自動(dòng)噴泉PLC控制系統(tǒng)

1、摘 要自動(dòng)噴泉是近年來(lái)出現(xiàn)的一種園林建筑與花式觀賞相結(jié)合的一種產(chǎn)物。隨著可編程控制器在我國(guó)的迅速發(fā)展，對(duì)花式噴泉的控制要求也越來(lái)越高，使得越來(lái)越多的控制部分需要可編程控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)。自動(dòng)噴泉PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)首先分析了自動(dòng)噴泉的工作原理、控制要求，根據(jù)工藝要求，統(tǒng)計(jì)了自動(dòng)噴泉所需要的輸入和輸出端子，其中輸入點(diǎn)為6個(gè)，輸出點(diǎn)為16個(gè)，共計(jì)22個(gè)輸入輸出點(diǎn)。根據(jù)PLC的I/O點(diǎn)數(shù)和內(nèi)存容量選型原則，選擇了三菱FX2N-48MR繼電器型PLC作為自動(dòng)噴泉的控制器，同時(shí)選擇了其它電器元件，設(shè)計(jì)了PLC的外部接線圖。然后利用SFC（Sequential Function Chart，順序功能圖）圖法設(shè)計(jì)了

2、自動(dòng)噴泉的程序梯形圖。為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性，運(yùn)用三菱GX Developer仿真軟件進(jìn)行程序仿真。仿真結(jié)果證明，設(shè)計(jì)能夠有效的保證自動(dòng)噴泉的準(zhǔn)確性、快速性、安全性，滿足工藝要求，具有一定的應(yīng)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：噴泉；PLC;控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì)目 錄1 緒論11.1 課題的背景及意義11.2 噴泉控制的現(xiàn)狀11.3 本文的主要內(nèi)容22 自動(dòng)噴泉硬件設(shè)計(jì)32.1 自動(dòng)噴泉設(shè)計(jì)要求32.2 I/O點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)4 2.2.1 輸入點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)4 2.2.2 輸出點(diǎn)統(tǒng)計(jì)42.3 PLC的選型及參數(shù)介紹5 2.3.1 PLC的介紹5 2.3.2 PLC的選擇5 2.3.3 PLC FX2N-48MR參數(shù)介紹52.4 I/

3、O總分配及自動(dòng)噴泉原理圖6 2.4.1 PLC的I/O總分配6 2.4.2 自動(dòng)噴泉的原理圖63 自動(dòng)噴泉的軟件設(shè)計(jì)83.1 編程方法的選擇83.2 自動(dòng)噴泉流程圖83.3 PLC控制程序設(shè)計(jì)94 上位機(jī)組態(tài)監(jiān)控軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)104.1 組態(tài)監(jiān)控軟件選擇104.2 上位監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)104.3 實(shí)現(xiàn)效果11結(jié)束語(yǔ)15參考文獻(xiàn)16致 謝17附 錄18附錄A 梯形圖181 緒論1.1 課題的背景及意義隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，微電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)也得到了迅速發(fā)展，交流變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入個(gè)嶄新的時(shí)代，其應(yīng)用越來(lái)越廣。而隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快和人口大量集聚，環(huán)境越來(lái)越重要，好的環(huán)境能

4、使心身愉快，做事效率提高。其中噴泉可以濕潤(rùn)周?chē)諝猓瑴p少塵埃，降低氣溫。噴泉的細(xì)小水珠同空氣分子撞擊，能產(chǎn)生大量的負(fù)氧離子，有益于改善社區(qū)面貌和增進(jìn)居民身心健康。人們對(duì)噴泉的造景功能、娛樂(lè)功能、環(huán)保功能認(rèn)識(shí)的提高，開(kāi)拓了噴泉的應(yīng)用范圍。我們可以看到：適宜于喜慶節(jié)日、大型群眾集會(huì)的廣場(chǎng)噴泉和城市主題雕塑?chē)娙?，其水造型往往是?jiǎn)捷、明快、莊重、大方，給予人們團(tuán)結(jié)進(jìn)取，凝聚向上的感受。在商業(yè)廣場(chǎng)、購(gòu)物中心以及一些景點(diǎn)的大型激光彩色音樂(lè)噴泉，其動(dòng)感十足的“水表演”，既歡快、跳躍，又抒情、富有詩(shī)意的“水舞蹈”，有些噴泉配之以水幕電影，給人們以變幻無(wú)窮，絢麗多姿的視聽(tīng)效果。河、湖自然水面上噴水高度超過(guò)百米的

5、高水柱噴泉，其雄偉、壯觀的水造型往往成為這個(gè)城市或旅游景點(diǎn)的特征之一。噴泉進(jìn)入了住宅小區(qū)，多與建筑小品和雕塑相映、相伴，既有中、老年人們喜愛(ài)的幽靜、典雅的風(fēng)格，也有適于兒童嬉水，趣味十足的形式。松弛、舒適的環(huán)境氛圍給人們愉悅的感受。商場(chǎng)內(nèi)、酒樓里的噴泉小巧、別致，既調(diào)節(jié)了室內(nèi)小氣候，又增添了畫(huà)意。依托大型建筑物和自然地形建成的人工瀑布及溢水造景給人們以清新和另有韻味的感受。噴泉在電視轉(zhuǎn)播廳和大型歌舞上頻頻出現(xiàn)，調(diào)諧得當(dāng)?shù)乃魏嫱兄莩龅男Ч?。精巧的微型噴泉進(jìn)入了辦公室和居室，給室內(nèi)增添了動(dòng)態(tài)的裝飾。噴泉是藝術(shù)和技術(shù)的結(jié)合物，建筑藝術(shù)、園林藝術(shù)、美術(shù)以至引伸到人文學(xué)、文學(xué)藝術(shù)、音樂(lè)藝術(shù)等都能蘊(yùn)含

6、到噴泉的設(shè)計(jì)、創(chuàng)作中。不少成功的作品都注意噴泉的設(shè)計(jì)風(fēng)格與周邊的環(huán)境、建筑物風(fēng)格的協(xié)調(diào)一致，注意當(dāng)?shù)厝宋摹⑽幕睦?，所以好的方案設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的，它是成功的起點(diǎn)。1.2 噴泉控制的現(xiàn)狀在噴泉方案的制作上，短短的幾年時(shí)間就從手工制圖發(fā)展到photo shop圖片再發(fā)展到三維動(dòng)畫(huà)制作的光盤(pán)描繪的動(dòng)態(tài)噴水方案，計(jì)算機(jī)技術(shù)極大地豐富和開(kāi)拓了人們的思維空間?？焖?、直觀、便于保存、易于修改的優(yōu)點(diǎn)很快地就被建設(shè)方接受，成為噴泉設(shè)計(jì)方案招投標(biāo)的必備內(nèi)容。噴泉的專用產(chǎn)品，設(shè)備也在不斷地更新?lián)Q代，新材料、新技術(shù)的采用，環(huán)保型的產(chǎn)品更加安全、可靠，售后服務(wù)周到、及時(shí)，這些都為噴泉的良性發(fā)展提供了技術(shù)支撐，使得大多數(shù)

7、的噴泉在美化環(huán)境之外，還發(fā)揮了良好的生態(tài)效應(yīng)社會(huì)效益和廣告效應(yīng)等間接的經(jīng)濟(jì)效益。噴泉走出公園、園林的圍墻和廣場(chǎng)的中心，深入延伸到人們的各個(gè)社會(huì)活動(dòng)場(chǎng)所。專業(yè)技術(shù)人員把計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)，以及聲、光、電、霧、火、激光、音樂(lè)、水幕電影等學(xué)科的技術(shù)應(yīng)用到噴泉之中，把噴泉行業(yè)的技術(shù)水平推上了一個(gè)新的層面，開(kāi)拓了廣闊的應(yīng)用空間，噴泉行業(yè)得到了快速發(fā)展。2001年中國(guó)建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)、給水排水設(shè)備分會(huì)成立了水景噴泉專業(yè)委員會(huì)，行業(yè)組織為城鎮(zhèn)、園林的主管部門(mén)、設(shè)計(jì)院、所及專業(yè)生產(chǎn)廠商、公司提供服務(wù)，促進(jìn)噴泉行業(yè)健康有序地發(fā)展。一些大學(xué)和中專的建筑、園林專業(yè)也開(kāi)設(shè)了水景、噴泉課程，為噴泉行業(yè)的今后發(fā)展提供了

8、知識(shí)儲(chǔ)備。噴泉行業(yè)的發(fā)展進(jìn)入到一個(gè)新的階段。1.3 本文的主要內(nèi)容根據(jù)生活當(dāng)中出現(xiàn)的一些情況，以花式噴泉為研究對(duì)象，結(jié)合了大量資料及文獻(xiàn)，研究噴泉的控制問(wèn)題，整理出一套可行性較高的噴泉控制系統(tǒng)。系統(tǒng)的研究?jī)?nèi)容主要包括了噴泉的發(fā)展情況及所存在的一系列問(wèn)題；噴泉控制系統(tǒng)的組成；I/O點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)；噴泉的軟件設(shè)計(jì)；仿真與調(diào)式等。設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)共分4章。 第1章 緒論，主要介紹了自動(dòng)噴泉控制的現(xiàn)狀和背景意義。 第2章 自動(dòng)噴泉的硬件設(shè)計(jì)，主要介紹了自動(dòng)噴泉控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，主要寫(xiě)了自動(dòng)噴泉的工作原理、I/O點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)、PLC的選型和PLC的外部接線圖設(shè)計(jì)。 第3章 自動(dòng)噴泉的軟件設(shè)計(jì)，主要介紹了自動(dòng)噴泉的流程

9、圖、I/O口總分配、單獨(dú)的花樣設(shè)計(jì)。 第4章 仿真與調(diào)式，主要介紹了仿真軟件的使用方法與仿真結(jié)果。2 自動(dòng)噴泉硬件設(shè)計(jì)2.1 自動(dòng)噴泉設(shè)計(jì)要求該噴泉噴頭分布如圖1所示，共16個(gè)噴頭，圓形噴泉中心一個(gè)噴頭，外圍三個(gè)圈每個(gè)圈5個(gè)噴頭，相互之間與圓心72度角均勻分布。每個(gè)圈上的噴頭由一個(gè)輸出口控制分別對(duì)應(yīng)Y0Y3。本次設(shè)計(jì)噴頭由燈光代替。圖1 模擬圖有16個(gè)彩燈代表16個(gè)噴頭，有4個(gè)選按鈕，采用PLC進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)四種以上的自動(dòng)噴泉花樣。該自動(dòng)噴泉有四種噴泉花樣可共選擇：（1）花樣選擇開(kāi)關(guān)在位置1時(shí)，按下啟動(dòng)擇按鈕后，4號(hào)噴頭噴水，延遲3s后，3號(hào)噴頭噴水，再延遲3s后，2號(hào)噴頭噴水，又延遲3s后，

10、1號(hào)噴頭噴水。15s后，如果為單步工作方式，則停下來(lái)。如果為連續(xù)工作方式，則繼續(xù)循環(huán)下去。（2）花樣選擇開(kāi)關(guān)在位置2時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕后，1號(hào)噴頭噴水，延遲3s后，2號(hào)噴頭噴水，再延遲3s后，3號(hào)噴頭噴水，又延遲3s后，4號(hào)噴頭噴水。15s后，如果為單步工作方式，則停下來(lái)。如果為連續(xù)工作方式，則繼續(xù)循環(huán)下去。（3）花樣選擇開(kāi)關(guān)在位置3時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕后，1號(hào)、3號(hào)噴頭同時(shí)噴水，延遲3s后，2號(hào)、4號(hào)噴頭同時(shí)噴水，1號(hào)、3號(hào)噴頭停止噴水。如此交替15s后，4組噴頭全噴水，30s后，如果為單步工作方式，則停下來(lái)。如果為連續(xù)工作方式，則繼續(xù)循環(huán)下去。（4）花樣選擇開(kāi)關(guān)在位置4時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕后，按照1

11、-2-3-4的順序，以此間隔2s噴水，然后一起噴水。30s后，按照1-2-3-4的順序，分別延遲3s依次停止噴水。再經(jīng)1s延遲時(shí)，按照4-3-2-1的順序，依次間隔3s噴水，然后一起噴水。30s后停止。如果為單步工作方式，則停下來(lái)。如果為連續(xù)工作方式，則繼續(xù)循環(huán)下去。2.2 I/O點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)2.2.1 輸入點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)自動(dòng)噴泉設(shè)計(jì)所需的輸入點(diǎn)分別為：?jiǎn)?dòng)開(kāi)關(guān)，占用1個(gè)輸入點(diǎn)；停止開(kāi)關(guān)，占用1個(gè)輸入點(diǎn)；工作方式1開(kāi)關(guān)，占用1個(gè)輸入點(diǎn)；工作方式開(kāi)關(guān)2，占1個(gè)輸入點(diǎn)；工作方式開(kāi)關(guān)3，占用1個(gè)輸入點(diǎn)；工作方式開(kāi)關(guān)4，占用1個(gè)輸入點(diǎn)；經(jīng)統(tǒng)計(jì)共有6個(gè)輸入點(diǎn)。具體輸入點(diǎn)統(tǒng)計(jì)如表1所示。表1 輸入點(diǎn)統(tǒng)計(jì)序號(hào)輸入點(diǎn)數(shù)

12、量1啟動(dòng)開(kāi)關(guān)12停止開(kāi)關(guān)13單步/連續(xù)開(kāi)關(guān)13工作方式1開(kāi)關(guān)14工作方式2開(kāi)關(guān)15工作方式3開(kāi)關(guān)16工作方式4開(kāi)關(guān)1共計(jì)72.2.2 輸出點(diǎn)統(tǒng)計(jì)自動(dòng)噴泉設(shè)計(jì)所需的輸出點(diǎn)分別為：輸出點(diǎn)是由16個(gè)噴頭組成的，經(jīng)統(tǒng)計(jì)共有16個(gè)輸出點(diǎn)。具體輸出點(diǎn)統(tǒng)計(jì)如表2所示。表2 輸出統(tǒng)計(jì)序號(hào)輸出點(diǎn)數(shù)量1噴頭112噴頭213噴頭314噴頭415噴頭516噴頭617噴頭718噴頭819噴頭9110噴頭10111噴頭11112噴頭12113噴頭13114噴頭14115噴頭15116噴頭161共計(jì)162.3 PLC的選型及參數(shù)介紹2.3.1 PLC的介紹編程控制器(Programmable Controller)是計(jì)算機(jī)

13、家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，簡(jiǎn)稱PLC，它主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過(guò)了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡(jiǎn)稱PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)(Personal Computer)的簡(jiǎn)稱混淆，所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱PLC,PLC自1966年出現(xiàn)，美國(guó)，日本，德國(guó)的可編程控制器質(zhì)量?jī)?yōu)良，功能強(qiáng)大。2.3.2 PLC的選擇 現(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的PLC有三菱、西門(mén)子、歐姆龍、松下等。三菱PLC結(jié)構(gòu)靈活、傳輸質(zhì)量高、速度快、帶寬

14、穩(wěn)定、范圍廣、成本低、適用面廣但是數(shù)據(jù)處理比西門(mén)子弱。 西門(mén)子PLC性能強(qiáng)大、可操作性強(qiáng)、有相配套的伺服系統(tǒng)和組態(tài)軟件但是價(jià)錢(qián)太高。 歐姆龍PLC歐姆龍編程軟件對(duì)符號(hào)地址的格式有要求，東歐的老機(jī)床器件符號(hào)輸進(jìn)去好多都不認(rèn)，按它的標(biāo)準(zhǔn)老圖的標(biāo)示都要變很不方便。松下PLC超小型尺寸，輕松擴(kuò)展，擴(kuò)展單元可直接連接到控制單元上、不需任何電纜。從I/O10點(diǎn)到最大I/O128點(diǎn)的選擇空間。本設(shè)計(jì)需要速度快穩(wěn)定同時(shí)從價(jià)格等方面考慮我們選擇三菱PLC本設(shè)計(jì)所使用的I/O口不是太多所以我們選擇三菱FX-2N-48MR型PLC。2.3.3 PLC FX2N-48MR參數(shù)介紹三菱PLC FX2N-48MR系列是F

15、X系列PLC家族中最先進(jìn)的系列。FX2N-48MR繼電器型PLC的輸入和輸出點(diǎn)數(shù)都是48個(gè)，其技術(shù)指標(biāo)包括一般技術(shù)指標(biāo)、電源技術(shù)指標(biāo)、輸入和輸出技術(shù)指標(biāo)，及功能技術(shù)指標(biāo)，具體的參數(shù)如下所示FX為三菱系列的名稱其具體參數(shù)如下。（1） 一般技術(shù)指標(biāo)：環(huán)境溫度，使用時(shí)為0至55攝氏度；環(huán)境濕度，一般以不結(jié)露為準(zhǔn)，使用時(shí)在35%至89%；抗噪音干擾，用噪音仿真器產(chǎn)生電壓為1000Vp-p、周期為30至100HZ的噪音，在此噪音干擾下PLC能夠正常工作；（2） 電源技術(shù)指標(biāo)：電源電壓一般為AC100至240V和50/60HZ。（3） 輸出技術(shù)指標(biāo)：輸出電壓為DC24V,輸入電流為7mA。（4） 技術(shù)功能

16、指標(biāo)：輸入輸出方式為批處理方式。2.4 I/O總分配及自動(dòng)噴泉原理圖2.4.1 PLC的I/O總分配通過(guò)PLC選型可知，設(shè)計(jì)采用三菱FX2N-48MR繼電器型PLC作為自動(dòng)噴泉的控制核心，根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)的統(tǒng)計(jì)可知，X0代表的是啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，用于系統(tǒng)啟動(dòng)；X5代表的是停止開(kāi)關(guān)，用于使運(yùn)行中的系統(tǒng)停止；X6代表單步/連續(xù)開(kāi)關(guān)，用于選擇是否循環(huán)；X1代表的是方式1的開(kāi)關(guān)，用于啟動(dòng)方式1；X2代表的是工作方式2的開(kāi)關(guān)，用于啟動(dòng)方式2；X3代表的是工作方式3的開(kāi)關(guān)，用于啟動(dòng)方式3；X4代表的是工作方式4的開(kāi)關(guān)用于啟動(dòng)方式4。輸出Y0Y3共用4點(diǎn)，其中Y0控制第一組噴頭，Y1控制第二組噴頭，Y2控制第3組噴頭

17、，Y3控制第4組噴頭，綜上所述，PLC的I/O分配表如表3所示。PLC的I/O總分配表見(jiàn)表3所示。表3 PLC的I/O總分配表序號(hào)名稱輸入點(diǎn)序號(hào)名稱輸出點(diǎn)0SB1X0001噴頭1-5Y0001SA2X0012噴頭6-10Y0012SA3X0023噴頭11-15Y0023SA4X0034噴頭16Y0034SA5X0045SB2X0056SA1X0062.4.2 自動(dòng)噴泉的原理圖PLC的原理圖和6個(gè)輸入點(diǎn)4個(gè)輸出點(diǎn)組成，輸入點(diǎn)SB1為啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，SB2為停止開(kāi)關(guān)，SA1為單步/連續(xù)開(kāi)關(guān)，SA2SA5為工作方式開(kāi)關(guān)，選用ZB2-BE101C型號(hào)的開(kāi)關(guān)，帶1個(gè)常開(kāi)觸點(diǎn)，額定工作特性交流下220V/3A，

18、自動(dòng)噴泉PLC的外部接線圖如圖2所示。圖2 PLC的外部接線3 自動(dòng)噴泉的軟件設(shè)計(jì)3.1 編程方法的選擇（1）經(jīng)驗(yàn)法：在PLC發(fā)展的初期，沿用了設(shè)計(jì)繼電器電路圖的方法來(lái)設(shè)計(jì)梯形圖，即在一些典型電路的基礎(chǔ)上，根據(jù)被控對(duì)象對(duì)控制系統(tǒng)的具體要求，不斷地修改和完善梯形圖。有時(shí)需要多次反復(fù)地調(diào)試和修改梯形圖，不斷地增加中間編程元件和輔助觸點(diǎn)，最后才能得到一個(gè)較為滿意的結(jié)果。這種方法沒(méi)有普遍的規(guī)律可以遵循，具有很大的試探性和隨意性，最后的結(jié)果不是惟一的，設(shè)計(jì)所用的時(shí)間、設(shè)計(jì)的質(zhì)量與設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)有很大的關(guān)系，所以有人把這種設(shè)計(jì)方法叫做經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法，它可以用于較簡(jiǎn)單的梯形圖的設(shè)計(jì)。（2）時(shí)序流程圖法：時(shí)序流程圖

19、法使首先畫(huà)出控制系統(tǒng)的時(shí)序圖（即到某一個(gè)時(shí)間應(yīng)該進(jìn)行哪項(xiàng)控制的控制時(shí)序圖），再根據(jù)時(shí)序關(guān)系畫(huà)出對(duì)應(yīng)的控制任務(wù)的程序框圖，最后把程序框圖寫(xiě)成 PLC 程序。時(shí)序流程圖法很適合于以時(shí)間為基準(zhǔn)的控制系統(tǒng)的編程方法。（3）邏輯代數(shù)法：由于電氣控制線路與邏輯代數(shù)有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，因此對(duì)開(kāi)關(guān)量的控制過(guò)程可用邏輯代數(shù)式表示、分析和設(shè)計(jì)。  基本設(shè)計(jì)步驟如下：根據(jù)控制要求列出邏輯代數(shù)表達(dá)式；對(duì)邏輯代數(shù)式進(jìn)行化簡(jiǎn)；根據(jù)化簡(jiǎn)后的邏輯代數(shù)表達(dá)式畫(huà)梯形圖。 （4）順序功能圖：順序功能圖是一種新的編程方法，常用來(lái)編寫(xiě)開(kāi)關(guān)量順序控制類程序。它包括闊步、路徑、轉(zhuǎn)換三個(gè)要素，也提供了一種組織程序的圖形方法。（5）S

20、FC圖法：按照生產(chǎn)工藝預(yù)先規(guī)定的順序，在各個(gè)輸入信號(hào)的作用下，根據(jù)內(nèi)部狀態(tài)和時(shí)間的順序，在生產(chǎn)過(guò)程中各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)地有秩序地進(jìn)行操作。綜上所述，通過(guò)對(duì)比比較可知，自動(dòng)噴泉設(shè)計(jì)采用SFC圖法作程序設(shè)計(jì)的語(yǔ)言，具有可讀性、易懂性。能夠比較直觀的展現(xiàn)程序的功能和設(shè)計(jì)的思路。3.2 自動(dòng)噴泉流程圖 自動(dòng)噴泉設(shè)計(jì)是主要用了跳轉(zhuǎn)指令完成過(guò)程循環(huán)的過(guò)程，用定時(shí)器定時(shí)實(shí)現(xiàn)噴頭之間的運(yùn)行，通過(guò)互鎖實(shí)現(xiàn)單獨(dú)的工作方式運(yùn)行不會(huì)出現(xiàn)多種方式共同運(yùn)行的情況。通電后，進(jìn)入工作狀態(tài)。如按下啟動(dòng)按鈕，噴泉裝置進(jìn)入準(zhǔn)備工作狀態(tài)，若不按，則回到初始狀態(tài)。如按下啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，噴泉按照設(shè)定的程序開(kāi)始運(yùn)行。如果按下停止按鈕，系統(tǒng)則停止運(yùn)

21、行，如果不按停止按鈕，系統(tǒng)則按照選擇的花樣繼續(xù)運(yùn)行下去直到按下停止按鈕。自動(dòng)噴泉流程圖如圖3所示。圖3 自動(dòng)噴泉流程圖3.3 PLC控制程序設(shè)計(jì)為了便于程序清晰明了，分別調(diào)用不同的四個(gè)花樣，采用了子程序調(diào)用指令（CALL P），并通過(guò)SRET返回原始指令。不同花樣的選擇采用手動(dòng)選擇開(kāi)關(guān)，內(nèi)部通過(guò)時(shí)間繼電器和輔助繼電器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制來(lái)完成各花樣內(nèi)的循環(huán)動(dòng)作。為了使系統(tǒng)能有單步/連續(xù)兩種工作方式，例如在花樣1中，當(dāng)時(shí)間繼電器計(jì)完18s后使T11的常開(kāi)觸點(diǎn)與單步/連續(xù)開(kāi)關(guān)X006的常開(kāi)和常閉觸點(diǎn)分別串聯(lián)。在X006的常閉觸點(diǎn)支路中，輸出M0，M0的常閉觸點(diǎn)分別串到各支路中，當(dāng)X006閉合時(shí)，即可實(shí)現(xiàn)

22、連續(xù)循環(huán)；在X006的常開(kāi)觸點(diǎn)支路中，輸出RST指令，使M11、M12、M13、M14復(fù)位，即可實(shí)現(xiàn)單步工作方式。同理，其他花樣中也以同樣的方式實(shí)現(xiàn)單步或連續(xù)工作的方式。梯形圖如圖4所示。圖4 單步/連續(xù)控制梯形圖 在花樣3中，使用M30的常閉觸點(diǎn)和時(shí)間繼電器T31結(jié)合實(shí)現(xiàn)互鎖，即當(dāng)噴頭2和4同時(shí)噴水時(shí)，噴頭1和3不噴水；反之，當(dāng)噴頭1和3同時(shí)噴水時(shí)，噴頭2和4不噴水。當(dāng)出現(xiàn)緊急情況時(shí)，請(qǐng)及時(shí)按下停止按鈕或關(guān)閉電源，立即停止工作。4 上位機(jī)組態(tài)監(jiān)控軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1 組態(tài)監(jiān)控軟件選擇組態(tài)軟件指一些數(shù)據(jù)采集與過(guò)程控制的專用軟件。它們是在自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)和開(kāi)發(fā)環(huán)境，能以靈活多樣的組

23、態(tài)方式（而不是編程方式）提供良好的用戶開(kāi)發(fā)界面和簡(jiǎn)捷的使用方法，其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊可以非常容易地實(shí)現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項(xiàng)功能，并能同時(shí)支持各種硬件廠家的計(jì)算機(jī)和I/O設(shè)備，與高可靠的工控計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組合，可向控制層和管理層提供軟、硬件的全部接口，進(jìn)行系統(tǒng)集成。組態(tài)軟件的特點(diǎn)：（1） 使用簡(jiǎn)單，用戶只需編寫(xiě)少量自己所需的控制算法代碼，甚至可以不寫(xiě)代碼。（2） 運(yùn)行可靠。（3） 提供數(shù)據(jù)采集設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序。（4） 提供自動(dòng)化應(yīng)用系統(tǒng)所需的軟件。（5） 強(qiáng)大的圖形設(shè)計(jì)工具。本設(shè)計(jì)的組態(tài)監(jiān)控軟件選擇三菱公司的編程軟件GT designer3。三菱觸摸屏編程軟件GT Designer 3是用于三菱

24、電機(jī)自動(dòng)化GOT1000系列圖形操作終端的畫(huà)面設(shè)計(jì)軟件，并且集成有GT Simulator3仿真軟件，具有仿真模擬的功能。 GT Designer3 進(jìn)行工程和畫(huà)面創(chuàng)建、圖形繪制、對(duì)象配置和設(shè)置、公共設(shè)置以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)鹊能浖?。GT Simulator3 在PC機(jī)上模擬GOT運(yùn)行的仿真軟件。4.2 上位監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)此設(shè)計(jì)選擇七個(gè)輸入點(diǎn)，分別為一個(gè)啟動(dòng)按鈕，一個(gè)停止按鈕，一個(gè)單步/連續(xù)按鈕，四個(gè)花樣選擇開(kāi)關(guān)。按下啟動(dòng)按鈕，噴泉控制裝置開(kāi)始工作，按下停止按鈕，噴泉控制裝置停止工作。噴泉的工作方式由花樣選擇開(kāi)關(guān)和單步、連續(xù)開(kāi)關(guān)決定。當(dāng)單步、連續(xù)開(kāi)關(guān)在單步控制時(shí)，噴泉只能按照花樣選擇開(kāi)關(guān)設(shè)置得方式運(yùn)

25、行一個(gè)循環(huán)。上位監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)圖如下。圖5 上位監(jiān)控系統(tǒng)主界面4.3 實(shí)現(xiàn)效果按下開(kāi)始按鈕X0，噴泉進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)。噴泉啟動(dòng)狀態(tài)效果圖如下。 圖6 噴泉啟動(dòng)狀態(tài)效果圖花樣選擇開(kāi)關(guān)用于選擇噴泉得噴水花樣，共設(shè)計(jì)4種噴水花樣:第一種，花樣選擇開(kāi)關(guān)在位置1時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕后，4號(hào)噴頭噴水，延遲3s后，3號(hào)噴頭噴水，再延遲3s后，2號(hào)噴頭噴水，又延遲3s后，1號(hào)噴頭噴水。15s后，如果為單步工作方式，則停下來(lái)。如果為連續(xù)工作方式，則繼續(xù)循環(huán)下去。第二種，花樣選擇開(kāi)關(guān)在位置2時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕后，1號(hào)噴頭噴水，延遲3s后，2號(hào)噴頭噴水，再延遲3s后，3號(hào)噴頭噴水，又延遲3s后，4號(hào)噴頭噴水。15s后，如果為單

26、步工作方式，則停下來(lái)。如果為連續(xù)工作方式，則繼續(xù)循環(huán)下去。第三種，花樣選擇開(kāi)關(guān)在位置3時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕后，1號(hào)、3號(hào)噴頭同時(shí)噴水，延遲3s后，2號(hào)、4號(hào)噴頭同時(shí)噴水，1號(hào)、3號(hào)噴頭停止噴水。如此交替15s后，4組噴頭全噴水，30s后，如果為單步工作方式，則停下來(lái)。如果為連續(xù)工作方式，則繼續(xù)循環(huán)下去。第四種，花樣選擇開(kāi)關(guān)在位置4時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕后，按照1-2-3-4的順序，以此間隔2s噴水，然后一起噴水。30s后，按照1-2-3-4的順序，分別延遲3s依次停止噴水。再經(jīng)1s延遲時(shí)，按照4-3-2-1的順序，依次間隔3s噴水，然后一起噴水。30s后停止。如果為單步工作方式，則停下來(lái)。如果為連續(xù)工作

27、方式，則繼續(xù)循環(huán)下去。圖7 第一組噴頭效果圖圖8 第二組噴頭效果圖圖9 第三組噴頭效果圖圖10 第四組噴頭效果圖圖11 四組噴頭效果圖結(jié)束語(yǔ)系統(tǒng)主要以可編程控制器PLC強(qiáng)大的控制功能，實(shí)現(xiàn)了利用可編程控制器和變頻器控制花式噴泉的功能，具有接線簡(jiǎn)單、編程直觀、擴(kuò)展容易等特點(diǎn)。當(dāng)花式噴泉的功能增加時(shí)，只需增加相應(yīng)程序以及輸出的功能，要改動(dòng)的地方也較少，調(diào)試結(jié)果表明，在適應(yīng)性、靈活性、精確性和可靠性方面，都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，表明該設(shè)計(jì)方案是可行的。本次綜合實(shí)訓(xùn)基本上是成功的。但是對(duì)程序的應(yīng)用存在不夠好導(dǎo)致編程語(yǔ)句過(guò)長(zhǎng)。4種花樣不能自動(dòng)的轉(zhuǎn)換。必須再加一個(gè)程序把前四個(gè)程序連在一起才能實(shí)現(xiàn)四種程序的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。在設(shè)計(jì)過(guò)程中還使用了GX Simulator對(duì)控制程序進(jìn)行監(jiān)控和控制，由于之前沒(méi)有接觸過(guò)GX Simulator仿真，對(duì)于設(shè)計(jì)中仿真的建立，有許多地方設(shè)計(jì)的還不是很合理。設(shè)置時(shí)存在很多不理解不明確的地方。通過(guò)多次對(duì)程序的調(diào)試和改進(jìn)，終于達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。從最初的選題，開(kāi)題到完成設(shè)計(jì)。其間，查找資料，與同學(xué)交流，反復(fù)修改，每一個(gè)過(guò)程都是對(duì)自己能力的一次檢驗(yàn)和充實(shí)。通過(guò)這次實(shí)踐，對(duì)PLC的用途及工作原理有了很大