花式噴泉畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告

PAGE１長春大學(xué)電子信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告題目：花式噴泉的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)院：電子信息工程學(xué)院專業(yè)：電氣工程與自動(dòng)化學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：開題時(shí)間：2012.03.14本課題研究的意義：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)已經(jīng)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。噴泉是人工環(huán)境中最富有生命力的噴泉,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、多姿的噴泉造型、五彩繽紛的水下燈光、神奇的激光圖文，通過電腦有機(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)生活水平的不斷提高，對(duì)于精神生活的要求也在不斷提高，為進(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)的不斷發(fā)展和生活水平的不斷提高，尤其是噴泉在城市和社區(qū)環(huán)境建設(shè)中起著尤其重要的作用。當(dāng)今噴泉工程和高新技術(shù)的結(jié)合正是歷史發(fā)展的必然趨勢(shì)，由于噴泉工程中采用了大量的高新技術(shù)，從而使噴泉效果更加絢麗多彩，婀娜多姿，令人賞心悅目、流連忘返。調(diào)研（社會(huì)調(diào)查）情況：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。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噴泉，其水造型往往是簡捷、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)、購物中心以及一些景點(diǎn)的大型激光彩色音樂噴泉，其動(dòng)感十足的“水表演”，既歡快、跳躍，又抒情、富有詩意的“水舞蹈”，有些噴泉配之以水幕電影，給人們以變幻無窮，絢麗多姿的視聽效果。河、湖自然水面上噴水高度超過百米的高水柱噴泉，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，既有中、老年人們喜愛的幽靜、典雅的風(fēng)格，也有適于兒童嬉水，趣味十足的形式。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)、音樂藝術(shù)等都能蘊(yùn)含到噴泉的設(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?、文化心理，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)。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photoshop圖片再發(fā)展到三維動(dòng)畫制作的光盤描繪的動(dòng)態(tài)噴水方案，計(jì)算機(jī)技術(shù)極大地豐富和開拓了人們的思維空間。快速、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)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。擬采用研究方法：方案1：使用單片機(jī)控制花式噴泉單片機(jī)的特點(diǎn)是控制性能和可靠性高，體積小、價(jià)格低、易于產(chǎn)品化。由于單片機(jī)具有良好的控制性能和靈活的嵌入品質(zhì)，近年來在智能儀表、機(jī)電一體化產(chǎn)品、實(shí)時(shí)工業(yè)控制家用電器等各個(gè)領(lǐng)域都獲得了極其廣泛的應(yīng)用?；ㄊ絿娙脑硎抢每刂破骺刂扑玫膰娝姆绞?，此方案采用AT80C51系列單片機(jī)作為主控制器來控制噴泉的噴水方式。單片機(jī)的成本較低，適合用于控制小型的花式噴泉。單片機(jī)通過控制步進(jìn)電機(jī)來控制電磁閥,實(shí)現(xiàn)對(duì)噴頭流量的控制,從而使噴泉水姿、燈光色彩產(chǎn)生變化。但采用單片機(jī)控制原理，是以可控硅作為功率開關(guān)元件，由于可控硅承受過電壓、過電流的能力較差，因而不能長時(shí)間運(yùn)行。方案2：使用三菱公司FXON系列的PLC控制花式噴泉自20世紀(jì)60年代中期以來PLC產(chǎn)品在電力、冶金、化工等行業(yè)發(fā)揮了重大作用,尤其近20年來計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展,不斷成倍擴(kuò)大的功能和成倍降低的價(jià)格,使PLC、通訊聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、過程控制軟件都獲得了長足的進(jìn)步,也使PLC的廣泛應(yīng)用成為可能。PLC的優(yōu)點(diǎn)很多，主要包括：編程方法簡單易學(xué)；功能強(qiáng)、性能價(jià)格比高；硬件配套齊全、用戶使用方便、適應(yīng)性強(qiáng)；可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)；系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少；維修工作量低、維修方便；體積小、能耗低等。而且PLC在各個(gè)工業(yè)部門的應(yīng)用范圍都得到了擴(kuò)展。此方案采用三菱FX2N-32MR的PLC作為主控制器，它適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的自動(dòng)檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制等。它體積小，功能強(qiáng)、可靠性高，靈活性強(qiáng)和可擴(kuò)展性的特點(diǎn)通過改變噴泉的控制程序或改變方式選擇開關(guān)，就可以改變花式噴泉的噴水規(guī)律，從而變化出很多花樣，同時(shí)，PLC具有很強(qiáng)的自診斷功能，迅速方便的檢查出故障，縮短檢修時(shí)間，因而確?？刂葡到y(tǒng)的可靠性，穩(wěn)定性。基于本設(shè)計(jì)的控制要求，三菱FX2N-32MR系列的PLC來控制電磁閥，從而達(dá)到對(duì)噴頭流量的控制，產(chǎn)生各種方式的噴水花樣?；ㄊ絿娙刂葡到y(tǒng)的原理如圖所示：按鈕按鈕開關(guān)信號(hào)PLC變頻器PLC變頻器水泵水泵電源電源研究計(jì)劃：2012年01月01日--2012年03月01日查閱資料翻譯英文文獻(xiàn)；2012年03月02日--2012年03月14日總體方案設(shè)計(jì)撰寫開題報(bào)告；2012年03月15日--2012年04月01日系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)；2012年04月02日--2012年04月15日系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)；2012年04月16日--2012年04月20日繪制圖紙；2012年04月21日--2012年05月15日撰寫論文；2012年05月16日--2012年06月15日完善論文，等待答辯。文獻(xiàn)綜述：1.噴泉在國內(nèi)的發(fā)展噴泉作為一項(xiàng)建筑藝術(shù)，在國內(nèi)外均有較悠久的歷史。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。2001年中國建筑金屬結(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、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)也開設(shè)了水景、噴泉課程，為噴泉行業(yè)的今后發(fā)展提供了知識(shí)儲(chǔ)備。噴泉行業(yè)的發(fā)展進(jìn)入到一個(gè)新的階段。2.現(xiàn)代噴泉中出現(xiàn)的問題在噴泉得到廣泛應(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。（1）方案設(shè)計(jì)上的盲目性，往往導(dǎo)致作品成為敗筆，使作品難于長久存在。（2）細(xì)部設(shè)計(jì)的不合理直接影響作品效果。（3）質(zhì)次價(jià)高的偽劣產(chǎn)品直接影響著有關(guān)廠商和公司的信譽(yù)。（4）節(jié)能、節(jié)水、環(huán)保問題應(yīng)引起足夠的重視。噴泉的水造型是通過細(xì)部設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)的，機(jī)、泵、管、閥門、噴頭的合理選配，直接影響著噴水效果。有些噴泉的設(shè)計(jì)，只注意了流量、工作壓力等技術(shù)指標(biāo)，忽視了流態(tài)效果這個(gè)重要因素，水造型效果差。例如：成功的超高水柱密實(shí)段長，破裂段和霧化段短，水柱直徑和噴水高度比例合適，抗風(fēng)能力強(qiáng)，噴水效果挺拔、雄偉。而目前的一些超高水柱，水柱密實(shí)段短，破裂段和霧化段長，水柱直徑與噴水高度相比顯得細(xì)小單薄，抗風(fēng)能力差，水柱很容易被吹散飄移，這就是有關(guān)參數(shù)選配不合理所致。在整體水造型的組合效果上也存在差類似的問題。細(xì)部設(shè)計(jì)不合理，是技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)差的表現(xiàn)，需要在設(shè)計(jì)階段給予解決。噴泉是耗能的景觀工程，在保障設(shè)計(jì)效果的前提下，盡可能地節(jié)約能源，這在方案設(shè)計(jì)階段時(shí)就應(yīng)該進(jìn)行量體裁衣的設(shè)計(jì)。我國是一個(gè)缺水的國家，節(jié)水是基本國策，噴泉要提倡循環(huán)用水，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮減少噴水的霧化，飄移損失。循環(huán)用水系統(tǒng)應(yīng)該有過濾凈化裝置，現(xiàn)在有許多旱噴泉，噴水很容易把地面上的泥土、臟物沖入地下水池，水質(zhì)極易污染，搞好池水凈化，延長池水使用周期，用過的池水可以澆灌周邊的草坪、綠地，既節(jié)約了用水，又有環(huán)保的功能。3.噴泉中的一些新技術(shù)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。參考文獻(xiàn)：[1]吳愛萍.PLC控制的設(shè)計(jì)技巧[M].工業(yè)控制計(jì)算機(jī),2003.98～122[2]吳明洞.PLC控制的設(shè)計(jì)技巧[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào),2003.23～55［3］孫康嶺.電氣控制與PLC應(yīng)用［M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2009.48～63[4]廖常初.PLC應(yīng)用技術(shù)問答[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.11～31［5］郭艷萍，李曉波.PLC在花式噴泉中的應(yīng)用［J］漯河職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)（綜合版),2003.33～46［6］張玉華,陳金艷,賈玉芬.可編程控制器原理及應(yīng)用（三菱機(jī)型）［M］.北京大學(xué)出版社，2009.12～23［7］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),2006.21～30[8]苗晨，張青虎，勞心國.變頻器在音樂噴泉中的應(yīng)用[J].中國建筑金屬結(jié)構(gòu)2009年第二期,2009.1～7[9]孫建忠.電機(jī)及其控制[M].中國水利水電出版,2006.60～180[10］陳在平，趙相賓.可編程控制器（PLC）系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].電子工業(yè)出版社，2007.66～75［11］李發(fā)海，朱東起.電機(jī)學(xué)（第四版）.科學(xué)出版社，2007.53～62[12]賈德勝.PLC應(yīng)用開發(fā)實(shí)用子程序[M].人民郵電出版社,2006.22～41[13]PrenticeHall.IntroductiontoElectronicCircuitDesign[J],SAEPaper,2001.48～64［14］PeiZhong-cai.StudyOnDistufrbanccTorqueofLoadSimulatorwithSynchro-compensationsystem［C］.proceedinnsofthe5thinternationalconferenceonfluidpowertransactionandcontr，hongzhou，china，2001.12～15［15］lequocs.Designofelectr