天塔之光模擬控制plc課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　PLC技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目說(shuō)明書(shū)</p><p>　　天塔之光模擬控制 </p><p>　　學(xué) 院 機(jī)械工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè) 機(jī)械電子工程 </p><p>　　2015 年 10 月 30 日</p><p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù)

2、 書(shū)</p><p>　　設(shè)計(jì)題目： 天塔之光模擬控制 </p><p><b>　　應(yīng)完成的項(xiàng)目：</b></p><p>　?。?）選題的背景和意義； </p><p>　　（

3、2）明確設(shè)計(jì)任務(wù)，擬定總體設(shè)計(jì)方案（有機(jī)械結(jié)構(gòu)的要進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，三維軟件建模）； </p><p>　?。?）硬件設(shè)計(jì)，傳感器、PLC（和電機(jī)）選型，設(shè)計(jì)信號(hào)采集、轉(zhuǎn)換電路，畫(huà)出PLC端口分配圖、接線控制端子連接圖； </p><p&

4、gt;　?。?）軟件設(shè)計(jì)，編寫(xiě)控制程序流程圖（或重要程序），設(shè)計(jì)人機(jī)界面； </p><p>　?。?）課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1份。 </p><p><b>　　參考資料以及說(shuō)明：</b></p><p>　　（1） 王國(guó)海 可編程序控制器及其應(yīng)用[M]

5、北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2007 </p><p>　　（2）鐘肇新 可編程控制器原理及應(yīng)用[M]. 廣州：華南理工大學(xué)出版社，2003 </p><p>　?。?）常曉玲 電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004 </p><p>　?。?）蓋超會(huì) 陽(yáng)勝峰.三菱PLC與變頻器、觸摸屏綜合培訓(xùn)教程[M]. 北京：中國(guó)電力出版社，2

6、011 </p><p>　　（5）廖常初 FX2N系列PLC編程及其應(yīng)用[M] 北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2005 </p><p>　　本設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)于2015年10月12日發(fā)出，應(yīng)于2015年10月30日前完成，然后進(jìn)行答辯。</p><p>　　指導(dǎo)教師

7、 簽發(fā) 2015 年 10 月 30 日</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)評(píng)語(yǔ)：</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)總評(píng)成績(jī)：</b></p><p><b>　　指導(dǎo)教師簽字：</b></p><p>　　年 月 日</p><

8、;p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文介紹了利用三菱FX2N系列PLC對(duì)天塔之光的控制，闡述了控制方案。實(shí)現(xiàn)天塔之光功能的方式有多種，可以采用早期的模擬電路、數(shù)字電路或數(shù)?；旌想娐?。今年來(lái)隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)、PLC的應(yīng)用不斷走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)的控制檢測(cè)技術(shù)的不斷更新。本文采用日本三菱公司生產(chǎn)的FX2N-64MR型PLC作為核心控制器進(jìn)行天塔之光系統(tǒng)的設(shè)

9、計(jì)，并且設(shè)計(jì)出了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖、程序指令、梯形圖以及輸入輸出端子的分配方案。</p><p>　　關(guān)鍵詞： PLC 控制 天塔之光</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1論文選題背景及意義</p><p>　　隨著時(shí)代的發(fā)展與科學(xué)水平的進(jìn)步，加強(qiáng)對(duì)PLC技術(shù)的研究具有重要意義。原

10、來(lái)的藝術(shù)燈飾控制系統(tǒng)常采用繼電器邏輯控制或電子邏輯控制裝置，這種控制方式存在著硬件布線復(fù)雜.安裝和維護(hù)不方便，靈活性差，可靠性不高的缺點(diǎn)，尤其是在實(shí)現(xiàn)多層次的大中型藝術(shù)燈飾的控制上工作量很大。本設(shè)計(jì)采用PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)藝術(shù)照明燈的自動(dòng)控制，具有工作量少，接線簡(jiǎn)單，工作可靠，易于修改閃動(dòng)次數(shù)和亮.滅持續(xù)時(shí)間的優(yōu)點(diǎn)，減少掃描時(shí)間，這是PLC編程必須遵循的原則，這種設(shè)計(jì)可以滿足各種造型要求，受到良好的視覺(jué)效果。</p><p&

11、gt;　　1.2現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　PLC是目前工業(yè)控制中使用最為普遍的一種。PLC是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的通用工業(yè)自動(dòng)化裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合在一起，具有高可靠性.靈活通用，易于編程和使用方便等特點(diǎn)，近年來(lái)在工業(yè)自動(dòng)控制.機(jī)電一體化以及改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)等方面得到廣泛的應(yīng)用，被譽(yù)為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的三大支柱之首。</p><p>　　屬于電類專業(yè)，電氣工

12、程實(shí)際上是其母體。電氣工程及其自動(dòng)化的研究對(duì)象是電能，而電信息的檢測(cè)、處理、控制等技術(shù)在電能從產(chǎn)生到利用的各個(gè)環(huán)節(jié)中都起著越來(lái)越重要的作用。因此，有關(guān)電信息的研究也成了電氣工程及其自動(dòng)迄今為止，通信和計(jì)算機(jī)都主要以電作為信息的載體。因此，這些專業(yè)也都化專業(yè)的重要組成部分，專業(yè)名稱中也就有了的“及其自動(dòng)化”。</p><p>　　近年來(lái)，PLC的功能不斷完善，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù).信號(hào)處理技術(shù).控制技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展

13、和用戶需求的不斷提高，PLC在運(yùn)動(dòng)控制.過(guò)程控制的領(lǐng)域也發(fā)揮著十分重要的作用。PLC由于采用通用監(jiān)控軟件，在設(shè)計(jì)企業(yè)的管理信息系統(tǒng)方面，要容易一些。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和基礎(chǔ)自動(dòng)化水平的不斷提高，今后一段時(shí)期內(nèi)，PLC在我國(guó)仍將保持高速增長(zhǎng)勢(shì)頭。</p><p>　　第二章 天塔之光系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案</p><p><b>　　2.1 設(shè)計(jì)方案</b></p&

14、gt;<p>　　PLC控制天塔之光，天塔之光由9盞燈按照一定的規(guī)律點(diǎn)亮及熄滅，不斷循環(huán)發(fā)光。</p><p>　?。?）控制流程為： 環(huán)繞型閃爍。</p><p>　　具體流程為： L8亮→2s后→L9亮→2s后→L6亮→2s后→L7亮→2s后→L4亮→2s后→L5亮→2s后→L2亮→2s后→L3亮→2s后→L1亮→2s后→全部熄滅→2s后→L1亮→2s后→L3亮→2s后→

15、L2亮→2s后→L5亮→2s后→L4亮→2s后→L7亮→2s后→L6亮→2s后→L9亮→2s后→L8亮→2s后→全部熄滅……如此循環(huán)。</p><p>　?。?） 控制流程為： 發(fā)射型閃爍。</p><p>　　具體流程為： L1亮2s后熄滅→L2、L3、L4、L5亮2s后熄滅→L6、L7、L8、L9亮2s后熄滅→接著L1亮2s后熄滅；……如此循環(huán)。</p><p>

16、;　　本次設(shè)計(jì)選用第二種方案。</p><p>　　圖 2-1 天塔示意圖</p><p><b>　　第三章 硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 PLC的選型</p><p>　　3.1.1日本三菱FX2n</p><p>　　FX2n系列PLC的主機(jī)成為基本單元，包括CPU、存儲(chǔ)器、

17、輸入輸出口及電源，是PLC的主要部分。為主機(jī)備有的擴(kuò)展其輸入輸出的擴(kuò)展單元，擴(kuò)展模塊及特殊功能模塊單元擴(kuò)展單元是用于增加I/O點(diǎn)數(shù)的裝置，內(nèi)部設(shè)有電源。擴(kuò)展模塊用于增加I/O四諳熟及改變I/O比例，內(nèi)部無(wú)電源，由基本單元一起使用。FX2n系列PLC輸入繼電器及輸出繼電器的序號(hào)為8進(jìn)制，其余器件的序號(hào)為十進(jìn)制。從元件的最大序號(hào)可以了解可編程序控制器可能 具有某類器件的 最大數(shù)量。例如輸入繼電器的編號(hào)范圍為X0~X177,為8進(jìn)制編號(hào)，可計(jì)

18、算出FX2n系列PLC可能接入的最大輸入信號(hào)數(shù)為18點(diǎn)，這是以CPU所能介入的最大輸入信號(hào)數(shù)量標(biāo)示的，并不是一臺(tái)具體的基本單元或擴(kuò)展安裝的輸入口的數(shù)量。</p><p>　　FX2n系列PLC有基本指令27條；步進(jìn)梯形指令2條；應(yīng)用指令 128種，298條。FX2n系列PLC的步進(jìn)梯形指令是采用步進(jìn)梯形圖編制順序控制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖程序的指令，它包括STL和 RET兩條指令。其中步進(jìn)梯形指令STL是利用內(nèi)部狀態(tài)軟元件，

19、在順序控制程序上進(jìn)行工序步進(jìn)控制的指令；返回RET指令是表示狀態(tài)流程結(jié)束用于返回主程序的指令。</p><p>　　3.1.2德國(guó)西門(mén)子S7</p><p>　　S7-200系列屬于整體式小型PLC，用于代替繼電器的簡(jiǎn)單控制場(chǎng)合，也可以用于復(fù)雜的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。整體式PLC將CPU模塊、I/O模塊和電源裝在一個(gè)箱型機(jī)殼內(nèi)。S7-200系列PLC提供多種具有不同I/O點(diǎn)數(shù)的CPU模塊和數(shù)字量

20、、模擬量I/O擴(kuò)展模塊供用戶選用，CPU模塊和擴(kuò)展模塊用扁平電纜連接。</p><p><b>　　3.1.3美國(guó)通用</b></p><p>　　GE Fanuc PLC 系列90-70 GE Fanuc系列90家族中高性能，大規(guī)模的系列 系統(tǒng)機(jī)架采用標(biāo)準(zhǔn)的VME 總線結(jié)構(gòu) 可構(gòu)成完全同步的CPU熱備冗余配置 ESD雙重化和三重化GMR系統(tǒng)配置 具有梯形圖邏輯，C，

21、SFC，STATE LOGIC等多種編程能力 系列90-30 成本低，性能高,易于組態(tài)，便于安裝可構(gòu)成同步的CPU熱備冗余配置 VersaMax "Six Sigma"品質(zhì)控制原則 多種診斷功能 活的通訊端口 功能強(qiáng)大的處理器 網(wǎng)絡(luò)接口和特殊模塊 系列90-Micro一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 極強(qiáng)的通訊功能 適合低成本的小規(guī)模控制場(chǎng)合 ，最具競(jìng)爭(zhēng)力系列90-30PLC是GE Fanuc系列90 可編程序控制器家族的一員，提供最

22、先進(jìn)的編程特性，易于組態(tài)，便于安裝，獨(dú)有的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)開(kāi)辟了一條最經(jīng)濟(jì)的工業(yè)控制途徑。領(lǐng)先的技術(shù) 系列90-30PLC成本低，性能高，能方便地取代從簡(jiǎn)便的繼電器到復(fù)雜的中型自動(dòng)化應(yīng)用系統(tǒng)場(chǎng)合。幾年前需由高檔PLC完成的任務(wù)現(xiàn)在則由系列90-30來(lái)代替。GE Fanuc不斷地推出新產(chǎn)品，擴(kuò)大使用范圍，顯示了其技術(shù)的領(lǐng)先地位，它的CPU具有強(qiáng)大的功能，如內(nèi)裝PID</p><p>　　由于各類PLC的 工作原理、控制方法

23、及編程程序語(yǔ)言的差別不太大，并且在校期間學(xué)過(guò)三菱公司的PLC ，所以選用FX2N—32MR型號(hào)PLC。</p><p>　　3.2 I/O接口分配表</p><p>　　以下是FX2N—32MR型號(hào)PLC在本次天塔之光模擬控制中的I/O接口分配:：</p><p>　　表 3-2 I/O接口分配表</p><p>　　3.3 天塔之光系統(tǒng)電氣

24、原理圖</p><p>　　圖 3-3天塔之光系統(tǒng)電氣原理圖</p><p>　　當(dāng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)SB1閉合，塔燈按照設(shè)計(jì)好的程序進(jìn)行；當(dāng)SB2閉合，系統(tǒng)停止運(yùn)行。</p><p>　　在PLC的輸出端，接一只電阻和一個(gè)發(fā)光二極管就夠成了PLC的天塔之光電路，電路中的器件選擇可以通過(guò)計(jì)算和實(shí)驗(yàn)確定，也可以參考一些典型的電路參數(shù)，電路中電阻有分壓作用，阻值大概在1.3KΩ左

25、右，發(fā)光二極管的工作電壓在3V左右，PLC的工作電壓是24V，，這樣可以使天塔之光正常工作。</p><p><b>　　第四章 軟件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　4.1 流程圖</b></p><p>　　天塔之光模擬控制系統(tǒng)的PLC流程圖，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，控制流程圖如圖4-1所示：</p>&l

26、t;p>　　圖 4-1 天塔之光程序流程圖</p><p>　　4.2天塔之光重要梯形圖</p><p>　　第一個(gè)延時(shí)程序如圖4-2-1所示：</p><p>　　圖 4-2 第一個(gè)延時(shí)程序圖</p><p>　　第二個(gè)延時(shí)程序如圖4-2-2所示：</p><p>　　圖4-3 第二個(gè)延時(shí)程序圖</p&g

27、t;<p>　　第三個(gè)延時(shí)程序如圖4-2-4所示：</p><p>　　圖4-4 第三個(gè)延時(shí)程序圖</p><p><b>　　4.3人機(jī)界面</b></p><p>　　4.3.1 觸摸屏設(shè)計(jì)界面</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)需要9個(gè)指示燈、2個(gè)按鈕，如圖4-3-1所示：</p><

28、;p>　　圖4-5人機(jī)觸摸屏界面設(shè)計(jì)圖</p><p>　　4.3.2 觸摸屏仿真界面</p><p>　　按下啟動(dòng)按鈕后，Y0燈亮，如圖4-3-3-1所示。2秒后，Y0燈熄滅，同時(shí)Y1、Y2、Y3、Y4燈亮，如圖4-3-3-2所示。2秒后，Y1、Y2、Y3、Y4燈熄滅，同時(shí)Y5、Y6、Y7、Y10燈亮，如圖4-3-3-3所示。2秒后，Y5、Y6、Y7、Y10燈熄滅，同時(shí)Y0燈亮，如

29、圖4-3-3-1所示......如此一直循環(huán)，直到按下停止按鈕，在完成當(dāng)次循環(huán)后，所有燈熄滅，如圖4-3-3-4所示。</p><p>　　圖 4-6 觸摸屏仿真圖1</p><p>　　圖4-7 觸摸屏仿真圖2</p><p>　　圖4-8 觸摸屏仿真圖3</p><p>　　圖4-9 觸摸屏仿真圖4</p><p>

30、;<b>　　第五章 總結(jié)</b></p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的天塔之光模擬控制系統(tǒng)，雖然這次課程設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單 ，卻也是一次復(fù)習(xí)之前學(xué)PLC的相關(guān)知識(shí)的絕好機(jī)會(huì)。硬件部分比較容易建設(shè)，只要注意好電阻阻值的選用，基本就沒(méi)啥大問(wèn)題。程序上也不難。能寫(xiě)好延時(shí)程序，其他部分程序就水到渠成了。</p><p>　　通過(guò)這次設(shè)計(jì)使我學(xué)會(huì)如何去培養(yǎng)我們的創(chuàng)新精神，

31、從而不斷地戰(zhàn)勝自己，超越自己。創(chuàng)新，是要我們學(xué)會(huì)將理論很好地聯(lián)系實(shí)際，并不斷地去開(kāi)動(dòng)自己的大腦，從為人類造福的意愿出發(fā)，做自己力所能及的，別人卻沒(méi)想到的事。使之不斷地戰(zhàn)勝別人，超越前人。同時(shí)，更重要的是，我在這一設(shè)計(jì)過(guò)程中，學(xué)會(huì)了堅(jiān)持不懈，不輕易言棄。設(shè)計(jì)過(guò)程，也好比是我們?nèi)祟惓砷L(zhǎng)的歷程，常有一些不如意，也許這就是在對(duì)我們提出了挑戰(zhàn)，勇敢過(guò)，也戰(zhàn)勝了，勝利的鐘聲也就一定會(huì)為我們而敲響。</p><p><b

32、>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 王國(guó)海．可編程序控制器及其應(yīng)用[M]．北京: 中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社.2007</p><p>　　[2] 廖常初．FX2N系列PLC編程及其應(yīng)用[M]．北京: 北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2005</p><p>　　[3] 俞國(guó)亮．PLC應(yīng)用技術(shù)[M]．北京：清華大學(xué)出版社.2005</p&g

33、t;<p>　　[4] 趙俊生 楊懷林 姚年春．電氣控制與PLC控制技術(shù)[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2001</p><p>　　[5] 楊凌．電工電子技術(shù)[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2002.5</p><p>　　[6] 王兆義．小型可編程控制器實(shí)用技術(shù) [M]．北京: 機(jī)械工業(yè)出版社，2002．</p><p>　　[7] 蓋超會(huì)．陽(yáng)勝峰.三

34、菱PLC與變頻器、觸摸屏綜合培訓(xùn)教程[M].北京：中國(guó)電力出版社，2011</p><p>　　[8] 阮友德．電氣控制與PLC實(shí)訓(xùn)教程[M]．北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社.2001</p><p>　　[9] 常曉玲．電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004</p><p>　　[10] 鐘肇新．可編程控制器原理及應(yīng)用[M]. 廣州：華南