毕业论文设计 江强

江苏联合职业技术学院 苏州分院苏州高等职业技术学校毕 业 设 计（论文）设计课题： 太阳能装饰灯 作者姓名： 江强 专业名称： 机电一体化技术 所在班级： 10机电一体化技术（3）班 指导教师： 高峰 2014.3江苏联合职业技术学院 苏州分院机电工程系 毕业论文任务书一、 题目：太阳能装饰灯二、 指导思想和目的要求：指导思想：毕业设计是培养学生自学能力、综合应用能力以及独立工作能力的重要教学实践环节。目的：培养学生深入实际，综合运用所学知识技能，考察学生理论联系实际和在社会实践中发现、解决实际问题的能力。培养学生独立思考问题，调查研究与信息收集、整理的能力，考察学生灵活运用专业知识的能力。培养学生严谨的治学态度及刻苦钻研的精神。要求：毕业设计选题要遵循理论联系实际的原则，一方面要结合专业特点，另一方面要结合实际工作和社会经济、科技发展的需要，以提高毕业设计的社会应用价值。内容新颖，学生要紧密结合社会经济和科学技术发展的需要，调查研究，收集资料，在此基础上提出新观点、新见解。材料详实，学生深入实际，调查研究，收集材料，材料是理论的依据。论理充分，论点提出后，论述中要思路清晰，结构合理、层次分明。三、 进度与要求：时间进度主要内容阶段要求第一阶段（3月9-20日）一、毕业设计动员会。二、指导教师和学生见面，交流论文写作想法。1、指导学生填写“毕业论文任务书”。2、制定论文写作计划。第二阶段（ 3月21-5月20日）一、收集资料，在指导老师的指导下确定论文题目。二、拟定提纲，并向指导老师做论文开题报告。围绕论文题目查阅相关书籍文献和网络信息，在此基础上明确论文思路和论点，构建论文提纲。第三阶段（5月21-6月19日）论文撰稿论文内容要有创新；论文用词恰当，语句通顺；论文逻辑严密。第四阶段（6月20-25日）修改、定稿、上交1、学生在教师指导下进行论文修改、定稿。2、论文经老师审核后,按毕业论文格式要求进行排版及装订。第五阶段（6月26-29日）论文评阅评阅老师进行论文评阅，填写评阅书给出评阅成绩。第六阶段（ 6月30-7月1日）毕业设计答辩1、学生简要介绍论文，回答答辩小组提出的问题。2、答辩小组现场评议，填写答辩记录给出答辩成绩。四、 主要参考书及参考资料：家用太阳能光电照明系统微型可编程控制器使用手册（上）微型可编程控制器使用手册（下）太阳能灯具的设计班级： 10机电一体化技术3班 专 业：机电工程系学生： 江强 指导教师 高峰 摘 要能源是人类社会活动的物质基础。新能源的开发利用是人类的共识，太阳能是一种清洁的自然再生能源，取之不尽用之不竭。开发和利用太阳能，既不会出现大气的污染，也不会影响自然的生态平衡，而且只要阳光所及的地方都有太阳能可以利用，太阳能以其长久性、再生性、无污染等有点备受人们的青睐。与此同时，在当今世界，常规能源逐渐减少，而世界人口却逐年增长，科学技术迅速发展，在不就的将来，现有的能源转换系统将不可避免地会发生巨大变革。无疑会利用一些新能源，而太阳能就会起到重要作用。开发利用太阳能是人类社会长期追求的目标。而本文将介绍一下太阳能的特点、发展历史、利用太阳能设计的装饰灯的工作原理、利用优缺点，还有关于太阳能的利用和它的发展将会给人类的生产生活和社会发展带来的意义关键词 太阳能 再生发电 装饰灯 工作原理目 录摘要 目录 第一章PLC三路抢答器的概述 1 1.1 PLC三路抢答器概述 11.2 PLC智能抢答器的工作原理1第二章 PLC概述3 2.1.0PLC的产生，定义，组成，特点及发展趋势 32.1.1 PLC工作原理32.1.2 PLC的编程语言 32.1.3PLC的分类及性能指标第三章 系统硬件 10 3.1.0控制系统选取 103.1.1 控制系统的硬件组成 103.1.2 系统控制要求 113.1.3制系统I/O分配表133.1.4系统硬件连接图15第四章 系统软件设计 144.1 整体设计 14 4.1 PLC控制程序 15参考文献 18致 谢 1922江苏联合职业技术学院苏州分院 机电工程系 毕业论文第一章PLC三路抢答器的概述1.1 PLC三路抢答器概述抢答器广泛用于电视台，商业机构和学校。为了竞赛添加刺激性，娱乐性，在一定程度是丰富了人们的业余生活。本文件时一种数字抢答器，能使三个队同时参加抢答，赛场中有1个裁判台，3个参赛台，分别是1号，2号，3号参赛台。总体实际选用西门子PLC控制，抢答操作方便，在很多的场所都在用，而且给人的视觉效果非常好。抢答器，顾名思义就是用于比赛时，和对手比反应时间，思维运转快慢的新型电器。随着社会科技技术的不断发展，他的应用场合也随之增加；技术含量大大提升；更方便可靠。目前，形式多样，功能完备的抢答器已广泛的应用于电视台，商业机构，学校及企事业单位，它为各种竞赛添加了刺激性，娱乐性，在一定的程度上丰富了人们的业余生活。用PLC进行知识竞赛抢答器设计，其控制方便，灵活，只需要改变输入PLC的控制程序就可以改变竞赛抢答器的抢答方案1.2 研究目的和意义水塔，一般是居民区里蓄水作用，但有些水塔还是水厂生产工艺的一个重要组成部分。提到水塔就不得不说水位控制，水位控制在日常生活中应用是非常广泛的，除了水塔以外还有地下水和水电站等也涉及到了水位控制。采用了plc进行水塔水位控制，使其操作变的方便简单，更结合了我过去所学的关于可编程逻辑控制器的知识，加深了我对其的理解。第二章 系统组成2.1 硬件2.1.1 水位传感器1.水位传感器简介水位传感器就是能将被测点水位参量实时地转变为相应电量信号的仪器，广泛用于水厂、炼油厂、化工厂、玻璃厂、污水处理厂、高楼供水系统、水库、河道、海洋等对供水池、配水池、水处理池、水井、水罐、水箱、油井、油罐、油池及对各种液体静态、动态液位的测量和控制。2.水位传感器原理容器内的水位传感器，将感受到的水位信号传送到控制器，控制器内的计算机将实测的水位信号与设定信号进行比较，得出偏差，然后根据偏差的性质，向给水电动阀发出开关的指令，保证容器达到设定水位。进水程序完成后，温控部份的计算机向供给热媒的电动阀发出开的指令，于是系统开始对容器内的水进行加热。到设定温度时。控制器才发出关阀的命令、切断热源，系统进入保温状态。程序编制过程中，确保系统在没有达到安全水位的情况下，控制热源的电动调节阀不开阀，从而避免了热量的损失与事故的发生。3.水位传感器选择根据本设计的要求所选传感器要求在水面和水底都可以使用，且要考虑到对水质的影响，所以选择超声波液位传感器U9ULS系列的 U9ULS10/100系列。U9ULS系列超声波液位传感器开关使用范围非常广。具有焊接的不锈钢传感器探头，没有缝隙不会泄露，另外没有易损的活动部件，它不会受温度、压力、密度和液体类型等参数的影响。在大多数情况下，电子设备放在铸铝的，NEMA 4/NEMA 7防爆且防水的壳体中。图2.1 水位感应器U9ULS具有以下特点：可应用于多种液体中 可承受高达1000psi的压力不受气泡、蒸汽、杂质后湍流等因素的影响。长度达121in(303.3cm)可安装在侧面、顶部或底部工作原理：U9ULS系列是根据超声波理论工作的。当超声波在空气中传播时，会被严重衰减 相反地，如果在液体中传播时，超声波的传播会被大大增强。电子控制单元发出一系列的电信号，传感器将其转化为超声能量脉冲，并在被探测区内传播。当另一端接到有效信号时，就发出数据有效的信号，表明有液体存在。这个信号输送到继电器，从而产生输出信号。 U9ULS100系列产品具有性能优异的传感器探头，可在温度为300F和压力为1000PSI的情况下良好的工作。 U9ULS10系列产品为更靠近池底，将顶端的探头设计成缺口形状。控制电路设计成小型，密封的结构，可安装在远程的控制地点。特点：10A的继电器输出115/230V AC，12V DC或24V DC输入高增益。无需效准，工作温度可达300 长度可达151.5CM2.1.2 三菱FX2N PLC简介：三菱FXPLC是小形化，高速度，高性能和所有方面都是相当FX系列中最高档次的超小程序装置，除输入出1625点的独立用途外，还可以适用于多个基本组件间的连接，模拟控制，定位控制等特殊用途，是一套可以满足多样化广泛需要的PLC。特点： 系统配置即固定又灵活；-编程简单；备有可自由选择，丰富的品种；令人放心的高性能；高速运算；使用于多种特殊用途；外部机器通讯简单化；共同的外部设备。 图2.2 三菱PLC- FX2NFX2N产品说明：FX系列PLC拥有无以匹及的速度，高级的功能逻辑选件以及定位控制等特点； FX2N是从16路到256路输入/输出的多种应用的选择方案； FX2N系列是小型化，高速度，高性能和所有方面都是相当于FX系列中最高档次的超小形程序装置。 除输入出16-25点的独立用途外，还可以适用于在多个基本组件间的连接，模拟控制，定位控制等 特殊用途，是一套可以满足多样化广泛需要的PLC。 在基本单元上连接扩展单元或扩展模块，可进行16-256点的灵活输入输出组合。可选用16/32/48/64/80/128点的主机，可以采用最小8点的扩展模块进行扩展。可根据电源及输出形式，自由选择。程序容量：内置800步RAM（可输入注释）可使用存储盒，最大可扩充至16K步。丰富的软元件应用指令中有多个可使用的简单指令、高速处理指令、输入过滤常数可变，中断输入处理，直接输出等。便利指令数字开关的数据读取，16位数据的读取，矩阵输入的读取，7段显示器输出等。数据处理、数据检索、数据排列、三角函数运算、平方根、浮点小数运算等。特殊用途、脉冲输出（20KHZ/DC5V，KHZ/DC12V-24V），脉宽调制，PID控制指令等。外部设备相互通信，串行数据传送，ASCII code印刷，HEX ASCII变换，校验码等。时计控制内置时钟的数据比较、加法、减法、读出、写入等。三菱plc-FX2N-128MR三菱plc-FX2N-128MR-001 基本单元 带 64点输入/64点继电器输出FX2N-80MR-001 基本单元 带 40点输入/40点继电器输出z 基本单元 带 32点输入/32点继电器输出FX2N-48MR-001 基本单元 带 24点输入/24点继电器输出。图2.5 PLC工作过程示意图PLC的基本结构：PLC实质是一种专用于工业控制计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，、中央处理单元(CPU)，如下图所示。图2.3 plc基本结构一、电源可编程逻辑控制器的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此，可编程逻辑控制器的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去二、中央处理单元(CPU)中央处理单元(CPU)是可编程逻辑控制器的控制中枢。它按照可编程逻辑控制器系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当可编程逻辑控制器投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。为了进一步提高可编程逻辑控制器的可靠性，近年来对大型可编程逻辑控制器还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。三、存储器存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。四、输入输出接口电路1现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是可编程逻辑控制器与现场控制的接口界面的输入通道。2现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用可编程逻辑控制器通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。五、功能模块如计数、定位等功能模块。六、通信模块2.2 软件2.2.1 GX-Developer编程软件简介：GX Developer是三菱PLC的编程软件。适用于Q、QnU、QS、QnA、AnS、AnA、FX等全系列可编程控制器。支持梯形图、指令表、SFC、 ST及FB、Label语言程序设计，网络参数设定，可进行程序的线上更改、监控及调试，具有异地读写PLC程序功能。GX Developer的特点：1.软件的共通化 ：GX Developer能够制作Q系列，QnA系列，A系列（包括运动控制（SCPU）,FX系列的数据,能够转换成GPPQ,GPPA格式的文档。 此外，选择FX系列的情况下，还能变换成FXGP(DOS),FXGP(WIN)格式的文档。 2. 利用Windows的优越性，使操作性飞跃上升能够将Excel,Word等作成的说明数据进行复制，粘贴，并有效利用。 3. 程序的标准化 (1) 标号编程 用标号编程制作可编程控制器程序的话，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。 (2) 功能块（以下，略称作FB） FB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时的顺序输入错误。 (3) 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。 4. 能够简单设定和其他站点的链接 由于连接对象的指定被图形化而构筑成复杂的系统的情况下也能够简单的设定。 5. 能够用各种方法和可编程控制器CPU连接 (1) 经由串行通讯口 (2) 经由USB (3) 经由MELSECNET/10(H)计算机插板 (4) 经由MELSECNET()计算机插板 (5) 经由CC-Link计算机插板 (6) 经由Ethernet计算机插板 (7) 经由CPU计算机插板 (8) 经由AF计算机插板6. 丰富的调试功能 (1) 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。(a) 没有必要再和可编程控制器连接。 (b) 没有必要制作条使用的顺序程序。 (2) 在帮助中有CPU错误，特殊继电器/特殊寄存器的说明，所以对于在线中发生错误，或者是程序制作中想知道特殊继电器/特殊寄存器的内容的情况下提供非常大的便利。(3) 数据制作中发生错误况时，会显示是什么原因或是显示消息，所以数据制作的时间能够大幅度缩短。 图2.8 GX编程界面第三章 系统设计3.1水塔水位控制装置3.1.1 plc系统设计与调试1）保持水池的水位在S3S4之间，当水池水位低于下限液位开关S3，此时S3为ON，电磁阀打开，开始往水池里注水，当5S以后，若水池水位没有超过水池下限液位开关S3时，则系统发出警报；若系统正常运行，此时水池下限液位开关S3为OFF，表示水位高于下限水位。当页面高于上限水位S4时，则S4为ON，电磁阀关闭。2）保持水塔的水位在S1S2之间，当水塔水位低于水塔下限水位开关S2时，则水塔下限液位开关S2为ON，则驱动电机M开始工作，向水塔供水。当S2为OFF时，表示水塔水位高于水塔下限水位。当水塔液面高于水塔上限水位开关S1时，则S1为ON，电机M停止抽水。3) 在控制系统启动后，若水槽水位低于水槽最低水位时液位传感器将水位信号转化为电信号向PLC发出信号，PLC根据此信号打开补水泵向水槽补水，当水位达到水槽最高水位时液位传感器将水位信号转化为电信号向PLC发出信号停止补水泵的工作，当水塔水位达到最低水位时，液位传感器将水位信号转化为电信号向PLC输出，PLC在收到信号后启动水泵向水塔加水，当水塔水位达到最高水位时传感器将水位信号转化为电信号向PLC发出信号停止水泵的工作。4)当水塔水位低于下限水位时，同时水池水位也低于下限水位时，电机M不能启动。为了更好的完成预期控制要求，降低成本，设计一款曲面对心移动的盘形偏心凸轮，此凸轮结构简单，制造方便，经济实用，往复运动轨迹固定，适用于一般较为简单的减速坡设计。3.1.2水塔水位系统控制电路给排水工程中常使用三相异步电动机， 水泵上的电动机一般都是单向旋转有以下控制:(1)在水塔水位检测系统中通过水位传感器检测实际水位的高度，当水位低于最低水位时向PLC发出信息启动水泵，经过4分钟检测水塔水位是否提高来控制水泵的工作，当水位达到最高水位时向PLC发出控制信息停止水泵工作。(2)供水系统的基本原理如图 所示，水位闭环调节原理是：通过在水塔中的水位传感器，将水位值变换为电流信号进入PLC，执行较后程序，通过水泵的开关对水塔中的水位进行自动控制。图3.1.2水塔水位系统控制主电路图3.2 输入/输出分配关于输入/输出分配部分设计3.2.1 PLC的输入/输出接口分配表输入继电器输入变量名输出继电器输出变量名X0控制开关Y0电磁阀X1水塔上限液位开关Y1电机MX2水塔下限液位开关Y2水池下限指示灯a1X3水池下限液位开关Y3水池上限指示灯a2X4水池上限液位开关Y4水塔下限指示灯a3Y5水塔上限指示灯a4Y6报警指示灯a5表3.2.1水塔水位系统PLC的输入/输出接口分配表3.2.2水塔水位系统的输入/输出设备这是一个单体控制小系统，没有特殊的控制要求，它有5个开关量，开关量输出触点书有8个，输入、输出触点数共有13个，只需选用一般中小型控制器即可。据此，可以对输入、输出点作出地址分配，水塔水位控制系统的I/O接线图如下：图3.2.2 水塔水位控制系统的I/O接线图第四章 程序设计4.1 工作过程设水塔、水池初始状态都为空着的，4个液位指示灯全亮。当执行程序是，检测到水池为液位低于水池下限位时，电磁阀打开，开始往水池里进水，如果进水超过5S，而水池液位没有超过水池下限位，说明系统出现故障，系统就会自动报警。若5S只有水池液位按预定的超过水池下限位，说明系统在正常的工作，水池下限位的指示灯a1灭。此时，水池的液位已经超过了下限位了，系统检测到此信号时，由于水塔液位低于水塔水位下限，电机M开始工作，向水塔供水，当水池的液位超过水池上限液位时，水池上限指示灯a2，电磁阀就关闭，但是水塔现在还没有装满，可此时水塔液位已经超过水塔下限水位，则水塔下限指示灯a3灭，电机M继续工作，在水池抽水向水塔供水，水塔抽满是，水塔也未超过水塔上限，水塔上限指示灯a4灭，但刚刚给水塔供水的时候，电机M已经把水池的水抽走了，此时水塔液位已经低于水池上限，水池上限指示灯a2良。此次给水塔供水完成。4.2程序流程图水塔水位控制系统的PLC控制流程图，根据设计要求控制流程图如下：图4.2.1水塔水位控制系统的PLC控制流程图4.3 GX程序设计4.2.1 编程指令图4.2.1 程序流程图设计的梯形图第五章 设计总结在学校的日子总是短暂的，光阴似箭，岁月如梭，一转眼，匆匆四年也走到了尽头，我们也到了离校之际，为了让自己四年所学的知识学以致用，我写下了这篇论文。这篇论文所写的是PLC系统理论与实践相结合的设计。其实这也是对我之前的PLC编程学习做一个小的总结。在这个论文的书写过程中，让我对word这款软件又有了进一步的了解，还提高了我思维的活跃性和让我的操作得以实际应用一下。通过这次设计实践。让我对PLC的编程方法更加的熟悉，对于PLC的发展过程和工作原理也有更全面的了解。刚开始学习三菱PLC软件时，由于我平时上课时的粗心大意，导致我把自己想出来的一些认为是对的程序运用到梯形图编辑时，问题出现了。转换成指令表后则显示出很多错误的指令程序，这主要是因为我没有把理论和实践相结合，平时粗心大意缺乏练习造成的。不过最终还是经过同学的帮助和自己上网的查询，终于将正确的程序编写了出来，因此我也看到了许多自己的欠缺之处。设计过程中得到许多老师与同学的意见与建议，还有上百度搜集到的资料，我也明白了众人拾柴火焰高这个道理，一个人闭门造车是无法将工作做得尽善尽美，正所谓：他山之石，可以攻玉。只有虚心接受别人的意见，同心协力才能把事情做的更好。现在毕业设计已经完成，不过学海无涯，是这次设计让我明白了学海无涯，要活到老学到老，要展望未来，不能只满足于自己现在的状况，要多学多问，不放过任何一个实践的机会，将来才能有所作为。参考文献1 王兆义可编程序控制器教程北京：机械工业出版社 2005.7,P1162张桂香. 电气控制与PLC应用.北京：化学工业出版社，2003.9,P13333 吕景泉. 可编程控制器技术教程北京：高等教育出版社,2000.4,P1171454 李艳红, 李海华.传感器原理及其应用M. 北京：北京理工大学出版社，2010.P36-38致 谢经过几个月的努力，终于要完成这篇论文了，这篇论文能顺利完成，并不是我一个人的功劳，而是通过老师和同学们的帮助。为了表达写作期间所以帮助过我的人的感激之情，特写下这段谢词。论文得以完成，首先要感谢我的指导老师陈兰正是通过她孜孜不倦的指导下我才得以顺利完成。陈老师渊博的专业知识，严谨的治学态度，一丝不苟的工作态度，诲人不倦的高尚师德，严以律己、和蔼可亲的人格魅力对我的影响非常深远。本设计从选题开始，直至完成，每一部步是老师亲自把关指导下才完成的，此间倾注了老师大量的心血，可谓用心良苦。另外，我要感谢在在校期间我所有的授课老师，正是你们的谆谆教导才让我有了丰富的知识，作为我这篇论文得以完成的基础。通过此次的论文，我学到了很多知识，与上课老师教学生学的学习方式完全不同，在论文的写作过程中，通过查资料和搜集有关的文献，培养了自学能力和动手能力。并且由原先的被动的接受知识转换为主动的寻求知识，这可以说是学习方法上的一个很大的突破。在以往的传统学习模式下，我们学会了如何将学到的知识转化为自己的东西，学会了怎么更好地处理知识和实践相结合的问题。在论文的写作过程中也学到了做任何事情所要的态度和心态，首先做论文要一丝不苟，对于发展过程中出现的任何问题和偏差都不要轻视，要通过正确的途径去解决，在做事情的过程中要有耐心和毅力，要持之以恒，不能三天打鱼两天晒网的。总之，此次论文的写作过程，我收获了很多，即为我的学习画上了一个圆满的句号，也为人生之路做好了一个很好的铺垫。 此致敬礼 王强附 录 水塔水位控制装置图