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基于PLC控制的自动喷泉系统设计.doc
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2023-06-21
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基于PLC控制的自动喷泉系统设计.doc
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基于 PLC 控制的自动喷泉系统设计
引言
随着人民生活水平的提高,城市环境建设日益为人们所重视。喷泉作为一
种观赏性较高的艺术水景,不断出现在城市广场、居民小区、公园等场所。它不
仅可以增加空气湿度,减少空气中的尘埃,降低空气湿度,更为人们生活增添了不
少情趣。自动控制喷泉能自动且连续的改变其形态,呈现丰富多彩的花样变化,从
而给人以美好的视觉感受。
由单片机或可编程控制器 PLC 组成的小型喷泉系统在软件及硬件均可较
好的满足控制喷泉花样变化的要求。有计算机作为上位机,PLC 或单片机作为下
位机的自动喷泉系统在功能上大大超过了传统的喷泉系统,PLC 完成对喷泉现场
的造型或灯光的控制。并向计算机发送实时控制数据。上位计算机实现喷泉花样
监控等功能。
自动喷泉控制实现的方法很多,本设计题目为基于可编程逻辑控制器(PLC)
的喷泉控制系统,用 PLC,不仅能够进行多种水型切换,而且能将各种水型,按照
预先设定的排列组合进行控制程序的设计,通过计算机运行控制程序发出控制信
号。通过上位机(PC)与 PLC 之间的通讯来监控喷泉的状态与效果,进而控制电动
机,以达到顺利实现工业控制的要求及目的,同时还要达到低功耗、高性价比、运
行安全可靠等基本要求。
由于个人或时间等因素,还不能将这篇论文写的完美,所以有错误的地方
还请各位老师同学不吝指教。
目录
1 可编程序控制器(PLC)概况 1
1.1 可编程序控制器(PLC)的分类 1
1.2 PLC 的结构 2
1.3 PLC 编程语言 4
1.4 PLC 的性能指标 4
1.5 PLC 的应用领域 5
2.GX?Developer 软件简介 6
2.1 安装方法 6
2.3 GX Developer 软件的使用 8
3.设计任务 12
3.1 任务描述 12
3.1 设计目的 12
3.2 设计要求 12
3.3 控制要求 12
4 总体方案设计 13
4.1 实现方法分析与可行性讨论 13
4.1.1 单片机喷泉控制系统 13
4.1.2 工控机喷泉控制系统 13
4.1.3 PLC 喷泉控制系统 13
4.2 总体实现方案 14
5.硬件系统实现 14
5.1I/O 点数分配表 14
5.2 外部接线图 15
6.软件系统实现系统调试 15
总 结 17
致 谢 18
参考文献 19
附 件 20
1 可编程序控制器(PLC)概况
PLC 可编程序控制器:PLC 英文全称 Programmable Logic Controller ,中
文全称为可编程逻辑控制器,定义是:一种数字运算操作的电子系统,专为在工业
环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑
运算,顺序控制,定时,计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式
输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。1969 年美国数字设备公司(DEC)根
据美国通用汽车公司的这种要求,研制成功了世界上第一台可编程控制器,并在
通用汽车公司的自动装配线上试用,取得很好的效果。从此这项技术迅速发展起
来。
1.1 可编程序控制器(PLC)的分类
1.根据 PLC 的结构形式,可将 PLC 分为整体式和模块式两类。? (1)整体式
PLC? 整体式 PLC 是将电源、CPU、I/O 接口等部件都集中装在一个机箱内, 具有
结构紧凑、体积小、价格低的特点。小型 PLC 一般采用这种整体式结构。整体式
PLC 由不同 I/O 点数的基本单元(又称主机)和扩展单元组成。基本单元内有 CPU、
I/O 接口、与 I/O 扩展单元相连的扩展口,以及与编程器或 EPROM 写入器相连的
接口等。扩展单元内只有 I/O 和电源等,没有 CPU。基本单元和扩展单元之间一
般用扁平电缆连接。整体式 PLC 一般还可配备特殊功能单元,如模拟量单元、位
置控制单元等,使其功能得以扩展。? (2)模块式 PLC 模块式 PLC 是将 PLC 各组成
部分,分别作成若干个单独的模块,如 CPU 模块、I/O 模块、电源模块(有的含在
CPU 模块中)以及各种功能模块。模块式 PLC 由框架或基板和各种模块组成。模
块装在框架或基板的插座上。这种模块式 PLC 的特点是配置灵活,可根据需要选
配不同规模的系统,而且装配方便,便于扩展和维修。大、中型 PLC 一般采用模块
式结构。? 还有一些 PLC 将整体式和模块式的特点结合起来,构成所谓叠装式 PLC。
叠装式 PLC 其 CPU、电源、I/O 接口等也是各自独立的模块,但它们之间是靠电缆
进行联接,并且各模块可以一层层地叠装。这样,不但系统可以灵活配置,还可做
得体积小巧。
2.按 I/O 点数分类? 根据 PLC 的 I/O 点数的多少,可将 PLC 分为微型、小型、
中型、大型和巨型五类。 超小型或微型 PLC? I/O 点数小于的 64 点。 小型 PLC
I/O 点数为 64 点以上、256 点以下的为小型 PLC。 中型 PLC I/O 点数为 256 点以
上、2048 点以下的为中型 PLC。 大型 PLC I/O 点数为 2048 以上、8192 点以下的
为大型 PLC。 超大型 PLC? I/O 点数超过 8192 点。
1.2 PLC 的结构
1 .CPU 单元
CPU 是 PLC 的核心,起神经中枢的作用,每套 PLC 至少有一个 CPU。PLC 的 CPU
有 8 位,16 位,32 位。中型 PLC 以上,均采用 16 位~32 位 CPU,微、小型 PLC 原采
用 8 位 CPU,现在根据通讯等方面要求,有的也改用 16 位~32 位 CPU。(注 8 位 CPU
一次处理二进制数的位数,也代表 CPU 通用寄存器的位宽)。在工作频率相同的情
况下,32 位 CPU 的处理速度比 8 位、16 位的更快。运算速度用 MIPS(每秒钟执行
多少百万条指令)来衡量
存储器:存储器主要有两种:一种是可读/写操作的随机存储器 RAM。另一
种是只读(当然也是可写的)存储器主要有 EEPROM 和 Flash Menory(擦写能在 10
万次以上,数据保存也能在 10 年以上)。在 PLC 中,存储器主要用于存放系统程序、
用户程序及工作数据。
CPU 速度和内存容量是 PLC 的重要参数,它们决定着 PLC 的工作速度,IO 数
量及软件容量等,因此限制着控制规模。不过也不必盲目追求速度和内存,适用就
行。
I/O 单元(信号:开关量[数字量],高速脉冲[数字量],模拟量,运动控制[数
字量],过程控制[模拟量])。 开关量的逻辑控制 这是 PLC 最基本、最广泛的应
用领域,它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。常用的开关量输入接口按其使用的
电源不同有三种类型:直流输入接口、交流输入接口和交/直流输入接口,常用的
开关量输出接口按输出开关器件不同有三种类型:是继电器输出、晶体管输出和
双向晶闸管输出。
模拟量控制 在工业生产过程当中,有许多连续变化的量,如温度、压力、
流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量,必须实现模
拟量(Analog)和数字量(Digital)之间的 A/D 转换及 D/A 转换。PLC 厂家都生产
配 套 的 A/D 和 D/A 转 换 模 块 , 使 可 编 程 控 制 器 用 于 模 拟 量 控 制 。 电 流 型
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