PLC控制水幕音樂(lè)噴泉系統(tǒng)論文

畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)生姓名：XXXX學(xué)號(hào)：200905280123班級(jí)：xXXx指導(dǎo)教師：信息處理與控制工程系業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)(論目選題時(shí)間完成時(shí)間論文(設(shè)計(jì))字?jǐn)?shù)關(guān)鍵詞可編程控制器、變頻器、控制、自動(dòng)噴泉、音樂(lè)控制設(shè)計(jì)(論文)題目的來(lái)源、理論和實(shí)際意義：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)已進(jìn)入個(gè)嶄新的越來(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心身愉快，做事效率提高。其中音樂(lè)噴泉可以濕潤(rùn)周圍空氣，減少塵埃，降低和增進(jìn)居民身心健康?？删幊绦蚩刂破?PLC)因?yàn)榉€(wěn)定可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、簡(jiǎn)單易學(xué)、功能強(qiáng)大和使用方便已經(jīng)成為應(yīng)用面最為廣泛有人性化的人機(jī)界面，配備應(yīng)用程序庫(kù)，加快編程和調(diào)試速度。通過(guò)PLC對(duì)程序設(shè)計(jì)，提高論證(1)花式音樂(lè)噴泉類型的選擇。(3)花式音樂(lè)噴泉控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。(4)音樂(lè)的硬件軟件的設(shè)計(jì)蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院可靠性大大提高。控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外部線路簡(jiǎn)化，可方便的增加或改隨著人們生活水平的提高和建立綠色城市的向往，音樂(lè)噴泉以其獨(dú)特的魅音也可以采用程序控制或人工按鍵控制電磁閥來(lái)控制花型。音頻信號(hào)還影響燈光色彩和燈光光線明暗的變化，從而使燈光色彩、燈光的閃爍和噴泉水姿隨音樂(lè)節(jié)奏繁雜的事務(wù)中不知濃縮兜裹著多少奔波而且疲管的思緒。如果你確定自己正在16歲到55歲這個(gè)年齡段，那我猜你的生活中或多或少都該有些壓力。在心中身邊感受比較好，因此音樂(lè)噴泉是現(xiàn)代很有必要的熱點(diǎn)。 1引言 1 11.2論文設(shè)計(jì)的內(nèi)容 3 52.1花式噴泉的概述 5 62.5花式噴泉控制系統(tǒng)的原理圖 8 3.2變頻器的選型 3.3水泵的選型 3.4硬件接線圖 3.51/0分配表 4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 4.5.1花式噴泉的第一種花樣 1第1章引言引言2制設(shè)備。具有：3引言452.1花式噴泉的概述泉或高或低、或珠或霧，精彩紛呈，可分為以下7種。2.2采用PLC控制花式噴泉的優(yōu)點(diǎn)62.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟入、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(3)根據(jù)I/0點(diǎn)數(shù)選擇合適的PLC類型。(4)分配I/0點(diǎn)，分配PLC的輸入輸出點(diǎn)，編制出2.4系統(tǒng)控制方案(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1,2之間)、黃色燈支路(在2,3之間)、紅色燈支路(在3,4之間)。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(lái)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、7第二種花樣，1、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、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任意一層圖2-1花式噴泉池示意圖82.5花式噴泉控制系統(tǒng)的原理圖在噴泉中，通過(guò)按鈕開關(guān)信號(hào)來(lái)控制PLC:因?yàn)橛?層噴水，因此用了1個(gè)變額器來(lái)控制4個(gè)水泵?；ㄊ絿娙刂葡到y(tǒng)的原理圖如圖2-2所示。按鈕水泵圖2-2花式噴泉控制系統(tǒng)原理圖2.6音樂(lè)控制原理2.61樂(lè)曲播放2.62水型與樂(lè)曲同步控制2.63水型的程序演示2.64彩色燈光的程序演示92.65水型的節(jié)奏隨動(dòng)控制3.1可編程控制器(PLC)的選型可編程控制器，英文稱ProgrammablcControllcr,簡(jiǎn)稱PLC,木課題中用O5中斷處理(可以實(shí)現(xiàn)各種內(nèi)外中斷)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。像PLC這樣。有很豐富的功能，是別的電控器所沒(méi)有的，更是傳統(tǒng)的繼電控制電路所無(wú)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。3.1.2PLC的選型在PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設(shè)計(jì)選型。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。因此，工程設(shè)計(jì)選型和估算時(shí)，應(yīng)詳細(xì)分析。工藝過(guò)程的特點(diǎn)、控制要求，控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動(dòng)作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲(chǔ)器容量、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價(jià)格比的PLC和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。I/0點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%～20%的可擴(kuò)展。余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)器容量。設(shè)計(jì)階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對(duì)程序容量有一定估算，通常采用存儲(chǔ)器容量的估算來(lái)替代。存儲(chǔ)器內(nèi)存容量的估算沒(méi)有固定的公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不司公式，大體上都是按數(shù)字量I/0點(diǎn)數(shù)的10～15倍，加上模擬I/0點(diǎn)數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)(16位為一個(gè)字),另外再按此數(shù)的25%考慮余量。因此本課題的PLC內(nèi)存容量選擇應(yīng)能存儲(chǔ)2000條梯形圖，這樣才能在以后的改造過(guò)程中該選擇包括運(yùn)算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速O1控制功能O2編程功能遵守其標(biāo)準(zhǔn)(IEC6113123),同時(shí)，還應(yīng)支持多種語(yǔ)言編程形式，如C,BasO3診斷功能通過(guò)對(duì)輸入/輸出點(diǎn)的選擇、對(duì)存儲(chǔ)容量的選擇、對(duì)I/0響應(yīng)時(shí)間的選擇以S7—200系列PLC,它是超小型化的PLC,它適用于各行個(gè)業(yè)，各種場(chǎng)合中的自200PLC可提供4種不同基本型號(hào)的8種CPU。3.2變頻器的選型3.3水泵的選型轉(zhuǎn)。其實(shí)物圖見(jiàn)其3-1所示。3.4硬件接線圖2、模擬量輸入形式時(shí)，可直接接入模擬量轉(zhuǎn)換模塊EM231,通過(guò)編制程序可直輸出Q0.0~Q1.7分別分成8個(gè)一組接至相應(yīng)的4組變頻器控制端子，其中STF為蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院另外，數(shù)字量輸出擴(kuò)展模塊EM222的Q2.0~Q2.7所接為固態(tài)繼電器，通過(guò)控制固態(tài)繼電器的通斷，將改變7組燈光的變化組合，其中Q2.7輸出控制主電路系統(tǒng)的硬件連接圖即PLC和系統(tǒng)中各個(gè)硬件的連線。具體的如圖3-2,3-3止按鈕擇開關(guān)1的位置啟動(dòng)按鈕X1Y3COM2選擇開關(guān)2的位置X3圖3-2硬件接線圖圖3-3變頻器和水泵的接線圖序號(hào)輸出說(shuō)明1電源指示2控制1管噴水3控制2管噴水4控制3管噴水5控制4管噴水6紅色燈7黃色燈8綠色燈9中速慢速正轉(zhuǎn)序號(hào)輸入說(shuō)明1停止按鈕2啟動(dòng)按鈕3選擇開關(guān)1的位置4選擇開關(guān)2的位置5選擇開關(guān)3的位置6燈控按鈕3.6控制系統(tǒng)I/0口的估算數(shù)字量輸入只需要滿足系統(tǒng)啟動(dòng)、停止兩個(gè)功能。如表3.1所示項(xiàng)目名稱輸入點(diǎn)數(shù)總點(diǎn)數(shù)啟動(dòng)按鈕1噴泉控制系統(tǒng)啟動(dòng)輸入點(diǎn)數(shù)：2停止按鈕1噴泉控制系統(tǒng)停止表3-6.1系統(tǒng)數(shù)字量輸入所需各元器件功能及所占PLC點(diǎn)數(shù)數(shù)字量轉(zhuǎn)換模塊，所以模擬量輸入點(diǎn)為1個(gè)。如表3.2所示項(xiàng)目名稱模擬量輸入點(diǎn)數(shù)總點(diǎn)數(shù)音頻信號(hào)變送模塊1音頻信號(hào)大小輸入點(diǎn)數(shù)：1頻器有啟動(dòng)和調(diào)速兩種控制量。如表3.3所示項(xiàng)目名稱輸入點(diǎn)數(shù)總點(diǎn)數(shù)啟動(dòng)變頻器開關(guān)量5控制變頻器運(yùn)行輸出總點(diǎn)數(shù)變頻器速度開關(guān)量選擇變頻器頻率水下等光控制輸出7水下燈光的控制表3-6.3系統(tǒng)數(shù)字量輸出所需各元器件功能及所占PLC點(diǎn)數(shù)3.7音樂(lè)原理音樂(lè)噴泉控制系統(tǒng)以AT89S52單片機(jī)為動(dòng)，彩燈的閃爍以及液晶屏的顯示和音樂(lè)的播放，其系統(tǒng)原LCD1602LCD1602彩燈51單片機(jī)蜂鳴器L298N芯片直流電機(jī)圖3-7音樂(lè)噴泉控制框圖3.7.1音樂(lè)控制模塊4、5、6、7,相當(dāng)于漢字“多來(lái)米發(fā)梭拉稀”的讀音，這個(gè)就是唱曲時(shí)音樂(lè)的發(fā)音，所以叫唱名。把C、D、E、F、G、A、B這一組音的距離分成12等分，每一個(gè)等分的距離分成12等分，每一個(gè)等份叫做一個(gè)“半音”。兩個(gè)音之間的距51單片機(jī)電阻蜂鳴器圖3-7.1簡(jiǎn)易的音樂(lè)發(fā)生器3.7.2中央控制模塊32位I/0口線，看門狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，1個(gè)●4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器；●壽命：1000寫/擦循環(huán)；●數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年；●全靜態(tài)工作：OHz-24Hz;●三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定；●128*8位內(nèi)部RAM;●32可編程I/0線；●兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；●5個(gè)中斷源；●可編程串行通道；●低功耗的閑置和掉電模式；P3.害12345678911141.517G表3-7.2單片機(jī)(AT89S52)說(shuō)明輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作P3.0RXD(串行輸入口)P3.1TXD(串行輸出口)P3.2/INTO(外部中斷0)P3.3/INT1(外部中斷1)P3.4T0(記時(shí)器0外部輸入)P3.5T1(記時(shí)器1外部輸入)P3.6/WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通)P3.7/RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通)RST:復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電圖3-7.3復(fù)位電路PSEN:外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取址期間，每個(gè)不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)施加12V編程電源(VPP):圖3-7.4晶振電路第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)O1畫觸點(diǎn)：點(diǎn)開左邊工具欄的“BitLogic”,雙擊觸點(diǎn)圖標(biāo)，如圖4-1所?TENPE4Ⅱ1-|NOT|-Hetwork3Metwork4NOP41-|N|-)圖4-1畫觸點(diǎn)示意圖O2畫線圈：在“BitLogic”欄中，雙擊線圈圖標(biāo)，如圖r1過(guò)-0-hI0aItetwork是圖4-2畫線圈示意圖O3改標(biāo)號(hào)：點(diǎn)擊觸點(diǎn)、線圈上的“??.?”分別改成“I0.0”、“Q0.0”。最簡(jiǎn)單的PLC梯形圖就畫好了，如圖4-3所示。 日-1/|-)圖4-3改標(biāo)號(hào)示意圖O4保存PLC梯形圖文件：依次選擇工具欄“File—Save”在彈出的保存對(duì)話框中選擇保存的路徑及輸入要保存成的文件名，如“abc”,圖4-4所示，再點(diǎn)))00)4d)-民存在@)-+牛-·文鐘名0文鐘名0圖4-4保存PLC梯形圖文件示意圖O5導(dǎo)出畫好的PLC梯形圖：依次選擇工具欄“File—Export”在彈出的導(dǎo)出對(duì)話框中選擇保存的路徑及輸入要保存成的文件名，如“123”,圖4-5所示，日-上NOP圖4-5導(dǎo)出畫好的PLC梯形圖示意圖)取消團(tuán)圍圖O2計(jì)數(shù)器在“Counters”里。O3定時(shí)器在“Timers”里。4.3S7200_Simulation仿真軟件的使用則進(jìn)入圖4-7示界面。圖4-6仿真軟件進(jìn)入示意圖S圖4-7S7-200仿真軟件界面示意圖在“STEP7-MicroWIN32”下導(dǎo)出的文件(123.awl),如圖4-9,點(diǎn)擊“打圖4-8導(dǎo)入文件示意圖查找范圍(江):ple打開0)取消圖4-9文件查找示意圖時(shí)即進(jìn)入仿真狀態(tài)，如圖4-10所示。0業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)北業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)圖4-10仿真運(yùn)行示意圖4.5控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)水，一起噴水15秒后停下，再按1、2、3、4的次序隔2秒依次噴水，再一起))))))Q0.3圖4-11第一種花樣的梯形圖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4.5.2花式噴泉的第二種花樣當(dāng)選擇開關(guān)3的位置時(shí)，噴泉第二種花樣：1、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)。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蛘邥r(shí)，綠燈亮。見(jiàn)圖4-12所示。6677)))圖4-12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4.5.3花式噴泉的第三種花樣然后一起噴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)。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)))))圖4-13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；M3.44.6音樂(lè)軟件管理4.6.1整體音樂(lè)模塊為了使控制系統(tǒng)各種硬件設(shè)備能夠正常運(yùn)行，有效地實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制和管理，除了要設(shè)計(jì)合理的硬件電路，還要有高質(zhì)量的軟件支持。充分的考慮到軟件和硬件的結(jié)合，使系統(tǒng)達(dá)到更好的效果。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用單片機(jī)應(yīng)用軟件。單片機(jī)在系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)中采用了模塊化設(shè)計(jì)，將系統(tǒng)的各部分功能編寫成子模塊的形式，這樣增強(qiáng)了系統(tǒng)軟件的可讀性和可移植性。主程序流程圖如圖4-1所示：YNLED閃爍LCD液晶顯示調(diào)圖4-6.1主程序流程圖4.6.2音樂(lè)控制設(shè)計(jì)程序流程圖如圖4-2所示：YNNY圖4-6.2簡(jiǎn)易的音樂(lè)流程圖4.6.3定時(shí)時(shí)間的產(chǎn)生及工作方式的選擇AT89S52產(chǎn)生啟閉閘門定時(shí)時(shí)間的方法通常有兩種。第一種方法是將定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0,T1串行使用。T0設(shè)置成定時(shí)器，T1設(shè)置第二種方法是用T0做定時(shí)器，用軟件對(duì)“定時(shí)時(shí)間到”進(jìn)行計(jì)數(shù)。這種方法只占用一個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)功能是對(duì)外部事件進(jìn)行的，外部事件以脈沖的形式輸入，作為計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)器輸入計(jì)數(shù)脈沖。計(jì)數(shù)脈沖是負(fù)跳變有效，供計(jì)數(shù)器進(jìn)行加法計(jì)數(shù)。使用計(jì)要占用2個(gè)機(jī)器周期，所以計(jì)數(shù)脈沖的頻率不能高于震蕩脈沖的1/24,如果使個(gè)機(jī)器周期等于12個(gè)振蕩脈沖周期，因此，計(jì)數(shù)頻率為振蕩頻率的1/12。如果此功能可以實(shí)現(xiàn)在1微秒到65536微秒之間時(shí)刻的基礎(chǔ)上產(chǎn)生任何時(shí)間的定時(shí)，次溢出時(shí)間為50毫秒，那么按此想法，溢出20次后停住定時(shí)器工作，就達(dá)到了無(wú)論是定時(shí)器還是計(jì)數(shù)器，都有本身的工作方式，分為工作方式0,工作方式1,工作方式2,工作方式3這四種工作方式，它們都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。工作方式0:方式0是13位的計(jì)數(shù)結(jié)構(gòu)，計(jì)數(shù)器由THO的全部8位和TLO的低5位構(gòu)成，的高三位不用，那么作為技術(shù)使用時(shí)其計(jì)數(shù)范圍是0~8129(2^13),當(dāng)計(jì)數(shù)器溢出時(shí)需要重裝載。工作方式1:方式1是16位計(jì)數(shù)結(jié)構(gòu)的工作方式，計(jì)數(shù)器由TH0的全部8位和TLO的全部8位構(gòu)成，它的邏輯電路和工作情況與方式0完圍是1~65536(2^16),當(dāng)計(jì)數(shù)器溢出時(shí)需要重裝載。工作方式2:工作方式0和工作方式1有一個(gè)共同特點(diǎn)，就是計(jì)數(shù)器溢出后計(jì)數(shù)器全為0.程序設(shè)計(jì)帶來(lái)麻煩。工作方式2就是為這個(gè)但是在這種工作方式下，只能計(jì)數(shù)位數(shù)為8位，