花式喷水池控制系统

郑州航空工业管理学院电气控制与PLC课程设计

课题：花式喷水池电气控制系统（三）

专业电气工程及其自动化

姓名X X X

班级1206071

学号*******

指导老师孙标

2015 年1 月4 日

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）水泵电机采用Y-Δ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：

1——YV1；2——YV2；3——YV3；4——YV4。

（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：

（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，1～4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1～4号水管的工作顺序为：1→2→3→4按顺序延时2s喷水，然后一起喷水10s后，按1→1+2→2→2+3→3→3+4→4→4+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4→3→2→1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：

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。