1、電氣控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)說明書 自動(dòng)噴泉PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)院、 部： 電氣與信息工程學(xué)院 學(xué)生姓名： 劉貝貝 指導(dǎo)教師： 陳華容 職稱 高級(jí)實(shí)驗(yàn)師 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 電氣本1305 學(xué) 號(hào)： 完成時(shí)間： 2016年6月 湖南工學(xué)院電氣控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)課題任務(wù)書學(xué)院：電氣與信息工程學(xué)院 專業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化指導(dǎo)教師陳華容學(xué)生姓名劉貝貝課題名稱自動(dòng)噴泉PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容及任務(wù)一、目標(biāo) 設(shè)計(jì)一個(gè)基于PLC的自動(dòng)噴泉控制系統(tǒng)。在許多休閑廣場、景區(qū)或游樂場里，經(jīng)常看到噴水按一定的規(guī)律噴水或變化式樣，若在夜晚配上各種彩色的燈光顯示，更加迷人。如圖1所示為一花式噴水池，采用PLC

2、控制是比較方便的，在花式噴水時(shí)序確定的前提下，可以通過改變時(shí)序或者改變控制開關(guān)，就可以改變控制方式，達(dá)到顯現(xiàn)各種復(fù)合狀態(tài)的要求。在圖1中，4為中間噴水管，3為內(nèi)環(huán)狀噴水管，2為一次外環(huán)形狀噴水管，1為外環(huán)形狀噴水管。(a) 花式噴水池演示示意圖 (b) 操作控制開關(guān)面板圖圖1 花式噴水池示意圖二、任務(wù)根據(jù)控制要求，明確設(shè)計(jì)任務(wù)，擬定設(shè)計(jì)方案與進(jìn)度計(jì)劃，運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)，進(jìn)行自動(dòng)噴泉的控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，提高理論知識(shí)工程應(yīng)用能力、系統(tǒng)調(diào)試能力、分析問題與解決問題的能力。主要內(nèi)容包括：1. 設(shè)計(jì)該系統(tǒng)電氣控制硬件系統(tǒng)；2PLC選擇及其它電器元器件的選型；3用計(jì)算機(jī)繪制PLC控制

3、電路圖；4設(shè)計(jì)該系統(tǒng)PLC控制梯形圖；5進(jìn)行系統(tǒng)仿真測試，并要有測試記錄；6. 編寫設(shè)計(jì)說明書。三、要求某一噴水池的控制器需滿足下列要求：1控制器電源開關(guān)接通后，按下啟動(dòng)按鈕，噴水裝置開始工作。按下停止按鈕，則停止噴水。工作方式由選擇開關(guān)和單步/連續(xù)開關(guān)來決定。2“單步/連續(xù)開關(guān)”在單步位置時(shí)，噴水池只運(yùn)行一次循環(huán)；在連續(xù)位置時(shí)，噴水池運(yùn)行一直繼續(xù)下去。3方式選擇開關(guān)用來選擇噴水池的噴水花樣，14號(hào)噴水管的工作方式選擇如下：選擇開關(guān)在位置“1”時(shí)。按下啟動(dòng)按鈕后，4號(hào)噴水，延時(shí)2s后，3號(hào)也噴水，延時(shí)2s后，2號(hào)接著噴水，再延時(shí)2s，1號(hào)噴水，這樣，一起噴水15s后停下。若在連續(xù)狀態(tài)時(shí)，將繼續(xù)

4、循環(huán)下去。選擇開關(guān)在位置“2”時(shí)。按下啟動(dòng)按鈕后，1號(hào)噴水，延時(shí)2s后，2號(hào)也噴水，延時(shí)2s后，3號(hào)接著噴水，再延時(shí)2s，4號(hào)噴水，這樣，一起噴水30s后再停下。若在連續(xù)狀態(tài)時(shí)，將繼續(xù)循環(huán)下去。選擇開關(guān)在位置“3”時(shí)。按下啟動(dòng)按鈕后，1、3號(hào)同時(shí)噴水，延時(shí)3s后，2、4號(hào)噴水，1、3號(hào)停止噴水；交替運(yùn)行5次后，14號(hào)全噴水，30s后停止。若在連續(xù)狀態(tài)時(shí)，將繼續(xù)循環(huán)下去。選擇開關(guān)在位置“4”時(shí)。按下啟動(dòng)按鈕后，噴水池14號(hào)噴水管的工作順序?yàn)椋?234號(hào)按順序延時(shí)2s噴水，然后一起噴水30s，1、2、3和4號(hào)分別延時(shí)2s停水，再延時(shí)1s，由4321號(hào)反向順序按2s順序噴水，一起噴水30s后停止。若

5、在連續(xù)狀態(tài)時(shí)，將繼續(xù)循環(huán)下去。4不論在什么工作方式下，按下停止按鈕，噴水池將停止運(yùn)行。主要參考資料1史國生主編，電氣控制與可編程控制器技術(shù)M。北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012。2于廣慶主編，可編程控制器原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)M。北京：清華大學(xué)出版社，2004。3 吳啟紅主編，變頻器、可編程控制器及觸摸屏綜合應(yīng)用技術(shù)實(shí)操指導(dǎo)書（第二版）M。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010。4 史國生，鞠勇。電氣控制與可編程控制器技術(shù)實(shí)訓(xùn)教程M。北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010。5 于曉云，許連閣?？删幊炭刂萍夹g(shù)應(yīng)用項(xiàng)目化教程M。北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011。 6 廖常初。PLC編程及應(yīng)用M。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005年

6、。7 胡學(xué)林?？删幊炭刂破鲬?yīng)用技術(shù)M。北京：高等教育出版社，2001年。8 三菱FX系列可編程序控制器編程手冊M。三菱公司編，2001年。9 三菱可編程序控制器應(yīng)用101例M。三菱公司編, 1994年。10 史宜巧，孫業(yè)明，景紹學(xué)。PLC技術(shù)及應(yīng)用項(xiàng)目教程M。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009。教研室意見 教研室主任：（簽字）年 月 日摘 要在游人和居民經(jīng)常光顧的場所，如公園、廣場、旅游景點(diǎn)及一些知名建筑前，經(jīng)常會(huì)修建一些噴泉供人們休閑、觀賞。這些噴泉按一定的規(guī)律改變噴水式樣，如果再與五顏六色的燈光相配合，使人心曠神怡，流連忘返。利用PLC控制噴泉噴水方式，產(chǎn)生各樣的樣式。在系統(tǒng)的硬件組成以及軟件

7、的實(shí)現(xiàn)情況下，通過PLC控制電磁閥開關(guān)來決定噴水的效果，供人們休閑、觀賞。為此，建立以PLC為核心的多媒體計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制噴泉。設(shè)計(jì)基于三菱公司生產(chǎn)的FX2N系列PLC，并且對(duì)輸入和輸出信號(hào)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，共有12個(gè)。分析和比較了PLC的編程方法，利用梯形圖編程方法，編寫了梯形圖，設(shè)計(jì)自動(dòng)噴泉控制程序來控制四種噴泉能夠進(jìn)行多種花樣的切換，通過計(jì)算機(jī)與PLC之間的通訊監(jiān)控噴泉的狀態(tài)與效果，實(shí)現(xiàn)噴泉的自動(dòng)控制系統(tǒng)與花樣控制系統(tǒng)。關(guān)鍵詞: 程控噴泉；可編程控制器；硬件設(shè)計(jì)；軟件設(shè)計(jì)ABSTRACTIn places frequented by tourists and residents, such as

8、 park, square, tourist attractions, and some famous buildings, often built for people to leisure, viewing some fountains. The fountain water according to certain rules to change the style, if again to match the colorful light, make the person find the scenery pleasing to both the, linger. Using PLC

9、control water fountains, produce all kinds of styles. The realization of the hardware and software of the system case, through the PLC control electromagnetic valve switch to determine the effect of water jet, for people to leisure, viewing. Therefore, establish a fountain PLC as the core of the mul

10、timedia computer automatic control. Design is based on Mitsubishi FX2N series PLC, and the input and output signal has carried on the statistics, a total of 12. Analysis and comparison of the PLC programming method, the use of ladder diagram programming method, and write the ladder diagram, design t

11、he automatic fountain control program to control switch can take four fountain of variety, through the communication between computer and PLC monitoring condition and effect of the fountain, to realize the automatic control system of the fountain and the control system designs. Keywords:Program-cont

12、rolled fountain:programmable controller; Hardware design; The software design目 錄1 緒論11.1 課題研究背景11.2 課題設(shè)計(jì)的目的和意義11.3 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容12 系統(tǒng)控制方案的確定22.1 花式噴泉的概述22.2 采用PLC控制花式噴泉的優(yōu)點(diǎn)22.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟22.4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的控制內(nèi)容33 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)43.1 PLC選型及參數(shù)介紹43.1.1 PLC的選型原理43.1.2 PLC選型43.1.3 FX2N-16MR-001的參數(shù)介紹43.2 系統(tǒng)的I/O點(diǎn)統(tǒng)計(jì)43.2.1 系統(tǒng)輸入點(diǎn)統(tǒng)計(jì)43.

13、2.2 系統(tǒng)輸出點(diǎn)統(tǒng)計(jì)53.3 PLC器件分配及外部接線53.3.1 輸入點(diǎn)的分配53.3.2 輸出點(diǎn)的分配53.3.3 系統(tǒng)PLC外部接線64 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)74.1 PLC梯形圖概述74.2 控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)74.2.1 系統(tǒng)編程方法選擇74.2.2 系統(tǒng)程序流程框圖74.2.3 軟件系統(tǒng)梯形圖設(shè)計(jì)85 控制系統(tǒng)的調(diào)試125.1 調(diào)試說明12IV5.2 調(diào)試過程及結(jié)果分析125.2.1 調(diào)試過程125.2.2 結(jié)果分析28結(jié)束語29參考文獻(xiàn)30致 謝31附 錄32附錄A 自動(dòng)噴泉梯形圖32附錄B 自動(dòng)噴泉系統(tǒng)PLC外部接線圖44 VI1 緒論1.1 課題研究背景隨著城市化進(jìn)程的加速，花式噴泉

14、可以在人們周圍隨處可見。比如廣場，大廈，小區(qū)等?；ㄊ絿娙侨嗽煨夂?，在炎熱的夏日可以起到增濕和降溫的作用；也為水體充氧，有利于水體增加自凈能力，起到防止水體黑臭的作用?；ㄊ絿娙\(yùn)行的靈活性是評(píng)價(jià)花式噴泉優(yōu)劣的關(guān)鍵，而這與花式噴泉的控制系統(tǒng)息息相關(guān)。花式噴泉可以根據(jù)自己的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出各種各樣的花樣，加上燈光，能給人有種不錯(cuò)的視覺享受。1.2 課題設(shè)計(jì)的目的和意義隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，微電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)也得到了迅速發(fā)展，交流變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入個(gè)嶄新的時(shí)代，其應(yīng)用越來越廣。而隨著我國城市化進(jìn)程的加快和人口大量集聚，環(huán)境越來越重要，好的環(huán)境能使心身愉快，做事效率提高。其中噴泉可

15、以濕潤周圍空氣，減少塵埃，降低氣溫。噴泉的細(xì)小水珠同空氣分子撞擊，能產(chǎn)生大量的負(fù)氧離子，有益于改善社區(qū)面貌和增進(jìn)居民身心健康。1.3 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容設(shè)計(jì)將在以下幾個(gè)方面對(duì)花式噴泉的控制系統(tǒng)進(jìn)行研究和論證。（1）花式噴泉類型的選擇。綜合花式噴泉的類別和各類的特點(diǎn)和要求，課題中主要研究能有四種噴水花樣可供選擇；能夠控制每環(huán)噴水管噴水的高度；通過計(jì)算機(jī)運(yùn)行程序發(fā)出控制信號(hào)，使水型有各種各樣花樣的變化。（2）花式噴泉硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。課題設(shè)計(jì)的花式噴泉要求運(yùn)行速度準(zhǔn)確度高，在花式噴泉的格層檢測系統(tǒng)中選用在工業(yè)自動(dòng)控制上大量運(yùn)用的具有檢測精度高、壽命長、穩(wěn)定性能好的接近傳感器，運(yùn)用感應(yīng)器的開關(guān)量信號(hào)輸入給

16、plc來實(shí)現(xiàn)控制。由于本課題目具體需求在硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中主要考慮了花式噴泉的經(jīng)濟(jì)實(shí)用、穩(wěn)定、靈活、美觀的需要。（3）花式噴泉控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中選用了目前運(yùn)用最多的plc編程語言梯形圖，梯形圖的編程能直觀明了的設(shè)計(jì)花式噴泉控制的要求，梯形圖的編寫運(yùn)用GX-Developer編程軟件，此軟件支持全部的三菱fx系列的plc，并且具有強(qiáng)大的診斷功能，能更快的查找出故障的原因，從而大大縮短了維修時(shí)間，提高效率。2 系統(tǒng)控制方案的確定2.1 花式噴泉的概述噴泉是一種將水或其他液體經(jīng)過一定壓力通過噴頭灑出來具有一定形狀的組合體，提供水壓的一般為水泵。現(xiàn)代城市中的噴泉形式已十分豐富。隨著構(gòu)筑物的

17、大小及水壓等的變化，噴泉或高或低、或珠或霧，精彩紛呈?？煞譃橐韵?種：（1）普通噴泉：只有簡單的幾種固定水型及燈光，隨著電源的開閉而控制噴泉的運(yùn)行、水型和燈光的變化。（2）程控噴泉：將各種水型及燈光，按照預(yù)先設(shè)定的排列組合進(jìn)行控制程序的設(shè)計(jì)，通過計(jì)算機(jī)運(yùn)行程序發(fā)出控制信號(hào)，使水型及燈光有各種各樣的變化。（3）音樂噴泉：在程序控制噴泉的基礎(chǔ)上加入了音樂控制系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)通過對(duì)音頻及MIDI信號(hào)的識(shí)別，進(jìn)行譯碼和編碼，最終將信號(hào)輸出到控制系統(tǒng)，使噴泉的造型及燈光的變化與音樂保持同步。（4）水幕激光噴泉：將激光器發(fā)出的激光束射在水幕噴頭的水幕上，激光束由激光控制系統(tǒng)編程控制，可發(fā)出多種多樣的圖案及色彩

18、，照射在晶瑩透明的水膜上，形成斑斕奪目的起義效果。（5）跳跳噴泉：又名光亮泉。是一種高科技水景藝術(shù)，水形似根根晶瑩透徹地冰柱，一串串飛向空中，輕舞飛揚(yáng)。2.2 采用PLC控制花式噴泉的優(yōu)點(diǎn)（1）控制方式上看：PLC軟接線，只需改變控制程序就可輕易改變邏輯或增加功能。（2）工作方式看：PLC串行工作，不受制約。（3）控制速度上看：PLC通過半導(dǎo)體來控制，速度很快，無觸點(diǎn)，顧而五抖動(dòng)一說。（4）定時(shí)、計(jì)數(shù)看：PLC時(shí)鐘脈沖由晶振產(chǎn)生，精度高，定時(shí)范圍寬，有記憶功能。（5）可靠、維護(hù)看：PLC無觸點(diǎn)，壽命長，且有自我診斷功能，對(duì)程序執(zhí)行的監(jiān)控功能，現(xiàn)場調(diào)試和維護(hù)方便。2.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟在花式

19、噴泉控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中主要考慮以下幾點(diǎn)：（1）深入了解和分析花式噴泉的工藝條件和控制要求。（2）確定I/O設(shè)備。根據(jù)花式噴泉控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的輸入、輸出設(shè)備。常用的輸入設(shè)備有按鈕、選擇開關(guān)等，常用的輸出設(shè)備有指示燈等。（3）根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)選擇合適的PLC類型。（4）分配I/O點(diǎn)，分配PLC的輸入輸出點(diǎn)，編制出輸入輸出分配表或輸入輸出端子 的接線圖。（5）設(shè)計(jì)花式噴泉系統(tǒng)的梯形圖程序，根據(jù)工作要求設(shè)計(jì)出周密完整的梯形圖（6）程序，這是整個(gè)花式噴泉系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心工作。（7）將程序輸入PLC進(jìn)行軟件測試，查找錯(cuò)誤，使系統(tǒng)程序更加完善。2.4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的控制內(nèi)容系統(tǒng)有四個(gè)樣式選擇按鈕

20、啟動(dòng)按鈕，停止按鈕，單步按鈕以及連續(xù)功能按鈕，有四個(gè)輸出為電磁閥，通過PLC 控制四個(gè)電磁閥，實(shí)現(xiàn)4種的噴泉花樣。噴水池的控制器需滿足下列要求：1控制器電源開關(guān)接通后，按下啟動(dòng)按鈕，噴水裝置開始工作。按下停止按鈕，則停止噴水。工作方式由選擇開關(guān)和單步/連續(xù)開關(guān)來決定。2“單步/連續(xù)開關(guān)”在單步位置時(shí)，噴水池只運(yùn)行一次循環(huán)；在連續(xù)位置時(shí)，噴水池運(yùn)行一直繼續(xù)下去。3方式選擇開關(guān)用來選擇噴水池的噴水花樣，14號(hào)噴水管的工作方式選擇如下：選擇開關(guān)在位置“1”時(shí)。按下啟動(dòng)按鈕后，4號(hào)噴水，延時(shí)2s后，3號(hào)也噴水，延時(shí)2s后，2號(hào)接著噴水，再延時(shí)2s，1號(hào)噴水，這樣，一起噴水15s后停下。若在連續(xù)狀態(tài)時(shí)，

21、將繼續(xù)循環(huán)下去。選擇開關(guān)在位置“2”時(shí)。按下啟動(dòng)按鈕后，1號(hào)噴水，延時(shí)2s后，2號(hào)也噴水，延時(shí)2s后，3號(hào)接著噴水，再延時(shí)2s，4號(hào)噴水，這樣，一起噴水30s后再停下。若在連續(xù)狀態(tài)時(shí)，將繼續(xù)循環(huán)下去。選擇開關(guān)在位置“3”時(shí)。按下啟動(dòng)按鈕后，1、3號(hào)同時(shí)噴水，延時(shí)3s后，2、4號(hào)噴水，1、3號(hào)停止噴水；交替運(yùn)行5次后，14號(hào)全噴水，30s后停止。若在連續(xù)狀態(tài)時(shí)，將繼續(xù)循環(huán)下去。選擇開關(guān)在位置“4”時(shí)。按下啟動(dòng)按鈕后，噴水池14號(hào)噴水管的工作順序?yàn)椋?234號(hào)按順序延時(shí)2s噴水，然后一起噴水30s，1、2、3和4號(hào)分別延時(shí)2s停水，再延時(shí)1s，由4321號(hào)反向順序按2s順序噴水，一起噴水30s后停

22、止。若在連續(xù)狀態(tài)時(shí)，將繼續(xù)循環(huán)下去。4不論在什么工作方式下，按下停止按鈕，噴水池將停止運(yùn)行。3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 PLC選型及參數(shù)介紹3.1.1 PLC的選型原理在PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設(shè)計(jì)選型。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。因此，工程設(shè)計(jì)選型和估算時(shí)，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點(diǎn)、控制要求，控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動(dòng)作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲(chǔ)器容量、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價(jià)格比的PLC和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。3.1.2 PLC選型通過對(duì)輸入點(diǎn)與輸出點(diǎn)數(shù)量的選擇、對(duì)存儲(chǔ)量的選擇以及對(duì)I

23、/O響應(yīng)時(shí)間的選擇輸出負(fù)載的特點(diǎn)選型確定。 控制系統(tǒng)選用三菱公司FX2N系列的PLC。它體積小，重量輕，使用壽命長，編程和維護(hù)方便，故障率低。因?yàn)樵O(shè)計(jì)的花式噴泉模型共有8個(gè)輸入，4個(gè)輸出，因此，選用型號(hào)為FX2N-16MR-001的PLC。3.1.3 FX2N-16MR-001的參數(shù)介紹FX2N系列是三菱PLCFX家族中最先進(jìn)的系列。有高速處理及可擴(kuò)展大量滿足單個(gè)需要的特殊功能模塊，靈活性和控制能力強(qiáng)。 FX2N-16MR-001其CPU運(yùn)算處理速度0.08S/基本指令。在其右側(cè)可連接輸入輸出擴(kuò)展模塊和特殊功能模塊。基本單元內(nèi)置2軸獨(dú)立最高20kHz定位功能(晶體管輸出型）?？焖贁嚅_端子塊，其

24、采用優(yōu)良的可維護(hù)性快速斷開端子塊，即使接著電纜也可以更換單元。時(shí)鐘功能和小時(shí)表功能，有實(shí)時(shí)時(shí)鐘標(biāo)準(zhǔn)。持續(xù)掃描功能，為應(yīng)用所需求的持續(xù)掃描時(shí)間定義操作周期。輸入濾波器調(diào)節(jié)功能，可以用輸入濾波器平整輸入信號(hào)（在基本單元中x000到x017）。注解記錄功能，元件注解可以記錄在程序寄存器中。在線程序編輯，在線改變程序不會(huì)損失工作時(shí)間或停止生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)。RUN/STOP 開關(guān)，面板上運(yùn)行/停止開關(guān)易于操作。遠(yuǎn)程維護(hù)，遠(yuǎn)處的編程軟件可以通過調(diào)制解調(diào)器通信來監(jiān)測、上載或卸載程序和數(shù)據(jù)。3.2 系統(tǒng)的I/O點(diǎn)統(tǒng)計(jì)3.2.1 系統(tǒng)輸入點(diǎn)統(tǒng)計(jì)控制系統(tǒng)的輸入有開啟按鈕、連續(xù)按鈕、單步按鈕、停止按鈕以及四個(gè)花樣樣式按鈕。

25、開啟按鈕SB0是用于開啟系統(tǒng)，進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。四個(gè)樣式選擇按鈕SB4-SB7，用于自動(dòng)噴泉樣式選擇。連續(xù)按鈕SB2，使系統(tǒng)進(jìn)入連續(xù)狀態(tài)中，在連續(xù)狀態(tài)中，系統(tǒng)會(huì)處于花樣循環(huán)運(yùn)行。單步按鈕為SB3，用于系統(tǒng)的單步運(yùn)行，在單步運(yùn)行狀態(tài)中，一個(gè)花樣的結(jié)束需要等待單步信號(hào)才能進(jìn)入下一步。停止按鈕SB1，使系統(tǒng)停止運(yùn)行。具體輸入點(diǎn)如表1所示。表1 系統(tǒng)輸入點(diǎn)統(tǒng)計(jì)表序號(hào)名稱數(shù)量1開啟按鈕SB012關(guān)閉按鈕SB113連續(xù)按鈕SB2145單步按鈕SB3樣式選擇按鈕SB4-SB7 總計(jì) 1483.2.2 系統(tǒng)輸出點(diǎn)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)輸出點(diǎn)共有四個(gè)，其輸出點(diǎn)接電磁閥，符號(hào)為YV1、YV2、YV3、YV4。系統(tǒng)輸出點(diǎn)如表2所示。

26、表2 自動(dòng)噴泉的輸出點(diǎn)統(tǒng)計(jì)表 序號(hào)名稱數(shù)量1花樣1輸出電磁閥YV112花樣2輸出電磁閥YV213花樣3輸出電磁閥YV314花樣4輸出電磁閥YV41總計(jì)43.3 PLC器件分配及外部接線3.3.1 輸入點(diǎn)的分配將開啟按鈕SB0、停止按鈕SB1、連續(xù)按鈕SB2、單步按鈕SB3相對(duì)應(yīng)的與PLC的X0、X1、X2、X3相連接。四個(gè)花樣的選擇按鈕SB4至SB7與PLC的X4至X7輸入相連，則完成系統(tǒng)的輸入連接。系統(tǒng)的具體輸入點(diǎn)分配如表3所示。表3 系統(tǒng)的輸入點(diǎn)分配表序號(hào)輸入所接器件輸入點(diǎn)1開啟按鈕SB0X02停止按鈕SB1X13連續(xù)按鈕SB2X245單步按鈕SB3花樣選擇按鈕SB4-SB7X3X4-X7

27、3.3.2 輸出點(diǎn)的分配系統(tǒng)輸出接四個(gè)電磁閥，與PLC相對(duì)應(yīng)輸出端為Y1、Y2、Y3、Y4。系統(tǒng)的具體輸出點(diǎn)分配如表4所示。表4 系統(tǒng)的輸出點(diǎn)分配表序號(hào)輸出所接器件輸出點(diǎn)1花樣1輸出電磁閥YV1Y12花樣2輸出電磁閥YV2Y23花樣3輸出電磁閥YV3Y34花樣4輸出電磁閥YV4Y43.3.3 系統(tǒng)PLC外部接線因?yàn)檫x用型號(hào)為FX2N-16MR-001的PLC，設(shè)計(jì)的花式噴泉模型共有8個(gè)輸入，4個(gè)輸出。將開啟按鈕SB0、停止按鈕SB1、連續(xù)按鈕SB2、單步按鈕SB3相對(duì)應(yīng)的與PLC的X0、X1、X2、X3相連接。四個(gè)花樣的選擇按鈕SB4至SB7與PLC的X4至X7輸入相連，則完成系統(tǒng)的輸入連接。

28、系統(tǒng)輸出接YV1、YV2、YV3、YV4四個(gè)電磁閥，與PLC相對(duì)應(yīng)輸出端為Y1、Y2、Y3、Y4。系統(tǒng)PLC外部接線如圖1所示。圖1 自動(dòng)噴泉系統(tǒng)PLC外部接線4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 PLC梯形圖概述梯形圖時(shí)使用的最多的圖形編程語言，被稱為PLC的第一編程語言。梯形圖與電器控制系統(tǒng)的電路圖很相似，具有直觀易懂的優(yōu)點(diǎn)，很容易被工廠電氣人員掌握，特別適用于開關(guān)量邏輯控制。梯形圖常被稱為電路或程序，梯形圖的設(shè)計(jì)成為編程。PLC梯形圖中的某些編程元件沿用了幾點(diǎn)起這一名稱，如輸入繼電器、輸出繼電器、內(nèi)部繼電器等，該存儲(chǔ)單元如果為“1”狀態(tài)，則表示梯形圖中對(duì)應(yīng)軟繼電器的線圈“通電”，其常來觸電接通，常閉觸

29、點(diǎn)斷開，稱這種狀態(tài)時(shí)該軟繼電器的“1”或“ON”狀態(tài)。如果該存儲(chǔ)單元為“0”狀態(tài)，對(duì)應(yīng)軟繼電器的線圈和觸點(diǎn)的狀態(tài)與上述的相反，稱該軟繼電器為“0”或“OFF”狀態(tài)。使用中也常將這些“軟繼電器”稱為編程元件。生產(chǎn)過程中各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)地有秩序地進(jìn)行操作。 4.2 控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 4.2.1 系統(tǒng)編程方法選擇因?yàn)榭刂葡到y(tǒng)控制屬于根據(jù)時(shí)間順序來控制的，所以為了更加方便編寫程序梯形圖，采用步進(jìn)指令法。程序通過步進(jìn)指令來給花樣1、花樣2、花樣3以及花樣4分別賦與不同狀態(tài)，而其每個(gè)狀態(tài)的進(jìn)入條件需要單步信號(hào)與連續(xù)信號(hào)的并聯(lián)再串聯(lián)上前一個(gè)狀態(tài)的結(jié)束信號(hào)，來達(dá)到單步執(zhí)行與連續(xù)執(zhí)行的效果。4.2.2 系統(tǒng)程序

30、流程框圖自動(dòng)噴泉系統(tǒng)的流程圖如圖2所示。圖2 自動(dòng)噴泉系統(tǒng)流程圖4.2.3 軟件系統(tǒng)梯形圖設(shè)計(jì)梯形圖見附錄A。各花樣程序如下：（1） 花樣1程序模塊。選擇開關(guān)在位置“1”時(shí)。按下啟動(dòng)按鈕后，4號(hào)噴水，延時(shí)2s后，3號(hào)也噴水，延時(shí)2s后，2號(hào)接著噴水，再延時(shí)2s，1號(hào)噴水，這樣，一起噴水15s后停下。若在連續(xù)狀態(tài)時(shí)，將繼續(xù)循環(huán)下去。如圖37所示。當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕SB0，按下花樣1按鈕SB4時(shí)。4號(hào)噴水，定時(shí)器延時(shí)2s后步進(jìn)指令跳到下一步。圖3 花樣1程序4號(hào)噴水當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕SB0，按下花樣1按鈕SB4時(shí)。3號(hào)噴水，定時(shí)器延時(shí)2s后步進(jìn)指令跳到下一步。圖4 花樣1程序3號(hào)噴水當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕SB0，

31、按下花樣1按鈕SB4時(shí)。2號(hào)噴水，定時(shí)器延時(shí)2s后步進(jìn)指令跳到下一步。圖5 花樣1程序2號(hào)噴水當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕SB0，按下花樣1按鈕SB4時(shí)。1號(hào)噴水，再一起噴水15s后停下，步進(jìn)指令跳到下一步。圖6 花樣1程序1號(hào)噴水當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕SB0，按下花樣1按鈕SB4時(shí)。若按下連續(xù)按鈕SB2，在連續(xù)狀態(tài)時(shí)，將繼續(xù)循環(huán)下去。若按下單步按鈕SB3，則不循環(huán)。圖7 花樣1程序連續(xù)/單步狀態(tài)（2）花樣2程序模塊。選擇開關(guān)在位置“2”時(shí)。按下啟動(dòng)按鈕后，1號(hào)噴水，延時(shí)2s后，2號(hào)也噴水，延時(shí)2s后，3號(hào)接著噴水，再延時(shí)2s，4號(hào)噴水，這樣，一起噴水30s后再停下。若在連續(xù)狀態(tài)時(shí)，將繼續(xù)循環(huán)下去。如圖812所示。

32、程序梯形圖如附錄A。（3） 花樣3程序模塊。選擇開關(guān)在位置“3”時(shí)。按下啟動(dòng)按鈕后1、3號(hào)同時(shí)噴水，延時(shí)3s后2、4號(hào)噴水，1、3號(hào)停止噴水；交替運(yùn)行5次后14號(hào)全噴水，30s后停止。若在連續(xù)狀態(tài)時(shí)，將繼續(xù)循環(huán)下去。程序梯形圖如附錄A。（4）花樣4程序模塊。選擇開關(guān)在位置“4”時(shí)。按下啟動(dòng)按鈕后，噴水池14號(hào)噴水管的工作順序?yàn)椋?234號(hào)按順序延時(shí)2s噴水，然后一起噴水30s，1、2、3和4號(hào)分別延時(shí)2s停水，再延時(shí)1s，由4321號(hào)反向順序按2s順序噴水，一起噴水30s后停止。若在連續(xù)狀態(tài)時(shí)，將繼續(xù)循環(huán)下去。程序梯形圖如附錄A。5 控制系統(tǒng)的調(diào)試5.1 調(diào)試說明在實(shí)驗(yàn)室P進(jìn)行調(diào)試，首先打開G

33、X-Developer軟件，新建工程文件，PLC選擇FX2N型號(hào)。接通實(shí)驗(yàn)箱電源并將PLC開關(guān)打至STOP位置，然后將附錄A程序梯形圖完整的編寫并且下載到PLC，根據(jù)I/O分配表輸出和輸入點(diǎn)來連接線路，接著運(yùn)行PLC并且進(jìn)行程序監(jiān)控，觀察程序運(yùn)行的動(dòng)態(tài)變化，看程序動(dòng)態(tài)變化是否符合設(shè)計(jì)要求。5.2 調(diào)試過程及結(jié)果分析5.2.1 調(diào)試過程（1）開始調(diào)試 按下開始按鈕，系統(tǒng)進(jìn)入開始狀態(tài)。（2）連續(xù)調(diào)試按下循環(huán)按鈕SB2，選擇其中一種樣式。通過實(shí)驗(yàn)箱的調(diào)試可以知道，LED燈在執(zhí)行一次循環(huán)后，全部熄滅。之后又繼續(xù)重復(fù)前面結(jié)果。 （3）單步調(diào)試按下單步按鈕SB3,選擇其中一種樣式。通過實(shí)驗(yàn)箱調(diào)試知道，LE

34、D燈在執(zhí)行一次循環(huán)后，全部熄滅。 （4）停止調(diào)試按下停止按鈕SB1，不論處于何種狀態(tài)，LED燈全部熄滅。（5）花樣1調(diào)試在花樣1中要求，在花樣1按鈕時(shí)，4號(hào)噴水，延時(shí)2s后，3號(hào)也噴水，延時(shí)2s后，2號(hào)接著噴水，再延時(shí)2s，1號(hào)噴水，這樣，一起噴水15s后停下。經(jīng)過調(diào)試，結(jié)果顯示：Y4、Y3、Y2、Y1先后點(diǎn)亮，時(shí)間間隔為2s，最后一起亮15s后停下來，如果選擇循環(huán)模式，將重復(fù)以上結(jié)果。結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求。如圖813所示。當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕SB0，按下花樣1按鈕SB4時(shí)。4號(hào)噴水，定時(shí)器延時(shí)2s后步進(jìn)指令跳到下一步。圖8 花樣1程序4號(hào)噴水當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕SB0，按下花樣1按鈕SB4時(shí)。3號(hào)噴水，定時(shí)

35、器延時(shí)2s后步進(jìn)指令跳到下一步。圖9 花樣1程序3號(hào)噴水當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕SB0，按下花樣1按鈕SB4時(shí)。2號(hào)噴水，定時(shí)器延時(shí)2s后步進(jìn)指令跳到下一步。圖10 花樣1程序2號(hào)噴水當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕SB0，按下花樣1按鈕SB4時(shí)。1號(hào)噴水，再一起噴水15s后停下，步進(jìn)指令跳到下一步。圖11 花樣1程序1號(hào)噴水當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕SB0，按下花樣1按鈕SB4時(shí)。若按下連續(xù)按鈕SB2，在連續(xù)狀態(tài)時(shí)，將繼續(xù)循環(huán)下去。若按下單步按鈕SB3，則不循環(huán)。圖12 花樣1程序連續(xù)狀態(tài)循環(huán)圖13 花樣1程序單步狀態(tài)不循環(huán)（6）花樣2調(diào)試在花樣2中要求，按下花樣2按鈕，1號(hào)噴水，延時(shí)2s后，2號(hào)也噴水，延時(shí)2s后，3號(hào)接著噴水，

36、再延時(shí)2s，4號(hào)噴水，這樣，一起噴水30s后再停下。經(jīng)過調(diào)試，結(jié)果顯示：Y1、Y2、Y3、Y4先后點(diǎn)亮，時(shí)間間隔為2s，最后一起亮30s后熄滅，如果在連續(xù)狀態(tài)時(shí)，將繼續(xù)循環(huán)下去。經(jīng)調(diào)試，結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求。如圖1419所示。當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕SB0，按下花樣2按鈕SB5時(shí)。1號(hào)噴水，定時(shí)器延時(shí)2s后步進(jìn)指令跳到下一步。圖14 花樣2程序1號(hào)噴水當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕SB0，按下花樣2按鈕SB5時(shí)。2號(hào)噴水，定時(shí)器延時(shí)2s后步進(jìn)指令跳到下一步。圖15 花樣2程序2號(hào)噴水當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕SB0，按下花樣2按鈕SB5時(shí)。3號(hào)噴水，定時(shí)器延時(shí)2s后步進(jìn)指令跳到下一步。圖16 花樣2程序3號(hào)噴水當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕SB0，按

37、下花樣2按鈕SB5時(shí)。4號(hào)噴水，再一起噴水30s后停下，步進(jìn)指令跳到下一步。圖17 花樣2程序4號(hào)噴水當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕SB0，按下花樣2按鈕SB5時(shí)。若按下連續(xù)按鈕SB2，在連續(xù)狀態(tài)時(shí)，將繼續(xù)循環(huán)下去。若按下單步按鈕SB3，則不循環(huán)。圖18 花樣2程序連續(xù)狀態(tài)循環(huán)圖19 花樣2程序單步狀態(tài)不循環(huán)（7）花樣3調(diào)試在花樣3中要求，按下花樣3按鈕，1、3號(hào)同時(shí)噴水，延時(shí)3s后，2、4號(hào)噴水，1、3號(hào)停止噴水；交替運(yùn)行5次后，14號(hào)全噴水，30s后停止。經(jīng)過調(diào)試，結(jié)果顯示：Y1、Y3同時(shí)點(diǎn)亮，3s后，Y2、Y4點(diǎn)亮，Y1、Y3熄滅，這樣交替5次后，Y1、Y2、Y3、Y4一起點(diǎn)亮30s后熄滅，如果在連續(xù)狀

38、態(tài)，將重復(fù)以上結(jié)果。經(jīng)調(diào)試，結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求。如圖2025所示。當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕SB0，按下花樣3按鈕SB6時(shí)。1、3號(hào)同時(shí)噴水，定時(shí)器延時(shí)3s后步進(jìn)指令跳到下一步。圖20 花樣3程序1、3號(hào)同時(shí)噴水當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕SB0，按下花樣3按鈕SB6時(shí)。2、4號(hào)同時(shí)噴水，定時(shí)器延時(shí)3s后步進(jìn)指令跳到下一步。圖21 花樣3程序2、4號(hào)同時(shí)噴水當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕SB0，按下花樣3按鈕SB6時(shí)。1、3號(hào)和2、4號(hào)交替運(yùn)行5次后步進(jìn)指令跳到下一步。圖22 花樣3程序1、3號(hào)和2、4號(hào)交替運(yùn)行5次當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕SB0，按下花樣3按鈕SB6時(shí)。交替完成后14號(hào)全噴水，30s后停止。圖23 花樣3程序14號(hào)全噴水當(dāng)按下啟

39、動(dòng)按鈕SB0，按下花樣3按鈕SB6時(shí)。若按下連續(xù)按鈕SB2，在連續(xù)狀態(tài)時(shí)，將繼續(xù)循環(huán)下去。若按下單步按鈕SB3，則不循環(huán)。圖24 花樣3程序連續(xù)狀態(tài)循環(huán)圖25 花樣3程序單步狀態(tài)不循環(huán)（8）花樣4調(diào)試在花樣4中要求，按下花樣4按鈕，1234號(hào)按順序延時(shí)2s噴水，然后一起噴水30s，1、2、3和4號(hào)分別延時(shí)2s停水，再延時(shí)1s，由4321號(hào)反向順序按2s順序噴水，一起噴水30s后停止。經(jīng)過調(diào)試，結(jié)果顯示：Y1、Y2、Y3、Y4按順序延時(shí)2s點(diǎn)亮，接著一同亮30s，然后Y1、Y2、Y3、Y4延時(shí)2s熄滅，經(jīng)過1s，Y4、Y3、Y2、Y1反向點(diǎn)亮，延時(shí)2s，最后一同亮30s后全都熄滅，如果在連續(xù)狀態(tài)

40、，將重復(fù)以上結(jié)果。經(jīng)調(diào)試，結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求。如圖2639所示。當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕SB0，按下花樣4按鈕SB7時(shí)。1號(hào)噴水，定時(shí)器延時(shí)2s后步進(jìn)指令跳到下一步。圖26 花樣4程序1號(hào)噴水當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕SB0，按下花樣4按鈕SB7時(shí)。2號(hào)噴水，定時(shí)器延時(shí)2s后步進(jìn)指令跳到下一步。圖27 花樣4程序2號(hào)噴水當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕SB0，按下花樣4按鈕SB7時(shí)。3號(hào)噴水，定時(shí)器延時(shí)2s后步進(jìn)指令跳到下一步。圖28 花樣4程序3號(hào)噴水當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕SB0，按下花樣4按鈕SB7時(shí)。4號(hào)噴水，再一起噴水30s后步進(jìn)指令跳到下一步。圖29 花樣4程序4號(hào)噴水當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕SB0，按下花樣4按鈕SB7時(shí)。1號(hào)停水，定時(shí)器延

41、時(shí)2s后步進(jìn)指令跳到下一步。圖30 花樣4程序1號(hào)停水當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕SB0，按下花樣4按鈕SB7時(shí)。2號(hào)停水，定時(shí)器延時(shí)2s后步進(jìn)指令跳到下一步。圖31 花樣4程序2號(hào)停水當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕SB0，按下花樣4按鈕SB7時(shí)。3號(hào)停水，定時(shí)器延時(shí)2s后步進(jìn)指令跳到下一步。圖32 花樣4程序3號(hào)停水當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕SB0，按下花樣4按鈕SB7時(shí)。4號(hào)停水，定時(shí)器延時(shí)1s后步進(jìn)指令跳到下一步。圖33 花樣4程序4號(hào)停水當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕SB0，按下花樣4按鈕SB7時(shí)。4號(hào)噴水，定時(shí)器延時(shí)2s后步進(jìn)指令跳到下一步。圖34 花樣4程序4號(hào)噴水當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕SB0，按下花樣4按鈕SB7時(shí)。3號(hào)噴水，定時(shí)器延時(shí)2s后步

42、進(jìn)指令跳到下一步。圖35 花樣4程序3號(hào)噴水當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕SB0，按下花樣4按鈕SB7時(shí)。2號(hào)噴水，定時(shí)器延時(shí)2s后步進(jìn)指令跳到下一步。圖36 花樣4程序2號(hào)噴水當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕SB0，按下花樣4按鈕SB7時(shí)。1號(hào)噴水，再一起噴水30s后停下，步進(jìn)指令跳到下一步。圖37 花樣4程序1號(hào)噴水當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕SB0，按下花樣4按鈕SB7時(shí)。若按下連續(xù)按鈕SB2，在連續(xù)狀態(tài)時(shí)，將繼續(xù)循環(huán)下去。若按下單步按鈕SB3，則不循環(huán)。圖38 花樣4程序連續(xù)狀態(tài)循環(huán)圖39 花樣4程序單步狀態(tài)不循環(huán)5.2.2 結(jié)果分析通過調(diào)試結(jié)果可以知道，按下不同狀態(tài)按鈕時(shí)，實(shí)現(xiàn)不同方式的花樣演示。在連續(xù)狀態(tài)時(shí)候，系統(tǒng)在單個(gè)花樣中將會(huì)一直保持四個(gè)花樣的循環(huán)，只有改變到單步狀態(tài)或者停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，噴泉才進(jìn)行花樣變化或者系統(tǒng)停止運(yùn)行。而在單步狀態(tài)時(shí)，系