O0EDO：lIHXWlffXD03-II FKCHOKD04lIHSET3E13=7D0*3M

17、；|pnPLC運行時，M8002脈沖信號驅動初始狀態SO，輸出丫000接通。當停止按鈕X005按下時，工作狀態從S0轉移到S20。狀態S20驅動后，所有的工作狀態 復位。此時，當啟動按鈕X000按下，且按鈕X001按下時，工作狀態從S20轉移 到S21，噴泉按花式1噴水；當啟動按鈕X000按下，且按鈕X002按下時，工作 狀態從S20轉移到S31，噴泉按花式2噴水；當啟動按鈕X000按下，且按鈕X003 按下時，工作狀態從S20轉移到S41，噴泉按花式3噴水；當啟動按鈕X000按下， 且按鈕X004按下時，工作狀態從S20轉移到S51，噴泉按花式4噴水。狀態S21驅動后，輸出丫004接通，4號

18、噴水管噴水，同時定時器T0接通，2 秒后，定時器T0觸點接通，工作狀態從S21轉移到S22。狀態S22驅動后，輸出 Y003接通，3號噴水管噴水，同時定時器T1接通，2秒后，定時器T1觸點接通， 工作狀態從S22轉移到S23。411 113空K35IS1SVI04血伽K1OS1：KSO7：risiakid2J4rcwKj 50；SEE狀態S23驅動后，輸出丫002接通，2號噴水管噴水，同時定時器 T2接通，2 秒后，定時器T2觸點接通，工作狀態從S23轉移到S24。狀態S24驅動后，輸出 Y001接通，1號噴水管噴水，同時定時器T3接通，15秒后，定時器T3觸點接通， 工作狀態從S24轉移到S

19、25。狀態S25驅動后，若噴泉工作在單步狀態即X006接通，則輸出丫001、Y002、Y003、Y004同時斷開，1-4號噴水管同時停止噴水； 若噴泉工作在連續狀態即X006斷開，工作狀態從S25轉移到S21，噴泉按花式1 連續噴水。狀態S31驅動后，輸出丫001接通，1號噴水管噴水，同時定時器T4接通，2 秒后，定時器T4觸點接通，工作狀態從S31轉移到S32。狀態S32驅動后，輸出 Y002接通，2號噴水管噴水，同時定時器T5接通，2秒后，定時器T5觸點接通， 工作狀態從S32轉移到S33。狀態S33驅動后，輸出丫003接通，3號噴水管噴水， 同時定時器T6接通，2秒后，定時器T6觸點接通

20、，工作狀態從S33轉移到S34。 狀態S34驅動后，輸出丫004接通，4號噴水管噴水，同時定時器T7接通，30秒 后，定時器T7觸點接通，工作狀態從S34轉移到S35。狀態S35驅動后，若噴泉工作在單步狀態即 X006接通，則輸出Y001、Y002、 Y003、丫004同時斷開，1-4號噴水管同時停止噴水；若噴泉工作在連續狀態即 X006 斷開，工作狀態從S35轉移到S41，噴泉按花式2連續噴水。狀態S41驅動后，輸出Y001和Y003接通，1、3號噴水管同時噴水，同時 定時器T8接通，3秒后，定時器T4觸點接通，工作狀態從 S41轉移到S42。狀 態S42驅動后，輸出Y002和Y004接通，

21、Y001和Y003斷開，2、4號噴水管同 時噴水，1、3號噴水管停止噴水，同時計數器C100接通，噴泉在S41狀態和S42 狀態交替運行5次，然后工作狀態從S42轉移到S43。狀態S43驅動后，輸出Y001、 Y002、Y003、Y004都接通，1-4號噴水管同時噴水，同時定時器 T9接通，30秒 后，定時器T9觸點接通，工作狀態從S43轉移到S44。狀態S44驅動后，若噴泉 工作在單步狀態即X006接通，則輸出丫001、Y002、Y003、Y004同時斷開，1-4 號噴水管同時停止噴水；若噴泉工作在連續狀態即 X006斷開，工作狀態從S44轉 移到S41，噴泉按花式3連續噴水。aet1RE-

22、F :!175 SIL I-171181IGt333S!4ntIS1LF別：totilltlF&l IS1L 卜1；洱KKUI3LOHKSD-LiJirioi：T14rie-FJITI7-PETjT)02；C2O?rioar紺JY1O4LLD357rn InsTfflHFT21T卜-訓吋IB (21 “皿cru骰 notriiO峨 10rill說“PL7覘祖就 曲山也04PL7E1L沁-|-I圖6系統程序梯形圖狀態S51驅動后，輸出YOO1接通，1號噴水管噴水，同時定時器 T10接通, 2秒后，定時器T1O觸點接通，輸出丫002接通，2號噴水管噴水，同時定時器T11 接通，2秒后，定時器T11

23、觸點接通，輸出丫003接通，3號噴水管噴水，同時定 時器T12接通，2秒后，定時器T12觸點接通，輸出丫004接通，4號噴水管噴水， 同時定時器 T13 接通， 30 秒后，定時器 T13 觸點接通，工作狀態從 S51 轉移到 S52。狀態S52驅動后，輸出丫001斷開，1號噴水管停止噴水，同時定時器 T14 接通， 2 秒后，定時器 T14 觸點接通，輸出 Y002 斷開， 2 號噴水管停止噴水，同 時定時器 T15 接通， 2 秒后，定時器 T15 觸點接通，輸出 丫003 斷開， 3 號噴水管 停止噴水， 同時定時器 T16 接通， 2 秒后，定時器 T16 觸點接通， 輸出 丫004 斷開， 4 號噴水管停止噴水，同時定時器 T17 接通， 1 秒后，定時器 T17 觸點接通，工作 狀態從S52轉移到S53。狀態S53驅動后，輸出丫004接通，4號噴水管噴水，同 時定時器 T18 接通， 2 秒后，定時器 T18 觸點接通，輸出 丫003 接通， 3 號噴水管 噴水，同時定時器 T19 接通， 2 秒后，定時器 T19 觸點接通，輸出 丫002 接通， 2 號噴水管