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1、花式喷水池电气控制系统的设计 摘要： 随着社会的不断发展和人们的生活需要，PLC的应用已经渗透到国民经济的各个领域，对人们的生产生活起到了不可取代的巨大作用，同时带动传统控制检测日新月异更新。了解并应用PLC知识是一项可用性极强并意义深远的事，本系统是利用可编程控制器(PLC),以PLC为主控制器，结合气动装置、传感技术、位置控制等技术，从而实现对花式喷水池全程控制。系统具有自动化程度高、运行稳定、精度高、易控制的特点，广泛应用于生活的各个场所。随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展，计算机控制已扩展到了几乎所有的领域。本文讨论的花式喷水池控制系统，完成了花式喷水池系统的所有基本工作。人
2、员的使用上也仅局限于在计算机上对整个控制系统进行控制和针对不同要求修改系统控制流程，基本做到自动化控制。本论文阐述了利用三菱生产的一种FX2N-48MR系列的模块结合气动、传感器、变频器和位置控制等技术，并运用梯形图编程，实现对花式喷水池系统的高效管理。为了满足人们多样化、日益增长的生活需要，诸如PLC此类的高端技术也慢慢的融入到了人们的生活中，并且得到广泛的推广和应用。从而满足人们不断增长的各种需要。关键词：可编程控制器、自动化控制、花式喷水池控制系统、三菱FX2N-48MR一、 设计要求：1. 设计要求：（1）喷水管道由一台水泵供水，电机为鼠笼式三相交流异步电动机。不需要反 转和制动（2）
3、水泵电机采用Y-降压启动。（3）每个喷水管对应1个电磁阀，电磁阀采用AC220V供电。因此总共需要控 制4个电磁阀。（4）电磁阀的符号记为“YV”，4个喷水管对应的电磁阀分别为：1YV1；2YV2；3YV3；4YV4。（5）水池控制电源开关接通后，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（6）“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。（7） 方式选择开关用以选择喷水池的喷水花样，共4种模式。针对第3种喷水模式，设计基于继电接触器电路的电气控制系统，完成模式3的喷水功能2喷水模式：
4、（1）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1.5s，2号喷水，再延时2s，1号喷水，持续2s后全部停止，延时1s，接着一起喷水15s，自此完成一个循环。（2）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，持续2s，然后全部停止0.5s，接着一起喷水30s为一个循环。（3）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号停止喷水；交替运行5次后，14号同时喷水20s为一个循环。（4）选择开关在位置“4”按下启动按钮后，喷水池14号水管的工作顺序为：123
5、4按顺序延时2s喷水，然后一起喷水10s后，按11+222+333+444+1号水管以1s间隔顺序喷水，小循环3次后，一起喷水2s，再停止1s，由4321反序分别延时2s喷水，然后再一起喷水10s为一个大循环。二、工作原理： 花式喷水池工作原理是，由控制系统来控制水柱，达到花样喷水的效果，水柱是由水泵来控制，而水泵是由三相鼠笼异步电动机带动的，考虑到负载较小，线路简单，且节能的特点，所以可以采用星-三角降压启动的方式，本项目中主要是通过时间继电器来实现花样控制的。当选择了花样模式之后，按下启动按钮电机开始启动，启动完毕后瞬间1、3号电磁阀接通，此时定时器也开始计时，1、3号喷头开始喷水，定时到
6、了之后1号和三号电磁阀断开2号和4号电磁阀开启，同时定时器也开始定时，2号和4号喷头开始喷水，定时到了之后断开，若开始时选择了单步，则4个电磁阀全部开启，同时定时器也打开，4个喷头一起喷水，定时结束，喷水停止，电路断开。若开始时选择的是连续，则开始循环喷水，一定时间后一起喷水，然后断开电路，无论在那种模式中只要按下停止按钮喷水就停止。三、元器件清单：名称数量三线交流鼠笼异步电动机1个熔断器2个热继电器1个电磁阀4个按钮3个接触器14个定时器9个四、 电气原理图：主电路：控制电路：说明：按下启动按钮SB2,KM1线圈接通，主触头接通，电机M接入点源，KM1常开触点闭合形成自锁。接触器KM3线圈得
7、电，其常开主触点闭合，Y形启动，辅助触点断开，保证了接触器KM2不得电。时间继电器KT1线圈得电经过一段时间延时后，常闭触点断开，切断KM3线圈电源。KM3主触点断开，辅助常闭触点闭合，KT1常开触点闭合，接触器KM2线圈得电，KM2辅助常开触点闭合，同时KM4线圈得电，主触点闭合，喷头1开始喷水，同时KM4辅助常开触点闭合，常闭触点断开保证了KM5不得电，KT4接通开始计时。同理喷头3开始喷水。3秒后KT4和KT6延时常闭按钮断开，常闭按钮闭合，喷水停止，同时喷头2和喷头4接通开始喷水，计时器接通，延时3秒后KM5 KM7延时常闭按钮断开，同时KM7常开辅助按钮闭合，停止喷水。若开始时选择的
8、是连续，则复合按钮SB3常开触点闭合，常闭按钮断开，此时的延时常开按钮KM2延时6秒已到，则KM2延时常开按钮闭合线圈KM8接通自锁，其常开辅助触点闭合开始循环，此时定时器KT10接通延时24秒后，KT8 KT9延时短开，KT10接通，4个喷头一起喷水20秒后断开K11，喷水结束。同理，若开始时选择的是单步，则SB3复合按钮不动作，2号和4号喷完水后KT7接通4个喷头一起喷水20秒完成后KT11断开，喷水结束。相关器件说明：YV1、YV2、YV3、YV4为电磁阀他们起到控制水喷出和不喷出的开关作用他们分别对应外环形状喷水管、中环形状喷水管、内环形状喷水管、中间喷水管。 设计思路：首先题目要求三
9、相鼠笼异步电机采用Y-降压启动的方式启动，这里是以时间为原则进行控制的，电路接通时KM3闭合电机三角启动，一段时间后断掉KM3接通KM2电机切换为星形启动。要求电机启动后1号和3号喷头喷水，则在KM2接通瞬间1号和3号喷头启动喷水，同时时间继电器接通计时。到了一定时间后切断1号和3号喷头，同时接通2号和4号喷头，使其喷水。最后四个喷头一起喷水20秒，由于题目要求要具有单步、连续功能，本题中没有采用计数器，仍然采用时间原则控制，前面1号3号、2号和4号共喷水6秒。所以在这里可以设置KM2的延时常开触点，使其延时6秒后接通，然后在此电路中接入一个SB3的复合按钮。当要求单步时，此复合按钮不动作，即
10、常开仍保持常开，常闭仍保持常闭，在前面的2号和4号喷水后一起喷水的20秒被触发喷水。当要求连续时，SB3的常开闭合，常闭断开。此回路中接通延时断开常闭按钮，同时给定时器设定24秒，时间到了之后，循环停止，一起喷水的20秒被接通，一起喷水20秒结束。（二） 设计要求： 根据“花式喷水池系统总述”，给出基于PLC的电气控制系统设计方案，该方案应当实现所有4种喷水模式功能，并具有“连续/单步”转换功能。具体要求：1给出基于PLC的电气原理图，标明PLC型号2给出I/O表3. 给出梯形图，梯形图应附有必要的说明文字（1）原理图：（2）I/O表：Y004控制1号电磁阀-YV1Y005控制2号电磁阀-YV
11、2Y006控制3号电磁阀-YV3Y007控制4号电磁阀-YV4X000接单步/连续为0，默认为连续X001接1号模式X002接2号模式X003接3号模式X004接4号模式（3）模式1运行原理：X001通电时y007接通4号喷头开始喷水,并形成自锁,同时定时器T0开始定时,2S后触点动作Y006接通3号喷水,形成自锁，定时器T1开始定时，1.5s后 Y005接通2号喷水同时T2定时，2s后Y004接通喷水,定时器T3开始定时，2s后T3动作,常闭触点断开,4个喷水全部停止,同时常开触点闭合，随后用辅助继电器保持1s停止状态。之后t4控制全部阀门喷水，同时T5定时器开始定时15s,定时到了之后，如
12、果没有选择“单步”按钮，则T5常开触点闭合，通过X000的触发，程序将进行循环。模式2运行原理：X002接通时,Y004通电1号喷头开始喷水同时T6定时器接通定时，2s后Y005接通,T7开始定时,2s后Y006接通3号喷水,T8定时2s后Y007接通4号喷水,2s后T9动作,断开所有喷头，辅助继电器M1保持0.5s后T10动作,其常开触点闭合,随后Y004、Y005、Y006、Y007开始接通,四个电磁阀开始一起喷水,同时Y004触发定时器T11开始定时，30s后所有喷水断开,若此时没有选择“单步”则定时器T11常开辅助触点动作将继续使Y003接通，程序开始循环。模式3运行原理：X003接通
13、时,Y004和Y006接通1号和3号喷头开始喷水,同时定时器T12开始定时,3s后断开1号和3号电磁阀，同时T12常开辅助触点闭合接通2号和4号电池阀,3s后断开2和4同时接通辅助继电器M2使得1号3号喷水,T13触发计数器C0开始计数,在5个周期之后定时器T14触点动作，停止循环，然后4个喷头同时喷水20s后全部断开,若此时没有选择“单步”则T14辅助常开触点闭合,Y004接通开始循环,此时计数器已经清零.X000控制单步,循环,其中多线圈输出互不影响。模式4运行原理：当步进状态指令S0接通时Y004接通喷头1开始喷水同时计时器接通开始计时，2S后断开，然后Y005接通2号喷头喷水，4个喷头
14、依次喷水间隔两秒，喷水完成后转到S1，4个喷头一起喷水10S，与此同时，定时器T19的常开辅助触点闭合1号喷头开始喷水，然后1号和2号一起喷水，喷头按11+222+333+444+1的方式进行喷水，每次喷水间隔1秒。喷水完成后取指令T26通过M3触发S3进行循环，此时计数器C0开始计数，3次之后停止循环，然后一起喷水2S,然后S4通过M3停止1秒，时间到了之后通过T28触发S5使4个喷头依次接通喷水，间隔2秒。然后定时器T33常开辅助触点闭合4个喷头一起喷水，同时计时器开始计时，10S之后T33断开，喷水停止。设计总结在我们的生活和学习中，我们随处可以看见关于PLC的东西，与我们的生活息息相关
15、，我们看到的路灯控制，喷水池的控制，电梯的控制等等，都让我们感觉到它的方便性和实用性。本次设计,通过对花样喷水池控制系统的控制,让我对PLC梯形图、指令表、外部接线图有了更好的了解，让我有机会真正的把专业知识应用到实践中,锻炼了动手能力,在设计中,遇到了不少问题,错了很多次，修改了很多次，也学到了很多东西，真正有了“纸上得来终觉浅”的感觉，后来通过努力研究和与同学讨论,这些问题一个一个解决了,总的来说,这次设计不难,关键在于细心,有时一些小问题,让我走了很多弯路,真正让我感觉到了学以致用的重要性，并能够达到熟练运用可编程控制器实现简单控制系统的控制要求，尤其是对计数器，定时器，辅助继电器的使用，这次设计不仅仅让我学会如何学习PLC更重要的是学会如何灵活运用所学的知识解决实际问题。总之这次课程设计让我学会了很多很多，感谢这次课程设计，感谢孙老师。
