机电系毕业设计报告标准格式(范颖楠)

学 校 代 码：1605 毕业设计编号：

应天职业技术学院 机电工程系

毕业设计报告

课题名称 彩灯控制系统设计 作 者 马剑超 专 业 机电 班级学号 数控092 指导教师 沈婉君

2011 年 12月 1

目 录 一、绪论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 1.PLC的基本概念„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 2.PLC的特点与发展„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 3.PLC的功能„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 二、任务分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 三、必备知识„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 1.位移指令„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 2.编码解码指令„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 3.取反指令„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 4.位移寄存器指令„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 四、器材„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 五、设计过程„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 1.控制任务分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 2.电气原理图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6 3.原器件清单„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6 4.I/O分配表„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7 5.程序流程图 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7 6.梯形图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8 六、总结„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„23 参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„24 2

彩灯控制系统设计 马剑超 摘要：PLC是可编程控制器的英文缩写，全程是Programmable logic Controller。可程式逻辑控制器是一种数位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、计算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。可程式逻辑控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的 原则设计。

关键词：PLC 可编程控制器 彩灯控制系统

一、 绪论 1.PL才得基本概念 PLC（Programmable logic Controller），中文名称为可编程控制器，是一种电器自动化控制装置，国际电工委员会（IEC）将PLC定义为：是在工业环境中使用数字操作的电子系统，转为在工业环境下应用而设计。他使用课编程存储器内部储存用户设计的指令，这些指令用来实现特殊的功能，注入逻辑运算、顺序操作、定时、技术以及算术运算和通过数字或模拟输入/输出来控制各种类型的机械或过程。可编程控制器及其有关的设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。 2.PLC的特点与发展 自1976年以来，微处理器开始引入PLC领域，打打加强了PLC得作用，使PLC由简单的代替继电器电路，而发展为先进的控制装置。当今PLC具有采集与处理大量数据、完成数学运算、与其他智能器件通信的能力， 以及具有先进的人-机对话手段（如键盘、CRT和语音对话），今年来由于县城总线理念的出现和相关标准的建立，以及产品的迅速发展，PLC成为现场总线的一个重要组成部分，进一步扩大了PLC的应用领域。OLC的特点有：控制程序可变，具有良好的柔性；具有导读可靠性，是用于工业环境；功能完善；易于掌握，便于维修；价格低廉；体积小，省电等。 由于PLC同时提高了功能和柔性度，使其应用迅速增长，并普及到许多其他离散零件制造工业领域。随后有扩展到与批量生产和连续生产过程有关的工业 3

领域。随着CIMS（计算机集成制造系统）的发展，PLC当前还被人们应用于工厂通信网络、柔性制造系统、工业机器人到大型分散型控制系统，之中，与其他只能控制器和计算机系统一起成为计算机综合控制系统中的重要组成部分，特别是单元级和工作站级 3.PLC的功能 （1）逻辑控制：PLC设置有“与”、“或”、“非”等逻辑指令，能够描述继电器确点的串联、并联、串并联、并串联等各种连接。因此PLC可以替代继电器进行组合逻辑与顺序逻辑控制。Haiwell PLC （2）定时（计时）控制：PLC为用户提供若干个定时器并设计了定时器指令。定时值可由用户在编程时设定，并能在PLC运行过程中被独处或修改，使用灵活，操作方便。 （3）技数控制：PLC为用户提供若干个计数器并设计了计数器指令。计数值可由用户在编辑时设定，并能在PLC运行过程中被独处或修改，使用灵活，操作方便。 （4）步进控制：PLC能完成步进控制功能。步进控制是指在完成一道工序后，再进行下一步工序，也就是顺序控制。PLC为用户提供了若干个移位寄存器用于控制步进工序，或直接提供步进指令。 （5）A/D、D/A转换：有些PLC还提供了模数转换（A/D）和数模转换(D/A)功能，能完成对模拟量输入、输出的控制与调节。 （6）数据处理：现在的PLC一般都有对数据的处理能力并配有对数据进行处理的指令，以便对数据进行传送、比较、数/位或位/数转换、四则运算、数制转换、算术移位、算术罗就能算、数据检索等操作，并可对数据寄存器进行间接寻址。

二、任务分析 本设计的一组彩灯由8盏灯组成，彩灯控制系统按照一定的时间顺序显示各种花式，用更能指令编辑的彩灯显示控制系统是多种功能指令的综合运用，可以让彩灯显示以下6中花式：正序依次点亮；逆序依次点亮；正序单数点亮；逆序双数点亮；全亮全灭；正序逐盏点亮，然后逐盏点灭。

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三、必备知识 1.断路器参数

位移指令包括左移，右移，循环左移和循环右移。唯一的特点是:位移数据存储单元的移除端于SM1.1相连，所以最后位移数被放到SM1.1的储存单元。位移时，移出位进入SM1.1，另一端自动补零。循环指令的一点事：移位俗话局存储单元的移出与另一端相连，同时又与SM1.1相连，水最后被溢出的位被移到另一端的同时也进入到SM1.1用这类指令可以实现等的正序依次点亮和逆序点亮功能。

循环位移指令 5

2.编码解码指令 解码指令根据输入字节（in）的第四位二进制值所对应的十进制数（0-15）置输出（out）的相应位为“1”其他位为“0”，可以好字节增减指令一起实现灯的逐盏点亮。

编码解码指令 3.取反指令 取反指令对输入端（in）的数据按取反，结果存入out单元，可以用于控制灯的全亮全灭。

取反指令 4.位移寄存指令 位移寄存器指令SHRB的特点就是：为恶意寄存器的长度在指令中指定，没有字节，字，双子之分。可以指定的最大长度为64位，也可以负，位移时，移出位进入SM1.1，另一端自动补以DATA移入位的值。用SHRB指令可以实现灯的逆序逐盏点亮然后逐盏灭的功能。 6

位移寄存器指令 四、器材 名称 规格型号 数量 S7-200PLC S7-200/226 1台 计算机 p4以上 1台 编程软件 V3.1TEP-7 Micro/win sp2 1套 PC/PPI电缆 1根 稳压电源 S-145-24 1个 发光二极管 8个 电阻 5.1KΩ 8个 空气开关 dz47-60 c1/1p 1个 软线 bvr7/0.75m㎡ 3米 按钮 LA4-3H 1个 万用表 1个 电工工具 1套

五、设计过程 1.控制任务分析 正序依次点亮和正序单数点亮：使用左移指令 逆序依次点亮和逆序双数点亮：使用右移指令 全亮全灭：使用传递和取反指令 正序逐盏点亮，然后逐盏灭：使用位移寄存器指令。 7

2.电气原理图

IiM55.2

7.短路容量功率KS的计算 IUSavK3 系统最大最小运行方式下的等值电路如图4和5所示，其电抗和短路电流计算见表1。

图4 最小运行方式下K2点短路的等值电路 图5 自大运行方式下K1点短路的等值电路 表1 系统最大、最小运行方式下的电抗和短路电流 短路点电抗标幺值 次暂态电流I〞(KA) 冲击电流Mi (KA)

短路点 最小运行方式下的电抗 最大运行方式下的电抗 ''maxI ''

minI

maxMi minMi

K1 0.8448+1.82=2.665 1.333 4.13 2.064 10.52 5.263 K2 2.665+0.9375=3.6025 1.802 0.866 0.433 2.21 1.104

六、设备校验 选择原则：正常运行条件下选择设备，短路情况下校验设备（热，动稳定性和切断能力）。 8

对一次侧断路器的热稳定校验：因为tk>1s，可得Qnp=0。固有分闸时间为0.06s，合闸时间为0.02s。引出线保护装置动作时间取2.0s，变压器一次动作时间取2.5s，变压器二次动作时间取3s。短路持续时间tk=2.5+0.06+0.0=2.58（s）。断路器热稳定性QK=I”2tk=2.58I22MK=0.86622.58=1.94kA2·s。因为QK<6.624=174.24 kA2·s，所以满足热稳定要求。 对一次侧断路器动稳定：iM=2.55I1K=2.550.866=2.21 kA <17 kA，所以满足动稳定校验。 对一次侧断路器校验断开能力：因为t1=2.58s>0.1s,故IKT= I”=0.866 Ka<6.6 kA，所以满足动，热稳定性和切断能力要求。 以上计算表明，一次侧选用SW2-35/1000型断路器满足要求，同理断路器QF和隔离开关QS的选择列于表2和表3中。 （1） QF,QS选择结果见表2，表3。 表2 35KV断路器及隔离开关的选择结果 实际计算结果 项目 SW2-35／600 GW5-35／600

NU 35KV NU 额定电压35KV 35KV

1maxTI 173.04A NI 额定电流600A 600KV

I 0.866KA MI 额定开断电流6.6KA

Mi 2.21KA Mi 动稳定电流17KA 72KA

kQ 0.8662×2.58=1.94sKA2 tI

t2

热稳定效应

174.24sKA2 1024KAs2

由表3表明，10kV断路器热稳定校验不合格，重选设备型号为SN4-10G/5000,额定开断电流105kA，热稳定电流（时间）173kA（1s），动稳定电流300kA，固有分闸时间为0.15s，合闸时间为0.65s。价格1550/套。重新进行动，热稳定校验后合格，选择SN4-10G/5000的断路器，结果列于表4中。 表3 10KV断路器及隔离开关的选择结果 实际计算结果 项目 SN3-10G／2000 GN6-10T／1000