花式喷水池的PLC控制.docx

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花式喷水池的PLC控制

自动化技术综合实训报告

实训题目：

花样喷泉的PLC程序实现

院系：

信自学院自动化系

专业：

测控技术与仪器

班级：

121班

姓名：

******

学号：

20121040****

指导教师：

邹金慧

实训地点：

信自317

开课时间：

2015年7月6—2015年7月21

1、实训目的和要求

1.1、实训课题背景

在许多休闲广场、景区或游乐场里，经常看到喷水池按一定的规律喷水或变化式样，若在夜晚配上各种彩色的灯光显示，更加迷人。

花式喷水池是一道亮丽的风景。

让我们的生活更加多姿多彩。

1.2、实训目的及意义

设计一花式喷水池，采用PLC控制是比较方便的，在花式喷水时序确定的前提下，可以通过改变时序或者改变控制卉关，就可改变控制方式，达到显现各种复合状态的要求。

近年来PLC的性能价格比有较大幅度的提高，使得实际应用成为可能。

本系统采用PLC是基于以下四个原因：

①PLC具有很高的可靠性，通常的平均无故障时间都在30万小时以上；

②编程能力强，程序指令简单，可以使控制过程方便地用软件来实现；

③抗干扰能力强，目前空中各种电磁干扰日益严重，为了保证花式喷水池可靠稳定，我们选择了能够在恶劣的电磁干扰环境下正常工作的PLC。

2、实训课题设计功能描述

2.1、花式喷泉示意图

a）花样喷泉喷头布局示意图b）花样喷泉控制面板布局示意图

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；单步/连续开关为“1”=单步，“0”=连续，其他为单一功能开关。

2.2、控制要求

（1）水池控制电源开关接通后，按下启动按钮，喷水装置即开始工作。

按下停止按钮，则停止喷水。

工作方式由“选择开关”和“单步/连续”开关来决定。

（2）“单步/连续”开关在单步位置时，喷水池只运行一个循环；在连续位置时，

喷水池反复循环运行。

（3）方式选择开关用以选择喷水池的喷水花样，1～4号喷水管的工作方式选择

如下：

a）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，1.5s后全部停止1s，接着一起喷水1.5s为一个循环。

b）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，2s后全部停止0.5s，接着一起喷水20s为一个循环。

c）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号停止喷水；交替运行5次后，1～4号同时喷水20s为一个循环。

d）选择开关在位置“4”——按下启动按钮后，喷水池1～4号水管的工作顺序为：

1→2→3→4按顺序延时2s喷水，然后一起喷水10s后，按1→1+2→2→2+3→3→3+4→4→4+1号水管以1s间隔顺序喷水，小循环3次后，一起喷水2s，再停止1s，由4→3→2→1反序分别延时2s喷水，然后再一起喷水10s为一个大循环。

（4）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、实训课题基本原理分析及设计说明

3.1、PLC软件设计

3.1.1、PLC设计思路

经分析本设计题目使用顺序控制指令完成，思路清晰、易于理解。

而顺序控制指令是PLC生产厂家为用户提供的可视功能图编程简单化和规范化的指令。

本设计中使用顺序控制指令虽多，操作比较繁琐，但思路清晰、易于理解。

故选择顺序控制指令完成。

本设计中涉及跳转和循环。

首先是设计总的启动和停止按钮，本次设计使用辅助继电器M0让其可以实现自锁。

M0的常开和常闭接点又可以控制下面的时序流程及输出。

接着进行时序流程的设计，时序流程一共分为四部分，代表着四种不同控制要求。

通过方式选择开关和M0的常开接点选择导通。

第一第二部分各用六个定时器进行时间顺序导通，在最后一句返回到开始状态。

在最后一句串联一个控制单步连续的常闭开关，令其可以实现单步连续的控制。

在第三部分使用三个定时器和一个计数器。

计数器控制前两个定时器循环5次，接着导通第三个定时器，最后返回和重置计数器。

第四部分使用20个定时器和一个计数器，计数器控制第3到第13个定时器循环3次。

最后返回和重置计数器。

最后进行输出设计。

根据每个输出的导通时间进行输出的设计。

3.1.2、I/O分配图

SB11

3.1.3、I/O分配

输入

输出

启动

X000

中间喷水管

Y004

停止

X005

内环状喷水管

Y003

方式1

X001

中环喷水管

Y002

方式2

X002

外环喷水管

Y001

方式3

X003

方式4

X004

单步/连续

X006

3.1.4、工作流程图

3.2、组态王监控系统设计

3.2.1、组态王简介

组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。

组态王与设备通信

“组态王”把每一台与之通讯的设备看作是外部设备，为实现组态王和外部设备的通讯，组态王内置了大量设备的驱动作为组态王和外部设备的通讯接口，在开发过程中您只需根据工程浏览器提供的“设备配置向导”一步步完成连接过程即可实现组态王和相应外部设备驱动的连接。

在运行期间，组态王就可通过驱动接口和外部设备交换数据，包括采集数据和发送数据/指令。

每一个驱动都是一个COM对象，这种方式使驱动和组态王构成一个完整的系统，既保证了运行系统的高效率，也使系统有很强的扩展性。

3.2.2、监控画面设计

本设计的仿真画面分为2个单元，分别为控制单元和显示单元。

3.2.2.1、控制单元介绍

图3-1组态王控制单元

如图4-1所示该单元上方由绿色、红色两个按钮和一个开关组成。

它们分别绿色对应开始按钮，红色对应停止按钮，开关控制单步/连续的选择。

下方由四个开关组成，分别用于选择喷泉的四种喷水方式。

3.2.2.2、显示单元介绍

图3-2组态王彩灯单元

显示单元由四环21个喷嘴组成，由于在组态王中喷嘴的表示较为复杂和繁琐，时间紧迫，故在本次设计中用21个LED灯实现。

外环（第1环）用8颗蓝色LED灯实现，中环（第2环）用8颗黄色LED灯实现，内环（第3环）用4颗绿色LED灯实现，中间（第4环）用1颗红色LED灯实现，喷嘴没有喷水时，LED灯是灰色（熄灭）的，当喷嘴喷水时，对应的LED灯亮，发出对应颜色的灯光。

3.2.3、组态王创建过程

3.2.3.1、设置串口

由于我们是通过组态王监控硬件plc上的程序实现情况，所以需要通过端口与plc相连，但我使用的是Windows7，没有自带端口，故需要一个端口驱动软件，在本次创建过程中我使用了USB转串口万能驱动软件。

装上驱动后，检测出我使用的端口是COM3，故需对端口COM3进行串口设置，波特率为9600Hz，数据位为7，停止位为1。

如图:

3.2.3.2、为plc进行设备配置

由于使用的是三菱FX1N，故选择三菱—FX2—编程口，如图：

3.2.3.3、设定设备的逻辑名称

3.2.3.4、指定plc设备连接的串口号

3.2.3.5、完成plc设备配置

3.2.3.6、建立数据字典

新建变量，如图：

3.2.3.7、定义变量

依次将所有的输入输出变量都定义，如图：

3.2.3.8、新建监控画面

3.2.3.9、用工具箱或图库绘制完成监控画面

3.2.3.10、动画连接

3.2.3.11、完成监控画面的创建

保存全部，切换到view，即可进行监控：

3.3、硬件设计

3.3.1、硬件控制面板和显示面板

3.3.2、PLC连接图

4、软硬件调试、运行结果及分析

4.1、PLC软件调试

运用PLC自带的simulator插件进行调试检验

启用继电器内存监视的时序图：

选择方式一时：

选择方式二时：

选择方式三时：

选择方式四时：

单步运行时：

4.2、组态王系统调试

在系统调试时先将附录A中的系统程序烧到PLC里，然后打开组态王软件监控系统的运行情况。

当PLC上电后

a）外环喷水b）中环喷水

c）内环喷水d）中间喷水管喷水

同时喷水或不喷水时：

4.3、系统整体运行

5、总结与体会

此次毕业设计是我们从大学毕业生走向未来重要的一步。

从最初的选题，开题到完成设计。

其间，查找资料，老师指导，与同学交流，反复修改，每一个过程都是对自己能力的一次检验和充实。

通过这次实训，我进一步掌握了PLC的用途及工作原理，熟悉了PLC的应用，锻炼了实践能力，培养了自己独立设计能力。

此次毕业设计是对我专业知识的一次实际检验和巩固，同时也是走向工作岗位前的一次热身。

本次自动化综合实训设计题目与实际生活联系紧密，使我充分认识到了这门课程的实际意义和现实重要性。

通过本次课程设计我进一步掌握了电气控制的原理设计的基本方法，并能达到熟练使用可编程控制器实现简单控制系统的控制要求，尤其是对于顺序控制指令的使用。

基本可以熟练地进行系统外围电路设计、接线、编程、调试等工作。

通过这次实训，我们对PLC程序设计有了进一步的认识，把以前学习上的盲点也通过这次课程设计一并解决。

而且分组工作的方式给了我与同学合作的机会，提高了我与人合作的意识与能力。

 在此次实训中，我的主要工作是制作组态王监控系统，在对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解的同时，学习了组态王监控系统的制作，并能够熟练操作。

在学习组态王的过程中，由于没有使用过组态王，遇到很多难题，甚至我几乎都想放弃，但是我最后还是坚持了下来，并且最终学会了组态王的使用，掌握了组态王监控系统的创建方法。

在实训中通过合作，我们的合作意识得到加强，合作能力得到提高。

上大学后，很多同学都没有过深入的交流，在设计的过程中，我们用了分工与合作的方式，每个人互责一定的部分，同时在一定的阶段共同讨论，以解决分工中个人不能解决的问题，在交流中大家积极发言，和提出意见，同时我们还向别的同学请教。

在此过程中，每个人都想自己的方案得到实现，积极向同学说明自己的想法。

能够比较选出最好的方案。

在这过程也提高了我们的表过能力。

 在设计的过程中我们还得到了老师的帮助与意见。

在学习的过程中，不是每一个问题都能自己解决，向老师请教或向同学讨论是一个很好的方法，可以让自己在最短的时间内把自己不能解决的问题得以解决，从而提高学习的效率。

致谢

综合实训设计的完成，意味着一个学期的PLC学习也告一段落，当然，我们学习PLC的道路还很长，以后还会用到PLC，所以我们还要继续学习。

作为一名在校的学生，在设计的思想、经验等等方面难免有所欠缺和不足之处，但是，经过老师和同学们的帮助，我们还是顺利的完成了综合实训设计。

在此，我要感谢邹金慧老师和同学们在实训中对我的帮助，让我在完成综合实训设计的过程中学到了很多很多。

当然，还要感谢我们小组成员的同心协力，敢于发现困难，敢于面对困难，以使我们能够完美完成综合实训。

参考文献

［1］《PLC在花式喷泉中的应用》郭艳萍，李晓波著.［J］漯河职业技术学院学报（综合版）.2003

［2］《可编程控制器应用技术》（第四版）廖常初著.重庆大学出版社.2005

［3］《可编程控制器原理及应用（三菱机型）》张玉华陈金艳贾玉芬著.（［M］.北京大学出版社，2009。

［4］《基于PLC喷泉控制系统的设计与应用》殷培峰著［J］.兰州石化职业技术学院学报2006，6

［5］《电气控制与PLC应用》孙康岭［M］.北京：

化学工业出版社2009.

［6］《电气控制与PLC应用技术》黄宋魏、邹金慧主编[M].电子工业出版社，2012

［7］《可编程序控制器原理及逻辑控制》李胜多，张还编著，中国电子出版社，2008

［8］《可编程控制器（PLC）系统设计》陈在平，赵相宾主编，电子工业出版社，2007

附录1PLC梯形图