毕业设计（论文）-自动喷泉PLC控制.doc

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1、目录 1.三菱 PLC 介绍 1 1.1 PLC 发展历史.1 1.2 几种系列的 PLC .1 1.3 三菱 PLC 的主要特点.2 1.4 三菱 PLC 程序设计方法.3 1.5 三菱 PLC 的选型方法.4 1.6 PLC 发展新动向.6 2.2.GX DEVELOPER 编程软件 .7 2.1 软件概述.7 2.2 GX DEVELOPER的特点7 2.3 GX DEVELOPER的操作界面8 2.3.1 参数设定10 2.3.2 梯形图编辑10 2.3.3 查找及注释13 3.3.设计任务 .19 3.1 控制要求 .19 3.2 设计任务 .19 3.3 个人设计 .19 3.3.

2、1 I/O 分配表19 3.3.2 PLC 外部接线图21 3.3.3 软件系统实现.22 4.4.调试 .26 总结 .27 致谢 .28 参考文献 .29 附录 .30 自动喷泉 PLC 设计 1 1.三菱 PLC 介绍 1.1 PLC 发展历史 发展：20 世纪 70 年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器， 使 PLC 增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控 制装置。此时的 PLC 为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机 发展起来后，为了方便和反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为 Programmable Logic

3、Controller（PLC）。 20 世纪 70 年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全 面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更 可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、 PID 功能及极高的性价比奠定了它在现代工 业中的地位。 20 世纪 80 年代至 90 年代中期，是 PLC 发展最快的时期，年增长率一直保持 为 3040%。在这时期， PLC 在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网 络能力得到大幅度提高， PLC 逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程 控制领域处于统治地位的 DCS 系统。 20 世纪末期，可编程控制

4、器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。这个时 期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生产了各种人机界 面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。 1.2 几种系列的 PLC 1.2.1 FX1N 系列 是三菱电机推出的功能强大的普及型 PLC。具有扩展输入输出，模拟量控制和通讯 链接功能等扩展性。是一款广泛应用于顺序控制的三菱 PLC。 图 1.1 FX1N 系列 PLC 自动喷泉 PLC 设计 2 1.2.2 FX2N 系列 是三菱 PLCFX 家族中最先进的系列。具有高速处理及可扩展大量满足单个需要的 特 殊功能模块等特点，为工厂自动化应用提供最

5、大的灵活性和控制能力。 图 1.2 FX2N 系列 PLC 1.2.3 FX3U 系列 是三菱电机公司新近推出的新型第三代三菱 PLC,可能称得上是小型至尊产品。基 本性能大幅提升，晶体管输出型的基本单元内置了 3 轴独立最高 100kHz 的定位功能， 并且增加了新的定位指令，从而使得定位控制功能更加强大，使用更为方便。 1.2.4 FX1NC FX2NCFX3UC 系列 在保持了原有强大功能的基础上实现了极为可观的规模缩小 I/O 型接线接口降低 了接线成本，并大大节省了时间。 1.2.5 Q 系列 三菱机公司推出的大型 PLC,CPU 类型有基本型 CPU，高性能型 CPU，过程控制 C

6、PU, 运动控制 CPU,冗余 CPU 等。可以满足各种复杂的控制需求。三菱电机中国事业的快速 发展，为了更好地满足国内用户对三菱 PLC，Q 系列产品高性能、低成本的要求，三菱 电机自动化特推出经济型 QUTESET 型三菱 PLC，即一款以自带 64 点高密度混合单元的 5 槽 Q00JCOUSET；另一款自带 2 块 16 点开关量输入及 2 块 16 点开关量输出的 8 槽 Q00JCPU-S8SET，其性能指标与 Q00J 完全兼容，也完全支持 GX-Developer 等软件，故 具有极佳的性价比。 1.2.6 A 系列 三菱 PLCA 系列使用三菱专用顺控芯片（MSP） ，速度/

7、指令可媲美大型三菱 PLC;A2ASCPU 支持 32 个 PID 回路。而 QnASCPU 的回路数目无限制，可随内存容量的大 小而改变；程序容量由 8K 步至 124K 步，如使用存储器卡，QnASCPU 则内存量可扩充到 2M 字节；有多种特殊模块可选择，包括网络，定位控制，高速计数，温度控制等模块。 1.3 三菱 PLC 的主要特点 自动喷泉 PLC 设计 3 结构灵活 不受环境的限制，有电即可组建网络，同时可以灵活扩展接入端口数量，使资源 保持较高的利用率，在移动性方面可与 WLAN 媲美。 传输质量高、速度快、带宽稳定 可以很平顺的在线观赏 DVD 影片，它所提供的 14Mbps

8、带宽可以为很多应用平 台提供保证。最新的电力线标准 HomePlug AV 传输速度已经达到了 200Mbps；为 了确保 QoS，HomePlug AV 采用了时分多路访问（ TDMA）与带有冲突检测机能的载 体侦听多路访问（ CSMA）协议，两者结合，能够很好地传输流媒体。 范围广 无所不在的电力线网络也是这种技术的优势。虽然无线网络可以做到不破墙， 但对于高层建筑来说，其必需布设 N 多个 AP 才能满足需求，而且同样不能避免信 号盲区的存在。而电力线是最基础的网络，它的规模之大，是其他任何网络无法比 拟的。由此，运营商就可以轻松地把这种网络接入服务渗透到每一处有电力线的地 方。这一技术

9、一旦全面进入商业化阶段，将给互联网普及带来极大的发展空间。终 端用户只需要插上电力猫，就可以实现因特网接入，电视频道接收节目，打电话或 者是可视电话。 低成本 充分利用现有的低压配电网络基础设施，无需任何布线，节约了资源。无需挖 沟和穿墙打洞，避免了对建筑物、公用设施、家庭装潢的破坏，同时也节省了人力。 相对传统的组网技术， PLC 成本更低，工期短，可扩展性和可管理性更强。目前国 内已开通电力宽带上网的地方，其包月使用费用一般为50-80 元/月左右，这样的 价格和很多地方的 ADSL 包月相持平。 适用面广 PLC 作为利用电力线组网的一种接入技术，提供宽带网络“最后一公里 ”的 解决方案

10、，广泛适用于居民小区，酒店，办公区，监控安防等领域。它是利用电力 线作为通信载体，使得 PLC 具有极大的便捷性，只要在房间任何有电源插座的地方， 不用拨号，就立即可享受 4.545Mbps 的高速网络接入，来浏览网页 拨打电话， 和观看在线电影，从而实现集数据、语音、视频，以及电力于一体的“四网合一” 。 1.4 三菱 PLC 程序设计方法 三菱 PLC 控制系统一般设计方法： 1、分析控制系统的控制要求 熟悉被控对象的工艺要求，确定必须完成的动作及动作完成的顺序，归纳出顺 序功能图。 2、选择适当类型的 PLC 自动喷泉 PLC 设计 4 根据生产工艺要求，确定 I/O 点数和 I/O 点

11、的类型（数字量、模拟量等），并 列出 I/O 点清单。进行内存容量的估计，适当留有余量。根据经验，对于一般开关 量控制系统，用户程序所需存储器的容量等于I/O 总数乘以 8；对于只有模拟量 输入的控制系统，每路模拟量需要 100 个存储器字；对于既有模拟量输入又有模拟 量输出的控制系统，每路模拟量需要200 个存储器字。确定机型时，还要结合市 场情况，考察 PLC 生产厂家的产品及其售后服务、技术支持、网络通信等综合情况， 选定性能价格比好一些的 PLC 机型。 3、硬件设计 根据所选用的 PLC 产品，了解其使用的性能。按随机提供的资料结合实际需求， 同时考虑软件编程的情况进行外电路的设计，

12、绘制电气控制系统原理接线图。 4、软件设计 （1）软件设计的主要任务是根据控制系统要求将顺序功能图转换为梯形图，在程 序设计的时候最好将使用的软元件（如内部继电器、定时器、计数器等）列表，标 明用途，以便于程序设计、调试和系统运行维护、检修时查阅。 （2）模拟调试。将设计好的程序下载到PLC 主单元中。由外接信号源加入测试 信号，可用按钮或小开关模拟输入信号，用指示灯模拟负载，通过各种指示灯的亮 暗情况了解程序运行的情况，观察输入 /输出之间的变化关系及逻辑状态是否符合 设计要求，并及时修改和调整程序，直到满足设计要求为止。 5、现场调试 在模拟调试合格的前提下，将 PLC 与现场设备连接。现

13、场调试前要全面检查整 个 PLC 控制系统，包括电源、接地线、设备连接线、 I/O 连线等。在保证整个硬件 连接正确无误的情况下才可送电。将PLC 的工作方式置为 “RUN”。反复调试，消 除可能出现的问题。当试运一定时间且系统运行正常后，可将程序固化在具有长久 记忆功能的存储器中，做好备份 。 1.5 三菱 PLC 的选型方法 因每种品牌配置不一样，所以它的选型方式也有所差异，下面着重介绍大家常 用的大众品牌三菱 plc 的选型方法，大家可以做一个参考来选择使用三菱plc。 (一)分析被控对象并提出控制要求 详细分析被控对象的工艺过程及工作特点，了解被控对象机、电、液之间的配 合，提出被控对

14、象对三菱 PLC 控制系统的控制要求，确定控制方案，拟定设计任务 书。 (二)如何确定三菱 plc 的输入/输出设备 根据系统的控制要求，确定系统所需的全部输入设备(如：按纽、位置开关、 转换开关及各种传感器等 )和输出设备 (如：接触器、电磁阀、信号指示灯及其它执 行器等)，从而确定与三菱 PLC 有关的输入 /输出设备，以确定 PLC 的 I/O 点数。 自动喷泉 PLC 设计 5 (三)如何选择三菱 PLC 三菱 PLC 选择包括对三菱 PLC 的机型、容量、 I/O 模块、电源等的选择，详 见本章第二节。 (四)三菱 plc 分配 I/O 点并设计三菱 PLC 外围硬件线路 1.分配

15、I/O 点 画出 PLC 的 I/O 点与输入/输出设备的连接图或对应关系表，该部分也可在第 2 步中进行。 2.设计 PLC 外围硬件线路 画出系统其它部分的电气线路图，包括主电路和未进入PLC 的控制电路等。 由 PLC 的 I/O 连接图和 PLC 外围电气线路图组成系统的电气原理图。到此为止系统 的硬件电气线路已经确定。 (五)三菱 plc 程序设计 1. 程序设计 根据系统的控制要求，采用合适的设计方法来设计三菱PLC 程序。程序要以 满足系统控制要求为主线，逐一编写实现各控制功能或各子任务的程序，逐步完善 系统指定的功能。除此之外，程序通常还应包括以下内容： 1)三菱 PLC 初始

16、化程序。在三菱 PLC 上电后，一般都要做一些初始化的操作， 为启动作必要的准备，避免系统发生误动作。初始化程序的主要内容有：对某些数 据区、计数器等进行清零，对某些数据区所需数据进行恢复，对某些继电器进行置 位或复位，对某些初始状态进行显示等等。 2)三菱 PLC 检测、故障诊断和显示等程序。这些程序相对独立，一般在程序设 计基本完成时再添加。 3)三菱 PLC 保护和连锁程序。保护和连锁是程序中不可缺少的部分，必须认真 加以考虑。它可以避免由于非法操作而引起的控制逻辑混乱，。 2. 三菱 PLC 程序模拟调试 程序模拟调试的基本思想是，以方便的形式模拟产生现场实际状态，为程序的 运行创造必

17、要的环境条件。根据产生现场信号的方式不同，模拟调试有硬件模拟法 和软件模拟法两种形式。 1)硬件模拟法是使用一些硬件设备 (如用另一台 PLC 或一些输入器件等 )模拟 产生现场的信号，并将这些信号以硬接线的方式连到PLC 系统的输入端，其时效 性较强。 2)软件模拟法是在三菱 PLC 中另外编写一套模拟程序，模拟提供现场信号，其 简单易行，但时效性不易保证。模拟调试过程中，可采用分段调试的方法，并利用 编程器的监控功能。 (六)三菱 plc 硬件实施 硬件实施方面主要是进行控制柜 (台)等硬件的设计及现场施工。主要内容有： 自动喷泉 PLC 设计 6 1) 设计控制柜和操作台等部分的电器布置

18、图及安装接线图。 2)设计系统各部分之间的电气互连图。 3)根据施工图纸进行现场接线，并进行详细检查。 由于程序设计与硬件实施可同时进行，因此三菱PLC 控制系统的设计周期可 大大缩短。 (七)三菱 plc 联机调试 联机调试是将通过模拟调试的程序进一步进行在线统调。联机调试过程应循序 渐进，从三菱 PLC 只连接输入设备、再连接输出设备、再接上实际负载等逐步进行 调试。如不符合要求，则对硬件和程序作调整。通常只需修改部份程序即可。 全部调试完毕后，交付试运行。经过一段时间运行，如果工作正常、程序不需 要修改，应将程序固化到 EPROM 中，以防程序丢失。 1.6 PLC 发展新动向 PLC

19、是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它 采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、 计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种 类型的机械或生产过程。 PLC 已经广泛应用于 钢铁、石油、化工、电力、建材、 机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，它具有高可靠 性、抗干扰能力强、功能强大、灵活，易学易用、体积小，重量轻，价格便宜的特 点。 PLC 技术发展呈现新的动向 1：产品规模向大、小两个方向发展 大：I/O 点数达 14336 点、32 位为微处 理器、多 CPU 并行工作、大容量存储器

20、、扫描速度高速化。 小：由整体结构向小 型模块化结构发展，增加了配置的灵活性，降低了成本。 2：PLC 在闭环过程控 制中应用日益广泛 3：不断加强通讯功能 4：.新器件和模块不断推出 高档的 PLC 除了主要采用 CPU 以提高处理速度外，还有带处理器的EPROM 或 RAM 的智能 I/O 模块、高速计数模块、远程 I/O 模块等专用化模块。 5：编程工具丰富多样， 功能不断提高，编程语言趋向标准化 有各种简单或复杂的编程器及编程软件，采 用梯形图、功能图、语句表等编程语言，亦有高档的PLC 指令系统 6：发展容错 技术 采用热备用或并行工作、多数表决的工作方式。 7：追求软硬件的标准化。

21、 自动喷泉 PLC 设计 7 2.GX Developer 编程软件 2.1 软件概述 GX Developer 是三菱通用性较强的编程软件，它能够完成 Q 系列、QnA 系列、A 系列（包括运动控制 CPU） 、FX 系列 PLC 梯形图、指令表、SFC 等的编辑。该编程软件 能够将编辑的程序转换成 GPPQ、GPPA 格式的文档，当选择 FX 系列时，还能将程序存 储为 FXGP（DOS） 、FXGP（WIN）格式的文档，以实现与 FX-GP/WIN-C 软件的文件互换。 该编程软件能够将 Excel、Word 等软件编辑的说明性文字、数据，通过复制、粘贴等 简单操作导入程序中，使软件的使

22、用、程序的编辑更加便捷。 2.2 GX Developer 的特点 （1）操作简便 标号编程。用标号编程制作程序的话，就不需要认识软元件的号码而能够根据 标示制作成标准程序。用标号编程做成的程序能够依据汇编从而作为实际的程序来使 用。 功能块。功能块是以提高顺序程序的开发效率为目的而开发的一种功能。把开 发顺序程序时反复使用的顺序程序回路块零件化，使得顺序程序的开发变得容易，此 外，零件化后，能够防止将其运用到别的顺序程序使得顺序输入错误。 宏。只要在任意的回路模式上加上名字（宏定义名）登录（宏登录）到文档， 然后输入简单的命令，就能够读出登录过的回路模式，变更软元件就能够灵活利用了。 （2）

23、能够用各种方法和可编程控制器 CPU 连接 经由串行通信口与可编程控制器 CPU 连接； 经由 USB 接口与可编程控制器 CPU 连接； 经由 MELSEC NET/10（H）与可编程控制器 CPU 连接； 经由 MELSEC NET（II）与可编程控制器 CPU 连接； 经由 CC-Link 与可编程控制器 CPU 连接； 经由 Ethernet 与可编程控制器 CPU 连接； 经由计算机接口与可编程控制器 CPU 连接； （3）丰富的调试功能 由于运用了梯形图逻辑测试功能，能够更加简单的进行调试作业。通过该软件 可进行模拟在线调试，不需要与可编程控制器连接。 在帮助菜单中有 CPU 出错

24、信息、特殊继电器/特殊寄存器的说明等内容，所以对 于在线调试过程中发生错误，或者是程序编辑中想知道特殊继电器/特殊寄存器的内容 的情况下，通过帮助菜单可非常简便的查询到相关信息。 自动喷泉 PLC 设计 8 程序编辑过程中发生错误时，软件会提示错误信息或错误原因，所以能大幅度 缩短程序编辑的时间。 2.3 GX Developer 的操作界面 首先打开 GX Developer 软件，点击菜单栏中的工程选项，选择创建新工程。如图 2.1 所示。 图 2.1 创建新工程 图 2.2 所示为 GX Developer 编程软件的操作界面，该操作界面大致由下拉菜单、 工具条、编程区、工程数据列表、状

25、态条等部分组成。这里需要特别注意的是在 FX- GP/WIN-C 编程软件里称编辑的程序为文件，而在 GX Developer 编程软件中称之为工程。 与 FX-GP/WIN-C 编程软件的操作界面相比，该软件取消了功能图、功能键，并将 这两部分内容合并，作为梯形图标记工具条；新增加了工程参数列表、数据切换工具 条、注释工具条等。这样友好的直观的操作界面使操作更加简便。 图 2.2 中引出线所示的名称、内容说明如表 2.1 所示。 自动喷泉 PLC 设计 9 1 2 3 4 5 7 6 8 9 10 11 12 图 2.2 GX Develop 编程软件操作界面图 表 2.1 序号名称内容 1

26、 下拉菜单 包含工程、编辑、查找/替换、交换、显示、在线、诊断、工具、窗口、帮助， 共 10 个菜单 2 标准工具条 由工程菜单、编辑菜单、查找/替换菜单、在线菜单、工具菜单中常用的功能 组成。 3 数据切换工具条 可在程序菜单、参数、注释、编程元件内存这四个项目中切换 4 梯形图标记工具条 包含梯形图编辑所需要使用的常开触点、常闭触点、应用指令等内容 5 程序工具条 可进行梯形图模式，指令表模式的转换；进行读出模式，写入模式，监视模 式，监视写入模式的转换 6 SFC 工具条 可对 SFC 程序进行块变换、块信息设置、排序、块监视操作 7 工程参数列表 显示程序、编程元件注释、参数、编程元件

27、内存等内容，可实现这些项目的 数据的设定 8 状态栏 提示当前的操作：显示 PLC 类型以及当前操作状态等 9 操作编辑区 完成程序的编辑、修改、监控等的区域 自动喷泉 PLC 设计 10 10 SFC 符号工具条 包含 SFC 程序编辑所需要使用的步、块启动步、选择合并、平行等功能键 11 编程元件内存工具条 进行编程元件的内存的设置 12 注释工具条 可进行注释范围设置或对公共/各程序的注释进行设置 2.3.1 参数设定 1.PLC 参数设定 通常选定 PLC 后，在开始程序编辑前都需要根据所选择的 PLC 进行必要的参数设 定，否则会影响程序的正常编辑。PLC 的参数设定包含 PLC 名

28、称设定、PLC 系统设定、 PLC 文件设定等 12 项内容，不同型号的 PLC 需要设定的内容是有区别的。 2.远程密码设定 Q 系列 PLC 能够进行远程链接，因此，为了防止因非正常的远程链接而造成恶意的 程序的破坏、参数的修改等事故的发生，Q 系列 PLC 可以设定密码，以避免类似事故的 发生。通过左键双击工程数据列表中远程口令选项（见图 2.3） ，打开远程口令设定窗 口即可设定口令以及口令有效的模块。口令为 4 个字符，有效字符为“AZ” 、 “az” 、 “09” 、 “” 、 “！” 、 “#” 、 “$” 、 “%” 、 “&” 、 “/” 、 “*” 、 “， ” 、 “ ”

29、 、 “；” 、 “” 、 “ ” 、 “？” 、 “” 、 “” 、 “|” 、 “” 、 “” 、 “：” 、 “=” 、 “” ” 、 “-” 、 “” 。这里需要注意的是， 当变更连接对象时或变更 PLC 类型时（PLC 系列变更） ，远程密码将失效。 双击此处打 开远程口令 设置窗口 图 2.3 远程密码设定窗口 2.3.2 梯形图编辑 梯形图在编辑时的基本操作步骤和操作的含义 FX-GP/WIN-C 编程软件类似，但在 操作界面和软件的整体功能方面有了很大的提高。在使用 GX Developer 编程软件进行 自动喷泉 PLC 设计 11 梯形图基本功能操作时，可以参考 FX-GP

30、/WIN-C 编程软件的操作步骤进行编辑。 1.梯形图的创建 功能：该操作主要是执行梯形图的创建和输入操作，下面就以实例介绍梯形图创 建的方法。 创建要求：在 GX Developer 中创建如图 2.4 所示的梯形图。 操作步骤如图 2.5 所示： 以上方法是采用指令表创建梯形图，除此之外还可以通过工具按钮创建梯形图， 操作方法参见三菱公司相关技术资料。 2.规则线操作 （1）规则线插入 功能：该指令用于插入规则线。 操作步骤： 单击划线写入或按F10，如图 2.4 所示。 将光标移至梯形图中需要插入规则线的位置。 按住鼠标左键并移动到规则线终止位置。 （2）规则线删除 功能；该指令用于删除

31、规则线。 操作步骤： 划线写入或按F9，如图 2.5 所示。 将光标移至梯形图中需要删除规则线的位置。 按住鼠标左键并移动到规则线终止位置。 图 2.4 规则线插入操作说明 自动喷泉 PLC 设计 12 图 2.5 规则线删除操作说明 3.标号程序 （1）标号编程简介 标号编程是 GX Developer 编程软件中新舔的功能。通过标号编程用宏制作顺控程 序能够对程序实行标准化，此外能够与实际的程序同样地进行回路制作和监视的操作。 标号编程与普通的编程方法相比主要有以下几个优点： 可根据机器的构成方便地改变其编程元件的配置，从而能够简单地被其他程序 使用。 即使不明白机器的构成，通过标号也能够

32、编程，当决定了机器的构成以后，通 过合理配置标号和实际的编程元件就能够简单地生成程序。 只要指定标号分配方法就可以不用在意编程元件/编程元件号码，只用编译操作 来自动地分配编程元件。 因为使用标号名就能够实行程序的监控调试，所以能够高效率地实行监视。 （2）标号程序的编制流程 标号程序的编制只能在 QCPU 或 QnACPU 系列 PLC 中进行，在编制过程中首先需要 进行 PLC 类型指定、标号程序指定、设定变量等操作，具体操作步骤可以参见图 2.6。 自动喷泉 PLC 设计 13 开始 启动GX Developer软件 选择新建工程 在PLC系列中指定 “QCPU（Q模式）或 是QnACP

33、U” 指定PLC类型 在程序类型中 指定“梯形图” “标号程序” 进行自动分配 软元件的设定 任意 设定 设定局部变量进行全局变量的设定 任意 设定 制作标号程序 编译标号程序 写入PLC 结束 图 2.6 标号程序编制流程 2.3.3 查找及注释 1.查找/替代 与 FX-GP/WIN-C 编程软件一样，GX Developer 编程软件也为用户提供了查找功能， 相比之下后者的使用更加方便。选择查找功能时可以通过以下两种方式来实现（见图 2.7）： 通过点选查找/替代下拉菜单选择查找指令； 在编辑区单击鼠标右键弹出的快捷工具栏中选择查找指令。 此外，该软件还新增了替代功能根据替代功能，这为程

34、序的编辑、修改提供了极 大的便利。因为查找功能与 FX-GP/WIN-C 编程软件的查找功能基本一致，所以，这里 着重介绍一下替换功能的使用。 自动喷泉 PLC 设计 14 （1）通过菜单选择查找指令 （2）在编辑区单击鼠标右键弹 出的快捷工具栏中选择查找指令 图 2.7 选择查找指令的两种方式 查找/替换菜单中的替换功能根据替换对象不同，可为编程元件替换、指令替换、 常开常闭触点互换、字符串替换等。下面介绍常用的几个替换功能。 （1） 编程元件替换 功能：通过该指令的操作可以用一个或连续几个元件把旧元件替换掉，在实际操 作过程中，可根据用户的需要或操作习惯对替换点数、查找方向等进行设定，方便

35、使 用者操作。 操作步骤： 选择查找/替换菜单中编程元件替换功能，并显示编程元件替换窗口，如图 2.8 所 示。 在旧元件一栏中输入将被替换的元件名。 在新元件一栏中输入新的元件名。 根据需要可以对查找方向、替换点数、数据类型等进行设置。 执行替换操作，可完成全部替换、逐个替换、选择替换。 自动喷泉 PLC 设计 15 图 2.8 编程元件替换操作 （2）指令替换 功能：通过该指令的操作可以将一个新的指令把旧指令替换掉，在实际操作过程 中，可根据用户的需要或操作习惯进行替换类型、查找方向的设定，方便使用者操作。 操作步骤： 选择查找/替换菜单中指令替换功能，并显示指令替换窗口，如图 2.10

36、所示。 选择旧指令的类型（常开、常闭） ，输入元件名。 选择新指令的类型，输入元件名。 根据需要可以对查找方向、查找范围进行设置。 执行替换操作，可完成全部替换、逐个替换、选择替换。 自动喷泉 PLC 设计 16 图 2.9 指令查找 图 2.10 指令替换操作说明 （3）常开常闭触点互换 功能：通过该指令的操作可以将一个或连续若干个编程元件的常开、常闭触点进 行互换，该操作为编程的修改、编程程序通过了极大的方便，避免因遗漏导致个别编 程元件未能修改而产生的错误。 操作步骤： 选择查找/替换菜单中常开常闭触点互换功能，并显示互换窗口，如图 2.11 所示。 输入元件名。 根据需要对查找方向、替

37、换点数等进行设置。这里的替换点数与编程元件替换中的 替换点数的使用和含义是相同。 执行替换操作，可完成全部替换、逐个替换、选择替换。 自动喷泉 PLC 设计 17 图 2.11 常开/常闭触点互换操作说明 2.注释/机器名 在梯形图中引入注释/机器名后，使用户可以更加直观地了解各编程元件在程序中 所起的作用。下面介绍怎样编辑元件的注释以及机器名。 (1)注释/机器名的输入 操作步骤： 单击显示菜单，选择工程数据列表，并打开工程数据列表。也可按“Alt+O ”键打 开、关闭工程数据列表（见图 2.12） 。 在工程数据列表中单击软件元件注释选项，显示 COMMENT（注释）选项，双击该选 项。

38、显示注释编辑画面。 在软元件名一栏中输入要编辑的元件名，单击“显示”键，画面就显示编辑对象。 在注释/机器名栏目中输入欲说明内容，既完成注释/机器名的输入。 自动喷泉 PLC 设计 18 双击此处，显示注释/机器名编辑窗口 图 2.12 注释/机器名输入操作说明 (2)注释/机器名的显示 用户定义完软件注释和机器名，如果没有将注释/机器名显示功能开启，软件是不 显示编辑好的注释和机器名的，进行下面操作可显示注释和机器名。 操作步骤： 单击显示菜单，选择注释显示（可按 Ctrl+F5） 、机器名显示（可按 Alt+Ctrl+F6） 即可显示编辑好的注释、机器名。 单击显示菜单，选择注释显示形式，

39、还可定义显示注释、机器名字体的大小。 图 2.13 注释/机器名显示操作说明 自动喷泉 PLC 设计 19 3. 设计任务 3.1 控制要求 有 16 个彩灯代表 16 个喷头，有 5 个选择按钮，如图 3.1 所示。实现四种以上的 自动喷泉花样。 图 3.1 喷头排列形式 3.2 设计任务 根据控制要求，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划，运用所学的理论知识， 进行自动喷泉的控制原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计，提高理论 知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。 主要内容包括： 1. 设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等； 2. 系统有方式 1、方式 2

40、、方式 3、方式 4、停止 5 个功能按钮； 3. 运用跳转、移位等功能指令进行 PLC 控制程序设计，并有主程序、子程序和中断 程序；实现四种以上的自动喷泉花样控制； 5. 程序结构与控制功能创新设计； 6. 用组态王监控组态软件，设计出上位监控系统； 7. 进行系统调试，实现自动喷泉的控制要求。 3.3 个人设计 3.3.1 I/O 分配表 根据系统要求所选择的 I/O 功能分布表如表 3.1 所示。 自动喷泉 PLC 设计 20 表 3.1 I/O 分配表 序号按钮说明 1X0 停止按钮 2X1 K1 按钮花样 1 3X2 K2 按钮花样 2 4X3 K3 按钮花样 3 5X4 K4 按

41、钮花样 4 6Y0 1 号喷头 7Y1 2 号喷头 8Y2 3 号喷头 9Y3 4 号喷头 10Y4 5 号喷头 11Y5 6 号喷头 12Y6 7 号喷头 13Y7 8 号喷头 14Y8 9 号喷头 15Y9 10 号喷头 16Y10 11 号喷头 17Y11 12 号喷头 18Y12 13 号喷头 19Y13 14 号喷头 20Y14 15 号喷头 21Y15 16 号喷头 自动喷泉系统的原理图如图 3.2 所示。 自动喷泉 PLC 设计 21 图 3.2 系统原理图 3.3.2 PLC 外部接线图 本设计根据系统要求所设计的系统主硬件电路接线图如图 3.3 所示。 图 3.3 PLC 外

42、部接线图 自动喷泉 PLC 设计 22 3.3.3 软件系统实现 根据设计任务，将喷泉的 16 个喷头排列为圆环的形状。并设计出 4 种自动喷泉花 样。 喷泉一： 喷头 L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8、L9、L10、L11、L12、L13、L14、L15、L16 全喷。喷泉成圆环形状,喷泉定时时间为 10 秒。程序如图 3.4 所示 图 3.4 方式一 喷泉二： 喷头 L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8 喷。喷泉成圆形，喷泉定时时间为 10 秒。程 序如图 3.5 所示 图 3.5 方式二 喷泉三： 喷头 L1、L2、L3、L4、L5、L9、L10、L11、L12、

43、L13 喷。喷泉成扇形，喷泉定时 时间为 10 秒。程序如图 3.6 所示 自动喷泉 PLC 设计 23 图 3.6 方式三 喷泉四： 喷头 L1、L9、L13、L5 先喷，定时时间为 2.5 秒；然后喷头 L2、L10、L14、L6 喷， 定时时间为 2.5 秒；接下来喷头 L3、L11、L15、L7 喷，定时时间为 2.5 秒；最后喷头 L4、L12、L16、L8 喷，定时时间为 2.5 秒。程序如图 3,7 所示 图 3.7 方式四 自动喷泉 PLC 设计 24 根据设计要求可画出顺序功能图。如图 3.8 所示： 图 3.8 顺序功能图 根据 PLC 外部接线图和顺序功能图，用 STL

44、指令画出自动控制的梯形图（如图 3.9） 。 并在 GX Developer 的操作界面中输入梯形图（如图 3.10） 。 自动喷泉 PLC 设计 25 图 3.9 梯形图 图 3.10 输入梯形图 自动喷泉 PLC 设计 26 4.调试 将各个电气元件按要求在 PLC 上正确接线，接好后即可进行调试。 1.按下按钮 1，喷泉按方式 1 喷。即喷头 L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8、L9、L10、L11、L12、L13、L14、L15、L16 全喷。 2.按下按钮 2，喷泉按方式 2 喷。即喷头 L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8 喷。 3.按下按钮 3，喷泉按方式

45、3 喷。即喷头 L1、L2、L3、L4、L5、L9、L10、L11、L12、L13 喷。 4.按下按钮 4，喷泉按方式 4 喷。即喷头 L1、L9、L13、L5 先喷，然后喷头 L2、L10、L14、L6 喷，接下来喷头 L3、L11、L15、L7 喷，最后喷头 L4、L12、L16、L8 喷。 若喷泉未按上述要求喷则应返回 GX Developer 软件检查梯形图是否正确。 设计过程中遇到的问题： 1.在设计顺序功能图时，在方式 1、方式 2、方式 3、方式 4 中间按下停止按钮 X0 无法停止。 解决方法：将单序列顺序功能图改为并行序列的顺序功能图，并在每个运行方式 的后面加上停止按钮。

46、2.在运用 GX Dveloper 软件画梯形图程序时无法找到步进指令 STL。 解决方法：通过询问老师，原来在创建新的工程时选择 PLC 的型号错误。应该选 择 FX2N 系列的 PLC。 自动喷泉 PLC 设计 27 总结 通过这一周的课程设计，我掌握了更多关于自动控制系统的知识，明白了自动喷 泉控制系统的组成，三菱系列 PLC 的功能及特点。我也更深入的学习了电气控制系统 与可编程控制器这门课程，熟练掌握了 PLC 的使用，并且由于希望更好的完成此次设 计，使我搜索了很多这方面的资料，使我对自动喷泉控制系统的设计制作过程有了很 深的认识。对一个系统的设计步骤有了清楚的了解，并且掌握了一个

47、系统的设计过程， 学会了如何发现问题，解决问题。并在查阅资料的过程中对问题的认识和问题的解决 提出了新的见解。分析问题出现的原因，使得对问题的理解更加深刻。同时在老师的 指导过程中，向老师学习到了解决问题的新方法，新思路。总之，经过这段时间的课 程设计，我在可编程控制这方面受益匪浅。 自动喷泉 PLC 设计 28 致谢 在本次课程设计过程中，老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思 维、精益求精的工作态度以及侮人不倦的师者风范是我终生学习的楷模。尤其是毛老 师的高深精湛的造诣与严谨求实的治学精神，将永远激励着我。在此，谨向课程设计 指导老师致以衷心的感谢和崇高的敬意！ 感谢全班同学的帮

48、助，如果没有他们的帮助以及纠正错误，我们是不会在短短的 一周时间内完成课程设计任务的。在此，我还要感谢我们同组的成员，是我们大家一 起努力，才会成功的完成课程设计任务。他们是赖安贵，王晓龙，刘易江。我相信只 要大家一起努力，就会取得喜人的成绩，而没有一组团结的力量，是不可能完成此次 课程设计任务的。 自动喷泉 PLC 设计 29 参考文献 1胡学林.可编程控制器应用技术. 北京：高等教育出版社，2009. 2宋伯生.PLC 编程实用指南. 北京：机械工业出版社，2007. 3袁任光.可编程序控制器应用技术及实例. 广州：华南理工大学出版社，1991. 4吴亦锋.可编程序控制器原理与应用速成.

49、福建：福建科学技术出版社，2004. 5郭纯生.可编程序控制器编程实战与提高. 北京：电子工业出版社，2006. 6谢克明.夏路易.可编程控制器原理与程序设计. 北京：电子工业出版社，2002. 自动喷泉 PLC 设计 30 附录 指令表： LD M8002 SET S0 STL S0 AND X1 SET S21 STL S21 OUT Y0 OUT Y1 OUT Y2 OUT Y3 OUT Y4 OUT Y5 OUT Y6 OUT Y7 OUT Y8 OUT Y9 OUT Y10 OUT Y11 OUT Y12 OUT Y13 OUT Y14 OUT Y15 OUT T0，K100 AND T0 ANI X0 SET S0 STL S0 AND X2 SET S22 STL S22 OUT Y0 OUT Y1 OUT Y2 OUT Y3 OUT Y4 OUT Y5 OUT Y6 OUT Y7 OUT T1，K100 AND T1