基于PLC編程的花式噴泉畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）PAGE IV摘 要在游人和居民經(jīng)常光顧的場(chǎng)所，如公園、廣場(chǎng)、旅游景點(diǎn)及一些知名建筑前，經(jīng)常會(huì)修建一些噴泉供人們休閑、觀賞。這些噴泉按一定的規(guī)律改變噴水式樣，如果再與五顏六色的燈光相配合，在和諧優(yōu)雅的音樂(lè)中，更使人心曠神怡，流連忘返。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)。使用PLC控制花式噴泉，具有使用方便，運(yùn)行可靠，控制程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。用梯形圖方法編程，可以使設(shè)計(jì)思路清晰，編程簡(jiǎn)便.若需要改變噴水花樣和噴水時(shí)間，設(shè)計(jì)方案不必作很大調(diào)整，只要把控制程序作相應(yīng)的修改，即可實(shí)現(xiàn)控制目的。本

2、設(shè)計(jì)講述的是如何利用PLC控制噴泉噴水方式，產(chǎn)生各樣的樣式，并給出了花式噴泉的噴水花樣，選擇西門(mén)子的PLC作為控制器，分配了種噴水花樣下PLC的I/O接口、設(shè)計(jì)了PLC的外部接線圖及控制梯形圖，同時(shí)用MCGS組態(tài)軟件完成了花式噴泉系統(tǒng)人機(jī)界面的設(shè)計(jì)，通過(guò)人機(jī)屏面和西門(mén)子PLC之間的通訊，實(shí)現(xiàn)了小型噴泉系統(tǒng)基于PLC監(jiān)控。關(guān)鍵詞: PLC，噴泉，控制系統(tǒng)，組態(tài)湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）PAGE ABSTRACTThe place which patronizes frequently in the tourist and there resident, before like the pa

3、rk, the square, the scenic site and some well-known constructions, will construct some eruptive fountains to supply the people leisure, watching frequently. These eruptive fountains according to certain rule change spraying of water model, if coordinates again with the colorful light, in with the ha

4、rmonious graceful music, causes the human to be completely relaxed, forgets to return. As the rapid development of the programmable logic controller, it has been appied in the control field to meet the more and more demanding. With the advantages such as its high reliability and easy of use, it can

5、simplify the design logic and programming. When controlment demand changing, the user just need to adapt the program, avoiding modify the design plan if needs to change the pattern and time of fountains. What this article narrated is how using the PLC control eruptive fountain spraying of water way,

6、 has all kinds styles. Fore patterns of the fountain were given. The distribution of PLC is input/output interface was described under those patterns. The external hookup and ladder diagrams were designed also in this paper. The configuration realization of the system was introduced. Configuration d

7、ynamic simulation was completed by communicating the configuration software and the PLC hardware of SIEMENS.Keywords: PLC，eruptive fountain，control system，Configuration目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc325135806 摘 要 PAGEREF _Toc325135806 h I HYPERLINK l _Toc325135807 ABSTRACT PAGEREF _Toc325135807

8、 h II HYPERLINK l _Toc325135808 第1章 緒論 PAGEREF _Toc325135808 h 5 HYPERLINK l _Toc325135809 1.1 課題研究背景 PAGEREF _Toc325135809 h 5 HYPERLINK l _Toc325135810 1.2 課題設(shè)計(jì)目的和意義 PAGEREF _Toc325135810 h 5 HYPERLINK l _Toc325135811 1.3 課題設(shè)計(jì)內(nèi)容 PAGEREF _Toc325135811 h 6 HYPERLINK l _Toc325135812 第2章 系統(tǒng)控制方案的確定 PAG

9、EREF _Toc325135812 h 8 HYPERLINK l _Toc325135813 2.1 花式噴泉的概述 PAGEREF _Toc325135813 h 8 HYPERLINK l _Toc325135814 2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本步驟 PAGEREF _Toc325135814 h 9 HYPERLINK l _Toc325135815 2.3 系統(tǒng)控制方案 PAGEREF _Toc325135815 h 10 HYPERLINK l _Toc325135816 2.4 花式噴泉控制系統(tǒng)的原理圖 PAGEREF _Toc325135816 h 12 HYPERLINK l _T

10、oc325135817 2.4.1 多花樣噴泉設(shè)計(jì)原理 PAGEREF _Toc325135817 h 12 HYPERLINK l _Toc325135818 2.4.2 多花樣噴泉設(shè)計(jì)原理圖 PAGEREF _Toc325135818 h 13 HYPERLINK l _Toc325135819 第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc325135819 h 14 HYPERLINK l _Toc325135820 3.1 可編程控制器（PLC）的選擇 PAGEREF _Toc325135820 h 14 HYPERLINK l _Toc325135821 3.1.1 PLC概述 P

11、AGEREF _Toc325135821 h 14 HYPERLINK l _Toc325135822 3.1.2 PLC的選型 PAGEREF _Toc325135822 h 14 HYPERLINK l _Toc325135823 3.2 開(kāi)關(guān)量輸入模塊的選擇 PAGEREF _Toc325135823 h 16 HYPERLINK l _Toc325135824 3.2.1 開(kāi)關(guān)量輸入模塊的選擇 PAGEREF _Toc325135824 h 16 HYPERLINK l _Toc325135825 3.2.2 開(kāi)關(guān)量輸出模塊的選擇 PAGEREF _Toc325135825 h 16

12、HYPERLINK l _Toc325135826 3.3 水泵的選型 PAGEREF _Toc325135826 h 17 HYPERLINK l _Toc325135827 3.4 噴頭的選擇 PAGEREF _Toc325135827 h 18 HYPERLINK l _Toc325135828 3.4.1 噴頭的介紹 PAGEREF _Toc325135828 h 18 HYPERLINK l _Toc325135829 3.4.2 各種噴頭的選擇 PAGEREF _Toc325135829 h 19 HYPERLINK l _Toc325135830 3.5 電磁閥的選型 PAGER

13、EF _Toc325135830 h 21 HYPERLINK l _Toc325135831 3.6 彩燈選型 PAGEREF _Toc325135831 h 22 HYPERLINK l _Toc325135832 第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc325135832 h 24 HYPERLINK l _Toc325135833 4.1 I/O分配表 PAGEREF _Toc325135833 h 24 HYPERLINK l _Toc325135834 4.2 I/O接線圖 PAGEREF _Toc325135834 h 24 HYPERLINK l _Toc32513583

14、5 4.3 花式噴泉控制系統(tǒng)流程圖 PAGEREF _Toc325135835 h 25 HYPERLINK l _Toc325135836 4.3.1 花式噴泉控制系統(tǒng)操作說(shuō)明 PAGEREF _Toc325135836 h 25 HYPERLINK l _Toc325135837 4.3.2 花式噴泉控制系統(tǒng)的外部接線圖 PAGEREF _Toc325135837 h 26 HYPERLINK l _Toc325135838 4.4 梯形圖設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc325135838 h 26 HYPERLINK l _Toc325135839 4.5 組態(tài)監(jiān)控設(shè)計(jì) PAGEREF _

15、Toc325135839 h 26 HYPERLINK l _Toc325135840 4.5.1 MCGS工控組態(tài)軟件的簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc325135840 h 26 HYPERLINK l _Toc325135841 4.5.2 制作工程畫(huà)面 PAGEREF _Toc325135841 h 27 HYPERLINK l _Toc325135842 4.5.3 變量的定義 PAGEREF _Toc325135842 h 29 HYPERLINK l _Toc325135843 4.5.4 變量的連接 PAGEREF _Toc325135843 h 31 HYPERLINK l _

16、Toc325135844 4.5.5 程序運(yùn)行組態(tài)監(jiān)控 PAGEREF _Toc325135844 h 33 HYPERLINK l _Toc325135845 結(jié) 論 PAGEREF _Toc325135845 h 37 HYPERLINK l _Toc325135846 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc325135846 h 38 HYPERLINK l _Toc325135847 致 謝 PAGEREF _Toc325135847 h 39 HYPERLINK l _Toc325135848 附 錄 PAGEREF _Toc325135848 h 40湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）P

17、AGE 89 緒論1.1 課題研究背景 隨著城市化進(jìn)程的加速，花式噴泉可以在人們周?chē)S處可見(jiàn)。比如廣場(chǎng)，大廈，小區(qū)等?；ㄊ絿娙侨嗽煨夂?，在炎熱的夏日可以起到增濕和降溫的作用；也為水體充氧，有利于水體增加自凈能力，起到防止水體黑臭的作用。人們經(jīng)常看到噴泉按一定的規(guī)律噴水,景色迷人; 花式噴泉運(yùn)行的靈活性是評(píng)價(jià)花式噴泉優(yōu)劣的關(guān)鍵，而這與花式噴泉的控制系統(tǒng)息息相關(guān)?；ㄊ絿娙梢愿鶕?jù)自己的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出各種各樣的花樣，加上燈光，能給人有種不錯(cuò)的視覺(jué)享受。傳統(tǒng)的噴泉控制采用單片機(jī)控制原理，通過(guò)可控硅作為功率開(kāi)關(guān)元件，完成對(duì)潛水泵間歇工作的控制，可實(shí)現(xiàn)各種花式的噴水，但是這種控制系統(tǒng)在實(shí)踐中存在以下缺點(diǎn)

18、：由于可控硅承受過(guò)電壓、過(guò)電流的能力差，因而不能長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行；需要配置較多的保護(hù)電路；程序的增減、修改和運(yùn)行監(jiān)視不靈活；抗干擾能力差；功率因數(shù)較低等。為有效解決上述問(wèn)題，確保控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行，我們就可以采用PLC 控制。1985年國(guó)際電子委員會(huì)（IEC）對(duì)PLC的定義如下：PLC是自動(dòng)控制技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)于一體的一種新型工業(yè)控制裝置，已躍居工業(yè)自動(dòng)化三大支柱（PLC、ROBOT、CAD/CAM）的首位。可編程控制器，簡(jiǎn)稱(chēng)PLC。它在集成電路、計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型工業(yè)控制設(shè)備。具有1.可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)；2.設(shè)計(jì)、安裝容易；3.維修工作量少；4.功能強(qiáng)、通用性好；5

19、.開(kāi)發(fā)周期短、成功率高；6.體積小、重量輕、功耗底等特點(diǎn)。具有功能強(qiáng)、可靠性高、配置靈活、使用方便以及體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化控制的各個(gè)領(lǐng)域，并已成為工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的支柱產(chǎn)品。與繼電觸發(fā)器系統(tǒng)相比系統(tǒng)更加可靠；價(jià)格上能與繼電接觸器控制系統(tǒng)競(jìng)爭(zhēng)；易于在現(xiàn)場(chǎng)變更程序；便于使用、維修、維護(hù)；能直接推動(dòng)電磁閥、接觸器與之相當(dāng)?shù)膱?zhí)行機(jī)構(gòu)；能向中央執(zhí)行機(jī)構(gòu)。因此，進(jìn)行花式噴泉的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可以推動(dòng)噴泉行業(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。1.2 課題設(shè)計(jì)目的和意義 近年來(lái)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，物質(zhì)生活水平的提高促使著人們迫切的追求更高的生活享

20、受，于是大大小小的公園如雨后春筍般出現(xiàn)在新的城市規(guī)劃中，其中必然會(huì)修建一些噴泉供人們休閑、觀賞。這些噴泉按一定的規(guī)律改變噴水式樣，如果再與五顏六色的燈光相配合，在和諧優(yōu)雅的音樂(lè)中，更是令人心曠神怡，流連忘返。其中PLC控制的花式噴泉更是作為佼佼者，以其簡(jiǎn)單的操作方法和絢爛的視覺(jué)效果飽受人們的稱(chēng)贊。而通過(guò)用PLC設(shè)計(jì)花式噴泉，熟悉掌握了PLC編程和程序調(diào)試方法。進(jìn)一步了解PLC的I/O連接。進(jìn)一步熟悉定時(shí)移位的編程指令的應(yīng)用，學(xué)習(xí)電氣可編程中的基本實(shí)驗(yàn)器件及PLC編程等的綜合應(yīng)用。鞏固和加深對(duì)PLC編程控制器的理解和應(yīng)用。掌握硬件實(shí)驗(yàn)裝置的方法。1.3 課題設(shè)計(jì)內(nèi)容 本設(shè)計(jì)將在以下幾個(gè)方面對(duì)花式

21、噴泉的控制系統(tǒng)進(jìn)行研究和論證。（1）花式噴泉控制系統(tǒng)的組成本設(shè)計(jì)的多花樣噴泉采用西門(mén)子編程軟件進(jìn)行PLC編程，利用PLC的工作原理，結(jié)合按鈕、開(kāi)關(guān)、電源電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，將軟件和硬件有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，使得系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)多花樣噴泉各種模式的變化以及控制。（2）花式噴泉的控制任務(wù)和要求本設(shè)計(jì)以花式噴泉為研究對(duì)象，采用PLC作為噴泉的控制器，對(duì)花樣噴泉控制系統(tǒng)總體功能進(jìn)行分析，提出對(duì)噴泉硬件的各組成模塊及詳細(xì)的硬件模塊設(shè)計(jì)方案，并對(duì)控制方式進(jìn)行設(shè)計(jì)和程序的編寫(xiě)。要求設(shè)計(jì)要求畫(huà)出本系統(tǒng)的控制系統(tǒng)框圖，硬件接線圖；對(duì)硬件部分進(jìn)行選型（包括PLC、各種傳感器及其外圍設(shè)備、數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器件等）；編寫(xiě)和調(diào)試控制程序

22、。（3）花式噴泉的硬件系統(tǒng)的配置本課題選擇S7-200作為控制器，S7-200 PLC系統(tǒng)是緊湊型可編程控制器，它能夠滿足各種設(shè)備的自動(dòng)化控制需求。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制，應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛。德國(guó)SIMATIC （西門(mén)子）公司的S7-200PLC，具有以下優(yōu)點(diǎn)： 1、A/D、D/A轉(zhuǎn)換精度及轉(zhuǎn)換速度高，一個(gè)模擬量模塊帶3路A/D，1路D/A，A/D、D/A轉(zhuǎn)換速度高為125us，為保證系統(tǒng)的采樣、控制精度及調(diào)節(jié)速度提供了基本的物理?xiàng)l件。其他廠家PLC的模擬量模塊的A/D、D/A轉(zhuǎn)換速度均為ms級(jí)，不具備必要條件，而且S7-200PLC的模擬量模塊的價(jià)格不過(guò)300

23、人民幣，為同類(lèi)最低，因此具有很好的性能價(jià)格比；2、CPU運(yùn)算速度快，0.37us/位，指令豐富：具有浮點(diǎn)運(yùn)算、指針運(yùn)算、中斷、通訊響應(yīng)、PID運(yùn)算、PWM脈沖輸出等功能，存儲(chǔ)容量大，充分適應(yīng)現(xiàn)代控制技術(shù)，如最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制、變結(jié)構(gòu)控制等控制算法的要求；3、輸入/輸出點(diǎn)多、響應(yīng)快， 24輸入/16，每點(diǎn)可設(shè)置濾波參數(shù)，4個(gè)20KHz高速計(jì)數(shù)器，2個(gè)高速輸出口，適應(yīng)實(shí)時(shí)控制的要求；4、通訊組網(wǎng)能力強(qiáng)，配有2個(gè)232/485通訊口，可方便連接232/485/422等通訊接口，適應(yīng)監(jiān)控系統(tǒng)的要求；5、可靠性高，將CPU模塊，輸入/輸出IO模塊，通訊模塊高度集成一體，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，使用方便。事實(shí)證明S7

24、-200PLC可編程序控制器完全滿足花式噴泉系統(tǒng)的要求，具有較好的性能1 崔元明.可編程器件應(yīng)用導(dǎo)論 J.清華大學(xué)出版社,2000.。（4）花式噴泉控制系統(tǒng)軟件MCGS的應(yīng)用2 嚴(yán)盈富 監(jiān)控組態(tài)軟件與PLC入門(mén).北京：人民郵電出版社，2006.2在本設(shè)計(jì)中選用了目前運(yùn)用最多的plc編程語(yǔ)言梯形圖，梯形圖的編程能直觀明了的設(shè)計(jì)花式噴泉控制的要求，梯形圖的編寫(xiě)運(yùn)用西門(mén)子STEP7編程軟件，此軟件支持S7-200PLC，并且具有強(qiáng)大的診斷功能，能更快的查找出故障的原因，從而大大縮短了維修時(shí)間。組態(tài)軟件的選擇為MCGS，MCGS組態(tài)軟件可用于花式噴泉設(shè)計(jì)，MCGS全中文工業(yè)自動(dòng)化控制組態(tài)軟件是一套32

25、位工控組態(tài)軟件。它的主要特點(diǎn)有：延續(xù)性和可擴(kuò)充性 使用MCGS工控組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)（包括硬件設(shè)備或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）或用戶需求發(fā)生改變時(shí)，不需作很多修改而方便地完成軟件的更新和升級(jí)；封裝性（易學(xué)易用）MCGS工控組態(tài)軟件所能完成的功能都用一種方便用戶使用的方法包裝起來(lái)，對(duì)于用戶，不需掌握太多的編程語(yǔ)言技術(shù)（甚至不需要編程技術(shù)），就能很好地完成一個(gè)復(fù)雜工程所要求的所有功能；通用性和可擴(kuò)充性每個(gè)用戶根據(jù)工程實(shí)際情況，利用MCGS工控組態(tài)軟件提供的底層設(shè)備（PLC、智能儀表、智能模塊、板卡、變頻器等）的設(shè)備驅(qū)動(dòng)、開(kāi)放式的數(shù)據(jù)庫(kù)和畫(huà)面制作工具，就能完成一個(gè)具有動(dòng)畫(huà)效果、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)和曲

26、線并存、具有網(wǎng)絡(luò)功能的工程，不受行業(yè)限制。第2章 系統(tǒng)控制方案的確定 2.1 花式噴泉的概述 噴泉是一種將水或其他液體經(jīng)過(guò)一定壓力通過(guò)噴頭灑出來(lái)具有一定形狀的組合體，提供水壓的一般為水泵?，F(xiàn)代城市中的噴泉形式已十分豐富。隨著構(gòu)筑物的大小及水壓等的變化，噴泉或高或低、或珠或霧，精彩紛呈?？煞譃橐韵?種3 王克強(qiáng) 音樂(lè)噴泉概述 M ，太原：太原理工大學(xué)出版社，20063：（1）普通噴泉只有簡(jiǎn)單的幾種固定水型及燈光，隨著電源的開(kāi)閉而控制噴泉的運(yùn)行、水型和燈光開(kāi)關(guān)。一般為早期產(chǎn)品或只用于裝飾性噴泉時(shí)使用，其特點(diǎn)是 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，效果單一。（2）普通程控噴泉按照池中幾種噴嘴系統(tǒng)，在程序控制器中編制幾種控制程

27、序，通過(guò)程控器發(fā)出控制信號(hào)控制低壓繼電器，再由繼電器控制水泵交流接觸器， 使水型及燈光有幾種交替的變化樣式，這種控制也可以用多路時(shí)間繼電器、同步控制器、PLC 或帶有 PLC 功能人機(jī)界面替代。 普通噴泉造價(jià)低，檔次不高，效果也不盡令人滿意，此一般應(yīng)用于中小型噴泉。（3）跳跳噴泉又名光亮泉，是一種高科技水景藝術(shù)，水形似根根晶瑩透徹地冰柱，一條條、一串串飛向空中，輕舞飛揚(yáng)，不濺不散。如果是一對(duì)跳跳泉，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)對(duì)跳、中對(duì)跳、 短對(duì)跳、錯(cuò)位跳等，令人目不暇接。如果安裝的個(gè)數(shù)多于兩個(gè)，編制程序后還可以增加追逐、跟蹤等功能。（4）游戲噴泉 游戲噴泉是一種互動(dòng)式噴泉，人們可以融入噴泉水景中進(jìn)行各種戲水活動(dòng)

28、，如穿過(guò)由彩虹狀水型形成的隧道彩虹飛渡；由水型形成的矩陣迷宮迷宮泉；還 可以實(shí)現(xiàn)水炮打靶靶泉；人在噴泉上走時(shí)突然冒出噴泉水雷泉；池邊安裝受話器，用吶喊聲音大小，來(lái)變頻控制噴泉水柱的高低喊泉；以及用腳踩鋼琴鍵發(fā) 出音符的同時(shí)噴出高低對(duì)應(yīng)的水柱琴音泉；通過(guò)觸摸改變水柱的顏色或水流方向、形態(tài)、產(chǎn)生水霧、氣泡甚至跳出彩球和獎(jiǎng)品等的各種噴泉，給人帶來(lái)輕松愉悅的 心情。游戲噴泉只根據(jù)游人的動(dòng)作發(fā)生反應(yīng)，這種反應(yīng)具有不確定性，因此增強(qiáng)了娛樂(lè)性和參與性的氛圍，給游人其樂(lè)無(wú)窮美好感受。（5）水珍珠噴泉利用特殊音波將水變成球體的噴水裝置和全頻高速閃光燈的視覺(jué)殘像效果組成的產(chǎn)品：水珍珠可在1秒鐘內(nèi)連續(xù)噴出50-60

29、顆大小的水珠，用專(zhuān)用全頻高速閃光燈 實(shí)現(xiàn)水珠懸浮在空中的動(dòng)人景象。這種全頻高速閃光燈和普通閃光燈不同，它可高速閃光，看起來(lái)與自然的室內(nèi)照明無(wú)兩樣。水珍珠與普通噴水不同，它不僅僅是單一 的空間裝飾，而且可在噴泉設(shè)施中利用水的視覺(jué)、觸覺(jué)效果，為人們提供藝術(shù)性和觀賞性。水珠大小、噴水形狀可據(jù)不同用途安裝在不同的地方。（6）跑泉跑泉是在多個(gè)一線排列的噴嘴上，利用PLC的程序控制每個(gè)噴嘴上安裝的噴泉專(zhuān)用電磁閥（電磁閥開(kāi)關(guān)速度達(dá) 10次/S 20次/S），將1020個(gè)噴嘴上的電磁閥 一起噴水，以 36個(gè)噴嘴為一組，當(dāng)后一組噴嘴開(kāi)啟時(shí)前一組噴嘴關(guān)閉，快速循環(huán)運(yùn)行形成奔跑的動(dòng)態(tài)噴泉。利用程序還可以做成跳動(dòng)波動(dòng)

30、的噴泉，效果令人有振奮進(jìn)取的心情。（7）搖擺泉搖擺噴泉一般由搖擺機(jī)和對(duì)稱(chēng)的兩組噴水管道及管道上多個(gè)噴嘴組成，搖擺機(jī)經(jīng)變頻調(diào)速后控制兩組管道轉(zhuǎn)動(dòng)，控制管道上噴出水柱的搖擺速度，形成如“ 鯤鵬展翅”、“光芒萬(wàn)丈”等橫向、縱向、斜向、三三搖擺造型噴泉，令人像是置身于虛無(wú)縹緲的境界，有心曠神怡的感受。在這個(gè)課題中我設(shè)計(jì)的是普通程控噴泉。2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本步驟 在花式噴泉控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中主要考慮以下幾點(diǎn)：1、在滿足功能要求及保證可靠、維護(hù)方便的前提下,力爭(zhēng)最佳的性能價(jià)格比的情況下選擇PLC的型號(hào)。2、確定I/O設(shè)備。根據(jù)花式噴泉控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的輸入、輸出設(shè)備。常用的輸入設(shè)備有按鈕

31、、選擇開(kāi)關(guān)等，常用的輸出設(shè)備有指示燈等。3、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輸入輸出端子 的接線圖。4、設(shè)計(jì)花式噴泉系統(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（6）程序，這是整個(gè)花式噴泉系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心工作。5、根據(jù)要實(shí)現(xiàn)的花式噴泉的樣式繪制MCGS監(jiān)控界面圖。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，然后再進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行調(diào)試。2.3 系統(tǒng)控制方案花式噴泉系統(tǒng)的控制要求如下：1、按下啟動(dòng)按鈕，噴泉裝置開(kāi)始工作，按下停止按鈕，噴泉控制裝置停止工作。 2、噴泉工作方式由花樣選擇開(kāi)關(guān)和單步開(kāi)關(guān)決定。 3、當(dāng)單步開(kāi)關(guān)在單步位置時(shí)，噴泉只能按照花

32、樣選擇開(kāi)關(guān)設(shè)定的方式，運(yùn)行一個(gè)循環(huán)，否則就連續(xù)循環(huán)下去。 4、花樣選擇開(kāi)關(guān)用于選擇噴泉的噴水花樣，現(xiàn)考慮四種噴水花樣。 花樣1按下啟動(dòng)按鈕后，4號(hào)噴頭噴水，延時(shí)2秒后，3號(hào)噴頭噴水，在延時(shí)2秒后，2號(hào)噴頭噴水，再延時(shí)2S，1號(hào)噴水。15秒后，如果為單步工作方式，則停下來(lái)，否則繼續(xù)循環(huán)下去。如圖2.1：圖2.1 花樣1花樣2 按下啟動(dòng)按鈕后，1號(hào)噴頭噴水，延時(shí)2秒后，2號(hào)噴頭噴水，再延時(shí)2秒后，3號(hào)噴頭噴水，有延時(shí)2秒后，4號(hào)噴頭噴水。30秒后，如果為單步工作方式，則停下來(lái)，否則繼續(xù)循環(huán)下去。如圖2.2圖2.2 花樣2花樣3按下啟動(dòng)按鈕后，1號(hào)、3號(hào)噴頭同時(shí)噴水，延時(shí)3秒后，2號(hào)、4號(hào)噴頭噴水，

33、1號(hào)、3號(hào)噴頭停止噴水。如此交替15秒后，4組噴頭全噴水，30秒后，如果為單步工作方式，則停下來(lái)，否則繼續(xù)循環(huán)下去。如圖2.3：圖2.3 花樣3 花樣4 按下啟動(dòng)按鈕后，1234按順序延時(shí)2s噴水，然后一起噴水30s后，1、2、3和4號(hào)水管分別延時(shí)2s停水，再等待1s，由4321反序分別延時(shí)2s噴水，然后再一起噴水30s為一個(gè)循環(huán)。如果為單步工作方式，則停下來(lái)，否則繼續(xù)循環(huán)下去。如圖2.4：圖2.4 花樣4無(wú)論在什么工作方式，按下停止按鈕后，噴水池將停止運(yùn)行。2.4花式噴泉控制系統(tǒng)的原理圖2.4.1 多花樣噴泉設(shè)計(jì)原理4 張延燦 噴泉工程發(fā)展及其設(shè)計(jì)問(wèn)題（上） M ，北京：科學(xué)之友，19984

34、噴泉控制系統(tǒng)由啟動(dòng)控制程序、位移脈沖控制程序、位移及復(fù)位控制程序、驅(qū)動(dòng)控制程序組成。通過(guò)位移脈沖控制程序?qū)崿F(xiàn)子元件中的內(nèi)容在存儲(chǔ)器間的移動(dòng)，通過(guò)復(fù)位控制程序?qū)崿F(xiàn)噴泉花樣的循環(huán)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)控制程序?qū)崿F(xiàn)噴泉的噴射。2.4.2 多花樣噴泉設(shè)計(jì)原理圖圖2.5 花樣噴泉設(shè)計(jì)原理圖圖2.6花樣噴泉控制PLC接線圖第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 可編程控制器（PLC）的選擇3.1.1 PLC概述可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller， HYPERLINK /view/13561.htm t _blank PLC），它采用一類(lèi)可 HYPERLINK /view/3281.htm

35、 t _blank 編程的 HYPERLINK /view/87697.htm t _blank 存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。本課題中用PLC作為它的簡(jiǎn)稱(chēng)。PLC是用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的電控制器。它源于繼電器控制技術(shù)，但基于電子計(jì)算機(jī)。它通過(guò)運(yùn)行存儲(chǔ)在其內(nèi)存中的程序，把經(jīng)輸入電路的物理過(guò)程得到的輸入信息，變換為所要求的輸出信息，進(jìn)而再通過(guò)輸出電路的物理過(guò)程去實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載的控制。PLC有豐富的指令系統(tǒng)，有各種各樣的I/O接口、通信接口，有大容量的內(nèi)存，有可靠的自身監(jiān)控系統(tǒng)，因而具有以下基

36、本的功能5 何獻(xiàn)忠 可編程控制器應(yīng)用技術(shù)（西門(mén)子S7-200系列）M，北京：清華大學(xué)出版社，20075：（1）邏輯處理功能；（2）數(shù)據(jù)運(yùn)算功能；（3）準(zhǔn)確定時(shí)功能；（4）高速計(jì)數(shù)功能；（5）中斷處理（可以實(shí)現(xiàn)各種內(nèi)部中斷）功能；（6）程序與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能；（7）聯(lián)網(wǎng)通信功能；（8）自檢測(cè)、自診斷功能。可以說(shuō)，凡普通小型計(jì)算機(jī)能實(shí)現(xiàn)的功能，PLC幾乎也都可以做到。3.1.2 PLC的選型PLC產(chǎn)品的種類(lèi)繁多。PLC的型號(hào)不同,對(duì)應(yīng)著其結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價(jià)格等均各不相同,適用的場(chǎng)合也各有側(cè)重。因此,合理選用PLC，對(duì)于提高PLC控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有著重要意義。 PLC機(jī)型

37、的選擇：PLC的選擇主要應(yīng)從PLC 的機(jī)型、容量、I/O模塊、電源模塊、特殊功能模塊、通信聯(lián)網(wǎng)能力等方面加以綜合考慮。PLC機(jī)型選擇的基本原則是在滿足功能要求及保證可靠、維護(hù)方便的前提下，力爭(zhēng)最佳的性能價(jià)格比。選擇時(shí)應(yīng)主要考慮到合理的結(jié)構(gòu)型式，安裝方式的選擇，相應(yīng)的功能要求，響應(yīng)速度要求，系統(tǒng)可靠性的要求，機(jī)型盡量統(tǒng)一等因素。(1)合理的結(jié)構(gòu)型式PLC主要有整體式和模塊式兩種結(jié)構(gòu)型式。整體式PLC的每一個(gè)I/O點(diǎn)的平均價(jià)格比模塊式的便宜,且體積相對(duì)較小，一般用于系統(tǒng)工藝過(guò)程較為固定的小型控制系統(tǒng)中；而模塊式PLC的功能擴(kuò)展靈活方便，I/O點(diǎn)數(shù)、輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)的比例、I/O模塊的種類(lèi)等方面選

38、擇余地大，且維修方便，一般于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)。(2)安裝方式的選擇PLC系統(tǒng)的安裝方式分為集中式、遠(yuǎn)程I/O式以及多臺(tái)PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式。集中式不需要設(shè)置驅(qū)動(dòng)遠(yuǎn)程I/O硬件，系統(tǒng)反應(yīng)快、成本低；遠(yuǎn)程I/O式適用于大型系統(tǒng)，系統(tǒng)的裝置分布范圍很廣，遠(yuǎn)程I/O可以分散安裝在現(xiàn)場(chǎng)裝置附近，連線短，但需要增設(shè)驅(qū)動(dòng)器和遠(yuǎn)程I/O電源；多臺(tái)PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式適用于多臺(tái)設(shè)備分別獨(dú)立控制，又要相互聯(lián)系的場(chǎng)合，可以選用小型PLC,但必須要附加通訊模塊。(3)相應(yīng)的功能要求一般小型(低檔)PLC具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能,對(duì)于只需要開(kāi)關(guān)量控制的設(shè)備都可滿足。對(duì)于以開(kāi)關(guān)量控制為主,帶少量模擬量控制的系統(tǒng)，可選用

39、能帶A/D和D/A轉(zhuǎn)換單元，具有加減算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能的增強(qiáng)型低檔PLC。對(duì)于控制較復(fù)雜,要求實(shí)現(xiàn)PID運(yùn)算 、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等功能，可視控制規(guī)模大小及復(fù)雜程度，選用中檔或高檔PLC。但是中、高檔PLC價(jià)格較貴,一般用于大規(guī)模過(guò)程控制和集散控制系統(tǒng)等場(chǎng)合。(4)響應(yīng)速度要求PLC是為工業(yè)自動(dòng)化設(shè)計(jì)的通用控制器，不同檔次PLC的響應(yīng)速度一般都能滿足其應(yīng)用范圍內(nèi)的需要。如果要跨范圍使用PLC，或者某些功能或信號(hào)有特殊的速度要求時(shí)，則應(yīng)該慎重考慮PLC的響應(yīng)速度，可選用具有高速I(mǎi)/O處理功能的PLC，或選用具有快速響應(yīng)模塊和中斷輸入模塊的PLC等。(5)系統(tǒng)可靠性的要求對(duì)于一般系統(tǒng)PLC的可

40、靠性均能滿足。對(duì)可靠性要求很高的系統(tǒng),應(yīng)考慮是否采用冗余系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)。(6)機(jī)型盡量統(tǒng)一一個(gè)企業(yè)應(yīng)盡量做到PLC的機(jī)型統(tǒng)一。主要考慮到以下三方面問(wèn)題：機(jī)型統(tǒng)一，其模塊可互為備用，便于備品備件的采購(gòu)和管理。機(jī)型統(tǒng)一，其功能和使用方法類(lèi)似，有利于技術(shù)力量的培訓(xùn)和技術(shù)水平的提高。機(jī)型統(tǒng)一，其外部設(shè)備通用，資源可共享，易于聯(lián)網(wǎng)通信，配上位計(jì)算機(jī)后易于形成一個(gè)多級(jí)分布式控制系統(tǒng)。綜上，為了保證系統(tǒng)的實(shí)用性、可靠性，故本次設(shè)計(jì)選用西門(mén)子S7-200CPU266主機(jī)增加到40個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)。最大擴(kuò)至24個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬I/O點(diǎn)。I/O模塊的型號(hào)和數(shù)量每一塊的點(diǎn)數(shù)可分為4、8、16、32和6

41、4點(diǎn)。依照設(shè)計(jì)要求需要，選用6ES72162AD230XB8CPU226, DC PS, 24DE DC/16DA DC-CN2331.84型。3.2 開(kāi)關(guān)量輸入模塊的選擇 3.2.1 開(kāi)關(guān)量輸入模塊的選擇開(kāi)關(guān)量輸入模塊是用來(lái)接收現(xiàn)場(chǎng)輸入設(shè)6 江秀漢、湯楠 可編程控制器原理及應(yīng)用 M第二版西安科技大學(xué)出版社,2003.備的開(kāi)關(guān)信號(hào)，將信號(hào)轉(zhuǎn)換為PLC內(nèi)部接受的低電壓信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)PLC內(nèi)、外信號(hào)的電氣隔離。開(kāi)關(guān)量輸入模塊有直流輸入、交流輸入和交流直流輸入三種類(lèi)型。選擇時(shí)主要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)和周?chē)h(huán)境因素等。直流輸入模塊的延遲時(shí)間較短，還可以直接與接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)等電子輸入設(shè)備連接；交流輸入模塊

42、可靠性好，適合于有油霧、粉塵的惡劣環(huán)境下使用。 開(kāi)關(guān)量輸入模塊的輸入信號(hào)的電壓等級(jí)有：直流5V、12V、24V、48V、60V等；交流110V、220V等。選擇時(shí)主要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)輸入設(shè)備與輸入模塊之間的距離來(lái)考慮。一般5V、12V、24V用于傳輸距離較近場(chǎng)合，如5V輸入模塊最遠(yuǎn)不得超過(guò)10米。距離較遠(yuǎn)的應(yīng)選用輸入電壓等級(jí)較高的模塊。開(kāi)關(guān)量輸入模塊主要有匯點(diǎn)式和分組式兩種接線方式，即匯點(diǎn)式和分組式。匯點(diǎn)式的開(kāi)關(guān)量輸入模塊所有輸入點(diǎn)共用一個(gè)公共端（COM）；而分組式的開(kāi)關(guān)量輸入模塊是將輸入點(diǎn)分成若干組，每一組（幾個(gè)輸入點(diǎn)）有一個(gè)公共端，各組之間是分隔的。分組式的開(kāi)關(guān)量輸入模塊價(jià)格較匯點(diǎn)式的高，如果輸入

43、信號(hào)之間不需要分隔，一般選用匯點(diǎn)式的。對(duì)于選用高密度的輸入模塊(如32點(diǎn)、48點(diǎn)等)，應(yīng)考慮該模塊同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)一般不要超過(guò)輸入點(diǎn)數(shù)的60。為了提高系統(tǒng)的可靠性，必須考慮輸入門(mén)檻電平的大小。門(mén)檻電平越高，抗干擾能力越強(qiáng)，傳輸距離也越遠(yuǎn)，具體可參閱PLC說(shuō)明書(shū)。3.2.2 開(kāi)關(guān)量輸出模塊的選擇開(kāi)關(guān)量輸出模塊是將PLC7 張萬(wàn)忠 電器與PLC控制技術(shù)，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.內(nèi)部低電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)外部輸出設(shè)備的開(kāi)關(guān)信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)PLC內(nèi)外信號(hào)的電氣隔離。開(kāi)關(guān)量輸出模塊有繼電器輸出、晶閘管輸出和晶體管輸出三種方式。繼電器輸出的價(jià)格便宜，既可以用于驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載，又可用于直流負(fù)載，而且適用的電壓

44、大小范圍較寬、導(dǎo)通壓降小，同時(shí)承受瞬時(shí)過(guò)電壓和過(guò)電流的能力較強(qiáng)，但其屬于有觸點(diǎn)元件，動(dòng)作速度較慢（驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載時(shí)，觸點(diǎn)動(dòng)作頻率不得超過(guò)1HZ）、壽命較短、可靠性較差，只能適用于不頻繁通斷的場(chǎng)合。對(duì)于頻繁通斷的負(fù)載，應(yīng)該選用晶閘管輸出或晶體管輸出，它們屬于無(wú)觸點(diǎn)元件。但晶閘管輸出只能用于交流負(fù)載，而晶體管輸出只能用于直流負(fù)載。開(kāi)關(guān)量輸出模塊主要有分組式和分隔式兩種接線方式。 分組式輸出是幾個(gè)輸出點(diǎn)為一組，一組有一個(gè)公共端，各組之間是分隔的，可分別用于驅(qū)動(dòng)不同電源的外部輸出設(shè)備；分隔式輸出是每一個(gè)輸出點(diǎn)就有一個(gè)公共端，各輸出點(diǎn)之間相互隔離。選擇時(shí)主要根據(jù)PLC輸出設(shè)備的電源類(lèi)型和電壓等級(jí)的多少而定

45、。一般整體式PLC既有分組式輸出，也有分隔式輸出。開(kāi)關(guān)量輸出模塊的輸出電流(驅(qū)動(dòng)能力)必須大于PLC外接輸出設(shè)備的額定電流。用戶應(yīng)根據(jù)實(shí)際輸出設(shè)備的電流大小來(lái)選擇輸出模塊的輸出電流。如果實(shí)際輸出設(shè)備的電流較大，輸出模塊無(wú)法直接驅(qū)動(dòng)，可增加中間放大環(huán)節(jié)。選擇開(kāi)關(guān)量輸出模塊時(shí)，還應(yīng)考慮能同時(shí)接通的輸出點(diǎn)數(shù)量。同時(shí)接通輸出設(shè)備的累計(jì)電流值必須小于公共端所允許通過(guò)的電流值，如一個(gè)220V2A的點(diǎn)輸出模塊，每個(gè)輸出點(diǎn)可承受2A的電流，但輸出公共端允許通過(guò)的電流并不是16A(82A)，通常要比此值小得多。一般來(lái)講，同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)不要超出同一公共端輸出點(diǎn)數(shù)的60。開(kāi)關(guān)量輸出模塊的技術(shù)指標(biāo)，它與不同的負(fù)載類(lèi)型

46、密切相關(guān)，特別是輸出的最大電流。另外，晶閘管的最大輸出電流隨環(huán)境溫度升高會(huì)降低，在實(shí)際使用中也應(yīng)注意。3.3 水泵的選型泵是一種面大量廣通用型號(hào)機(jī)械設(shè)備，它廣泛地應(yīng)用于石油、化工、電力、冶金、礦山、選船、輕工、農(nóng)業(yè)、民用和國(guó)防各部門(mén)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位。泵的電能消耗起了積極作用。但是目前在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域中，由于選型不合理，許多的泵處于不合理運(yùn)行狀況，運(yùn)行效率低，浪費(fèi)了大量能量。還有的泵由于選型不合理，根本不能使用，或者使用維修成本增加，經(jīng)濟(jì)效益低。由此可見(jiàn)，合理選泵對(duì)節(jié)約能源同樣具有重要意義。所謂合理選泵，就是要綜合考慮泵機(jī)組和泵站的投資和運(yùn)行費(fèi)用等綜合性的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，使之符合經(jīng)濟(jì)

47、、安全、適用的原則。具體來(lái)說(shuō)，有以下幾個(gè)方面：必須滿足使用流量和揚(yáng)程的要求，即要求泵的運(yùn)行工次點(diǎn)經(jīng)常保持在高效間運(yùn)行，這樣既能剩動(dòng)力又不易損壞。所選擇的水泵既要體積小、重量輕、造價(jià)便宜，又要具有良好的特性和較高的效率。具有良好的抗氣蝕性能，這樣既能減小泵房的開(kāi)挖深度，又不使水泵發(fā)生氣蝕，運(yùn)行平衡、壽命長(zhǎng)?，F(xiàn)在噴泉常用的潛水泵有QS、QY、QX、QJ等系列。QS系列潛水泵體積小、性能可靠，機(jī)泵一體、潛入水中運(yùn)行主要優(yōu)越性是：運(yùn)行可靠、經(jīng)久耐用、使用方便、功率大、故障少，維修費(fèi)用低等。流量：10-250（m3/h）。楊程：5-140（m）。QY系列潛水泵QY型潛水電泵由電動(dòng)機(jī)、水泵和密封三部分組成

48、。電泵的上端，多為離心式水泵；下端為三相鼠籠立式異部電動(dòng)機(jī)。電機(jī)全部采用優(yōu)質(zhì)整圓硅鋼片，效率高，耗電少潛水深度不超過(guò)5米水溫不超過(guò)+40。流量：10-300（m3/h）。楊程：4-110（m）。QX系列潛水泵HYPERLINK /junze-Products-485824/工程潛水泵泵電一體，結(jié)構(gòu)緊湊，非常適合于基建及礦山的搬運(yùn)和安裝無(wú)需引水，使用簡(jiǎn)便雙端密封，電器保護(hù)設(shè)計(jì)合理、性能優(yōu)良、幾無(wú)噪音。流量：5-20（m3/h）。楊程：20-60（m）QJ系列潛水泵電機(jī)與水泵直聯(lián)，機(jī)組全部潛入水中工作，具有結(jié)構(gòu)緊湊、安裝、維護(hù)方便、體積小、重量輕、高效節(jié)能等特點(diǎn)。 工作條件1、工作介質(zhì)為清水或化學(xué)

49、性質(zhì)類(lèi)似于清水的液體。額定揚(yáng)程：150米額定流量：10立方米/小時(shí)。從該噴泉所需的揚(yáng)程、流量、水質(zhì)、價(jià)格等方面考慮該噴泉選擇QS系列的潛水泵，如圖3.1所示。圖3.1 QS系列潛水泵3.4 噴頭的選擇3.4.1 噴頭的介紹噴泉噴頭也稱(chēng)噴泉噴嘴全部采用銅或不銹鋼制作，這樣具有黃金的色彩或銀光閃閃，噴頭顯得豪華氣派。其工藝精巧美觀，結(jié)構(gòu)合理，性能高效節(jié)能。其中常用的有：可調(diào)直流噴頭、半球形噴頭、樹(shù)冰形噴頭、禮花噴頭、涌泉噴頭、加氣噴頭、直上噴頭等產(chǎn)品系列。3.4.2 各種噴頭的選擇(1) A組噴頭的選擇A組位于中間位置，需要噴出雄壯并且噴射高度高得水柱，所以A組噴頭選擇直上噴頭。直上噴頭是在同一個(gè)

50、配水室上安裝多角度直射噴嘴，這些噴嘴規(guī)格相同時(shí)，噴出的水姿雄壯筆直、粗狂美觀；這些噴嘴規(guī)格不完全相同時(shí)，大小噴嘴布設(shè)得當(dāng)，噴出的水姿粗壯有力、層次分明、主題突出、是大型噴泉中心必備的主要噴頭。該噴頭也叫中心噴頭?？烧{(diào)節(jié)射流的方向。噴頭材質(zhì)：鑄銅、不銹鋼，如圖3.2所示。圖3.2 直上噴頭實(shí)物圖及安裝簡(jiǎn)圖(2) B組噴頭的選擇B組位于第二層的位置，所噴出的水柱應(yīng)該比A組所噴出的水柱稍細(xì)比A組所噴的水柱要低。所以我B組選擇可調(diào)直流噴頭?？烧{(diào)節(jié)直流噴頭在各種場(chǎng)合的噴水池中廣泛應(yīng)用，并是音樂(lè)噴泉的必備噴頭，這種噴頭裝有球形接頭，可沿垂直方向向15度進(jìn)行調(diào)節(jié)。可調(diào)直流噴頭可組合各種不同形狀的噴射果，射流

51、的高低和角度的變化，可根據(jù)水池形狀大小決定。噴頭材質(zhì)：鑄銅、不銹鋼，如圖3.3所示。圖3.3 可調(diào)直流噴頭實(shí)物圖及安裝簡(jiǎn)圖(3) C組噴頭的選擇C組噴頭應(yīng)該比B組噴頭噴射高度略低比D組略高，所噴水柱比B組水柱略粗壯、挺拔。所以C組噴頭選擇樹(shù)冰形噴頭。樹(shù)冰形噴頭噴水時(shí)外觀效果龐大豐滿，粗壯挺拔，抗風(fēng)力較強(qiáng)。噴頭安裝在導(dǎo)流筒上端與水面齊平，噴水時(shí)能將池水帶出，形成粗大壯觀的水柱。噴頭材質(zhì)：鑄銅、不銹鋼，如圖3.4所示。圖3.4 樹(shù)冰形噴頭實(shí)物圖及安裝簡(jiǎn)圖(4) D組噴頭的選擇D組位于該噴泉的最外側(cè)，水柱所噴高度應(yīng)該最低，水量應(yīng)該較大，擇所噴水柱比較靈動(dòng)。所以選擇涌泉噴頭。涌泉噴頭也是加氣噴頭的一種

52、，又稱(chēng)鼓泡噴頭、珍珠噴頭。噴水時(shí)能將氣吸入，使水姿形成充滿空氣的白色水丘，水沫輕濺，古樸靈動(dòng)。加氣噴頭用射流泵的原理，噴水時(shí)將空氣吸入，以少量的水產(chǎn)生豐滿的射流，噴出的水柱呈白色不透明狀，反光效果好。噴頭材質(zhì)：鑄銅、不銹鋼，如圖3.5所示。圖3.5 涌泉噴頭實(shí)物圖及安裝簡(jiǎn)圖3.5 電磁閥的選型電磁閥里有密閉的腔，在的不同位置開(kāi)有通孔，每個(gè)孔都通向不同的水管，腔中間是閥，兩面是兩塊電磁鐵，哪面的磁鐵線圈通電閥體就會(huì)被吸引到哪邊，通過(guò)控制閥體的移動(dòng)來(lái)檔住或漏出不同的排水的孔，而進(jìn)水孔是常開(kāi)的，液壓水就會(huì)進(jìn)入不同的排水管，然后通過(guò)水的壓力來(lái)推動(dòng)水剛的活塞，活塞又帶動(dòng)活塞桿，活塞竿帶動(dòng)機(jī)械裝置動(dòng)。這樣

53、通過(guò)控制電磁鐵的電流就控制了機(jī)械運(yùn)動(dòng)8 王世橋 電磁閥、CP控制器在音樂(lè)噴泉中的應(yīng)用 D ，山東：上海軍航工程學(xué)院，2007。現(xiàn)在常用的電磁閥的有：球閥、蝶閥、閘閥、止回閥、水下液壓閥、水下電磁閥、 水下數(shù)控閥等。電磁閥在選型時(shí)的注意事項(xiàng)：一、適用性。根據(jù)持續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)選擇：常閉、常開(kāi)、或可持續(xù)通電 ，當(dāng)電磁閥需要長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)啟，并且持續(xù)的時(shí)間多余關(guān)閉的時(shí)間應(yīng)選用常開(kāi)型。 要是開(kāi)啟的時(shí)間短或開(kāi)和關(guān)的時(shí)間不多時(shí)，則優(yōu)先選用常閉型。 但是有些用于安全保護(hù)的工況，如爐窯火焰監(jiān)測(cè)、鍋爐加溫系統(tǒng)，則不能選常開(kāi)時(shí)，應(yīng)選用可持續(xù)長(zhǎng)期通電型。電磁閥在選擇時(shí)要注意：管路中的流體必須和選用的電磁閥系列型號(hào)中標(biāo)定的

54、介質(zhì)一致。流體的溫度必須小于選用電磁閥的標(biāo)定溫度。電磁閥允許液體粘度一般在20CST以下，大于20CST應(yīng)注明。工作壓差，管路最高壓差在小于0.04MPa時(shí)應(yīng)選用如ZS,2W,ZQDF,ZCM系列等直動(dòng)式和分步直動(dòng)式；最低工作壓差大于0.04MPa時(shí)可選用先導(dǎo)式（壓差式）電磁閥；最高工作壓差應(yīng)小于電磁閥的最大標(biāo)定壓力；一般電磁閥都是單向工作，因此要注意是否有反壓差，如有安裝止回閥。 流體清潔度不高時(shí)應(yīng)在電磁閥前安裝過(guò)濾器，一般電磁閥對(duì)介質(zhì)要求清潔度要好。注意流量孔徑和接管口徑；電磁閥一般只有開(kāi)關(guān)兩位控制；條件允許請(qǐng)安裝旁路管，便于維修；有水錘現(xiàn)象時(shí)要定制電磁閥的開(kāi)閉時(shí)間調(diào)節(jié)。注意環(huán)境溫度對(duì)電磁

55、閥的影響。電源電流和消耗功率應(yīng)根據(jù)輸出容量選取，電源電壓一般允許10%左右，必須注意交流起動(dòng)時(shí)VA值較高。二、可靠性。電磁閥分為常閉和常開(kāi)二種；一般選用常閉型，通電打開(kāi)，斷電關(guān)閉；但在開(kāi)啟時(shí)間很長(zhǎng)關(guān)閉時(shí)很短時(shí)要選用常開(kāi)型了。壽命試驗(yàn)，工廠一般屬于型式試驗(yàn)項(xiàng)目，確切地說(shuō)我國(guó)還沒(méi)有電磁閥的專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，因此選用電磁閥廠家時(shí)慎重。動(dòng)作時(shí)間很短頻率較高時(shí)一般選取直動(dòng)式，大口徑選用快速系列。三、安全性。一般電磁閥不防水，在條件不允許時(shí)請(qǐng)選用防水型，工廠可以定做。電磁閥的最高標(biāo)定公稱(chēng)壓力一定要超過(guò)管路內(nèi)的最高壓力，否則使用壽命會(huì)縮短或產(chǎn)生其它意外情況。有腐蝕性液體的應(yīng)選用全不銹鋼型，強(qiáng)腐蝕性流體宜選用塑料王（

56、SLF）電磁閥。四、經(jīng)濟(jì)性。有很多電磁閥可以通用，但在能滿足以上三點(diǎn)的基礎(chǔ)上應(yīng)選用最經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品9 王整風(fēng) 可編程控制器原理與實(shí)踐教程，上海：上海交通大學(xué)出版社，2007.。圖3.6 水用電磁閥3.6 彩燈選型彩燈，又名花燈，是我國(guó)普遍流行的傳統(tǒng)的民間的綜合性的工藝品。彩燈藝術(shù)也就是燈的綜合性的裝飾藝術(shù)。彩燈的產(chǎn)生，是從人類(lèi)運(yùn)用火、發(fā)明燈、制造燈具等發(fā)展而來(lái)的。隨著人們審美觀的變化，彩燈藝術(shù)得到了更大的發(fā)展，特別是隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，彩燈藝術(shù)更是花樣翻新，奇招頻出，傳統(tǒng)的制燈工藝和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)緊密結(jié)合，將電子、建筑、機(jī)械、遙控、聲學(xué)、光導(dǎo)纖維等新技術(shù)、新工藝用于彩燈的設(shè)計(jì)制作，把形、色、光、

57、聲、動(dòng)相結(jié)合，思想性、知識(shí)性、趣味性、藝術(shù)性得到了完美的統(tǒng)一。用于噴泉中的彩燈，無(wú)論它的性能還是它的各方面的參數(shù)，都有特別的要求。首先性能要求它要耐用，因?yàn)閲娙薀粢话愣际前惭b埋在地下的，地下的周?chē)h(huán)境和地上迥然不同，這對(duì)彩燈的穩(wěn)定性要求很高，又因?yàn)樗锹裨诘叵?，安裝拆卸時(shí)很麻煩，故不能故障頻發(fā)，影響噴泉的整體觀賞性；另外，對(duì)于彩燈顏色的要求也決定了噴泉的觀賞性，它的發(fā)光強(qiáng)度要至少滲透到水柱的23高度。圖3.7所示為噴泉的水下彩燈：圖3.7 噴泉彩燈該噴泉用四組彩燈分別為紅，綠，黃，藍(lán)。從里到外分別對(duì)應(yīng)A處用紅色的彩燈，B處為綠色的彩燈，C處為黃色彩燈，D處為藍(lán)色彩燈。因?yàn)閲娙貌薀舳际前惭b在

58、水下所以對(duì)光線的要求高，對(duì)安全性能的要求也要很高，同時(shí)對(duì)使用壽命要求要長(zhǎng)。LED水下燈能夠達(dá)到上述的要求，因此本設(shè)計(jì)選擇AC 220V LED水下燈，如圖3.8所示。圖3.8 LED水下燈第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 I/O分配表根據(jù)題目的要求，設(shè)置下表所示的I/O分配表。其中I0.7是用來(lái)控制總的運(yùn)行的，I0.7有效，則處于斷電狀態(tài)，其他按鍵都無(wú)效。SB1和SB2分別為運(yùn)行過(guò)程中的啟動(dòng)和停止開(kāi)關(guān)。四個(gè)噴頭分別用四盞燈表示，燈亮表示該噴頭在噴水，燈滅表示停止。噴泉的樣式由SA1到SA4這四個(gè)開(kāi)關(guān)選擇。該系統(tǒng)的輸入、輸出信號(hào)分配表如表4.1所示。表4.1 I/O分配表輸 入輸 出啟動(dòng)開(kāi)關(guān)SB1I0

59、.01號(hào)噴頭Q0.1花樣1開(kāi)關(guān)SA1I0.12號(hào)噴頭Q0.2花樣2開(kāi)關(guān)SA2I0.23號(hào)噴頭Q0.3花樣3開(kāi)關(guān)SA3I0.34號(hào)噴頭Q0.4花樣4開(kāi)關(guān)SA4I0.4單步/連續(xù)開(kāi)關(guān)SQI0.5停止開(kāi)關(guān)SB2I0.6電源總開(kāi)關(guān)I0.74.2 I/O接線圖花式噴泉控制系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室模擬中的I/O接線圖如圖4.1所示。.4.1 I/O接線圖4.3 花式噴泉控制系統(tǒng)流程圖系統(tǒng)的流程圖如下圖所示。圖4.2系統(tǒng)流程圖4.3.1 花式噴泉控制系統(tǒng)操作說(shuō)明 (1)水池控制電源開(kāi)關(guān)接通后，工作方式由“選擇開(kāi)關(guān)”和“單步/連續(xù)”開(kāi)關(guān)來(lái)決定。 （2）“單步/連續(xù)”開(kāi)關(guān)在單步位置時(shí)，噴水池只運(yùn)行一個(gè)循環(huán)；在連續(xù)位置時(shí)，噴

60、水池反復(fù)循環(huán)運(yùn)行。按下啟動(dòng)按鈕，噴水裝置即開(kāi)始工作。按下停止按鈕，則停止噴水。 當(dāng)按動(dòng)啟動(dòng)按鈕時(shí)程序自動(dòng)進(jìn)入S0.1運(yùn)行，程序運(yùn)行到最后時(shí)自行判斷是單步或連續(xù)，就進(jìn)入下一個(gè)環(huán)節(jié)。4.3.2 花式噴泉控制系統(tǒng)的外部接線圖根據(jù)PLC I/O資源分配表，可畫(huà)出系統(tǒng)外部接線如圖4.3：?jiǎn)尾?連續(xù)電源開(kāi)啟 噴頭2 噴頭1 噴頭3 噴頭4停止選擇1選擇3選擇2選擇4 圖4.3 外部接線圖4.4 梯形圖設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)PLC程序的編制采用梯形圖語(yǔ)言，編程軟件為STEP 7。該軟件能夠完成制作程序、對(duì)可編程控制器CPU的寫(xiě)入/讀出、監(jiān)控程序運(yùn)行、調(diào)試程序、PLC錯(cuò)誤診斷等一系列功能，程序見(jiàn)附錄10 賈德勝 PLC