课程设计格式.docx
- 文档编号:7270687
- 上传时间:2023-01-22
- 格式:DOCX
- 页数:9
- 大小:95.77KB
课程设计格式.docx
《课程设计格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《课程设计格式.docx(9页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
课程设计格式
电气控制与PLC
课程设计说明书
题目:
花样喷泉的控制系统设计
专业班级:
自动化1003
姓名:
潘康福
学号:
201046820615
指导教师:
张杰
评语:
成绩:
指导老师签名:
日期:
目录
1系统概述
1.1课题设计背景
随着城市化进程的加速,花式喷泉可以在人们周围随处可见。
比如广场,大厦,小区等。
花式喷泉是人造小气候,在炎热的夏日可以起到增湿和降温的作用;也为水体充氧,有利于水体增加自净能力,起到防止水体黑臭的作用。
花式喷泉运行的灵活性是评价花式喷泉优劣的关键,而这与花式喷泉的控制系统息息相关。
花式喷泉可以根据自己的设计,设计出各种各样的花样,加上灯光,能给人有种不错的视觉享受。
1969年美国数字设备公司(dec)研制书上世间第一台可编程控制器,并成功地应用在美国(gm)的生产线上。
但当时只能进行逻辑运算,故称为可编程逻辑控制器,简称plc(programmablclogiccontroller)。
1985年国际电子委员会(iec)对plc的定义如下:
Plc是自动控制技术,计算机技术和通讯技术于一体的一种新型工业控制装置,已跃居工业自动化三大支柱(plc、robot、cad/cam)的首位。
可编程控制器,简称plc。
它在集成电路、计算机技术的基础上发展起来的一种新型工业控制设备。
具有1.可靠性高、抗干扰能力强2.设计、安装容易3.维修工作量少4.功能强、通用性好5.开发周期短、成功率高6.体积小、重量轻、功耗底等特点。
具有功能强、可靠性高、配置灵活、使用方便以及体积小、重量轻等优点,已经广泛应用于自动化控制的各个领域,并已成为工业生产自动化的支柱产品。
与继电——触发器系统相比系统更加可靠;价格上能与继电——接触器控制系统竞争;易于在现场变更程序;便于使用、维修、维护;能直接推动电磁阀、接触器与之相当的执行机构;能向中央执行机构。
因此,进行花式喷泉的plc控制系统的设计,可以推动喷泉行业的发展,扩大plc在自动控制领域的应用,具有一定的经济和理论研究的价值。
1.2课题设计内容及要求
本次设计要求有三相异步电机拖动水泵喷泉系统呈内外4圈圆形分布,喷泉从里到外分为第一组1个喷头、第二组4个喷头、第三组8个喷头、第四组16个喷头,共有39个喷头,每组喷头喷出相同的花样,由一个电磁阀DC24V5W控制,系统设有启动停止按钮。
具体要求如下:
1、按下启动按钮后,第一组喷水;
2、第一组喷水5秒后第二组喷水。
3、第二组喷水6秒后第三组喷水。
4、第三组喷水8秒后第四组喷水。
5、第四组喷水5秒后第二组喷水。
6、第二组喷水3秒后重复2、3、4、5步骤。
7、无论在何种喷水状态下,按动停止按钮后,系统停止。
1.3课程设计的意义
随着我国经济的高速发展,微电子技术,计算机技术和自动控制技术也得到了迅速发展,交流变频调速技术已经进入个崭新的时代,其应用越来越广。
而随着我国城市化进程的加快和人口大量集聚,环境越来越重要,好的环境能使心身愉快,做事效率提高。
其中喷泉可以湿润周围空气,减少尘埃,降低气温。
喷泉的细小水珠同空气分子撞击,能产生大量的负氧离子,有益于改善社区面貌和增进居民身心健康。
2方案论证
2.1方案比较
根据本设计的花样喷泉控制特点,下面给出几种控制装置的控制比较。
(1)采用控制继电器来控制。
继电器是指当输入量或激励量,满足某些规定的条件是能在一个或多个电器输出电路中产生跃变的一种器件。
今天继电器已应用到家庭及工业控制的各个领域,他们比以往的产品具有更高的可靠性。
但是,这也是随之带来的一些问题。
如绝大多数控制继电器都是长期磨损和疲劳工作条件下进行的,容易损坏。
而且继电器的触点容易产生电弧,甚至会熔在一起产生误操作,引起严重的后果。
在全负荷运载的情况下,大的继电器将产生大量的热及噪声,同时也消耗了大量的电能。
并且继电器控制系统必须是手工接线、安装,如果有简单的改动,也需要花费大量时间及人力和物力去改制、安装和调试。
用继电器控制的花式喷泉现在显然不能满足高要求,一旦有一个继电器损坏,那将难以排除其故障。
(2)采用微控制器单片机控制
随着大规模集成电路技术和计算机技术的飞速发展,把计算机的运算器和控制器,存储器和多种接口集成在一块芯片上,称为微处理器,也叫微控制器,在我国习惯上又叫单片机。
单片机具有集成度高、体积小、功耗低、系列齐全、功能扩展容易、抗干扰能力强等优点。
不可否认,单片机开发的器件成本比较低,但是他的开发成本比较高,而且单片机的编程麻烦,工作量大,可读性差,用于花式喷泉这种实时控制不太占优势。
要满足花式喷泉这么大而且复杂的工程用一般的单片机控制显然有点麻烦,且可靠性过低。
(3)采用可编程序控制器PLC控制
经过长期的工程实践,PLC是最为广泛应用。
在石油、化工、机械、钢铁、交通、电力、轻工、采矿、水利、环保等各领域。
PLC控制器是建立在单片机之上的产品。
不同厂家的PLC有相同的工作原理,类似的功能和指标,有一定的互换性,质量有保证,编程软件正朝标准化方向迈进,而且编程方法简单易学。
PLC可根据按钮、各种开关操作现场输入信号或检测信号控制执行机构完成相应的功能。
PLC具有定时控制功能,可为用户提供上千个定时器和计数器,实现具体控制。
对于花式喷泉的PLC控制,其可靠性要高很多,而且能把复杂的喷泉系统利用软件编程出来,编程出来的程序就简单易懂多了,也更容易查出故障,维修方便。
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,使用情况主要分为如下几类:
1)开关量逻辑控制
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。
2)工业过程控制
在工业生产过程当中,存在一些如温度、压力、流量、液位和速度等连续变化的量(即模拟量),PLC采用相应的A/D和D/A转换模块及各种各样的控制算法程序来处理模拟量,完成闭环控制。
PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的一种调节方法。
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。
3)运动控制
PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。
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,广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。
4)数据处理
PLC具有数学运算(含矩阵运算、函数运算、逻辑运算)、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能,可以完成数据的采集、分析及处理。
数据处理一般用于如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。
PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。
随着工厂自动化网络的发展,现在的PLC都具有通信接口,通信非常方便。
2.2方案选择
根据比较,最终选择PLC控制器来控制花式喷泉。
这样更经济、耐用和适合时代的大潮流。
伴随这经济的发展需要,以及环境需要对于自动化控制的需求也在不断的增加,可编程控制器是应用时分广泛的微机控制装置,是自动化控制系统中的关键设备。
对于花式喷泉系统操作中可编程控制的使用也是相当的广泛,因为可编程控制器编程方法简单易学,功能强,性能价格比高,硬件配齐全,用户使用放便,使用性强,可靠性高,抗干扰能力强。
系统的设计、安装、调试工作量少,维护工作量少,维护方便,体积小,能耗低。
所以在使用PLC控制花式喷泉是相当具有优势的,利用自动化达到完美的效果,也可最大限度的优化资源。
3硬件设计
3.1系统的原理方框图
图3.1系统方框原理图
系统大概的工作过程是按下按钮,PLC得到信号是电动机动作拖动水泵,然后PLC通过设定好的程序打开或关闭四组喷头的电磁阀,从而相应的喷头喷水。
3.2主电路图
图3.2主电路图
上图就是三相电动机的主电路图,KM交流接触器用来控制电机的接通与断开,当启动按钮按下以后,电机就开始工作,拖动水泵工作,不论系统工作在什么状态下,只要按下停止按钮,系统就停止工作,因为是电机拖动水泵供水,所以电机停转,喷泉也就停止喷水了。
3.3I/O分配
输入地址号
信号名称
输出地址号
信号名称
X0
开启按钮
Y0
控制泵的接触器KM
X1
停止按钮
Y1
一组喷水阀KM1
X2
喷泉喷水开始
Y2
二组喷水阀KM2
Y3
三组喷水阀KM3
Y4
四组喷水阀KM4
图3.1I/O分配表
3.4I/O接线图
图3.4I/O接线图
图3.4中开始SB1与停止按钮SB2分别接到PLC的两个输入端,控制电机通断的交流接触器借220V交流电源,SB3是开始喷水按钮,按下SB3喷泉开始喷水,控制四组喷头的电磁阀接24V直流电源
3.5元器件选型
序号
代号
名称
型号
1
M
三相异步电动机
J02-22-4
2
QS
低压隔离器
DZ47-3P
3
FR
热继电器
JR36-20
4
CPU
PLC处理器
FX-2N
5
KM1
交流接触器
CJXZ-09
6
KM2
电磁阀
CV210-08
7
SB
按钮
LAY8
8
FU
熔断器
RT16-20
4软件设计
4.1主流程
图4.1主流程图
系统工作的主流程如图4.1所示,按下启动按钮以后,电动机通电开始拖动水泵工作,然后按照PLC所设定的程序开始执行首先开启第一组电磁阀,这样第一组喷头开始喷水,程序设定的是第一组喷头喷水5秒,判断一下5秒是否已到,如果时间到,就继续执行下一步,就打开第二组喷头的电磁阀,这样第二组开始喷水,时间不到的话,就继续执行第一组喷水的动作,程序以这样的顺序执行下去,不论执行到哪一个状态,只要按下停止按钮,系统就将停止工作。
4.2梯形图
5系统调试
经过调试,本次设计基本能够满足要求,当按下X0,YO指示灯亮,按下X2以后,Y1点亮,然后按照设计的程序执行下去,就是Y1点亮,经过5秒以后,Y1熄灭,Y2点亮,6秒以后,Y2熄灭,Y3点亮,8秒以后,Y3熄灭,Y4点亮,经过5秒以后,Y4熄灭,Y2再次点亮,经过3秒以后,Y2熄灭,Y1点亮。
然后循环执行下去。
不管执行到哪个状态,只要按下X1,喷泉就停止工作。
设计心得
通过本次设计,让我对PLC这门课有了更加深刻的认识,首先,我更加明白了PLC与MCU的区别以及各自的适用范围和优缺点;其次,对PLC内部的资源及指令运用更加熟悉。
当然,由于初次动手进行实践,还是遇到了很多的问题,有的书本上的知识以前一直觉得掌握了,可是每当有一些变化的时候,还是不能过得心应手的解决,这就说明书本知识和实践能力还没有结合起来,说以我以后要多动手,将书本中的知识勇于实践,这样不仅能够将书本与实际结合起来,而且当你完成一件实际的东西的时候,将更能激发我的学习兴趣。
这次课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验,而且也是对自己能力的一种提高。
我相信这次课程设计,对将来的学习会有很大的帮助。
参考文献
【1】章国华、苏东《典型生产线原理、安装与调试》北京理工大学出版社2009.04
【2】计时鸣《机电一体化控制技术与系统》西安电子大学出版社2009.06
【3】华满祥《电气控制及PLC应用》人民邮电出版社20090.5
【4】邓其贵、周炳《变频器操作与工程项目应用》北京理工大学出版
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 课程设计 格式