控制花樣噴泉設(shè)計

1、摘要PLC是一種以微處理器為基礎(chǔ)、帶有指令存儲器和輸入輸出接口,綜合了微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)、通信技術(shù)的新一代工業(yè)控制裝置。具有使用方便，運(yùn)行可靠，控制程序段設(shè)計簡單等優(yōu)點。針對傳統(tǒng)的噴泉控制系統(tǒng)一旦設(shè)計好控制電路，就不能隨意改變噴水花樣及噴水時間等問題，本設(shè)計結(jié)合西門子 S7-200 可編程控制器設(shè)計能適應(yīng)不同季節(jié)、不同場合的噴水要求目的的花樣噴泉系統(tǒng)。該花樣噴泉控制系統(tǒng)不但實現(xiàn)了自動轉(zhuǎn)換花樣噴泉的噴水樣式，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)用和推廣價值。關(guān)鍵詞：PLC；花樣噴泉；控制系統(tǒng) The pattern design based on PLC fount

2、ainABSTRACTPLC is a microprocessor-based, with instruction memory and input-output interface, a combination of micro-electronic technology, computer technology, automation technology, communications technology, a new generation of industrial control devicesIt is easy to use, reliable operation and c

3、ontrol procedures designed to be simple.According to the traditional fountain control system design control circuit, if cannot change pattern and spray water, time, etc. This design with Siemens S7-200 PLC design can adapt different season, the different requirements of the water fountain system des

4、igns purpose. This figure fountain control system not only realizes the automatic conversion pattern of the fountain of the water, and improve the system of style, the reliability and safety of engineering application and dissemination value.Key words: PLC control, pattern fountain system目錄中文摘要I英文摘要

5、II1 緒論12 PLC的簡介22.1PLC的發(fā)展歷史22.2 PLC的結(jié)構(gòu)22.3 PLC的特點42.4 PLC的編程語言52.5 PLC的主要功能62.6 PLC的經(jīng)濟(jì)性分析62.7 可編程序控制器應(yīng)用72.8 PLC發(fā)展?fàn)顩r及趨勢83 噴泉的設(shè)計要求93.1 噴泉規(guī)模的設(shè)計93.2 噴泉水柱的分布104 PLC控制系統(tǒng)總設(shè)計114.1 PLC控制花樣噴泉運(yùn)行要求的設(shè)計114.2噴泉的運(yùn)行流程圖的設(shè)計114.3噴泉的運(yùn)行過程的設(shè)計124.4噴泉控制原理124.5花樣噴泉PLC控制接線圖的設(shè)計124.6花樣噴泉PLC控制輸入輸出點分配的設(shè)計134.7花樣噴泉PLC控制梯形圖的設(shè)計135 程序

6、調(diào)試216 結(jié)論25致謝26參考文獻(xiàn)27論文原創(chuàng)性聲明附錄：開題報告1 緒論噴泉象征力量，象征智慧，富有動感和生氣，是一種流動的建筑。它給人帶來清新環(huán)境，給人們帶來一種無限遐想和美的享受。近年來，由于工業(yè)的發(fā)展、人口的增長、經(jīng)濟(jì)的發(fā)達(dá)，使自然環(huán)境受到限制，又由于現(xiàn)代技術(shù)的高速發(fā)展，面臨新技術(shù)革命浪潮挑戰(zhàn)的新形勢，人們對優(yōu)雅的環(huán)境生存、創(chuàng)造新的文化生活、追求更豐富多彩的生活情趣的要求越來越高。噴泉贏得了人們的廣泛喜愛，因此噴泉在園林建筑、旅游事業(yè)中受到了極大的重視。 隨著改革開放的進(jìn)一步深化，在各級領(lǐng)導(dǎo)的英明決策下，舊城改造和新城建設(shè)日新月異，所以城市對噴泉水景建筑實施再次體現(xiàn)了各級領(lǐng)導(dǎo)的高瞻遠(yuǎn)

7、矚和英明決策，實現(xiàn)了人民提高生活質(zhì)量、美化生存空間的迫切愿望。噴泉的建成將為創(chuàng)造良好的旅游和投資環(huán)境、提高城市品位奠定堅實的基礎(chǔ)，將會反映城市的政治、科技、文化、經(jīng)濟(jì)、人民精神面貌的提高，同時也大大改善了周邊環(huán)境，所以噴泉設(shè)計必須具備當(dāng)今世界一流水平，尤其在科技含量方面更為重要，真正使噴泉這個形象工程成為集政治、娛樂、休閑、經(jīng)濟(jì)交流、旅游觀光為一體.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)代高科技采用PLC控制，利用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，通過改變噴泉的控制程序或改變方式選擇開關(guān)，多姿的噴泉造型、視覺形

8、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，在許多休閑廣場、景區(qū)或游樂場所里，人們經(jīng)?？吹絿娙匆欢ǖ囊?guī)律噴水，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。在游人和居民經(jīng)常光顧的場所，如公園、廣場、旅游景點及一些知名建筑前，經(jīng)常會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

9、，如果再與五顏六色的燈光相配合，在和和諧優(yōu)雅的音樂中，更使人心曠神怡，流連忘返。本次的畢業(yè)設(shè)計講述的是如何利用PLC控制噴泉噴水方式，產(chǎn)生各種的樣式。是一個以S7-200PLC控制為核心的花樣噴泉控制系統(tǒng)的設(shè)計?；訃娙赑LC的控制之下，噴出各種各樣的水柱，給人以一種視覺上美的享受。2 PLC的簡介2.1PLC的發(fā)展歷史起源：1968年美國通用汽車公司提出取代繼電器控制裝置的要求。1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司的生產(chǎn)線上試用成功，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這是第一代可編程控制器，稱Programmable，是世界上公認(rèn)的第一臺PLC。 1969年，美國研制出世界第一臺PDP-14 1

10、971年，日本研制出第一臺DCS-8 1973年，德國研制出第一臺PLC 1974年，中國研制出第一臺PLC 發(fā)展：20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程控制器，使PLC增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。此時的PLC為微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。個人計算機(jī)發(fā)展起來后，為了方便和反映可編程控制器的功能特點，可編程序控制器定名為Programmable Logic Controller（PLC）。 20世紀(jì)70年代中末期，可編程控制器進(jìn)入實用化發(fā)展階段，計算機(jī)技術(shù)已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運(yùn)算速度、超

11、小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計、模擬量運(yùn)算、PID功能及極高的性價比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。 20世紀(jì)80年代初，可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國家中已獲得廣泛應(yīng)用。世界上生產(chǎn)可編程控制器的國家日益增多，產(chǎn)量日益上升。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。 20世紀(jì)80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為3040%。在這時期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，PLC逐漸進(jìn)入過程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。 20世紀(jì)末期，可編程控制器的發(fā)展特點是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。這個時期發(fā)展了大型機(jī)和

12、超小型機(jī)、誕生了各種各樣的特殊功能單元、生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。2.2 PLC的結(jié)構(gòu)PLC和一般的微型計算機(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：外設(shè)I/O接口 輸 出部件存儲器 EPROM 微處理器 運(yùn)算器 控制器電源 輸入部件I/O擴(kuò)展接口 I/O擴(kuò)展單元 受控元件輸入信號外部設(shè)備圖2-1 PLC結(jié)

13、構(gòu)圖a、電源 PLC的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒有一個良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此PLC的制造商對電源的設(shè)計和制造也十分重視。一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去 b. 中央處理單元(CPU) 中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當(dāng)PLC投入運(yùn)行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用

14、戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。 為了進(jìn)一步提高PLC的可靠性，近年來對大型PLC還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個CPU出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。 c、存儲器 存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。 存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。 d、輸入輸出接口電路 1、現(xiàn)場輸入接口電路由光耦合電路和微機(jī)的輸入接口電路，作用是PLC與現(xiàn)場控制的接口界面的輸入通道。 2

15、、現(xiàn)場輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請求電路集成，作用PLC通過現(xiàn)場輸出接口電路向現(xiàn)場的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號。 e、功能模塊 如計數(shù)、定位等功能模塊 f、通信模塊 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)組成了一個完整的PLC系統(tǒng)，他們是相輔相成，缺一不可的。2.3 PLC的特點可編程序控制器是一種以微機(jī)處理器為核心的工業(yè)通用自動控制裝置，其實質(zhì)是一種工業(yè)

16、控制用的專用計算機(jī)。國內(nèi)外現(xiàn)有的機(jī)械手系統(tǒng)，它們的控制形式大都采用可編程序控制器控制，特別是在智能化要求程度高容量大的現(xiàn)代化工業(yè)機(jī)械手系統(tǒng)中應(yīng)用更為普遍。其主要原因是因為PLC具有以下優(yōu)點：1）、靈活、通用在繼電器控制系統(tǒng)中，使用的控制器件是大量的繼電器，整個系統(tǒng)是根據(jù)設(shè)計好的電器控制圖，由人工布線、焊接、固定等手段組裝完成的，其過程費時費力。如果因為工藝上的稍許變化，需要改變電器控制系統(tǒng)的話，那么原先的整個電器控制系統(tǒng)將被全部拆除，而重新進(jìn)行布線、焊接、固定等工作，浪費了大量的人力、物力和時間。而可編程控制器是通過存儲在存儲器中的程序?qū)崿F(xiàn)控制功能的，如果控制功能需要改變的話，只需要修改程序以

17、及改動極少量的接線即可。而且，同一臺可編程控制器還可以用于不同的控制對象，只要改變軟件就可以實現(xiàn)不同的控制要求，因此具有很大的靈活性、通用性。2）、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)對于機(jī)械手系統(tǒng)來說，可靠性、抗干擾能力是非常重要的指標(biāo)，如何能在各種工作環(huán)境和條件(如電磁干擾、低溫潮濕、灰塵超高溫等)下，平穩(wěn)可靠的工作，將故障率降至最低，是研制每一種控制系統(tǒng)必須考慮的問題。現(xiàn)代PLC采用了集成度很高的微電子器件，大量的開關(guān)動作由無觸點的半導(dǎo)體電路來完成，其可靠性程度是使用機(jī)械觸點的繼電器所無法比擬的。為了保證PLC能在惡劣的工業(yè)環(huán)境可靠的工作，在其設(shè)計和制造過程中采取了一系列硬件和軟件方面的抗干擾措施，使

18、其可以適應(yīng)惡劣的工業(yè)應(yīng)用環(huán)境。3）、操作方便、維修容易PLC采用電氣操作人員熟悉的梯形圖和功能助記符編程，使用戶十分方便的讀懂程序和編寫、修改程序。對于使用者來說，幾乎不需要專門的計算機(jī)知識。工程師編好的程序十分清晰直觀，只要寫好操作說明書，操作人員經(jīng)短期的學(xué)習(xí)就可以使用。4）、功能強(qiáng)現(xiàn)代PLC不僅具有條件控制、計時、計數(shù)和步進(jìn)等控制功能，而且還能完成A/D、D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)字運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理以及通信聯(lián)網(wǎng)和生產(chǎn)過程監(jiān)控等。因此，它既可控制開關(guān)量，又可控制模擬量；既可控制一個機(jī)械手，又可控制一個機(jī)械手群；既可控制簡單系統(tǒng)，又可控制復(fù)雜系統(tǒng)；既可現(xiàn)場控制，又可遠(yuǎn)程控制。5）、體積小、重量輕和易于實現(xiàn)機(jī)

19、電一體化由于PLC采用了半導(dǎo)體集成電路。因此具有體積小、重量輕、功耗低的特點。且PLC是為工業(yè)控制設(shè)計的專用計算機(jī)，其結(jié)構(gòu)緊湊、堅固耐用、體積小巧，并由于具備很強(qiáng)的可靠性和抗干擾能力，使之易于裝入機(jī)械設(shè)備內(nèi)部，因而成為實現(xiàn)機(jī)電一體化十分理想的控制設(shè)備。同樣，可編程序控制器控制也有其不足的地方，在性價比上要高于繼電器控制和單片機(jī)控制，其開發(fā)潛力要差于單片機(jī)，并且通用性不好，不同廠家的可編程序控制器以及其附屬單元都是固定專用等等。2.4 PLC的編程語言在IEC61131-3中，規(guī)定了控制邏輯編程中的語法、語義和顯示，并對以往編程語言進(jìn)行了部分修改后形成目前通用的5種語言。在這5種語言中，有3種是

20、圖形化語言，2種是文本化語言。圖形化編程語言包括：梯形圖（LDLadder Diagram）、功能塊圖（FBD Function Block Diagram）、順序功能圖（SFC Sequential Function Chart）。文本化編程語言包括：指令表(IL-Instruction List)和結(jié)構(gòu)化文本 (ST-Strutured Text)。繼電器梯形圖編程語言是PLC首先采用的編程語言，也是PLC最普遍采用的編程語言。梯形圖編程語言是從繼電器控制系統(tǒng)原理圖的基礎(chǔ)上演變而來的。PLC的梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)梯形圖的基本思想是一致的，只是在使用符號和表達(dá)方式上有一定區(qū)別。指令表編程語

21、言類似于計算機(jī)中的助記符匯編語言，它是可編程控制器最基礎(chǔ)的編程語言。所謂指令表編程，是用一個或幾個容易記憶的字符來代表可編程控制器的某種操作功能。 2.5 PLC的主要功能PLC是一種應(yīng)用面很廣、發(fā)展非常迅速的工業(yè)自動化裝置，在工廠自動化(FA)和計算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)內(nèi)占重要地位。PLC系統(tǒng)主要有以下功能：1) 多種控制功能；2) 數(shù)據(jù)采集、存儲與處理功能；3) 通信聯(lián)網(wǎng)功能；4) 輸入、輸出接口調(diào)理功能；5) 人機(jī)界面功能；6) 編程、調(diào)試功能。PLC的重量、體積、功耗和硬件價格一直在降低，雖然軟件價格占的比重有所增加，但是各廠商為了競爭也相應(yīng)地降低了價格。另外，采用PLC還可以大

22、大縮短設(shè)計、編程和投產(chǎn)周期，使總價格進(jìn)一步降低。PLC產(chǎn)品面臨現(xiàn)場總線的發(fā)展，將再次革新，滿足工業(yè)與民用控制的更高需求。2.6 PLC的經(jīng)濟(jì)性分析綜上所述，在各種環(huán)境中，使用PLC控制機(jī)構(gòu)設(shè)備，生產(chǎn)流水線和生產(chǎn)過程的自動化控制將越來越廣泛。對PLC的經(jīng)濟(jì)分析，應(yīng)從以下幾方面考慮：1）、從影響成本的各個因素綜合考慮對目前生產(chǎn)設(shè)備控制裝置來說，有三種類型： 繼電器控制； 半導(dǎo)體器件控制； PLC控制。價格僅是選擇PLC品牌的一個因素，而可靠性是選擇控制裝置時需要考慮的又一個重要因素。2）、從設(shè)計、生產(chǎn)周期長短考慮不論是對舊設(shè)備進(jìn)行改造，還是設(shè)計新的生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備。毫無疑問，生產(chǎn)、設(shè)計周期越短越好，甚

23、至希望邊設(shè)計、邊安裝、邊調(diào)試和邊生產(chǎn)，特別是產(chǎn)品更新?lián)Q代，生產(chǎn)工藝改造，不需改動現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備及其外部接線，就能馬上組織生產(chǎn)，這不僅節(jié)約了勞動力，而且新產(chǎn)品能盡快投入市場。這無疑給企業(yè)增加了活力，提高了經(jīng)濟(jì)效益。如果把這些要求得以實現(xiàn)，繼電器或半導(dǎo)體都不能滿足，而PLC則完全可以實現(xiàn)。這是因為使用PLC不必改動外部設(shè)備接線，只要對軟件進(jìn)行一些改變就可以了。也就是說只要改變梯形圖，按照新工藝要求重新輸入新程序或修改原程序即可。這既經(jīng)濟(jì)又簡捷，可以達(dá)到事半功倍的效果。據(jù)調(diào)查，目前我國70%的機(jī)械生產(chǎn)設(shè)備，都是采用繼電器進(jìn)行控制的，除了可靠性差外，程序設(shè)計也很繁雜。從方案的確立到技術(shù)條件的設(shè)計以及施工

24、的設(shè)計，圖面的工作量很大，這勢必造成設(shè)計周期長。而采用PLC控制可以大大縮短設(shè)計周期，甚至有些文件資料也不必繪制成圖。設(shè)計人員完全可以利用編程器上屏幕顯示來輸入，或修改程序使得梯形圖能準(zhǔn)確無誤地反映生產(chǎn)要求。編程人員也可根據(jù)新產(chǎn)品對生產(chǎn)提出的新工藝要求，重新編寫程序并把它存儲在EEPROM模塊中去，需要加工哪種產(chǎn)品的程序，操作人員可以隨時調(diào)用，這既簡單、方便又保密。2.7 可編程序控制器應(yīng)用可編程序控制器PC（Programmable Controller）又稱可編程序控制器PLC（Programmable Logic Controller），是微機(jī)技術(shù)與繼電器常規(guī)控制技術(shù)相接合的產(chǎn)物，是在順

25、序控制器和微機(jī)控制器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型控制器，是一種以微處理器為核心用作數(shù)字控制的專用計算機(jī)。它不僅充分利用微處理器的優(yōu)點來滿足各種工業(yè)領(lǐng)域的實時控制要求，同時也照顧到現(xiàn)場電器操作維護(hù)人員的技能和習(xí)慣，擯棄了微機(jī)常用的計算機(jī)編程語言的表達(dá)形式，獨具風(fēng)格地形成一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的形象編程語言和模塊化的軟件結(jié)構(gòu)，使用戶程序的編制清晰直觀、方便易學(xué)，調(diào)試和查錯都很容易。PLC現(xiàn)已成為現(xiàn)代工業(yè)控制三大支柱（PLC、CAD/CAM、ROBOT）之一，以其可靠性、邏輯功能強(qiáng)、體積小、可在線修改控制程序、具有遠(yuǎn)程通信聯(lián)網(wǎng)功能、易于與計算機(jī)接口、能對模擬量進(jìn)行控制、具備告訴計數(shù)與位控等高性能模塊等優(yōu)

26、異性能，日益取代由大量中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)繼電器等組成的傳統(tǒng)繼電接觸控制系統(tǒng)在機(jī)械、化工、石油、冶金、電力、輕工、電子、紡織、食品、交通、等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。PLC的應(yīng)用深度和廣度已經(jīng)成為一個國家工業(yè)先進(jìn)水平的重要標(biāo)志之一。2.8 PLC發(fā)展?fàn)顩r及趨勢現(xiàn)代PLC的發(fā)展主要有兩個趨勢：一是向體積更小、速度更快、功能更強(qiáng)和價格更低的微小型方面發(fā)展；二是向大型網(wǎng)絡(luò)化、高可靠性、好的兼容性和多功能方面發(fā)展。1）、大型網(wǎng)絡(luò)化主要是朝DCS方向發(fā)展，使其具有DCS系統(tǒng)的一些功能。網(wǎng)絡(luò)化和通信能力強(qiáng)是PLC發(fā)展的一個重要方面，向下可將多個PLC、I/O框架相連，向上與工業(yè)計算機(jī)、以太網(wǎng)、MAP網(wǎng)等相

27、連構(gòu)成整個工廠的自動化控制系統(tǒng)。 2）、多功能隨著自調(diào)整、步進(jìn)電機(jī)控制、位置控制、伺服控制等模塊的出現(xiàn)，使PLC控制領(lǐng)域更加寬廣。3 噴泉的設(shè)計要求3.1 噴泉規(guī)模的設(shè)計該噴泉占地面積俯視圖為正方形，其面積S=100平方米；噴射范圍俯視圖為圓形，其半徑R=4.5m。噴泉概況平面圖如3-1：圖3-1噴泉概況平面圖圖3-1中，噴泉由5種不同的水柱組成。其中1表示大水柱所在的位置，其水柱較大，噴射高度較高；2表示中水柱所在的位置，由六支中水柱均勻分布在2的圓（r=2m）的軌跡上，水量比大水柱的水量小，其噴射高度比大水柱低；3表示小水柱，它由150支小水柱均勻分布在3（r=3m）的圓的軌跡上，其水柱較

28、細(xì)，其噴射高度比中水柱略矮；4和5為花朵式和旋轉(zhuǎn)式噴泉，各由19支噴頭組成，均勻分布在4和5的圓（r=4m）的軌跡上，其水量壓力均較弱。3.2 噴泉水柱的分布該噴泉的回水池俯視圖為圓形，與噴泉噴射范圍俯視圖為同心圓，且半徑相等?；厮氐纳疃葹?m。該回水池由1個半徑為100cm的圓水池和3個有效寬度為50cm的圓環(huán)水池組成，且各個水池之間相通，連接池寬度為50cm，3個圓環(huán)水池的半徑分別為2m、3m、4m。如圖3-2所示：圖3-2回水池的設(shè)計回水池上方由金屬欄嵌入式覆蓋。大水柱噴頭的內(nèi)徑d=50mm，中水柱噴頭的內(nèi)徑d=30mm，小水柱噴頭的內(nèi)徑d=20mm，花朵噴泉和旋轉(zhuǎn)噴泉的內(nèi)徑d=30m

29、m。大水柱高度h=5m，中水柱高度h=3m，小水柱高度h=2m，花朵噴泉和旋轉(zhuǎn)噴泉的噴水高度h=1m。4 PLC控制系統(tǒng)總設(shè)計4.1 PLC控制花樣噴泉運(yùn)行要求的設(shè)計1）、要設(shè)計一個啟動按鈕，按下啟動按鈕，噴泉進(jìn)入運(yùn)行等待狀態(tài)。2）、要設(shè)計一個單步連續(xù)運(yùn)行方式按鈕，按下噴泉的單步連續(xù)運(yùn)行方式按鈕，該噴泉默認(rèn)為連續(xù)運(yùn)行方式。3）、要設(shè)計一個循環(huán)方式按鈕，按下噴泉噴水花樣的循環(huán)方式按鈕，噴泉開始運(yùn)行，并設(shè)計每一個循環(huán)花樣有八種，每隔6s改變一次花樣。在連續(xù)運(yùn)行方式下，噴水花樣將一直循環(huán)下去，在單步運(yùn)行方式下，噴水花樣只運(yùn)行一個循環(huán)。按下其他任意一個循環(huán)方式按鈕，噴泉噴水花樣的循環(huán)方式立刻改變。4）

30、、要設(shè)計一個停止按鈕,按下停止按鈕，噴泉停止運(yùn)行。4.2噴泉的運(yùn)行流程圖的設(shè)計圖4-1噴泉的運(yùn)行流程圖4.3噴泉的運(yùn)行過程的設(shè)計按下噴泉控制系統(tǒng)的啟動按鈕，首先大水柱從地而起，直射天空；6s后，大水柱消失，緊接著六支中水柱競相射向天空；最后所有水柱噴泉一齊迸發(fā)。整個過程分為8段，每段6s，且自動轉(zhuǎn)換，全過程為48s。當(dāng)單步連續(xù)開關(guān)置于連續(xù)，花樣選擇開關(guān)置于1時，其噴泉水柱的動作順序如下：12（1+3+4）（2+5）（1+2）（2+3+4）（2+4）（1+2+3+4+5）1，周而復(fù)始，直到按下停止按鈕，水柱噴泉才停止工作；當(dāng)單步連續(xù)開關(guān)置于單步時，噴泉水柱的動作只運(yùn)行一個循環(huán)?；舆x擇開關(guān)置于2

31、時，其噴泉水柱的動作順序如下：12（2+4）（2+5）（1+2）（2+3+4）（1+3+4）（1+2+3+4+5）1?；舆x擇開關(guān)置于3時，其噴泉水柱的動作順序如下：12（1+3+4）（1+2）（2+5）（2+3+4）（2+4）（1+2+3+4+5）1?；舆x擇開關(guān)置于4時，其噴泉水柱的動作順序如下：12（1+3+4）（2+5）（1+2）（2+4）（2+3+4）（1+2+3+4+5）1。4.4噴泉控制原理噴泉控制系統(tǒng)由啟動控制程序、位移脈沖控制程序、位移及復(fù)位控制程序、驅(qū)動控制程序組成。通過位移脈沖控制程序?qū)崿F(xiàn)子元件中的內(nèi)容在存儲器間的移動，通過復(fù)位控制程序?qū)崿F(xiàn)噴泉花樣的循環(huán)，通過驅(qū)動控制程序

32、實現(xiàn)噴泉的噴射。4.5花樣噴泉PLC控制接線圖的設(shè)計圖4-2花樣噴泉PLC控制接線圖4.6花樣噴泉PLC控制輸入輸出點分配的設(shè)計表4-1花樣噴泉PLC控制輸入輸出點分配輸入信號輸出信號名稱代號輸入點編號名稱代號輸出點編號啟動按鈕SB1I0.0大水柱接觸器KM1Q0.0停止按鈕SB2I0.1中水柱接觸器KM2Q0.1連續(xù)按鈕SB3I0.2小水柱接觸器KM3Q0.2單步按鈕SB4I0.3花朵式噴泉接觸器KM4Q0.3花樣1按鈕SB5I0.4旋轉(zhuǎn)式噴泉接觸器KM5Q0.4花樣2按鈕SB6I0.5-花樣3按鈕SB7I0.6-花樣4按鈕SB8I0.7-4.7花樣噴泉PLC控制梯形圖的設(shè)計圖4-3花樣噴泉

33、PLC控制梯形圖圖4-3中，第1邏輯行為啟動控制程序；第2、3、4邏輯行組成6s移位脈沖控制程序；第5邏輯行為單步連續(xù)控制程序；第6、7、8、9邏輯行組成花樣選擇控制程序；第10、11、12、13邏輯行組成移位及復(fù)位控制程序；第14、15、16、17、18邏輯行組成驅(qū)動控制程序。接通PLC電源，第10邏輯行中位存儲器M10.0接通，其在第14邏輯行中的常開觸點閉合，為噴泉的啟動做好了準(zhǔn)備。當(dāng)按下噴泉控制器的啟動按鈕SB1后，第1邏輯行中輸入繼電器I0.0的常開觸點閉合，位存儲器M0.0接通并自鎖。本程序默認(rèn)為連續(xù)循環(huán)噴泉樣式的控制程序，按鈕SB3為連續(xù)按鈕，在第5邏輯行中輸入繼電器I0.2為常

34、閉觸點，按鈕SB4為單步按鈕，第5邏輯行中輸入繼電器I0.3為常開觸點，當(dāng)按下此按鈕，繼電器I0.3觸點閉合，位存儲器M0.2接通并自鎖，其在第1邏輯行中的常閉觸點斷開，噴泉樣式進(jìn)入一次運(yùn)行狀態(tài)。選擇默認(rèn)狀態(tài)，按下SB5，第6行中輸入繼電器常開觸點閉合，位存儲器M0.4接通并自鎖，其在第2、14、15、16、17、18邏輯行中的常開觸點閉合，進(jìn)入第一種噴泉樣式，輸出繼電器Q0.0被接通，大水柱控制接觸器KM1通電閉合，大水柱“1” 射向天空。同時在第2邏輯行中的M0.0、M0.4的常開觸點閉合，定時器T37被接通開始計時，經(jīng)過3s后，T37動作，第3邏輯行的常開觸點閉合，定時器T38被接通并開

35、始計時，又經(jīng)過3s后，T38動作，第4邏輯行中的常開觸點閉合一個掃描周期使得位存儲器M0.1閉合一個掃描周期。M0.1在第11邏輯行中的常開觸點閉合一個掃描周期，將字元件MW10中的內(nèi)容向左移1位，即將M10.0中的“1”的內(nèi)容移至位存儲器M10.1中，M10.1閉合。由于M10.1接通，其在第14邏輯行中的常開觸點閉合，輸出繼電器Q0.1被接通，中水柱控制接觸器KM2通電閉合，中水柱噴出。又經(jīng)過6s后，M0.1在第6邏輯行中的常開觸點閉合一個掃描周期，將字元件MW10中的內(nèi)容向左移一位，即將M10.1中“1”的內(nèi)容移至位存儲器M10.2中，M10.2閉合其在第14、16邏輯行中的常開觸點閉合

36、，輸出繼電器Q0.0、Q0.2被接通，噴出大水柱、小水珠。經(jīng)過第7個6s后，“1”被移至位存儲器M10.7中，M10.7第14、15、16、17、18邏輯行中的常開觸點閉合；所有輸出繼電器全部閉合，所有噴泉一起噴發(fā)。又經(jīng)過6s后，“1”被移至位存儲器M11.0中，M11.0在第12邏輯行中的常開觸點閉合，使字元件MW10中M10.0-M11.0的各位復(fù)位為“0”，第10邏輯行中的M10.7復(fù)位，M10.0接通，M10.0在第14邏輯行中的常開觸點閉合；Q0.0被接通，大水柱噴發(fā)。如此不斷循環(huán)，直到按下SB2。5 程序調(diào)試調(diào)試步驟如圖所示：（1）按下啟動按鈕，噴泉進(jìn)入待命狀態(tài)，如圖5-1所示。圖5-1程序調(diào)試圖（2）選擇