基于PLC音樂噴泉系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)【實(shí)用文檔】doc

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基于PLC音樂噴泉系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)【實(shí)用文檔】doc文檔可直接使用可編輯，歡迎下載皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）論文題目基于PLC噴泉系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)姓名（學(xué)號(hào))系別機(jī)械與電子工程學(xué)院專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化導(dǎo)師姓名二〇一二年六月基于PLC噴泉系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)作者王祥指導(dǎo)教師盧承領(lǐng)摘要:噴泉是近年來出現(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的迅速發(fā)展,對(duì)噴泉的控制要求也越來越高，使得越來越多的控制部分需要可編程控制器來實(shí)現(xiàn).針對(duì)傳統(tǒng)的噴泉控制系統(tǒng)一旦設(shè)計(jì)好控制電路，就不能隨意改變噴水花樣及噴水時(shí)間等問題，本設(shè)計(jì)采用了三菱FX2N系列可編程序控制器作為噴泉的控制器，能適應(yīng)不同季節(jié)、不同場(chǎng)合的噴水要求目的的花樣噴泉系統(tǒng).該噴泉控制系統(tǒng)不但實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)轉(zhuǎn)換噴泉的噴水樣式，而且提高了系統(tǒng)的可靠性和安全性，具有一定的工程應(yīng)用和推廣價(jià)值。關(guān)鍵字：噴泉，PLC，梯形圖，三菱FountaincontrolsystemdesignbasedonPLCAbstract：Thefountainisalandscapearchitectureandfancywatchemergedinrecentyearsacombinationofaproduct.WiththerapiddevelopmentofprogrammablecontrollersinChina，thefountaincontrolrequirementshavebecomemoresophisticated,moreandmorecontrolpartoftheprogrammablecontroller.Traditionalfountaincontrolsystemdesignedcontrolcircuit，itcannotarbitrarilychangethespraypatternandspraytime，thisdesignusesMitsubishiFX1Nseriesprogrammablecontrollerasthefountaincontrollercanadapttodifferentseasons,differentoccasionssprinklerrequirementspurposetricksfountainsystem。Thefountaincontrolsystemnotonlytoachievetheautomaticconversionfountainspraystyle,andimprovesystemreliabilityandsecurity，engineeringapplicationsandpromotionalvalue。Keywords：Fountain，PLC，Ladderdiagram,Mitsubishi目錄TOC\o”1-3”\h\u4337摘要24477Abstract372421緒論628411。1論文研究的背景 611831.2論文設(shè)計(jì)的內(nèi)容 887821。3論文設(shè)計(jì)的目的和意義 815541。4相關(guān)理論知識(shí)介紹8216961.4.1PLC概述8106101.4.2PLC的結(jié)構(gòu)974481.4.3PLC的應(yīng)用領(lǐng)域1043882系統(tǒng)控制方案的確定1170302.1花式噴泉的概述 1137912。2采用PLC控制花式噴泉的優(yōu)點(diǎn) 12278472。3系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟 1276872.4噴泉系統(tǒng)控制方案 1339052。5噴泉控制系統(tǒng)的原理圖 14146723系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)16235163.1PLC的選型1610913。1。1常用PLC介紹16174973。1。2確定三菱FX2N系列可編程控制器1797983。2變頻器的選型18177783.3泵的選型 19278283。4硬件接線圖 20222594噴泉控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)22127344.1花式噴泉的PLC控制流程圖2230704。2I/O分配表 2355004.2.1輸入信號(hào)23141074。2。2輸出信號(hào)24184864.3I/O接線圖2421614.4系統(tǒng)工作過程分析 24114694.5控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 2444864.5.1噴泉的第一種花樣 24110424.5.2噴泉的第二種花樣 2739444.5。3噴泉的第三種花樣 30301994.5噴泉控制系統(tǒng)的指令表32215255系統(tǒng)的仿真和調(diào)試33247195.1仿真軟件的選用 33292055.2系統(tǒng)的調(diào)試 3322104結(jié)論3826111致謝3911495參考文獻(xiàn)4013575附錄1噴泉總體硬件接線圖412764附錄2指令表411緒論1。1論文研究的背景噴泉是人工環(huán)境中最富有生命力的景象，它具有分隔空間、增加層次、凈化空氣美化環(huán)境的作用?，F(xiàn)代高科技把美妙的音樂、各種噴泉造型、水下燈光、神奇的激光圖文,通過計(jì)算機(jī)有機(jī)的結(jié)合在一起，給人以音樂聲響、視覺形象、色彩變換三位一體的超自然享受。隨著我國人民物質(zhì)和精神生活水平的不斷提高，現(xiàn)在許多城市的市民廣場(chǎng)、單位居民生活區(qū)里都能看到各種形式的噴泉。隨著科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，在噴泉工程中采用了大量的高新技術(shù)，在人們的視覺和聽覺上形成和諧的統(tǒng)一,使人們?cè)诰裆嫌蟹N愉悅的感受。從而使噴泉效果更多絢麗多彩,阿羅多姿，令人賞心悅目、流連忘返。圖1噴泉實(shí)際示意圖噴泉控制的實(shí)現(xiàn)方法很多，本設(shè)計(jì)題目基于可編程邏輯控制器(PLC)的噴泉控制系統(tǒng),可編程邏輯控制器（PLC），不僅能夠進(jìn)行多種水型切換,而且能夠?qū)⒏鞣N水型、燈光，按照預(yù)先設(shè)定的排列組合進(jìn)行控制程序的設(shè)計(jì)，使水型、燈光實(shí)現(xiàn)多姿多彩的變化。通過計(jì)算機(jī)與PLC之間的通信來監(jiān)控噴泉的狀態(tài)與效果，進(jìn)而控制電動(dòng)機(jī)，以達(dá)到順利實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制的要求及目的，同時(shí)還要達(dá)到低功耗、高性價(jià)比、運(yùn)行安全可靠等基本要求?？删幊炭刂破魇且环N進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算的電子系統(tǒng),是專為在工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的工業(yè)控制器，它采用了可以編程的存儲(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)字或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型機(jī)械的生產(chǎn)過程。PLC是繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來，所以它在數(shù)學(xué)處理、順序控制方面具有一定優(yōu)勢(shì)。繼電器在控制系統(tǒng)中主要起兩種作用：(l）邏輯運(yùn)算（2）弱電控制強(qiáng)電。PLC是集自動(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，簡稱PLC。它在集成電路、計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制設(shè)備。具有：eq\o\ac(○，1）可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)。eq\o\ac(○，2）設(shè)計(jì)、安裝容易，維護(hù)工作量少。eq\o\ac(○,3）功能強(qiáng)、通用性好。eq\o\ac(○，4）開發(fā)周期短,成功率高。eq\o\ac(○，5)體積小，重量輕、功耗低等特點(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，并已成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的支柱產(chǎn)品。與繼電—-接觸器系統(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)競爭：易于在現(xiàn)場(chǎng)變更程序;便于使用、維護(hù)、維修；能直接推動(dòng)電磁閥、接觸器與于之相當(dāng)?shù)膱?zhí)行機(jī)構(gòu):能向中央執(zhí)行機(jī)構(gòu)：能向中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)直接傳輸數(shù)據(jù)等。因此，進(jìn)行噴泉的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論文設(shè)計(jì)的內(nèi)容本設(shè)計(jì)將在以下幾個(gè)方面對(duì)噴泉的控制系統(tǒng)進(jìn)行研究和論證。（1)噴泉類型的選擇.綜合噴泉的類別和各類的特點(diǎn)和要求，在本課題中主要研究能有三種噴水花樣可供選擇：能夠控制每環(huán)噴水管噴水的高度:噴水時(shí)要有燈光顯示；可以根據(jù)不同的季節(jié)、不同的場(chǎng)合可改變噴水的花樣。將各種水型及燈光，按照預(yù)先設(shè)定的排列組合進(jìn)行控制程序的設(shè)計(jì)，通過計(jì)算機(jī)運(yùn)行程序發(fā)出控制信號(hào)，使水型及燈光有各種各樣的變化。(2）噴泉硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì).本課題設(shè)計(jì)的花式噴泉要求運(yùn)行迅速準(zhǔn)確度高，在噴泉的各層檢測(cè)系統(tǒng)中大量運(yùn)用的具有檢測(cè)精度高、壽命長、穩(wěn)定性能好的接近傳感器，運(yùn)用感應(yīng)器的開關(guān)量信號(hào)輸入給PLC來實(shí)現(xiàn)控制。由于本課題的具體需求在硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中主要考慮了噴泉的經(jīng)濟(jì)實(shí)用、穩(wěn)定、靈活、美觀的需要.(3）噴泉控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。在本設(shè)計(jì)中選用了目前運(yùn)用最多的PLC編程語言梯形圖，梯形圖的編程能直觀明了的設(shè)計(jì)噴泉控制的要求，1.3論文設(shè)計(jì)的目的和意義隨著我國經(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)已進(jìn)入個(gè)嶄新的時(shí)代，其應(yīng)用越來越廣。而隨著我國城市化進(jìn)程的加快和人口大量集聚，環(huán)境越來越重要，好的環(huán)境能使心身愉快，做事效率提高.其中噴泉可以濕潤周圍空氣，減少塵埃,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.可編程序控制器（PLC）因?yàn)榉€(wěn)定可靠、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、簡單易學(xué)、功能強(qiáng)大和使用方便已經(jīng)成為應(yīng)用面最為廣泛的通用工業(yè)控制裝置，成為當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的主要支柱之一。噴泉控制要求接入設(shè)備使用簡便，對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)組態(tài)的編程簡單，具有人性化的人機(jī)界面，配備應(yīng)用程序庫，加快編程和調(diào)試速度。通過PLC對(duì)程序設(shè)計(jì)，提高了噴泉的控制水平，并改善了噴泉的樣式。1。4相關(guān)理論知識(shí)介紹1.4.1PLC概述可編程控制器，英文稱ProgrammablcControllcr，簡稱PLC。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)而再通過輸出電路的物理過程去實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載的控制。PLC基于電子計(jì)算機(jī)，但并不等同于普通計(jì)算機(jī)。普通計(jì)算機(jī)進(jìn)行入出信息變換時(shí)，大多只考慮信息本身，信息入出的物理過程一般不考慮的。而PLC則要考慮信息入出的可靠性、實(shí)時(shí)性，以及信息的實(shí)際使用.特別要考慮怎么適應(yīng)于工業(yè)環(huán)境，如便于安裝，便于維修及抗干擾等問題，入出信息變換及可靠的物理實(shí)現(xiàn)，可以說是PLC實(shí)現(xiàn)控制的兩個(gè)基本要點(diǎn)。PLC可以通過它的外設(shè)或通信接口與外界交換信息。其功能要比繼電控制裝置多的多、強(qiáng)的多.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),因而具有以下基本的功能。eq\o\ac（○，1）邏輯處理功能；eq\o\ac（○,2）數(shù)據(jù)運(yùn)算功能;eq\o\ac(○，3）準(zhǔn)確定時(shí)功能：eq\o\ac(○,4)高速計(jì)數(shù)功能；eq\o\ac（○,5)中斷處理（可以實(shí)現(xiàn)各種內(nèi)外中斷）功能；eq\o\ac(○，6)程序與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能；eq\o\ac（○,7)聯(lián)網(wǎng)通信功能;eq\o\ac(○,8)自檢測(cè)、白診斷功能；可以說，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。像PLC這樣。有很豐富的功能，是別的電控器所沒有的,更是傳統(tǒng)的繼電控制電路所無法比擬的.豐富的功能為PLC的廣泛應(yīng)用提供了可能，同時(shí)，也為自動(dòng)門行業(yè)的遠(yuǎn)程化、信息化及智能化創(chuàng)造了條件.1。4.2PLC的結(jié)構(gòu)PLC和一般的微型計(jì)算機(jī)基本相同,也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成的。PLC的硬件系統(tǒng)由微處理器（CPU)、存儲(chǔ)器(EPROM，ROM)、輸入輸出（I/O)部件、電源部件、編程器、I/O擴(kuò)展單元和其他外圍設(shè)備組成。各部分通過總線(電源總線、控制總線、地址總線、數(shù)據(jù)總線）連接而成。其結(jié)構(gòu)簡圖如下電源電源受控元件輸入部件輸入信號(hào)微處理器運(yùn)算器控制器受控元件輸入部件輸入信號(hào)微處理器運(yùn)算器控制器輸出部件I/O擴(kuò)展接外設(shè)I/O接外部設(shè)備I/O擴(kuò)展單存儲(chǔ)器EPROEPRI/O擴(kuò)展接外設(shè)I/O接外部設(shè)備I/O擴(kuò)展單存儲(chǔ)器EPROEPR圖2PLC結(jié)構(gòu)圖PLC的軟件系統(tǒng)是指PLC所使用的各種程序的集合，通?？煞譃橄到y(tǒng)程序和用戶程序兩大部分.系統(tǒng)程序是每一個(gè)PLC成品必須包括的部分，由PLC廠家提供，用于控制PLC本身的運(yùn)行，系統(tǒng)程序固化在EPROM中.用戶程序是由用戶根據(jù)控制需要而編寫的程序。硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成了一個(gè)完整的PLC系統(tǒng)，他們是相輔相成,缺一不可的。1。4。3PLC的應(yīng)用領(lǐng)域目前，在國內(nèi)外PLC已廣泛應(yīng)用冶金、石油、化工、建材、機(jī)械制造、電力、汽車、輕工、環(huán)保及文化娛樂等各行各業(yè),隨著PLC性能價(jià)格比的不斷提高，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。從應(yīng)用類型看，PLC的應(yīng)用大致可歸納為以下幾個(gè)方面：（1)開關(guān)量邏輯控制

利用PLC最基本的邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能實(shí)現(xiàn)邏輯控制，可以取代傳統(tǒng)的繼電器控制，用于單機(jī)控制、多機(jī)群控制、生產(chǎn)自動(dòng)線控制等,例如：機(jī)床、注塑機(jī)、印刷機(jī)械、裝配生產(chǎn)線、電鍍流水線及電梯的控制等。這是PLC最基本的應(yīng)用，也是PLC最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。(2）運(yùn)動(dòng)控制大多數(shù)PLC都有拖動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。這一功能廣泛用于各種機(jī)械設(shè)備,如對(duì)各種機(jī)床、裝配機(jī)械、機(jī)器人等進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制。(3）過程控制

大、中型PLC都具有多路模擬量I/O模塊和PID控制功能，有的小型PLC也具有模擬量輸入輸出。所以PLC可實(shí)現(xiàn)模擬量控制，而且具有PID控制功能的PLC可構(gòu)成閉環(huán)控制，用于過程控制。這一功能已廣泛用于鍋爐、反應(yīng)堆、水處理、釀酒以及閉環(huán)位置控制和速度控制等方面.(4）數(shù)據(jù)處理

現(xiàn)代的PLC都具有數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、轉(zhuǎn)換、排序和查表等功能，可進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、分析和處理，同時(shí)可通過通信接口將這些數(shù)據(jù)傳送給其它智能裝置,如計(jì)算機(jī)數(shù)值控制（CNC）設(shè)備，進(jìn)行處理。(5)通信聯(lián)網(wǎng)PLC的通信包括PLC與PLC、PLC與上位計(jì)算機(jī)、PLC與其它智能設(shè)備之間的通信，PLC系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)可直接或通過通信處理單元、通信轉(zhuǎn)換單元相連構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)信息的交換，并可構(gòu)成“集中管理、分散控制”的多級(jí)分布式控制系統(tǒng)，滿足工廠自動(dòng)化(FA）系統(tǒng)發(fā)展的需要。2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)過一定壓力通過噴頭噴灑出來具有特定形狀的組合體，提供水壓的一般為水泵.現(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,可分為以下7種。（1）普通噴泉：只有簡單的幾種固定水型及燈光，隨著電源的開閉而控制噴泉的運(yùn)行、水型和燈光變化.（2）程控噴泉：將各種水型及燈光，按照預(yù)先設(shè)定的排列組合進(jìn)行控制程序的設(shè)計(jì)，通過計(jì)算機(jī)運(yùn)行程序發(fā)出控制信號(hào)，使水型及燈光有各種各樣的變化。(3)音樂噴泉：程序控制噴泉基礎(chǔ)上加入了音樂控制系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)通過對(duì)音頻及MIDI信號(hào)的識(shí)別，進(jìn)行譯碼和編碼，最終將信號(hào)輸出到控制系統(tǒng),使噴泉的造型及燈光的變化與音樂保持同步。(4)水幕激光噴泉：將激光器發(fā)出的激光束射在水幕噴頭噴出的水膜上，激光束由激光控制系統(tǒng)編程控制，可發(fā)出多種多樣的圖案及色彩，照射在晶瑩透明的水膜上，形成斑斕奪目的奇異效果.(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圖像效果的產(chǎn)品組成。(6）游戲噴泉:又稱感應(yīng)泉，噴泉水柱根據(jù)游人的動(dòng)作產(chǎn)生反應(yīng)，而且這種反應(yīng)具有不確定性,是一種互動(dòng)式噴泉,增強(qiáng)了娛樂氛圍。（7）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，一串串飛向空中,輕舞飛揚(yáng)。2。2采用PLC控制花式噴泉的優(yōu)點(diǎn)(1)控制方式上看：PLC軟接線,只需改變控制程序就可輕易改變邏輯或增加功能。(2）工作方式上看:PLC串行工作，不受制約。（3）控制速度上看：PLC通過半導(dǎo)體來控制，速度很快，無觸點(diǎn)，顧而無抖動(dòng)一說。（4）定時(shí)、記數(shù)看：PLC時(shí)鐘脈沖由晶振產(chǎn)生，精度高，定時(shí)范圍寬：有記數(shù)功能.（5)可靠、維護(hù)看:PLC無觸點(diǎn)，壽命長，且有自我診斷功能，對(duì)程序執(zhí)行的監(jiān)控功能，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和維護(hù)方便。2。3系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟確定控制對(duì)象確定控制對(duì)象及控制范圍`PLC型號(hào)選擇軟件設(shè)計(jì)及模擬軟件設(shè)計(jì)及模擬硬件設(shè)計(jì)調(diào)試調(diào)試是否是否符合設(shè)計(jì)要求？調(diào)整硬件調(diào)整軟件N N調(diào)整硬件調(diào)整軟件Y投入運(yùn)行投入運(yùn)行圖3可編程控制器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)的流程圖深入了解和分析噴泉的工藝條件和控制要求。（2）確定I/O設(shè)備。根據(jù)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、選擇開關(guān)等，常用的輸出設(shè)備有指示燈等。(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)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)噴泉系統(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。2.4噴泉系統(tǒng)控制方案噴泉系統(tǒng)的控制要求如下。（1）1、2均為外環(huán)形狀的噴水管，3為內(nèi)環(huán)形狀的噴水管,4為星形噴水管。燈光系統(tǒng)由三條支路組成，分別為綠色燈支路（在l,2之間)、黃色燈支路(在2，3之間）、紅色燈支路（在3，4之間）。（2)該噴泉共有三種花樣可供選擇。按下啟動(dòng)按鈕,噴泉即開始工作，按下停止按鈕,則停止噴水.噴泉的工作方式(即噴水花樣）由選擇開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。（3)該花式噴泉有三種噴水花樣可供選擇。第一種花樣，4、3、2、1隔2秒依次噴水，一起噴水15秒后停下，在按1、2、3、4的次序隔2秒依次噴水，再一起噴15秒后停下,以此規(guī)律循環(huán).第二種花樣,l、3同時(shí)噴水，延時(shí)3秒后1、3停噴，同時(shí)2、4噴水，交替運(yùn)行5次后1、2、3、4一起噴水，30秒后停止，以此規(guī)律循環(huán)。第三種花樣,1、2、3、4按順序延時(shí)2秒噴水，然后一起噴30秒后1、2、3、4再分別延時(shí)2秒停噴，以此規(guī)律循環(huán)。（4）通過變頻器可以控制每環(huán)噴水管的高度。在第一種花樣中，1、3管為慢速正轉(zhuǎn)噴水，2、4管為中速正轉(zhuǎn)噴水。（5）燈光系統(tǒng)的控制：由PLC的X5輸入端為燈光系統(tǒng)控制的選擇按鈕,當(dāng)需要燈光配合時(shí)，接通X5輸入端。此時(shí)可實(shí)現(xiàn)三路燈光的控制,即3，4任意一層噴水時(shí)，紅色燈亮；2噴水時(shí)，黃色燈亮;所有的噴頭噴水時(shí)，綠色燈亮。噴泉池示意圖如圖４所示。圖4噴泉布局圖2.5噴泉控制系統(tǒng)的原理圖在噴泉中，通過按鈕開關(guān)信號(hào)來控制PLC，因?yàn)橛?層噴水，因此用了1個(gè)變頻器來控制4個(gè)水泵.花式噴泉控制系統(tǒng)的原理圖如圖５所示。按鈕按鈕開關(guān)信號(hào)PLC電源變頻器水泵圖5噴泉控制系統(tǒng)原理圖圖6開關(guān)控制面板圖其中變頻器是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中的功率轉(zhuǎn)換器，變頻器是利用半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源轉(zhuǎn)換成為另一頻率的電能控制裝置，能實(shí)現(xiàn)不同頻率的交換.本次控制方案是過PLC程序按一定得控制目的運(yùn)算后，由AO模塊（模擬量輸出模塊）輸出控制信號(hào)（電流或電壓信號(hào)）至變頻器，從而利用一臺(tái)變頻器控制四臺(tái)電動(dòng)機(jī)，即可實(shí)現(xiàn)PLC到電機(jī)的調(diào)速,最終實(shí)現(xiàn)對(duì)各種噴泉花樣的控制。3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3。1PLC的選型3.1.1常用PLC介紹PLC發(fā)展這么多年，技術(shù)成熟，各種型號(hào)的也很多，各個(gè)廠家生產(chǎn)的也有一定區(qū)別,各個(gè)重點(diǎn)發(fā)展方向也不同，所以我們必須根據(jù)自己設(shè)計(jì)需要，考慮如何選擇.（1）西門子S7—200系列可編程控制器介紹SIMATICS7—200系列PLC是德國西門子（Siemens)公司生產(chǎn)的具有很高性能價(jià)格比的微型可編程控制器.西門子是世界上最大的電氣和電子公司之一。西門子的中國業(yè)務(wù)是其亞太地區(qū)業(yè)務(wù)的主要支柱，活躍在中國的信息與通訊、自動(dòng)化與控制、電力、交通、醫(yī)療、照明以及家用電器等各個(gè)行業(yè)中，其核心業(yè)務(wù)領(lǐng)域是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和工業(yè)解決方案。S7—200作為西門子SIMATICPLC家族中的最小成員，以其超小體積，靈活的配置,強(qiáng)大的內(nèi)置功能，多年來一直廣泛服務(wù)于國內(nèi)的各行各業(yè)。由于它具有結(jié)構(gòu)小巧,運(yùn)行速度快，多功能多用途等特點(diǎn),因此在工業(yè)企業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用.S7-200系列PLC在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制.S7-200產(chǎn)品憑借其先進(jìn)性、成熟性和廣泛的適用性在自動(dòng)化產(chǎn)品中受到廣泛的重視，相信此次發(fā)布的新產(chǎn)品一定能夠滿足部分用戶的需求，同時(shí)在自動(dòng)化領(lǐng)域中獲得更廣泛的應(yīng)用。(2）三菱FX系列可編程控制器介紹FX系列可編程控制器是當(dāng)今國內(nèi)外最新,最具特色、最具代表性的微型PLC。日本三菱電機(jī)公司研發(fā)的.在FX中，除基本的指令表編程方式外，還可以采用梯形土編程及對(duì)應(yīng)機(jī)械動(dòng)作流程進(jìn)行順序設(shè)計(jì)的SFC順序功能圖編程，而且這些程序可互相轉(zhuǎn)換。FX系列PLC在特殊控制方面不但具備模擬量輸入輸出控制，而且具有定位控制幾PID系統(tǒng)控制。在通信方面，能夠方便地與PC計(jì)算機(jī)鏈接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換與管理。3.1。2確定三菱FX2N系列可編程控制器三菱與西門子優(yōu)缺點(diǎn)比較：三菱PLC結(jié)構(gòu)靈活、傳輸質(zhì)量高、速度快、帶寬穩(wěn)定、范圍廣、成本低、適用面廣但是數(shù)據(jù)處理比西門子弱。西門子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)錢太高。本設(shè)計(jì)從速度快穩(wěn)定同時(shí)從價(jià)格等方面考慮,所使用的I/O口不是太多,而且三菱的編程軟件比西門子簡單易上手，所以我們選擇三菱FX—2N型PLC，如圖７所示。圖7三菱FX2NPLC3.2變頻器的選型變頻調(diào)速技術(shù)是針對(duì)固定工頻而采取的高效節(jié)能措施,工頻（50Hz）是發(fā)電的最佳頻率，但它并非是所有用電設(shè)備的最佳工作頻率，因而導(dǎo)致許多設(shè)備長期處于低頻率、低功率引述運(yùn)行狀態(tài)。占全國耗電2/3的交流電動(dòng)機(jī)目前大多數(shù)還在工頻、恒速下運(yùn)動(dòng)，運(yùn)行效率只有60%左右。為了提高效率，所以在本設(shè)計(jì)中用到變頻器。變頻器選型時(shí)要確定以下幾點(diǎn):（1）采用變頻的目的:恒壓控制或恒流控制等。（2）變頻器的負(fù)載類型，如葉片泵或容積泵等，特別注意負(fù)載的性能曲線,性能曲線決定了應(yīng)用時(shí)的方式方法。（3)變頻器與負(fù)載的匹配問題①在使用變頻器驅(qū)動(dòng)告訴電機(jī)時(shí)，由于高速電機(jī)的電抗小，高次諧波增加導(dǎo)致輸出電流地阿牛值增大。因此用于高速電機(jī)的變頻器的選型，其容量要稍大于普通電機(jī)的選型。②變頻器如果要長電纜運(yùn)行時(shí)，此時(shí)要采取措施抑制長電纜對(duì)地耦合電容的影響,避免變頻器出力不足，所以在這樣的情況下，變頻器容量要更大一檔或者在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。③對(duì)于一些特殊的應(yīng)用場(chǎng)合,如高溫，高海拔,此時(shí)會(huì)引起變頻器的降容，變頻器的容量要放大一檔。本設(shè)計(jì)是通過變頻器蘇調(diào)技術(shù)來控制每環(huán)噴水的高度。我選用的是FR-S520（E系列變頻調(diào)速器。3.3泵的選型現(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。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。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5米水溫不超過+40℃。QX系列潛水泵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)和安裝無需引水，使用簡便雙端密封，電器保護(hù)設(shè)計(jì)合理、性能優(yōu)良、幾無噪音。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)性質(zhì)類似于清水的液體。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8所示.圖8QS系列潛水泵3.4硬件接線圖系統(tǒng)的硬件連接圖即PLC控制和系統(tǒng)中各個(gè)硬件的連線。具體的如圖9、10所示。圖9PLC控制布局接線圖如圖所示噴泉系統(tǒng)控制布局，控制開關(guān)如下：(1)按下啟動(dòng)按鈕和燈控按鈕，開始運(yùn)行，（2）按下位置開關(guān)1，則是第一種花樣噴泉，(3）按下位置開關(guān)2，則是第二種花樣噴泉，（4)按下位置開關(guān)3，則是第三種花樣噴泉。圖10變頻器和水泵接線圖如圖是變頻器與水泵的硬件接線電路，通過變頻器的控制從而改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來控制水的流量與噴射高度，最終與燈光的組合形成各種噴泉花樣。4噴泉控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4。1花式噴泉的PLC控制流程圖花式噴泉的程序控制流程圖見圖11。水泵進(jìn)入工作狀態(tài)花樣選擇3結(jié)束是否按下停止是否按下停止系統(tǒng)按設(shè)定程序自動(dòng)運(yùn)行開始是否按下啟動(dòng)系統(tǒng)按設(shè)定程序自動(dòng)運(yùn)行水泵進(jìn)入工作狀態(tài)是否按下花樣選擇是否按下自動(dòng)運(yùn)行水泵進(jìn)入工作狀態(tài)花樣選擇3結(jié)束是否按下停止是否按下停止系統(tǒng)按設(shè)定程序自動(dòng)運(yùn)行開始是否按下啟動(dòng)系統(tǒng)按設(shè)定程序自動(dòng)運(yùn)行水泵進(jìn)入工作狀態(tài)是否按下花樣選擇是否按下自動(dòng)運(yùn)行NYNNYY花樣選擇2花樣選擇1花樣選擇2花樣選擇1N NYY圖11系統(tǒng)控制流程圖如圖11，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)。接著選擇噴水花樣,共三種噴水花樣可供選擇。如不選擇噴水花樣，系統(tǒng)則只保持通電狀態(tài)。如按下花樣選擇開關(guān)，噴泉按照設(shè)定的程序開始運(yùn)行.如果按下停止按鈕,系統(tǒng)則停止運(yùn)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。4。2I/O分配表4—1輸入I/O分配表序號(hào)輸入說明1X0停止說明2X1啟動(dòng)按鈕3X2選擇開關(guān)1的位置4X3選擇開關(guān)2的位置5X4選擇開關(guān)3的位置6X5燈控按鈕4-2輸入I/O分配表序號(hào)輸出說明1Y0電源指示2Y1控制1管噴水3Y2控制2管噴水4Y3控制3管噴水5Y4控制4管噴水6紅色燈紅色燈7Y6黃色燈8Y7綠色燈9Y8中速10Y9慢速11Y10正轉(zhuǎn)4。2.1輸入信號(hào)停止按鈕SQ1：I/0.0，啟動(dòng)按鈕SQ2：I/0。1,花樣選擇位置1開關(guān)SQ3:I/0.2，花樣選擇位置2開關(guān)SQ4：I/0。3，花樣選擇位置3開關(guān)SQ5:I/0.4，紅燈控制開關(guān)SQ6：I0。54.2。2輸出信號(hào)1號(hào)噴頭噴水開關(guān)接觸器KM1:Q0。12號(hào)噴頭噴水開關(guān)接觸器KM2:Q0.23號(hào)噴頭噴水開關(guān)接觸器KM3：Q0.34號(hào)噴頭噴水開關(guān)接觸器KM4：Q0。44.3I/O接線圖KM1KM1KM2KM3KM41L1MI0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5圖12PLC接線圖4.4系統(tǒng)工作過程分析（1）按下啟動(dòng)按鈕和燈控按鈕，開始運(yùn)行。(2)按下位置開關(guān)1，則是第一種花樣噴泉。（3）按下位置開關(guān)2，則是第二種花樣噴泉。(4）按下位置開關(guān)3，則是第三種花樣噴泉。(5）無論哪種花樣噴泉，只要當(dāng)?shù)谌蛘叩谒娜我庖粚訃娝臅r(shí)候，黃燈亮：當(dāng)?shù)诙訃娝臅r(shí)候，紅燈亮：當(dāng)所有噴水時(shí),綠燈亮.（6)按下停止按鈕，則運(yùn)行結(jié)束.4。5控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)4。5.1噴泉的第一種花樣按下啟動(dòng)按鈕 第4層的噴頭開始噴水，依次實(shí)現(xiàn)第4層,第3層，第2層，第1層的噴水，間隔2s。其如圖所示。第1層噴水第2層噴水第3層噴水第4層噴水2s2s2s15s15s 第1層噴水第2層噴水第3層噴水第4層噴水第4層噴水第3層噴水第2層噴水第1層噴水2s2s2s15s15s 第4層噴水第3層噴水第2層噴水第1層噴水當(dāng)選擇開關(guān)2的位置時(shí)，噴泉運(yùn)行第一種花樣：4、3、2、l隔2秒依次噴水，一起噴水l5秒后停下,再按l、2、3、4的次序隔2秒依次噴水,再一起噴l5秒后停下，以此規(guī)律循環(huán).l、3管以慢速正轉(zhuǎn)噴水，2、4管以中速正轉(zhuǎn)噴水。當(dāng)?shù)谌蛘叩谒娜我庖粚訃娝臅r(shí)候，黃燈亮:當(dāng)?shù)诙訃娝臅r(shí)候，紅燈亮：當(dāng)所有噴水時(shí),綠燈亮.梯形圖如下圖13第一種花樣的梯形圖注釋：I0。2為選擇開關(guān)2;I0。0為停止開關(guān)；Q0。0，Q0.7為四號(hào)噴水管；Q0。1,Q0.6為三號(hào)噴水管;Q0。2,Q0.5為二號(hào)噴水管；Q0。3，Q0。4為一號(hào)噴水管；T37到T44為100ms的的定時(shí)器；M3。4為顯示的黃燈，M0。2為顯示的紅燈，M0。0為顯示的綠燈。4。5.2噴泉的第二種花樣第1，3層的噴頭開始噴水，間隔3s后，第2，4層開始噴水,如圖第2,4層噴水水噴水噴水第1,3噴水水噴水噴水3s3s第2,4層噴水水噴水噴水第1,3噴水水噴水噴水5次30s第4層噴水第3層噴水第2層噴水第1層噴水第4層噴水第3層噴水第2層噴水第1層噴水當(dāng)選擇開關(guān)3的位置時(shí)，噴泉第二種花樣:l、3同時(shí)噴水,延時(shí)3秒后l、3停噴，同時(shí)2、4噴水，交替運(yùn)行5次后l、2、3、4一起噴水,30秒后停止，以此規(guī)律循環(huán)。1、3管以慢速正轉(zhuǎn)噴水．2、4管以中速正轉(zhuǎn)噴水。當(dāng)?shù)谌蛘叩谒娜我庖粚訃娝臅r(shí)候，黃燈亮：當(dāng)?shù)诙訃娝臅r(shí)候，紅燈亮：當(dāng)所有噴水時(shí),綠燈亮。梯形圖如下圖14第二種花樣的梯形圖注釋：I0。3為選擇開關(guān)3；I0.0為停止開關(guān)；Q0.0，Q0。4為一號(hào)噴水管；Q0。2,Q0。6為三號(hào)噴水管；Q0.1，Q0。5為二號(hào)噴水管；Q0.3，Q0。7為四號(hào)噴水管；T37到T39為100ms的的定時(shí)器；C1為計(jì)數(shù)器；M3.4為顯示的黃燈，M0。2為顯示的紅燈，M0。0為顯示的綠燈。4.5.3噴泉的第三種花樣四層逐次停噴，間隔2s，如圖所示。第4層停噴水第3層停噴水第2層停噴水第1層停噴水2s2s2s15s 第4層停噴水第3層停噴水第2層停噴水第1層停噴水當(dāng)選擇開關(guān)4的位置時(shí),第三種花樣：I、2、3、4按順序延時(shí)2秒噴水，然后一起噴30秒后l、2、3、4再分別延時(shí)2秒停噴，以此規(guī)律循環(huán)。1、3管以慢速正轉(zhuǎn)噴水．2、4管以中速正轉(zhuǎn)噴水,第三或者第四任意一層噴水的時(shí)候，黃燈亮；當(dāng)?shù)诙訃娝臅r(shí)候，紅燈亮;當(dāng)所有噴水時(shí)，綠燈亮。梯形圖如下圖15第三種花樣的梯形圖注釋：I0.4為選擇開關(guān)4;I0.0為停止開關(guān)；Q0。3為四號(hào)噴水管；Q0。2為三號(hào)噴水管；Q0.15為二號(hào)噴水管；Q0。0為一號(hào)噴水管；Q0。4到Q0.7為輔助線圈;T37到T44為100ms的的定時(shí)器;M3.4為顯示的黃燈,M0.2為顯示的紅燈，M0。0為顯示的綠燈.4。5噴泉控制系統(tǒng)的指令表（見附錄）5系統(tǒng)的仿真和調(diào)試5.1仿真軟件的選用仿真PLC具有實(shí)際PLC所沒有的功能。首先，仿真PLC可以立即暫時(shí)停止執(zhí)行用戶程序，對(duì)程序狀態(tài)不會(huì)有什么影響；其次,仿真PLC由RUN模式進(jìn)入STOP模式不會(huì)改變輸出的狀態(tài)；再次,在視圖對(duì)象中的變動(dòng)立即使對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)中的內(nèi)容發(fā)生相應(yīng)改變。實(shí)際的CPU要等到掃描結(jié)束時(shí)才會(huì)修改存儲(chǔ)區(qū)；第四，仿真PLC可以選擇單次掃描或者連續(xù)掃描；第五,可使定時(shí)器自動(dòng)運(yùn)行或者手動(dòng)運(yùn)行可以手動(dòng)復(fù)位全部定時(shí)器或復(fù)位制定的定時(shí)器；第六，仿真PLC可以對(duì)過程影存儲(chǔ)器與外設(shè)存儲(chǔ)器的處理等.本設(shè)計(jì)采用GXdeveloper8軟件進(jìn)行系統(tǒng)的仿真，通過執(zhí)行用戶程序來檢查系統(tǒng)的功能。5。2系統(tǒng)的調(diào)試花樣一仿真圖見圖16和17。圖16花樣1仿真圖a當(dāng)按下I0.0啟動(dòng)按鈕后，按下花樣1選擇開關(guān)I0。2時(shí)，M0.0得電，M0.1得電，當(dāng)M0。6得電的時(shí)候，Q0.2和Q0.4同時(shí)得電。按下停止按鈕I0.1時(shí)，系統(tǒng)斷電。圖17花樣1仿真圖b當(dāng)按下I0.0啟動(dòng)按鈕后，按下花樣1選擇開關(guān)I0。2時(shí),M0.0得電，M0。1得電，當(dāng)M0。5得電的時(shí)候，Q0.1和Q0。3同時(shí)得電。按下停止按鈕I0。1時(shí)，系統(tǒng)斷電?；?仿真圖見圖18和圖19。圖18花樣2仿真圖a當(dāng)按下I0。0啟動(dòng)按鈕后,按下花樣1選擇開關(guān)I0。3時(shí)，M0。0得電，M0.2得電，當(dāng)M1。2得電的時(shí)候，Q1。1得電。按下停止按鈕I0.1時(shí),系統(tǒng)斷電。圖19花樣2仿真圖b當(dāng)按下I0。0啟動(dòng)按鈕后,按下花樣1選擇開關(guān)I0。3時(shí),M0.0得電,M0.2得電，當(dāng)M1.5得電的時(shí)候,Q1。4得電。按下停止按鈕I0.1時(shí)，系統(tǒng)斷電.花樣3仿真圖見圖20和圖21。圖20花樣3仿真圖a當(dāng)按下I0.0啟動(dòng)按鈕后，按下花樣1選擇開關(guān)I0.4時(shí),M0.0得電,M0。3得電，當(dāng)M2。2得電的時(shí)候，Q2.2得電.按下停止按鈕I0。1時(shí),系統(tǒng)斷電.圖21花樣3仿真圖b當(dāng)按下I0.0啟動(dòng)按鈕后，按下花樣1選擇開關(guān)I0.4時(shí)，M0.0得電，M0.3得電，當(dāng)M2.4得電的時(shí)候，Q2。3得電。按下停止按鈕I0。1時(shí)，系統(tǒng)斷電。自動(dòng)運(yùn)行仿真圖見圖22和圖23。圖22自動(dòng)運(yùn)行仿真圖a按下自動(dòng)開關(guān)I0。5，M0.1得電后，當(dāng)M1.3得電時(shí)，Q1.2得電.圖23自動(dòng)運(yùn)行仿真圖b按下自動(dòng)開關(guān)I0.5，M0。3得電后，當(dāng)M2.3得電時(shí),Q2.2得電。通過對(duì)本系統(tǒng)的仿真調(diào)試，可以看出，當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕I0。0時(shí),M0。0得電并保持。按下花樣選擇開關(guān)以后，系統(tǒng)按照設(shè)定的程序運(yùn)行并最終得到實(shí)現(xiàn).當(dāng)按下自動(dòng)運(yùn)行開關(guān)時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài).當(dāng)按下停止按鈕I0。1時(shí),系統(tǒng)立即停止運(yùn)行。結(jié)論通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，利用PLC在控制系統(tǒng)上的優(yōu)越性，使噴泉在現(xiàn)實(shí)生活中的噴水花樣，變化更多樣，更加完美。本設(shè)計(jì)利用了PLC體積小、功能強(qiáng)、可靠性高,且具有較大的靈活性和可擴(kuò)展性的特點(diǎn)，通過改變噴泉的控制系統(tǒng)程序或改變方式選擇開關(guān)，從而可以改變噴泉的噴水規(guī)律，從而變換出各式花樣，以適應(yīng)不同季節(jié)、不同場(chǎng)合的噴水要求，能給人的視覺上帶來一種更加美的享受。近年來，可編程控制器技術(shù)在中國的發(fā)展異常迅猛，各生產(chǎn)廠家也推出了許多功能強(qiáng)大的新型PLC、特殊功能模塊和通信聯(lián)網(wǎng)器件，使可編程控制器成為集微機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、通訊技術(shù)于一體的通用工控機(jī)裝置，且使其成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化的一種強(qiáng)有力的工具，在工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。致謝隨著畢業(yè)日子的到來,畢業(yè)設(shè)計(jì)也接近尾聲。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)自己的有很多不足之處?！皶接脮r(shí)方恨少”，這是我這次做畢業(yè)設(shè)計(jì)感受最大的一個(gè)問題。平時(shí)我們學(xué)習(xí)是沒有帶著目的去學(xué)習(xí),而是單純的應(yīng)付考試，所以學(xué)了知識(shí)很快也會(huì)忘掉。而且本次畢業(yè)設(shè)計(jì)也涉及了很多專業(yè)軟件和基本辦公軟件的操作的運(yùn)用，這些其實(shí)都是平時(shí)在學(xué)校里可以鍛煉與提高的，可是我卻沒有好好把握，所以這也給了我一個(gè)大大的警鐘.本畢業(yè)設(shè)計(jì)從開始設(shè)計(jì)到最終的完成都離不開我的指導(dǎo)老師盧承領(lǐng)老師的悉心指導(dǎo)和幫助。在設(shè)計(jì)過程中,我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請(qǐng)教等方式,使自己學(xué)了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但也得到了巨大的收獲。在整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力,提高了自己動(dòng)手能力，樹立了對(duì)自己工作能力的信心，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過程中探索的艱辛和成功的喜悅。雖然我的這個(gè)設(shè)計(jì)不太好，但是在設(shè)計(jì)過程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)給我的最大收獲和財(cái)富,這將會(huì)對(duì)我以后有很大的幫助。在完成設(shè)計(jì)的過程中，感謝眾多同學(xué)和任課教師的熱情幫助。最后，衷心感謝各位老師對(duì)我的設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)審,有不足之處，敬請(qǐng)批評(píng)指正.參考文獻(xiàn)[1］陳剛。基于S7—200PLC控制的郵件自動(dòng)分揀系統(tǒng).機(jī)電一體化。2008.03期[2］鄭堤唐可洪。機(jī)電一體化基礎(chǔ)北京：機(jī)械工業(yè)出版社1997。7[3］王庭?？删幊炭刂破髟砑皯?yīng)用北京:國防工業(yè)出版社2005.7[4］秦春斌張繼偉。PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用教程（三菱FX2N系列）北京:機(jī)械工業(yè)出版社2010.10［5］顏全生。PLC編程設(shè)計(jì)與實(shí)例北京:機(jī)械工業(yè)出版社2009。7[6]朱文勝，趙斯軍。電氣與PLC綜合控制技術(shù).蘇州大學(xué)出版社，2008［7]路林吉,王堅(jiān)．可編程控制器原理及應(yīng)用清華大學(xué)出版社，2002［8]廖常初.FX系列PLC編程及應(yīng)用北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005［9]楊青杰等?！度釬X系列PLC應(yīng)用設(shè)計(jì)指南.》北京:機(jī)械工業(yè)出版社出版社，2008年[10]章國華、蘇東《典型生產(chǎn)線原理、安裝與調(diào)試》北京理工大學(xué)出版社2009.04［11]計(jì)時(shí)鳴《機(jī)電一體化控制技術(shù)與系統(tǒng)》西安電子大學(xué)出版社2009。06[12］華滿香《電氣控制及PLC應(yīng)用》人民郵電出版社20090。5［13］鄧其貴、周炳《變頻器操作與工程項(xiàng)目應(yīng)用》北京理工大學(xué)出版社2009.08［14]張玉華陳金艷賈玉芬?？删幊炭刂破髟砑皯?yīng)用(三菱機(jī)型）（［M]。北京大學(xué)出版社，2009。[15]殷培峰.基于PLC噴泉控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用［J］。蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)2006，6[16]孫康嶺。電氣控制與PLC應(yīng)用［M］。北京：化學(xué)工業(yè)出版社2009.

[17]郁漢琪1機(jī)床電器及可編程控制器實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書［M］北京：電子工業(yè)出版社，2002[18］日本三菱公司。FX系列PLC編程手冊(cè)［Z］.1999［19］李勝多,張還編著,可編程序控制器原理及邏輯控制，中國電子出版社,2008［20]陳在平，趙相賓主編,可編程控制器（PLC）系統(tǒng)設(shè)計(jì)，電子工業(yè)出版社，2007附錄1噴泉總體硬件接線圖圖24總體硬件接線圖附錄2指令表0LDM80021SETS03STLS04LDX0015SETY0046SETS218STLS219OUTT0K3012LDTT013SETY00014LDT015SETS2217STLS2218RSTY00019OUTT1K3022LDIT123SETY00124LDT125SETS2327STLS2328RSTY00129OUTT232LDIT233SETY00234LDT235SETS2437STLS2438RSTY00239OUTT3K3042LDIT343SETY00344LDT345SETS2547STLS2548RSTY00349OUTT4K5052LDIT453SETY00054SETY00155LDT456SETS2658STLS2659RSTY00060RSTY00161OUTT5K5064LDIT565SETY00266SETY00367LDT568SETS2770STLS2771RSTY00272RSTY00373OUTT6K4076LDIT677SETY00078SETY00179SETY00280SETY00381LDT682SETS2884STLS2885RSTY00086SETY00287SETY00388OUTT7K5091LDT792SETS2994STLS2995RSTY00196OUTT8K5099LDT8100SETS30102STLS30103RSTY002104OUTT9K50107LDT9108SETS31110STLS31111RSTY003112OUTT10K50115LDT10116SETS32118STLS32119OUTT11K80122OUTY000123OUTY002124LDT11125SETS33127STLS33128OUTT12K80131OUTY001132OUTY003133OUTC0K3136LDT12137ANDC0138SETS34140LDT12141ANIC0142OUTS32144RET145STLS34146RSTY004147OUTS0149RET150EANYANGINSTITUTEOFTECHNOLOGY本科畢業(yè)論文基于PLC的花樣噴泉控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)ThedesignoffancyfountaincontrolsystembasedonPLC學(xué)院名稱:電子信息與電氣學(xué)院專業(yè)班級(jí)：自動(dòng)化2021級(jí)1班學(xué)生姓名：XX指導(dǎo)教師姓名:XX指導(dǎo)教師職稱：XXXXXX2021年5月畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外,不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得安陽工學(xué)院及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體,均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作者簽名:日期：指導(dǎo)教師簽名:日期：使用授權(quán)說明本人完全了解安陽工學(xué)院關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即:按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文)的印刷本和電子版,并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文;在不以贏利為目的前提下,學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。作者簽名：日期:目錄TOC\o"1-3”\h\z\uHYPERLINK\l”_Toc356894264"摘要IAbstractII引言1第一章方案分析5_Toc356894272"2。1硬件的選擇11_Toc356894274”2.1。2變頻器選擇方案12_Toc356894276"2。1.3噴頭的選擇方案17HYPERLINK\l”_Toc356894277”控制面板18HYPERLINK\l”_Toc356894278"2。1。5噴泉水泵布局19HYPERLINK\l”_Toc356894279”彩燈布局19HYPERLINK\l”_Toc356894280”控制接線圖202。1.8變頻器控制接線圖21_Toc356894283"3.1花式噴泉的PLC控制流程圖23HYPERLINK\l”_Toc356894284”3.2I/O模塊的選擇23HYPERLINK\l”_Toc356894285”3.3花式噴泉的I/O分配23HYPERLINK\l”_Toc356894286”3。4西門子MM420變頻器設(shè)置24_Toc356894289"3.7系統(tǒng)程序的可行性29HYPERLINK\l”_Toc356894290"第四章系統(tǒng)的仿真和調(diào)試30HYPERLINK\l”_Toc356894291”4。1仿真軟件的選用304。2系統(tǒng)的調(diào)試305。1WinCC簡介335。2.1組態(tài)用戶項(xiàng)目335.2。2WinCC與PLCSIM連接355。2.3WinCC組態(tài)畫面監(jiān)控36HYPERLINK\l”_Toc356894299”結(jié)論38HYPERLINK\l”_Toc356894300"致謝39_Toc356894302”附錄41基于PLC的花樣噴泉控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要:花式噴泉是近年來隨著控制系統(tǒng)的發(fā)展,出現(xiàn)的一種控制技術(shù)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的迅速發(fā)展，對(duì)花式噴泉的控制要求也越來越高，使得越來越多的控制部分需要可編程控制器來實(shí)現(xiàn).本文結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，以花式噴泉為研究對(duì)象,采用了S7—300系列PLC作為變頻器的控制器，變頻器再控制電機(jī)輸出功率。對(duì)花式噴泉的控制系統(tǒng)的總體功能進(jìn)行了分析，闡述了可編程控制器的組成和工作原理.提出了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)行了設(shè)計(jì)和程序的編寫。本設(shè)計(jì)采用變頻器作為水泵的控制器，改善了噴泉系統(tǒng)的控制品質(zhì)，并真正地達(dá)到了節(jié)能和實(shí)時(shí)控制的要求。關(guān)鍵詞：PLC;噴泉；控制系統(tǒng)ThedesignofPLCcontrolsystemoffancyfountainAbstract:FancyfountainInrecentyears，withthedevelopmentofcontrolsystems，controltechnologyandtheemergenceofafancywatchcombinationofaproduct.Withtheprogrammablecontrollerintherapiddevelopmentofourcountry，thefancyfountaincontrolrequirementsarealsoincreasing，makingmoreandmorecontrolprogrammablecontroller。Inthispaper,thetasksrequiredofgraduatedesign，fancyfountainastheresearchobject,usingtheS7-300seriesPLCascontrolleroftheinverter,andtheinvertertocontrolthemotoroutputpower。Theoverallfunctionofthefancyfountaincontrolsystemanalysisofthecompositionandworkingprincipleoftheprogrammablecontroller。Fountainhardwarebuildingblocksandthehardwaremoduledesign,thedesignandproceduresforthepreparationandcontrolmode。Thisdesignusesthecontrolleroftheinverteraspumps，improvedthefountainsystemcontrolquality,andtrulyachieveenergyefficiencyandreal-timecontrolrequirements。Keywords：PLC；fountain；controlsystem引言所謂花樣噴泉，就是利用控制器控制噴水的花型組合變化、水柱高低、遠(yuǎn)近變化和燈光色彩組合、明暗變化的噴泉.花樣噴泉是把現(xiàn)代控制技術(shù)應(yīng)用于人工噴泉，在程序控制噴泉的基礎(chǔ)上也可加入了音樂控制系統(tǒng)，通過音樂控制噴泉的水形及燈光的變化，從而達(dá)到噴泉水型、燈光及色彩的變化與音樂情緒的完美結(jié)合,使噴泉表演生動(dòng)且富有內(nèi)涵。噴泉起源很早，早在公元前6世紀(jì)的巴比倫空中花園中就已建有噴泉。古希臘時(shí)代開始由飲用水式泉逐漸發(fā)展成為裝飾性泉.還有一種說法認(rèn)為噴泉起源于伊斯蘭國家的齋戒沐浴給水方法。在伊斯蘭園林中，噴泉沿軸線布置或作為局部構(gòu)圖的中心。文藝復(fù)興時(shí)期噴泉技術(shù)有很大的發(fā)展，多與雕像、柱飾、水池等結(jié)合造景,如意大利伊斯特別墅的著名“百泉步道”和萊恩脫的噴泉水渠。7到18世紀(jì),噴泉在歐洲城市盛極一時(shí).著名的法國凡爾賽宮的太陽神噴泉，俄國彼得宮的帶雕像群的大瀑布噴泉，而羅馬更有3000多個(gè)噴泉，被稱為噴泉之城。中國古典園林崇尚自然，力求清雅素靜、富于野趣，重視對(duì)天然水態(tài)的藝術(shù)再現(xiàn).18世紀(jì)，西方式噴泉傳入中國。1747年清乾隆皇帝在圓明園建“諧奇趣”、“海晏堂"、“大水法”三大噴泉。20世紀(jì)，噴泉發(fā)展成為一種大型水景，用水柱構(gòu)成各種形態(tài)。如建于1958年的日內(nèi)瓦萊蒙湖大噴泉，它,用兩臺(tái)1360馬力的水泵將水噴到145米的高空。夜色下巨型探照燈照射著銀色水柱直劃夜空，頗為景色壯觀。日本的水力噴射動(dòng)物園在一個(gè)直徑10米水池內(nèi)，安裝著6036個(gè)旋轉(zhuǎn)的噴頭，能噴射出老虎獅子搏斗、老鷹羚羊廝殺等奇妙的場(chǎng)面。這些噴泉多是利用電腦控制水、光、音、色,使噴泉藝術(shù)進(jìn)入嶄新的時(shí)代。現(xiàn)代的噴泉，已經(jīng)是一種集聲、光、電、水、力為一體的高科技產(chǎn)物.我國現(xiàn)代意義的噴泉始于上世紀(jì)80年代，起步雖晚，發(fā)展卻十分神速，有些技術(shù)在世界上具備領(lǐng)先地位。國內(nèi)在二十世紀(jì)八十年代以前，噴泉只是建筑給排水和園林造景專業(yè)的一個(gè)技術(shù)細(xì)節(jié)，從設(shè)計(jì)到產(chǎn)品制作，工程安裝都沒有形成規(guī)模。只是在展覽館等公共建筑和公園里能見到一些中、小噴泉，產(chǎn)品的水平也是簡單、粗放的.二十世紀(jì)八十年以后，隨著國民經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)和發(fā)展，人民生活水平的提高，一些城市的城建、園林主管部門在城市建設(shè)、改造的過程中，以及環(huán)境的美化和文化氛圍的營造上對(duì)噴泉提出了求新的要求，一部分建筑、園林、水利的設(shè)計(jì)院、研究所及大專院校，綜合了土建結(jié)構(gòu)、給排水、機(jī)電控制等傳統(tǒng)的專業(yè)技術(shù)，加上當(dāng)時(shí)先進(jìn)的單片機(jī)，通過電磁閥和直流電機(jī)調(diào)速實(shí)行變量控制，設(shè)計(jì)出一批噴泉、水景。得到了良好的社會(huì)反映和社會(huì)效益。在這個(gè)時(shí)期，一些噴泉設(shè)備專業(yè)加工廠和公司開始組建、發(fā)展,為噴泉的專業(yè)化發(fā)展提供了力量，打下了基礎(chǔ)。二十世紀(jì)九十年代以后，社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，全國城市建設(shè)速度加快，人們也追求高質(zhì)量的文化生活和環(huán)境美。市場(chǎng)的需求推動(dòng)了噴泉行業(yè)的發(fā)展.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。許多噴泉專業(yè)的生產(chǎn)廠商和專業(yè)公司，在這段時(shí)間內(nèi)應(yīng)運(yùn)而生，迅速發(fā)展起來.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、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，開拓了廣闊的應(yīng)用空間，噴泉行業(yè)得到了快速發(fā)展。人們對(duì)噴泉的造景功能、娛樂功能、環(huán)保功能認(rèn)識(shí)的提高，開拓了噴泉的應(yīng)用范圍.噴泉可以濕潤周圍空氣，減少塵埃，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。因此,噴泉有益于改善城市面貌和增進(jìn)居民身心健康.噴泉景觀概括來說可以分為兩大類：一是因地制宜，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形結(jié)構(gòu)，仿照天然水景制作而成,如：壁泉、涌泉、霧泉、管流、溪流、瀑布、水簾、跌水、水濤、漩渦等.二是完全依靠噴泉設(shè)備人工造景。這類水景近年來在建筑領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，發(fā)展速度很快，種類繁多，普通噴泉分音樂噴泉、程控噴泉、旱地噴泉、跑動(dòng)噴泉、光亮噴泉、趣味噴泉、激光水幕電影、超高噴泉等。漂浮式:整座水景噴泉的管道系統(tǒng)全部安裝在浮箱上，所以噴泉設(shè)備的運(yùn)行不受季節(jié)性水位高低的影響。漂浮式噴泉制作、安裝工藝技術(shù)性強(qiáng)，但維護(hù)方便,易于保養(yǎng)。在大型自然湖泊或各種人工湖中廣泛應(yīng)用。跑泉：多個(gè)噴頭，按時(shí)序控制，構(gòu)成各種形態(tài)瞬時(shí)變化的水型.可以形成跑動(dòng)、跳動(dòng)、波動(dòng)等形狀,又可以成固定造型的噴水形態(tài)，氣勢(shì)雄偉，變化多端.水幕激光：采用特殊的入映機(jī)播放，使用的影片也是專門為水幕電影特制的影帶.由于電影的屏幕是透明的水膜，因此在電影播放時(shí)會(huì)有一種特殊的光學(xué)效果，屏幕的視覺穿透性可使畫面具有一種立體感,影片的內(nèi)容可與水面巧妙的結(jié)合，更有一種身臨其境般的奇幻感覺。隨著時(shí)代的發(fā)展，科技水平的提高,城市的噴泉設(shè)備已經(jīng)十分先進(jìn)，各種音樂噴泉、程控噴泉、激光噴泉已經(jīng)層出不窮，變化多端。規(guī)?？纱罂尚?，射程可高可低，噴出的水,大者如珠，細(xì)者如霧，變化萬千，引人入勝。噴泉,使靜水變?yōu)閯?dòng)水，使水也有了靈魂，又輔之以各種燈光效果，使水體具有豐富多采的形態(tài)，可以緩沖、軟化城市中“凝固的建筑物”和硬質(zhì)的地面，以增加城市環(huán)境的生機(jī),有益與身心健康并能滿足視覺藝術(shù)的需要。大型城市廣場(chǎng)中的人工動(dòng)態(tài)噴泉，也多來自自然的種種水態(tài)，如瀑布、疊水、水簾、溢流、溪流、壁泉等，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步,各種噴泉真是花樣翻新、層出不窮，幾乎達(dá)到了人們隨心所欲創(chuàng)造各種晶瑩剔透、絢麗多姿動(dòng)態(tài)水景的程度。噴泉在當(dāng)今時(shí)代,已經(jīng)形成了一道獨(dú)特的人文景觀。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)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。在噴泉得到廣泛應(yīng)用的過程中，也出現(xiàn)了一些問題和不足，有些認(rèn)識(shí)上的誤區(qū)和不良傾向應(yīng)該引起人們的重視.否則將對(duì)噴泉行業(yè)的健康發(fā)展產(chǎn)生負(fù)面影響。首先，我們政府在審批城市公共廣場(chǎng)噴泉的建設(shè)時(shí)，要充分了解其建設(shè)的面積，審查設(shè)計(jì)的方案避免跟風(fēng)的工程。另外，相關(guān)部分應(yīng)組織專家與研究人員設(shè)立行業(yè)的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn),杜絕低質(zhì)量的工程建設(shè)。其次,各種工程設(shè)計(jì)者應(yīng)該充分考慮整體建筑的協(xié)調(diào)性欲藝術(shù)性，使噴泉的水體景觀功能得到比較好的發(fā)揮.同時(shí)，讓噴泉景觀充分結(jié)合其他的元素，更好的體現(xiàn)水體景觀的水體美。最后，噴泉水體設(shè)計(jì)者應(yīng)該充分結(jié)合實(shí)際,考慮環(huán)境對(duì)于噴泉景觀的容納性,建設(shè)高質(zhì)量且據(jù)實(shí)用性的噴泉,不要出現(xiàn)噴泉水體的建設(shè)不具其利反被其害的現(xiàn)象。隨著科技的發(fā)展，噴泉水體景觀建設(shè)可以結(jié)合光電技術(shù)和噴水射流的技術(shù),開發(fā)很多新奇特的高新技術(shù)噴泉設(shè)計(jì).另外，可以通過對(duì)于噴泉水池的補(bǔ)水、流動(dòng)與噴射采用電腦控制，充分節(jié)約水資源.完善噴泉的土建結(jié)構(gòu)，防止地下水的滲入。自動(dòng)控制噴泉的燈光、供電系統(tǒng)，保證噴泉水體的水質(zhì)，讓噴泉不僅是造景元素更是一種愉悅大眾的環(huán)境藝術(shù)。本文根據(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)，研究花式噴泉的控制問題，整理出一套可行性較高的噴泉控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)的研究內(nèi)容主要包括了噴泉的發(fā)展情況及所存在的一系列問題；噴泉控制系統(tǒng)的組成；花式噴泉的控制任務(wù)和要求；花式噴泉的硬件配置以及軟件的設(shè)計(jì)，再通過仿真軟件來實(shí)現(xiàn).在設(shè)計(jì)當(dāng)中，結(jié)合