基于PLC的花式喷水池控制系统控制

黑龙江工程学院1实习报告题目：基于PLC的花式喷水池控制系统设计学生姓名：学号：院系名称：电气与信息工程学院专业班级：指导教师：职称：二○一二年八月二十四日黑龙江工程学院2目录第1章引言......................................................................4第2章系统总体设计......................................................52.1系统总体设计................................................................................52.2系统控制要求................................................................................52.3工艺流程图....................................................................................6第3章控制系统硬件设计..............................................73.1PLC选型及扩展模块.....................................................................73.1.1PLC的选型..................................................................................................73.1.2扩展模块的选择.........................................................................................83.2I/O分配表.....................................................................................93.3电机及驱动控制..........................................................................103.3.1电机选型...................................................................................................103.3.2变频器的选择...........................................................................................103.4低压电器的选型..........................................................................113.4.1低压断路器的选型原则...........................................................................113.4.2熔断器的选型...........................................................................................113.4.3控制按钮的选型.......................................................................................123.5电源型号.....................................................................................133.6人机接口设计..............................................................................14第4章控制系统软件设计............................................154.1控制程序流程图..........................................................................154.2控制程序设计..............................................................................154.3显示操作界面设计......................................................................16黑龙江工程学院34.4程序调试..........................................................................................16结束语............................................................................20参考文献............................................................................21附录............................................................................221PLC源程序..........................................................................................222电控柜元件布置图.............................................................................333电控柜控制面板元件布置图.............................................................33黑龙江工程学院4第1章引言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。花式喷水池是近年来出现的一种园林建筑与花式观赏相结合的一种产物。随着可编程控制器在我国的迅速发展，对花式喷泉的控制要求也越来越高，使得越来越多的控制部分需要可编程控制器来实现。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开关，就可改变控制方式，达到显现各种复合状态的要求。在游人和居民经常光顾的场所，如公园、广场、旅游景点及一些知名建筑前，经常会修建一些喷泉供人们休闲、观赏。这些喷泉按一定的规律改变喷水式样，如果再与五颜六色的灯光相配合，在和和谐优雅的音乐中，更使人心旷神怡，流连忘返。利用PLC控制喷泉喷水方式，产生各样的样式。在系统的硬件组成以及软件的实现，通过PLC控制电磁阀开关来决定喷水的效果。实际应用效果良好。电气控制与PLC课程设计是电气自动化技术专业一个重要的实践性教学环节，通过课程设计达到掌握电气控制柜的原理设计、安装工艺图纸设计的基本方法，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，熟练地进行系统外围电路设计、接线、编程、调试等工作。本系统采用PLC是基于以下三个原因：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。黑龙江工程学院5第2章系统总体设计2.1系统总体设计对花式喷水池进行PLC控制，我们的总体思路是先设计硬件电路，再设计软件系统。硬件电路设计思路是对PLC各个I/O口进行功能分配，共有四个档位按钮，启动按钮和停止按钮，单步开关和连续开关。软件系统设计是利用步进指令进行编程控制其喷水规律。设计过程中主要考虑以下几点：（1）深入了解和分析花式喷水池的工艺条件和控制要求。（2）确定I/O设备。根据花式喷水池控制系统的功能要求，确定系统所需的输入、输出设备。常用的输入设备有按钮、选择开关等，常用的输出设备有指示灯等。（3）根据I/O点数选择合适的PLC类型。（4）分配I/O点。分配PLC的输入输出点，编制出输入输出分配表或输入输出端口的接线图。（5）设计花式喷水池系统的梯形图程序，根据工作要求设计出周密完整的梯形图。（6）程序，这是整个花式喷水池系统设计的核心工作。（7）将程序输入PLC进行软件测试，查找错误，使系统程序更加完善。为方便编程，采用先编写状态转移图，再将状态转移图编写为梯形图的方式，这样方便分析每一步的步骤。使用西门子编程软件编写梯形图，使用步进指令SET、STL，复位指令RST，总复位指令ZRST。2.2系统控制要求图2.1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2.2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。控制要求如下：1234☆图2.1花式喷水池喷嘴布局示意图1234选择开关启动停止单步/连续电源图2.2花式喷水池控制开关面板图黑龙江工程学院6（1）控制器电源开关接通后，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，接着一起喷水15s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，接着一起喷水30s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；交替运行5次后，再1～4号全部喷水30s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30s后，1、2、3和4号水管分别延时2s停水，再等待1s，由4→3→2→1反序分别延时2s喷水，然后再一起喷水30s为一个循环。（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。2.3工艺流程图按钮开关信号PLC变频器电源水泵图2.3系统流程图黑龙江工程学院7第3章控制系统硬件设计3.1PLC选型及扩展模块3.1.1PLC的选型在PLC系统设计时，首先应确定控制方案；下一步工作就是PLC工程设计选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。因此，工程设计选型和估