基于plc控制的花樣噴泉(文件)

　

【正文】 制造和生產(chǎn)過(guò)程中極為復(fù)雜的人的智力活動(dòng)和資料數(shù)據(jù)記憶查找工作改由計(jì)算機(jī)來(lái)完成，一方面又能由程序控制自動(dòng)運(yùn)行，代替人的緊張和單調(diào)重復(fù)的操作，以及在危險(xiǎn)或有害環(huán)境下的工作，因而大大減輕了人的腦力和體力勞動(dòng)，改善了人的工作環(huán)境條件。 9．降低價(jià)格　由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，材料消耗減少，制造成本降低，同時(shí)由于微電子技術(shù)的高速發(fā)展，微電子器件價(jià)格迅速下降，因此機(jī)電一體化產(chǎn)品價(jià)格低廉，而且維修性能改善，使用壽命延長(zhǎng)。傳統(tǒng)上，這些功能是通過(guò)氣動(dòng)或電氣控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。現(xiàn)在，仍常常將PLC簡(jiǎn)稱PC。　　　二、典型的PLC產(chǎn)品　　國(guó)外　　施耐德公司， Quantum、Premium、Momentum等；　　羅克韋爾(AB公司)，SLC、MicroLogix、Control Logix等；　　西門子公司， SIMATIC S7400/300/200系列；　　GE公司，日本歐姆龍、三菱、富士、松下等。　　在我國(guó)應(yīng)用的PLC，幾乎涵蓋了世界所有的品牌，呈現(xiàn)八國(guó)聯(lián)軍的態(tài)勢(shì)，但從行業(yè)上分，有各自的勢(shì)力范圍。其中，大部分PLC是通過(guò)分銷商和系統(tǒng)集成商達(dá)到最終用戶的。如羅克韋爾A－B公司主推的三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系，即EtherNet、ControlNet、DeviceNet，西門子公司在ProfibusDP及ProfibusFMS網(wǎng)絡(luò)等。標(biāo)準(zhǔn)推出后，各廠商紛紛將自己的產(chǎn)品適應(yīng)這些標(biāo)準(zhǔn)，或者開(kāi)發(fā)與之相應(yīng)的新產(chǎn)品。　　3)OPC基金會(huì)推出了OPC(OLE for Process Control)標(biāo)準(zhǔn)，這進(jìn)一步增強(qiáng)了軟硬件的互操作性，通過(guò)OPC一致性測(cè)試的產(chǎn)品，可以實(shí)現(xiàn)方便的和無(wú)縫隙數(shù)據(jù)交換。PLC的網(wǎng)絡(luò)能力、模擬量處理能力、運(yùn)算速度、內(nèi)存、復(fù)雜運(yùn)算能力均大大增強(qiáng)，不再局限于邏輯控制的應(yīng)用，而越來(lái)越應(yīng)用于過(guò)程控制方面，有人統(tǒng)計(jì)，除石化過(guò)程等個(gè)別領(lǐng)域，PLC均有成功能應(yīng)用，PLC在相當(dāng)多的應(yīng)用取代了昂貴的DCS，從而使原來(lái)PLC(順序控制)＋DCS(過(guò)程控制)的模式變成PLC＋I(xiàn)PC模式。以太網(wǎng)能否順利進(jìn)入工控領(lǐng)域，還存在爭(zhēng)論。用按鈕來(lái)控制噴泉的開(kāi)始與停止，用選擇開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)噴泉的工作方式。（4）通過(guò)變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速達(dá)到控制每個(gè)噴泉噴水高度的要求。 （2）程控噴泉 程控噴泉是先將各種水型按照設(shè)計(jì)所需要的要求進(jìn)行排列組合，再根據(jù)要求進(jìn)行控制程序的設(shè)計(jì)，并通過(guò)計(jì)算機(jī)發(fā)出控制信號(hào)，使噴泉按照設(shè)計(jì)要求噴出各種水型。隨著人們對(duì)噴泉的造景功能、娛樂(lè)功能、環(huán)保功能認(rèn)識(shí)的提高，噴泉的得到了更多的應(yīng)用。（2）安裝方便 PLC內(nèi)部不需要接線和焊接，只要進(jìn)行外部接線和程序編寫就可以了，當(dāng)生產(chǎn)工藝發(fā)生改變時(shí)，只要修改控制程序即可。運(yùn)行穩(wěn)定可靠PLC是專為工業(yè)控制設(shè)計(jì)的，在設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中，采取了多層次抗干擾和精選元件措施，可在惡劣的工業(yè)環(huán)境下與強(qiáng)電設(shè)備一起工作，運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性較高。本次花樣噴泉系統(tǒng)共6個(gè)輸入，11個(gè)輸出。PLC的工作過(guò)程是一個(gè)不斷循環(huán)掃描的過(guò)程。2）、PLC串行工作，不受制約。變頻器的選型本次花樣噴泉控制系統(tǒng)中的變頻器只用于每環(huán)噴水管的噴水高度，所以選用三菱公司FRS520(S)E系列的變頻調(diào)速器。適用于音樂(lè)噴泉等場(chǎng)合對(duì)電機(jī)頻繁啟動(dòng)的要求。（3）、按下位置開(kāi)關(guān)３，運(yùn)行第三種花樣。本設(shè)計(jì)主要以三菱PLC為主，有三種噴水花樣可供選擇，變頻器可調(diào)節(jié)噴泉的高度。本設(shè)計(jì)在老師的精心指導(dǎo)下最終順利完成。由于本文是初次設(shè)計(jì)，有所不足，有不完善之處敬請(qǐng)各位老師多提寶貴意見(jiàn)，使我能更好的改進(jìn)。對(duì)于本次的設(shè)計(jì)論文，我從思想上高度重視，先通過(guò)查閱各方面的資料，有了初步的設(shè)計(jì)思路，然后在設(shè)計(jì)中不斷地融入自己的想法，是本次設(shè)計(jì)更加完善。本文簡(jiǎn)單的完成了設(shè)計(jì)，在實(shí)際操控中變頻器可以得到更多的使用。按下X2系統(tǒng)執(zhí)行第一種花樣，S21～S25為第一種花樣的程序；按下X3系統(tǒng)執(zhí)行第二種花樣，S31～S25為第二種花樣的程序；按下X4系統(tǒng)執(zhí)行第三種花樣，S41～S47為第三種花樣的程序。六、系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)花樣噴泉的工作過(guò)程分析（1）、按下啟動(dòng)按鈕，開(kāi)始運(yùn)行。水泵的選型。 4）、PLC時(shí)鐘脈沖由晶振產(chǎn)生，精度高，定時(shí)范圍寬，有計(jì)數(shù)功能。每一次掃描過(guò)程有輸入采樣，程序執(zhí)行和輸出刷新3個(gè)階段。執(zhí)行用戶程序時(shí)，需要各種現(xiàn)場(chǎng)信息，如果這些現(xiàn)場(chǎng)洗洗（例如按鈕SB接通或斷開(kāi)狀態(tài)）已送到PLC的出入端口，PLC將采集所有輸入信號(hào)并存放到輸入映象寄存器中，執(zhí)行用戶程序時(shí)需要輸入狀態(tài)均在映象寄存器中取用。五、 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)PLC的選型本次花樣噴泉控制系統(tǒng)選用的PLC為三菱公司的FX0N系列，型號(hào)為FX1S30MR。使用時(shí)，只需考慮輸入輸出點(diǎn)個(gè)數(shù)即可。其主要特點(diǎn)為:PLC軟件簡(jiǎn)單易學(xué) PLC采用的易學(xué)易懂的梯形圖語(yǔ)言，是以計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)構(gòu)成人們慣用的繼電器模型，形成的一套獨(dú)具風(fēng)格的一繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的形象編程語(yǔ)言。 噴泉的應(yīng)用 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)和發(fā)展，人民生活水平的提高，人們不斷追求高質(zhì)量的文化生活和環(huán)境美，使得噴泉越來(lái)越受到人們的喜愛(ài)。花樣噴泉示意圖如圖1所示：圖1 花樣噴泉示意圖花樣噴泉的控制原理圖通過(guò)按鈕開(kāi)關(guān)信號(hào)來(lái)控制PLC，用一個(gè)變頻器來(lái)控制4個(gè)水泵。2）先3同時(shí)噴水兩秒然后停止，同時(shí)4同時(shí)噴水兩秒然后停止，交替運(yùn)行5次后4同時(shí)噴水，10秒后停止，如此循環(huán)。二、花樣噴泉的設(shè)計(jì)方案花樣噴泉的控制要求（1）1號(hào)2號(hào)噴水管為外環(huán)形狀，3號(hào)噴水管為內(nèi)環(huán)形狀，4號(hào)噴水管為星型。以太網(wǎng)應(yīng)用非常廣泛，與工業(yè)網(wǎng)絡(luò)相比，其成本非常低，為此，人們致力于將以太網(wǎng)引進(jìn)控制領(lǐng)域。OPC與現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的結(jié)合，是未來(lái)控制系統(tǒng)向FCS技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。這是以數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)的可編程序邏輯控制裝置在高層次上走向開(kāi)放性的標(biāo)準(zhǔn)化文件。開(kāi)放是發(fā)展的趨勢(shì)，這已被各廠商所認(rèn)識(shí)，形成了長(zhǎng)時(shí)期妥協(xié)與競(jìng)爭(zhēng)的過(guò)程，并且這一過(guò)程還在繼續(xù)。　　網(wǎng)絡(luò)通訊能力大大加強(qiáng)　　PLC廠家在原來(lái)CPU模板上提供物理層RS232/422/485接口的基礎(chǔ)上，逐漸增加了各種通訊接口，而且提供完整的通訊網(wǎng)絡(luò)。歐美PLC在網(wǎng)絡(luò)和軟件方面具有優(yōu)勢(shì)，而日本PLC在靈活性和價(jià)位方面占優(yōu)勢(shì)。　　三、PLC在我國(guó)的應(yīng)用　　雖然我國(guó)在PLC生產(chǎn)方面非常弱，但在PLC應(yīng)用方面，我國(guó)是很活躍的，近年來(lái)每年約新投入10萬(wàn)臺(tái)套PLC產(chǎn)品，年銷售額30億人民幣，應(yīng)用的行業(yè)也很廣。在這時(shí)期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，PLC逐漸進(jìn)入過(guò)程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過(guò)程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng).　　近年，工業(yè)計(jì)算機(jī)技術(shù)(IPC)和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)(FCS)發(fā)展迅速，擠占了一部分PLC市場(chǎng)，PLC增長(zhǎng)速度出現(xiàn)漸緩的趨勢(shì)，但其在工業(yè)自動(dòng)化控制特別是順序控制中的地位，在可預(yù)見(jiàn)的將來(lái)，是無(wú)法取代的。　　隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)生，PC的功能越來(lái)越強(qiáng)大，其概念和內(nèi)涵也不斷擴(kuò)展。例如，利用數(shù)控加工中心或柔性制造系統(tǒng)，可以通過(guò)調(diào)整系統(tǒng)運(yùn)行程序，適應(yīng)不同零件的加工工藝。 8．簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，減輕質(zhì)量　由于機(jī)電控制系統(tǒng)采用新型電力電子器件和傳動(dòng)技術(shù)，代替笨重的老式電氣控制的復(fù)雜機(jī)械變速傳動(dòng)，由微處理機(jī)和集成電路等微電子元件和邏輯軟件，完成過(guò)去靠機(jī)械傳動(dòng)鏈來(lái)實(shí)現(xiàn)的關(guān)聯(lián)運(yùn)動(dòng)，從而使機(jī)電一體化產(chǎn)品體積減小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，質(zhì)量減輕。 6．改善操作性和使用性　機(jī)電控制裝置或系統(tǒng)各相關(guān)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作順序及功能協(xié)調(diào)關(guān)系，可由程序控制自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，并建立良好的人機(jī)界面，對(duì)操作參數(shù)加以揭示，因而可以通過(guò)簡(jiǎn)便的操作得到復(fù)雜的功能控制和使用效果。 4．節(jié)約能源，降低消耗　機(jī)電一體化產(chǎn)品通過(guò)采用低能耗的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、最佳的調(diào)節(jié)控制和提高設(shè)備的能源利用率，來(lái)達(dá)到顯著的節(jié)能效果。 2．增強(qiáng)功能　現(xiàn)代高新技術(shù)的引入，極大地改變了機(jī)械工業(yè)產(chǎn)品的面貌，具有多種復(fù)合功能，成為機(jī)電一體化產(chǎn)品和應(yīng)用技術(shù)的一個(gè)顯著特征。當(dāng)然，與機(jī)電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多，并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)相互融合的趨勢(shì)將越來(lái)越明顯，機(jī)電一體化技術(shù)的廣闊發(fā)展前景也將越來(lái)越光明。一層是，機(jī)電一體化產(chǎn)品的最終使用對(duì)象是人，如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性顯得越來(lái)越重要，特別是對(duì)家用機(jī)器人，其高層境界就是人機(jī)一體化。 系統(tǒng)化 系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用開(kāi)放式和模式化的總