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花样喷泉的PLC控制系统控制.doc

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玉林师范学院本科生毕业论文(设计)花样喷泉的PLC控制系统设计TheDesignofFancyFountainPLCControlSystem院系物理科学与工程技术学院专业应用物理学学生班级2007级1班姓名陈森学号200705416159指导老师单位电子与通信工程学院指导老师姓名曹红亮指导老师职称讲师花样喷泉的PLC控制系统设计应用物理学2007级1班陈森指导教师曹红亮摘要近年来,出现一种园林建筑和花式观赏相结合的产物——花式喷泉。喷泉可以湿润周围空气,减少尘埃,降低气温。

喷泉的微小水珠与空气分子撞击能产生大量的负氧离子。故此,喷泉的产生可以增进居民身心健康和改善城市面貌。目前,可编程序控制器PLC技术结合变频器调速技术已成为现代喷泉行业的一个热点。使用PLC控制花式喷泉具有可靠性高、控制程序设计简单、自诊断功能强等特点;而变频器用其优越的调速性能,可以控制喷泉的水位高低。本设计采用PLC技术和变频器调速技术,设计流程图,编制具体程序,设计硬件电路,对软件和硬件进行调试;利用PLC体积小、可靠性高,具有较大的灵活性和可扩展性,通过改变花式喷泉的控制程序,就可以改变花式喷泉的喷水花样,以适应不同场合、季节的喷水要求。本设计采用三菱PLC的FX1N系列作为本次喷泉的控制器。

阐述了可编程序控制器的工作原理和组成。对花式喷泉进行总体了解和分析,提出了喷泉硬件的组成以及硬件的设计方案,写出具体的控制编程程序,并进行调试。关键字:花式喷泉,可编程序控制器PLC,变频器TheDesignofFancyFountainPLCControlSystemAppliedphysics2007chensenSupervisorcaohongliangABSTRACTInrecentyears,itappearedalandscapearchitectureandthecombinationofthefancyornamentalfancyfountains。

Thefountaincanmoistair,reducethedustaroundandreducethetemperature.Thesmalldropletoffountainwithairmoleculestinydropsimpactcanproducethemassivenegativeoxygenion.Therefore,fountaingenerationcanimproveresidents’physicalandmentalhealthandimprovethecityappearance.Atpresent,theprogrammablecontrollerPLCtechnologycombiningfrequencyconversionspeedtechnologyhasbecomeahotspotofmodernfountainindustry。

UsingPLCcontrolfancyfountainhashighreliability,anditscontrolprogramdesignissimple,sincethediagnosisfunctionstrongcharacteristic;Andwithinverter’ssuperiorfrequencyspeedcontrolperformance,wecancontrolthewaterleveloffountain.ThisdesignusesthePLCtechnologyandthetechnologyoffrequencyconversionspeedtodesigntheflowchart。

toformulatethespecificprocedures,todesignthehardwarecircuitanddebugsoftwareandhardware;inordertoadapttodifferentoccasions,seasonofhydraulicrequirements,paperusingthePLC’ssmallvolume,highreliability,anditsgreaterflexibilityandexpansibility,bychangingthefancyfountain’scontrolprocedure,wecanchangethefancyfountainpattern。

ThisdesignusesthemitsubishiPLCFX1Nseriesasthefountain’scontroller,expoundsthecontrollerofPLCworkingprincipleandcomposition.Makeanoverallunderstandingoffancyfountainsareanalyzed,proposethecompositionofthehardwareandthehardwaredesign,andwriteoutthespecificcontrolprogrammingprocedures,anddebugKeywords:FancyFountain。

ProgrammableControllerPLCandInverter目录1绪论12PLC介绍12.1PLC简介12.2PLC的基本结构与工作原理22.3PLC的应用领域42.4变频器概述43系统控制方案设计43.1系统设计基本步骤43.2喷水池的控制要求53.2.1喷水花样一63.2.2喷水花样二63.2.3喷水花样三64系统硬件设计64.1变频器选型64.2PLC的选型74.3输入输出(I/O)点数估算84.4I/O电气接口图85系统软件设计与调试95.1喷泉控制程序95。

2仿真要求及仿真软件115.2.1调试115.2.2仿真软件115.2.3喷泉喷水示意图126结论14致谢15参考文献15附录17玉林师范学院本科毕业生论文(设计)1绪论随着时代的发展,在许多休闲广场、景区或游乐场所里,人们常常可以看到喷泉按一定的规律喷水,景色迷人;若在夜晚配上各种颜色的灯光显示,就更加绚丽多彩。花式喷泉是人造小气候,在炎炎的夏日起到增湿和降温的作用,而且花式喷泉有利于水体增加自净能力。花式喷泉运行的灵活性是评价花式喷泉优劣的关键,而运行的灵活性与花式喷泉控制系统息息相关,花式喷泉可以根据自己的设计要求,设计出各

加上灯光,就能给人一种不错的视觉享受。喷泉作为一项建筑艺术,在国内外均有较悠久的历史。人们随着生活水平的提高,对美化住宅小区以及别墅环境的要求也越来越高,小型音乐喷泉成为一个发展方向。目前的水景喷泉一般包括:固定水景、时控喷泉、程控喷泉、声控喷泉、音乐喷泉5类,控制方式的复杂程度由低到高。使用PLC控制花式喷泉,具有使用方便、运行可靠、控制程序设计简单等优点。若需要改变喷水花样和喷水时间,不必做很大调整,只要相应修改控制程序,即可实现控制目的[1]。传统的喷泉控制一旦设计好控制电路,就不能随意改变喷水花样及喷水时间。若采用PLC控制,利用PLC体积小、功能强、可靠性高,且具有较大的灵活性和可扩展性的特点。

通过改变喷泉的控制程序或改变方式选择开关,就可以改变花式喷泉的喷水规律,从而变换出各式花样,以适应不同季节、不同场合的喷水要求。2PLC介绍2.1PLC简介2.1.1PLC的产生在PLC生产前,主要采用继电器控制。1968年,美国通用汽车公司首先提出了PLC的概念:用一种新型控制装置替代继电器控制,这种控制装置要把计算机的通用、灵活、功能完备等优点与继电器控制的简单易懂、操作方便、价格便宜等特点结合起来,而且,要使那些不熟悉计算机的人也能方便地使用。美国数字设备公司(DEC)在1969年根据上述要求,研制出世界上首台可编程控制器,并在美国通用汽车公司的汽车装配现上应用成功,实现了生产装配线的自动控制。

2.1.2PLC的定义1985年1月国际电工委员会(IEC)制定了PLC的标准,并给它做了如下定义:可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计,它采用可编程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算数运算等操作命令,并通过数字式、模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程[2]。2.1.3PLC的特点PLC具有可靠性高、抗干扰能力强;通用性强、使用方便;采用模块化结构,系统组合灵活方便;编程语言简单、易学、便于掌握;系统设计周期短;对生产工艺改变适应性强;安装简单、调试方便、维护工作量小的特点[1]。2.2PLC的基本结构与工作原理2。

2.1PLC的基本结构可编程序控制器主要由中央处理器(CPU)、存储器(RAM、ROM)、输出输入单元(I/O)、电源和编程器等几个部分组成。软PLC与硬PLC目前软PLC技术是工业自动化领域研究的热点之一,相对于传统的硬PLC而言,软PLC具有开放的体系结构、更强的网络通讯能力和数据处理能力,能更好地满足现代工业自动化的要求。软PLC将所有原来由硬件PLC完成的程序运行、计算及数据处理等功能交给普通PC或嵌入式计算机等来完成,而数据采集和输出则通过外部I/O板卡来完成[12]。  PLC实质是一种专用于工业控制的计算机,其硬件结构基本上与微型计算机相同,基本构成为:  a、电源  PLC的电源在整个系统中起着十分重要的作用。

如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的,因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在10%(15%)范围内,可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去[8]。  b.中央处理单元(CPU)  中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据;检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态,并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时,首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据,并分别存入I/O映象区,然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序,经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。

等所有的用户程序执行完毕之后,最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置,如此循环运行,直到停止运行[9]。  为了进一步提高PLC的可靠性,近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统,或采用三CPU的表决式系统。这样,即使某个CPU出现故障,整个系统仍能正常运行。  c、存储器  存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。  存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。  d、输入输出接口电路  1、现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路,作用是PLC与现场控制的接口界面的输入通道。  2、现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成。

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