基于PLC的模擬噴泉控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文題 目基于plc的模擬噴泉系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名xx學(xué) 號(hào)08系 部xx專 業(yè)機(jī)電一體化班 級(jí)xx指導(dǎo)教師xx 顧問教師xx二一三年十月摘要隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)和發(fā)展，人民生活水平普遍提高，很多城市的城建和園林主管部門在城市建設(shè)改造的過程中，在環(huán)境的美化和文化氛圍的營(yíng)造上對(duì)噴泉提出了很多求新的要求。 針對(duì)傳統(tǒng)噴泉的控制系統(tǒng)一旦設(shè)計(jì)好控制電路，就不能隨意改變噴泉樣式以及時(shí)間等問題，本設(shè)計(jì)結(jié)合可編程控制器（plc）設(shè)計(jì)能適應(yīng)不同季節(jié)、不同場(chǎng)合的噴泉控制系統(tǒng)，該噴泉不僅控制簡(jiǎn)便，而且提高了可靠性和安全性，具有一定工程應(yīng)用和推廣價(jià)值。關(guān)鍵詞：噴泉、可編程控制器（plc）、控制系

2、統(tǒng)abstractwith the restoration and development of our national economy, peoples living standard has been improved, a lot of city construction and garden departments in the process of transformation of the city construction, to beautify the environment and cultural atmosphere of a lot of new requireme

3、nts for the fountain set.for the control system of the traditional fountain once designed control circuit, can not arbitrarily change the fountain style and time problems, combined with the programmable logic controller (plc) design can adapt to the fountain control system in different seasons, diff

4、erent occasions, the fountain not only control is simple and convenient, but also improve the reliability and security, has certain engineering application and popularization value.keywords: fountain, programmable logic controller (plc), control system目錄摘要- 1 -目錄- 1 -引言- 2 -第一章 緒論11.1 本課題設(shè)計(jì)背景11.2 本課

5、題的研究意義11.3 本課題的設(shè)計(jì)內(nèi)容1第二章 控制系統(tǒng)方案的確定22.1 plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖22.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟32.3噴泉控制系統(tǒng)的平面布置3第三章 歐姆龍plc的介紹53.1歐姆龍可編程控制器的簡(jiǎn)介53.2歐姆龍可編程控制器的基本特點(diǎn)53.3歐姆龍可編程控制器的基本功能63.4歐姆龍可編程控制器的編程語言73.5歐姆龍可編程控制器的性能指標(biāo)7第四章 噴泉控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)94.1 噴泉控制系統(tǒng)的主電路設(shè)計(jì)94.2 plc外部接線圖104.3噴泉硬件系統(tǒng)控制圖104.4步進(jìn)電機(jī)的介紹11第五章 噴泉控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)135.1 系統(tǒng)i/o分配表135.2 噴泉控制系統(tǒng)梯形圖1

6、3附錄16第六章 總結(jié)21致 謝22參考文獻(xiàn)23引言中國(guó)幅員遼闊，地形豐富多樣，無論東西、南北，都是擁有江河湖泊，水資源豐富。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)和發(fā)展，人民生活水平普遍提高，很多城市的城建和園林主管部門在城市建設(shè)改造的過程中，在環(huán)境的美化和文化氛圍的營(yíng)造上對(duì)噴泉提出了很多求新的要求。在噴泉得到的廣泛應(yīng)用中，出現(xiàn)過一些問題和不足，比如自動(dòng)化水平低下、高能耗等等制約了這個(gè)行業(yè)的發(fā)展。因此，在提高噴泉的自動(dòng)化水平控制系統(tǒng)，保證噴泉效果，節(jié)約運(yùn)行成本，對(duì)我國(guó)的噴泉行業(yè)具有非常重大的現(xiàn)實(shí)意義。噴泉原本是一種自然景觀，是承壓水在地面的露頭?，F(xiàn)在在廣場(chǎng)、公園、園林中的噴泉，一般都是為了造景的需要，人工建

7、造的具有裝飾特性的噴水裝置。噴泉可以濕潤(rùn)周圍空氣，降低氣溫，減少塵埃。噴泉細(xì)小的水珠同空氣分子相撞擊，能產(chǎn)生大量的負(fù)氧離子。因此，噴泉不僅有益于改善城市面貌，還可以增進(jìn)居民身心健康?，F(xiàn)代科技把美妙的、多樣的噴泉造型、多彩的水下燈光、神奇的激光圖文，通過電腦的串接有機(jī)的結(jié)合在一起，給人以超自然的感受。隨著我國(guó)人民生活水平的不斷提升，對(duì)于精神物質(zhì)的要求也在不斷提高，為了進(jìn)一步改造環(huán)境景觀，建設(shè)一個(gè)噴泉是很有必要的。隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，人民物質(zhì)生活水平的不斷提高，噴泉在城市和社區(qū)的環(huán)境建設(shè)當(dāng)中起著尤為重要的作用。由于在噴泉中采用了大量的高新技術(shù)，而且在噴泉中加入了，使噴泉的效果更加絢麗多姿，令人流

8、連忘返。為了改進(jìn)噴泉的效果,采用以可編程控制器多點(diǎn)控制系統(tǒng)代替大量的繼電器線路的方法,通過可編程控制器對(duì)噴泉控制系統(tǒng)的彩燈、射燈、水泵的多點(diǎn)進(jìn)行控制,編寫部分程序和簡(jiǎn)單的連接以實(shí)現(xiàn)大量的開關(guān)量按照邏輯條件進(jìn)行順利動(dòng)作和進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制。第一章 緒論1.1 本課題設(shè)計(jì)背景噴泉起源很早，公元前6世紀(jì)在巴比倫空中花園中已建有噴泉。古希臘時(shí)代就已由飲用水的泉逐漸發(fā)展成為裝飾性的泉。17-18世紀(jì)，噴泉在歐洲城市盛極一時(shí)。著名的如法國(guó)凡爾賽宮的太陽神噴泉，俄國(guó)彼得宮的帶雕像群的大瀑布噴泉。羅馬有3000多個(gè)噴泉，被稱為噴泉之城。也有一些寓意很深的噴泉小品，如布魯塞爾的于廉噴泉。它刻畫了一個(gè)正在聚精

9、會(huì)神地撒尿的孩子，相傳敵軍侵占布魯塞爾后要炸毀城里的珍寶館，小于廉發(fā)現(xiàn)燃燒著的導(dǎo)火線，急中生智，朝導(dǎo)火線撒了一泡尿；珍寶館保住了，小英雄卻壯烈犧牲。為了表彰他的功績(jī)，1619年建造了這個(gè)噴泉。到20世紀(jì),噴泉發(fā)展成為一種大型水雕塑，用水柱構(gòu)成各種形態(tài)。如日內(nèi)瓦萊蒙湖上聳入云表的大噴泉，建于1958年，它用兩臺(tái)1360馬力的水泵，將水噴到145米的高空。夜晚，巨型探照燈照射著銀色水柱直劃夜空，景色壯觀。 1.2 本課題的研究意義噴泉plc控制系統(tǒng)主要用于人工造景。這類水景近年來在建筑領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。plc作為工業(yè)自動(dòng)化三大支柱的重要一部分，因?yàn)槠淇煽啃愿摺⒖垢蓴_能力強(qiáng)、設(shè)計(jì)安裝容易等特點(diǎn)而被廣泛的

10、應(yīng)用于自動(dòng)化控制的各個(gè)領(lǐng)域。plc控制系統(tǒng)可以很好的完成噴泉控制有助于其實(shí)現(xiàn)水柱的各種姿態(tài)。因此，進(jìn)行噴泉的plc控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可以推動(dòng)自動(dòng)化行業(yè)的發(fā)展，擴(kuò)大plc在自動(dòng)控制領(lǐng)域的應(yīng)用，具有一定的經(jīng)濟(jì)和理論研究的價(jià)值。1.3 本課題的設(shè)計(jì)內(nèi)容本設(shè)計(jì)用歐姆龍系列的控制器作為控制核心，實(shí)現(xiàn)一個(gè)模擬噴泉系統(tǒng)的控制功能。模擬噴泉主體有水池、金屬管道、電機(jī)，噴頭及電氣控制等四部分組成。電氣控制部分由歐姆龍的可編程控制器、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)、各種位置電磁傳感器和一些低壓電器元件組成?？删幊炭刂破髯鳛榭刂坪诵?，采集輸入端口信號(hào)后完成各種邏輯控制和數(shù)據(jù)的運(yùn)算，然后通過輸出端口完成電機(jī)的運(yùn)動(dòng)和各種信號(hào)的現(xiàn)實(shí)。第二章

11、 控制系統(tǒng)方案的確定2.1 plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖 圖2-1系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖在plc對(duì)噴泉控制設(shè)計(jì)時(shí)：第一要熟悉控制系統(tǒng)的特點(diǎn)和工作過程，并歸納出工作循環(huán)圖；第二要制定噴泉控制系統(tǒng)的控制方案，對(duì)plc進(jìn)行有效選擇，這次根據(jù)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，選用的是歐姆龍的cp1h系列的plc；第三根據(jù)控制系統(tǒng)的具體控制要求，列出相應(yīng)的i/o分配表，對(duì)硬件和軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)；第四模擬測(cè)試，將設(shè)計(jì)好的程序?qū)雙lc后，仔細(xì)檢查和驗(yàn)證，改正程序設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤，之后在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行用戶程序模擬運(yùn)行和調(diào)試，觀察各個(gè)輸入量，輸出量之間的變化關(guān)系以及邏輯狀態(tài)是否符合設(shè)計(jì)要求等等，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)有效的修改，知道滿足要求為止；第五將模擬調(diào)試好

12、的程序?qū)雙lc中，接好plc的實(shí)際輸入接線和負(fù)載。2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟在模擬噴泉控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中主要要考慮以下幾點(diǎn)：1.深入了解和分析立體倉庫的工藝條件和控制要求。2.確定i/o設(shè)備。根據(jù)模擬噴泉控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的用戶輸入、輸出設(shè)備。3.根據(jù)i/o點(diǎn)數(shù)選擇合適的plc類型。4.分配i/o點(diǎn)，分配plc的輸入輸出點(diǎn)，編制出輸入輸出分配表或者輸入輸出端子的接線圖。5.設(shè)計(jì)模擬噴泉系統(tǒng)的梯形圖程序，根據(jù)工作要求設(shè)計(jì)出周密完整的梯形圖程序，這是整個(gè)立體倉庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心工作。6.將程序輸入plc進(jìn)行軟件測(cè)試，查找錯(cuò)誤，使系統(tǒng)程序更加完善。7. 模擬噴泉整體調(diào)試，在plc軟硬

13、件設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工完成后，就可以進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)調(diào)試，調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問題要逐一排除，直至調(diào)試成功。2.3噴泉控制系統(tǒng)的平面布置 2-3平面布置圖如圖2-3，噴泉分四層，控制系統(tǒng)采用plc作為控制環(huán)節(jié)，利用plc的定時(shí)器、計(jì)數(shù)器以及步進(jìn)指令來實(shí)現(xiàn)一、二、三、四各層的不同時(shí)序，不同圖案的交替變化噴水過程。按下啟動(dòng)按鈕，周圍四個(gè)十字小噴泉的共32個(gè)噴頭開始噴水，5s后，第一層的噴頭也開始噴水，10s后，第二層噴頭開始噴水，1和3號(hào)小噴泉開始噴水，10s后，第三層噴頭開始噴水，2和4號(hào)小噴泉開始噴水，10s后，第四層噴頭開始噴水。10s后，全部噴水，20s后，第一、二層噴頭開始噴水，15s后，第一、三層

14、噴頭開始噴水，15s后，第二、四層開始噴水，15s后，所有噴頭都開始噴水，15s后，第一層停止噴水，5s后第二、四層停止噴水，5s后第三層停止噴水，如此循環(huán)3次，自動(dòng)關(guān)閉。整個(gè)系統(tǒng)可以讓每個(gè)小噴泉單獨(dú)啟動(dòng)，也可以在任何情況下急停。第三章 歐姆龍plc的介紹3.1歐姆龍可編程控制器的簡(jiǎn)介歐姆龍plc是一種功能完善的緊湊型plc，能為業(yè)界領(lǐng)先的輸送分散控制等提供高附加值機(jī)器控制；它還具有通過各種高級(jí)內(nèi)裝板進(jìn)行升級(jí)的能力，大程序容量和存儲(chǔ)器單元，以windows環(huán)境下高效的軟件開發(fā)能力。歐姆龍plc也能用于包裝系統(tǒng)，并支持 haccp（寄生脈沖分析關(guān)鍵控制點(diǎn)）過程處理標(biāo)準(zhǔn)。歐姆龍可編程控制器（plc

15、）是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算的電子系統(tǒng)。它采用可編程的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。目前的計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)dcs（distributed control system）中已有大量的可編程控制器應(yīng)用。伴隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，可編程控制器作為自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)和國(guó)際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，將在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領(lǐng)域發(fā)揮越來越大的作用。3.2歐姆龍可編程控制器的基本特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)靈活不受環(huán)境的限制，有電即可組建網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)可以靈活擴(kuò)展接入端口數(shù)量，使資源保持較高的利用率，在

16、移動(dòng)性方面可與wlan媲美。 傳輸質(zhì)量高、速度快、帶寬穩(wěn)定可以很平順的在線觀賞dvd影片，它所提供的14mbps帶寬可以為很多應(yīng)用平臺(tái)提供保證。最新的電力線標(biāo)準(zhǔn)home plug av傳輸速度已經(jīng)達(dá)到了200mbps；為了確保qs，home plug av采用了時(shí)分多路訪問（tdma）與帶有沖突檢測(cè)機(jī)能的載體偵聽多路訪問（csma）協(xié)議，兩者結(jié)合，能夠很好地傳輸流媒體。 范圍廣無所不在的電力線網(wǎng)絡(luò)也是這種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。雖然無線網(wǎng)絡(luò)可以做到不破墻，但對(duì)于高層建筑來說，其必需布設(shè)n多個(gè)ap才能滿足需求，而且同樣不能避免信號(hào)盲區(qū)的存在。而電力線是最基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)，它的規(guī)模之大，是其他任何網(wǎng)絡(luò)無法比擬的。由

17、此，運(yùn)營(yíng)商就可以輕松地把這種網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)滲透到每一處有電力線的地方。這一技術(shù)一旦全面進(jìn)入商業(yè)化階段，將給互聯(lián)網(wǎng)普及帶來極大的發(fā)展空間。終端用戶只需要插上電力貓，就可以實(shí)現(xiàn)因特網(wǎng)接入，電視頻道接收節(jié)目，打電話或者是可視電話。 低成本充分利用現(xiàn)有的低壓配電網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，無需任何布線，節(jié)約了資源。無需挖溝和穿墻打洞，避免了對(duì)建筑物、公用設(shè)施、家庭裝潢的破壞，同時(shí)也節(jié)省了人力。相對(duì)傳統(tǒng)的組網(wǎng)技術(shù)，plc成本更低，工期短，可擴(kuò)展性和可管理性更強(qiáng)。目前國(guó)內(nèi)已開通電力寬帶上網(wǎng)的地方，其包月使用費(fèi)用一般為50-80元/月左右，這樣的價(jià)格和很多地方的adsl包月相持平。 適用面廣plc作為利用電力線組網(wǎng)的一種接

18、入技術(shù)，提供寬帶網(wǎng)絡(luò)“最后一公里”的解決方案，廣泛適用于居民小區(qū)，酒店，辦公區(qū)，監(jiān)控安防等領(lǐng)域。它是利用電力線作為通信載體，使得plc具有極大的便捷性，只要在房間任何有電源插座的地方，不用撥號(hào)，就立即可享受4.545mbps的高速網(wǎng)絡(luò)接入，來瀏覽網(wǎng)頁撥打電話，和觀看在線電影，從而實(shí)現(xiàn)集數(shù)據(jù)、語音、視頻，以及電力于一體的“四網(wǎng)合一”。plc是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。plc已經(jīng)廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、

19、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)，它具有高可靠性、抗干擾能力強(qiáng)、功能強(qiáng)大、靈活，易學(xué)易用、體積小，重量輕，價(jià)格便宜的特點(diǎn)。3.3歐姆龍可編程控制器的基本功能歐姆龍可編程控制器（plc）采用微電子技術(shù)來完成各種控制功能的自動(dòng)化設(shè)備，按照對(duì)輸入的程序控制現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，按照一定規(guī)律進(jìn)行地動(dòng)作。其主要功能體現(xiàn)在以下幾方面：1.順序邏輯控制：順序邏輯控制在plc領(lǐng)域中應(yīng)用最為廣泛，可取代繼電器的控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)邏輯控制和順序控制。它既可以用于單機(jī)控制、多機(jī)控制，又可利用于自動(dòng)化生產(chǎn)線的控制。2.定時(shí)控制：plc提供了數(shù)量很多的定時(shí)器，并且設(shè)置了定時(shí)器指令。定時(shí)

20、精度高，設(shè)定方便、靈活，同時(shí)plc還提供了高精度的時(shí)間脈沖，用于準(zhǔn)確地實(shí)時(shí)控制。3.計(jì)數(shù)控制：plc為用戶提供了很多種計(jì)數(shù)器，例如，普通計(jì)數(shù)器、高速計(jì)數(shù)器、可逆計(jì)數(shù)器等，可用來完成不同用途的計(jì)數(shù)控制。4.通信及聯(lián)網(wǎng)：目前大多數(shù)plc都具有通信能力，能夠在plc與計(jì)算機(jī)（pc）之間同時(shí)進(jìn)行同位鏈接或者上位鏈接。3.4歐姆龍可編程控制器的編程語言可編程控制器（plc）中有多種程序設(shè)計(jì)語言:梯形圖語言、布爾助記符語言、功能表圖語言、功能模塊圖語言以及結(jié)構(gòu)化語句描述語言等等。 梯形圖語言和布爾助記符語言是基本的程序設(shè)計(jì)語言，它通常是由一系列指令組成的，使用這些指令可以完成大多數(shù)簡(jiǎn)單的控制功能，例如：代

21、替繼電器、計(jì)數(shù)器、計(jì)時(shí)器完成順序控制和邏輯控制等，通過擴(kuò)展或增強(qiáng)的指令集，它們也能執(zhí)行其它的基本操作。 功能表圖語言和語句描述語言是高級(jí)的程序設(shè)計(jì)語言，可根據(jù)需要去執(zhí)行更有效的操作，例如：模擬量的控制、數(shù)據(jù)的操縱、報(bào)表的報(bào)印和其他基本程序設(shè)計(jì)語言無法完成的功能。 功能模塊圖語言采用功能模塊圖形式，通過軟連接的方式來完成所要求的控制功能，不僅在plc中得到廣泛的應(yīng)用，在集散控制系統(tǒng)的編程與組態(tài)時(shí)也常被采用，由于它具有連接方便、操作簡(jiǎn)單、易于掌握等特點(diǎn)，為廣大工程設(shè)計(jì)和應(yīng)用人員所喜愛。3.5歐姆龍可編程控制器的性能指標(biāo)1.掃描周期：反映plc的執(zhí)行速度，這個(gè)指標(biāo)很重要；2.程序容量：也就是plc的

22、內(nèi)存大小，包括注釋存儲(chǔ)空間，程序存儲(chǔ)空間?？臻g大，我們發(fā)揮的余地就越大；3.擴(kuò)展能力：可擴(kuò)展的io點(diǎn)數(shù)，以及可擴(kuò)展的高性能特殊模塊的能力。一般來說，低級(jí)的plc不能擴(kuò)展特殊模塊單元，或者無擴(kuò)展能力；4.高速脈沖輸出能力：用于控制伺服或步進(jìn)等依靠脈沖來控制的器件。輸出脈沖頻率低，外部器件動(dòng)作就慢，達(dá)不到要求，一般是20khz到500khz，歐姆龍的cp1h型號(hào)plc可支持1mhz高速脈沖輸出；5.高速計(jì)數(shù)輸入能力：用于累計(jì)輸入口接受的信號(hào)數(shù)，常用于編碼器的輸入脈沖計(jì)數(shù)。反映plc的輸入響應(yīng)速度。6.應(yīng)用指令：指令的豐富與否與plc規(guī)格有關(guān)系，性能低的plc指令就會(huì)少些，性能高的plc指令就要多，

23、應(yīng)用的場(chǎng)合也就多了。第四章 噴泉控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)4.1 噴泉控制系統(tǒng)的主電路設(shè)計(jì)圖4-1 主電路設(shè)計(jì)圖主電路采用交流接觸器來控制各個(gè)潛水泵，如圖4-1，噴泉一層使用一臺(tái)7.5kw潛水泵拖動(dòng)；中間三層使用5.5kw潛水泵拖動(dòng)，周圍4個(gè)十字小噴泉用3kw的潛水泵拖動(dòng)。表4-1 潛水泵的主要技術(shù)參數(shù)功率額定揚(yáng)程水泵樣式額定電壓額定電流絕緣等級(jí)額定轉(zhuǎn)速3kw7m軸流泵380v7.5ae28605.5kw10m離心泵380v11.6ab28007.5kw15m離心泵380v15ab2800主電路的控制方式采用的是用plc去控制交流接觸器的線圈，再用交流接觸器線圈得電、失電去控制主觸頭的開斷，從而控制電

24、機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)與停止，再用電機(jī)來帶動(dòng)潛水泵。4.2 plc外部接線圖圖4-2 plc接口的輸入與輸出輸入端：系統(tǒng)的啟動(dòng)、停止按鈕以及各個(gè)噴泉單獨(dú)啟動(dòng)按鈕。輸出端：各噴泉潛水泵連km1-km8的線圈，用線圈的得電與失電，來控制交流接觸器觸電的動(dòng)作，控制各噴泉工作4.3噴泉硬件系統(tǒng)控制圖圖4-3噴泉硬件系統(tǒng)控制圖4.4步進(jìn)電機(jī)的介紹1.步進(jìn)電機(jī)的概念：步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進(jìn)電機(jī)件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，稱為“步距角”，它

25、的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。2.步進(jìn)電機(jī)的主要類型： 反應(yīng)式（variable reluctance，vr）、永磁式（permanent magnet, pm）和混合式（hybrid stepping, hs）。反應(yīng)式：定子上有繞組、轉(zhuǎn)子由軟磁材料組成。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、步距角小，可達(dá)1.2、但動(dòng)態(tài)性能差、效率低、發(fā)熱大，可靠性難保證。永磁式：永磁式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子用永磁材料制成，轉(zhuǎn)子的極數(shù)與定子的極數(shù)相同。其特點(diǎn)是動(dòng)態(tài)性能好、輸出力矩大，但這種電機(jī)精度差

26、，步矩角大（一般為7.5或15）。混合式：混合式步進(jìn)電機(jī)綜合了反應(yīng)式和永磁式的優(yōu)點(diǎn)，其定子上有多相繞組、轉(zhuǎn)子上采用永磁材料，轉(zhuǎn)子和定子上均有多個(gè)小齒以提高步矩精度。其特點(diǎn)是輸出力矩大、動(dòng)態(tài)性能好，步距角小，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本相對(duì)較高。3.步進(jìn)電機(jī)的工作原理：步進(jìn)電機(jī)是一種感應(yīng)電機(jī)，它的工作原理是利用電子電路將直流電變成分時(shí)供電的，多相時(shí)序控制電流，用這種電流為步進(jìn)電機(jī)供電，步進(jìn)電機(jī)才能正常工作，驅(qū)動(dòng)器就是為步進(jìn)電機(jī)分時(shí)供電的，多相時(shí)序控制器。步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。通俗一點(diǎn)講：當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度（即步進(jìn)角）?？梢酝?/p>

27、過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。4.步進(jìn)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器的選擇方法：判斷需多大力矩：靜扭矩是選擇步進(jìn)電機(jī)的主要參數(shù)之一。負(fù)載大時(shí)，需采用大力矩電機(jī)。力矩指標(biāo)大時(shí)，電機(jī)外形也大。判斷電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度：轉(zhuǎn)速要求高時(shí)，應(yīng)選相電流較大、電感較小的電機(jī)，以增加功率輸入。且在選擇驅(qū)動(dòng)器時(shí)采用較高供電電壓。選擇電機(jī)的安裝規(guī)格：如57、86、110等，主要與力矩要求有關(guān)。確定定位精度和振動(dòng)方面的要求情況：判斷是否需細(xì)分，需多少細(xì)分。根據(jù)電機(jī)的電流、細(xì)分和供電電壓選擇驅(qū)動(dòng)器。5.步進(jìn)電機(jī)的接線方式：步進(jìn)電機(jī)接線方法是一種能將

28、數(shù)字輸入脈沖轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)或直線增量運(yùn)動(dòng)的電磁執(zhí)行元件。每輸入一個(gè)脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)軸步進(jìn)一個(gè)步距角增量。電機(jī)總的回轉(zhuǎn)角與輸入脈沖數(shù)成正比例，相應(yīng)的轉(zhuǎn)速取決于輸入脈沖頻率。步進(jìn)電機(jī)接線方法是機(jī)電一體化產(chǎn)品中關(guān)鍵部件之一，通常被用作定位控制和定速控制。步進(jìn)電機(jī)要與步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器一起使用才行，參考驅(qū)動(dòng)器的使用手冊(cè)就行了。 有兩相四線，四相五線，五相六線，還有三相的但用的不是很多，多數(shù)用兩相就夠，相數(shù)越高步距角越小即越精確（現(xiàn)在有細(xì)分器可以更精確了）。以四相五線為例，四相電機(jī)工作方式有四拍和八拍兩種，也就是四相八拍運(yùn)行方式即 a-ab-b-bc-c-cd-d-da-a. 八拍即八步，四拍也是一個(gè)道理。四相五線中，a

29、,b,c,d四個(gè)相線，還有一個(gè)公共線，用萬用表測(cè)電阻，有一根線和其他的線電阻一樣的，那就是公共線了。1個(gè)脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)步進(jìn)角，所以你的控制線要連接驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)的輸出連接四個(gè)相線，公共線連接地或者電源。6.步進(jìn)電機(jī)的主要特性1步進(jìn)電機(jī)必須加驅(qū)動(dòng)才可以運(yùn)轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)必須為脈沖信號(hào)，沒有脈沖的時(shí)候，步進(jìn)電機(jī)靜止，如果加入適當(dāng)?shù)拿}沖信號(hào)，就會(huì)以一定的角度（稱為步角）轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和脈沖的頻率成正比。2三相步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)角度為7.5度，一圈360度，需要48個(gè)脈沖完成。3步進(jìn)電機(jī)具有瞬間啟動(dòng)和急速停止的優(yōu)越特性。4改變脈沖的順序，可以方便的改變轉(zhuǎn)動(dòng)的方向。第五章 噴泉控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)5.1 系統(tǒng)

30、i/o分配表表5-1 i/o分配表輸入元件符號(hào)輸入地址輸出元件符號(hào)輸出地址噴泉總啟動(dòng)sb10.00一層繼電器km1100.01噴泉總停止sb20.01二層繼電器km2100.02噴泉一層啟動(dòng)sb30.02三層繼電器km3100.03噴泉二層啟動(dòng)sb40.03四層繼電器km4100.04噴泉三層啟動(dòng)sb50.04外圈1號(hào)繼電器km5100.05噴泉四層啟動(dòng)sb60.05外圈2號(hào)繼電器km6100.06小噴泉1號(hào)sb70.06外圈3號(hào)繼電器km7100.07小噴泉2號(hào)sb80.07外圈4號(hào)繼電器km8100.08小噴泉3號(hào)sb90.08小噴泉4號(hào)sb100.09plc控制系統(tǒng)像一般的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)

31、一樣，也是由硬件和軟件兩個(gè)部分組成的，硬件是指plc本身及其外圍設(shè)備，軟件是指管理plc的系統(tǒng)軟件，plc的應(yīng)用程序，編程語言和編程支持工具軟件。本次設(shè)計(jì)采用歐姆龍plc中的cp1h型，使用歐姆龍的cx-programmer軟件來進(jìn)行編程。5.2 噴泉控制系統(tǒng)梯形圖本次畢業(yè)設(shè)計(jì)采用的是步進(jìn)指令，根據(jù)人工噴泉需要實(shí)現(xiàn)的功能，以及運(yùn)用梯形圖相比較，步進(jìn)指令更適合編程。狀態(tài)與狀態(tài)之間的分隔轉(zhuǎn)換，相鄰狀態(tài)具有不同的動(dòng)作，當(dāng)相鄰兩狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換條件得到滿足時(shí)，就可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換。先按下啟動(dòng)按鈕i：0.00，噴泉進(jìn)入工作狀態(tài)。旁邊的兩個(gè)小噴頭就開始噴水,同時(shí)第一層的噴頭也開始噴水，延時(shí)3s后，第二層的噴頭開始

32、噴水，延時(shí)3s后，第三層的噴頭開始噴水，延時(shí)3s后，第四層的噴頭開始噴水，延時(shí)3s后，第一層和第二層的噴頭開始噴水，延時(shí)5s后，第三層和第四層的噴頭開始噴水，延時(shí)5s后，第一層、第二層、第三層、第四層的噴頭都開始噴水,延時(shí)4s后,第一層的噴頭停噴,延時(shí)5s后,第二層的噴頭停噴,延時(shí)5s后,第三層的噴頭停噴,延時(shí)5s后,由此進(jìn)行一個(gè)小循環(huán)系統(tǒng):第一層和第三層的噴頭開始噴水,延時(shí)8s后,第一層和第三層的噴頭開始噴水,如此循環(huán)3次。再重新開始重復(fù)上述動(dòng)作,直至撥下啟動(dòng)按鈕,結(jié)束完一個(gè)程序,所有的噴頭都停止工作。附錄系統(tǒng)完整梯形圖第六章 總結(jié)此次噴泉設(shè)計(jì)是經(jīng)過對(duì)多個(gè)地方的噴泉的仔細(xì)觀察，以及網(wǎng)絡(luò)上的資料，總結(jié)設(shè)計(jì)出來，運(yùn)用plc為核心來控制噴泉的。本論文介紹了plc