PLC花樣音樂噴泉設計

1、畢 業(yè) 設 計（論文）（說 明 書）題 目：花樣音樂噴泉 姓 名： 編 號： 平頂山工業(yè)職業(yè)技術學院2008年 月 日平頂山工業(yè)職業(yè)技術學院畢 業(yè) 設 計 （論文） 任 務 書姓名 專業(yè) 應用電子技術 任 務 下 達 日 期 年 月 日設計（論文）開始日期 年 月 日設計（論文）完成日期 年 月 日設計（論文）題目： A編制設計 B設計專題（畢業(yè)論文） 目錄摘要 . 2目 錄 第一章 噴泉概述 1.1 噴泉的意義.3 1.2 噴泉的發(fā)展.3 1.3 噴泉的種類.4 1.4 噴泉的設計.51.5 噴泉設計涉及的知識領域.5第二章 花樣噴泉設計方案2.1 音樂噴泉設計示意圖和效果圖.72.2 音樂

2、噴泉控制要求.82.3 噴泉設備使用簡介.9第三章 PLC、電磁閥、水泵等簡介3.1 PLC簡介.103.2 電磁閥簡介.143.3 水泵簡介及型號的選擇.183.4 彩燈簡介.22第四章 花樣噴泉設計4.1 PLC型號的選擇.234.2 PLC編程注意事項.244.3 花樣噴泉I/O分配.254.4 PLC外部接線圖.26第五章 軟件設計5.1系統(tǒng)程序設計.27致 謝 .28參考文獻 . 29摘要 進入了21世紀，隨著人們生活水平的提高和建立綠色城市的向往，音樂噴泉以其獨特的魅力和特殊的功能，愈來愈成為休閑娛樂產(chǎn)業(yè)中的一項重要產(chǎn)品,音樂噴泉的興建也越來越多。根據(jù)目前音樂噴泉的發(fā)展現(xiàn)狀，完成了

3、小型音樂噴泉系統(tǒng)硬件結構設計和控制系統(tǒng)設計。控制系統(tǒng)的原理是利用可編程控制器PLC來控制噴泉的功能，分級控制單相電動機，最終達到控制噴頭流量的方法。采用程序控制或人工按鍵控制電磁閥來控制噴泉。音頻信號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節(jié)奏而變化。音樂噴泉是通過千變?nèi)f化的噴泉造型，結合五顏六色的彩光照明，來反映音樂的內(nèi)涵及音樂的主題，一座好的音樂噴泉，水形的變化應該能夠充分地表現(xiàn)樂曲。音樂表演噴泉是在程序控制噴泉的基礎上加入了音樂控制系統(tǒng)，計算機通過對音頻及MIDI信號的識別，進行譯碼和編碼，最終將信號輸出到控制系統(tǒng)，使噴泉的造型及燈光的變化與音樂保持

4、同步，從而達到噴泉水型、燈光及色彩的變化與音樂情緒的完美結合，使噴泉表演更加生動更加富有內(nèi)涵。音樂噴泉：可以根據(jù)音樂的高低起伏變化。用戶可以通過PLC編程程序在編輯界面編寫自己喜愛的音樂程序，來自由控制噴泉的效果。播放系統(tǒng)可以實現(xiàn)音樂、水、燈光氣氛統(tǒng)一，播放同步。本設計課題旨在設計的過程中，培養(yǎng)廣泛的學習興趣，涉及更多的知識領域，無論是在課本的學習中所學到的還是在其他的資料中所參考得到，都要把它變成自己的知識加以鞏固和學習，從而達到設計的初衷。關鍵詞：可編程控制器（PLC）、水泵、電磁閥、音樂噴泉第一章：噴泉概述噴泉 原是一種自然景觀，是承壓水的地面露頭?，F(xiàn)代的噴泉是一種將水或其他液體經(jīng)過一定

5、壓力通過噴頭噴灑出來具有特定形狀的組合體。園林中的噴泉，一般是為了造景的需要，人工建造的具有裝飾性的噴水裝置。隨著人們生活水平的提高，為了造景需要，現(xiàn)已成為建造在園林、城市街道、廣場和公共建筑具有裝飾性的噴水裝置。1.1噴泉的意義噴泉對于城市環(huán)境具有多種價值，不僅能濕潤周圍空氣、清除塵埃，而且能通過水珠與空氣的撞擊產(chǎn)生大量對人體有益的負氧離子，因此，噴泉有益于改善城市面貌和增進居民身心身體健康；同時，婀娜多姿的噴泉造型，隨著音樂歡快跳動的水花，配上色彩紛呈的燈光，既能美化環(huán)境、提高城市文化藝術面貌，又能使人精神振奮，給人以美的享受。噴泉從其外形可分為水泉和旱泉，其類型有普通裝飾性噴泉、與雕塑結

6、合的噴泉、水雕塑、自控噴泉，控制方式可分為手控、程控、聲控。水姿多樣，富于變換，創(chuàng)造無窮意境。因此，噴泉在建筑、園林、旅游事業(yè)中，受到了廣泛的重視。噴泉是水的藝術、水的文化。1.2噴泉的發(fā)展隨著時代的發(fā)展，科技水平的提高，城市的噴泉設備已經(jīng)十分先進，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，細者如霧，變化萬千，引人入勝。噴泉，使靜水變?yōu)閯铀顾灿辛遂`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，有益與身心健康并能滿足視覺藝術的需要。大型城市廣場中的人工

7、動態(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，隨著科學技術的發(fā)展進步，各種噴泉真是花樣翻新、層出不窮，幾乎達到了人們隨心所欲創(chuàng)造各種晶瑩剔透、絢麗多姿動態(tài)水景的程度。噴泉在當今時代，已經(jīng)形成了一道獨特的人文景觀。噴泉發(fā)展到今天，已經(jīng)廣泛應用于城市中心、廣場、車站、公園、房地產(chǎn)及各種公共場所。它不僅起著美化城市環(huán)境，提高廣場、車站、公園等公共場所的品味，還以獨特多變的動感造型，改善人們的居住環(huán)境，因而在現(xiàn)代環(huán)境的設計中被廣泛采用。1.3噴泉的種類普通噴泉分音樂噴泉、程控噴泉、旱地噴泉、跑動噴泉、光亮噴泉、趣味噴泉、激光水幕電影、超高噴泉等。音樂噴泉由計算機控制，集聲、

8、光、色為一體，噴頭燈光伴隨著優(yōu)雅的樂曲，夢幻般的起伏，交叉生輝，構成一幅五彩繽紛、優(yōu)美動人的場景，熱烈歡樂的水姿，令人心曠神怡，嘆為觀止，留戀忘返。1.程控噴泉是按照預先編輯的程序變換噴水造型和燈光色彩強弱變化的噴泉，可實時顯示各個噴泉的工作狀態(tài)和燈光狀態(tài)，以及水泵和燈光的故障指示，程序一般可以隨時修改，也可儲存多種程序，隨意調(diào)用。旱地噴泉是在水噴泉的基礎是進一步完善的，旱地噴泉地表清潔整齊，噴頭和燈光設置在蓋板下端，不噴水時表面平整闊廣，噴水時，水柱通過蓋板篳子或花崗巖輔裝孔噴出，既是廣場休閑，又能觀賞噴泉，一舉兩得。2.跑動噴泉由數(shù)碼控制閥、電腦控制有機結合，是音樂噴泉中的重要組成部分。多

9、個一線排列的噴頭，按使序控制噴水，構成各種形式噴水瞬間變化的噴泉。可形成跑動形態(tài)，還可構成各種跳動、波動等形態(tài)，水柱跑動自如靈活，給人以歡快流暢的感覺，帶來美的享受。3.光亮噴泉是一種新型的噴泉裝置。燈光和噴頭科學結合，水流通過光源反射，噴出的水柱透明光滑，具有較高的藝術品位和觀賞效果。如果安裝個數(shù)多于兩個可追逐、跟蹤等功能，程序可根據(jù)用戶需要編制。4.游樂噴泉是可供人游樂、玩耍參與其中的噴泉，也可以稱作戲水噴泉，如：戲水踏泉、迷宮噴泉、環(huán)型跳泉、水擊球賽、跳舞噴泉等，形式多種多樣，娛樂性和參與性極強，給人以歡快流暢的感覺，帶來美的享受。水幕電影主要由水幕發(fā)生器、投影機（放影機）組成。水幕高達

10、20余米，寬30-50米，各種VCD光盤或水幕專用影均可在水幕上播放，影視效果奇特、新穎并是極佳的廣告宣傳工具，各種廣場及闊曠的水面均可安裝水幕電影。5.超高噴泉一般指噴水高度在百米以上的噴泉，也常常稱為百米噴泉水柱從湖面一躍而起，迅速升至百米高處，從遠處望去，猶如一條從湖中噴薄而出的巨龍。同時，百米噴泉還配有燈光和激光，氣勢磅礴輝煌、壯麗。1.4噴泉的設計噴泉系統(tǒng)設計，就是為噴泉立意。如果說立意是噴泉的靈魂，那么，運用先進的科學技術進行噴泉設計則是藝術的表現(xiàn)手段。噴泉的設計主要包括以下幾個部分：一場地設計 二 供水設計 三 噴頭設計 四 燈光設計 五 控制設計 1.場地設計 是噴泉景觀所在的

11、地方要在人們休閑娛樂的地方，噴泉選址和幾何尺度的確定必須服從環(huán)境的整體要求和規(guī)劃2.供水設計 噴泉一般都采用自循環(huán)方式。進水管的設計要求在較短時間內(nèi)能充滿水池。管路與潛泵應貫徹結構緊驟、獨立供水的原則，以便設備布局和系統(tǒng)的調(diào)試與控制3.噴頭設計 是噴泉的噴頭選擇，噴泉噴頭一般有三種基本類型：直流式、水膜式和霧化式。不同類型噴頭的排列與組合，可以構造出千姿百態(tài)的噴泉形式。4.燈光設計 噴泉的色彩來自兩種光源，一種是水下彩色光源，另一種是水面外的投射光源。水下光源安裝在噴頭附近的水面下，投射光源則根據(jù)水形與流向確定其安裝位置和照射方向。5.控制設計 噴泉系統(tǒng)的控制方式通常有手動控制、程序控制和音樂

12、控制三種。手動控制噴泉缺乏變化，但成本低廉。程序控制噴泉有豐富的水形變化。音樂控制噴泉采用無級調(diào)速控制，將音樂與水形變化完美結合，同時給人們以視覺和聽覺的享受。1.5噴泉設計涉及的知識領域1. PLC可編程序控制器（Programmable Logic Controller）簡稱PLC, 是一種以微處理器為基礎、帶有指令存儲器和輸入輸出接口、綜合了微電子技術、計算機技術、自動控制技術、通信技術的新一代工業(yè)控制裝置。在音樂噴泉的設計中，它起到核心作用，對于噴泉的水泵和電磁閥控制，都得用到PLC技術，因此，對于它的介紹將在下面的章節(jié)中涉及到，在這里不再贅述。2. 電磁閥電磁閥來控制流體的自動化基礎

13、元件，屬于執(zhí)行器；并不限于液壓，氣動。電磁閥用于控制液壓流動方向，工廠的機械裝置一般都由液壓缸控制，所以就會用到電磁閥。電磁閥的工作原理將在下面的章節(jié)中所涉及。3. 水泵水泵顧名思義就是讓噴泉的水揚到空中，再通過PLC的變頻技術控制水泵的轉速，以達到預期效果，再加上和電磁閥的配合，給人一種強烈的視覺沖擊和愉悅的心情。水泵的種類繁多，在這里不再一一介紹。4. 彩燈等其它要想設計一個完美的音樂噴泉，各方面的附屬器件也是不可缺少的，例如：彩燈和音響等，彩燈使噴泉看上去更華美鮮艷，讓人賞心悅目。音響則使人在眼睛欣賞噴泉的同時，聽覺上也給人以享受第二章：控制方案及要求2.1 音樂噴泉設計示意圖和效果圖如

14、圖2-1所示為噴泉設計的示意圖圖2-1 噴泉設計示意圖注：圖中噴頭 除A層表示一個外，其余層一個表示5個噴頭，彩燈除A層表示一個外，其余層一個表示5盞彩燈 電磁閥除A層表示一個外，其余層一個表示5個電磁閥，水泵， 一個表示1臺。如圖2-2所示為噴泉設計效果圖：圖2-2 噴泉設計效果圖2.2 音樂噴泉控制要求如圖2-1所示，噴泉共四層，有A,B,C,D四組噴頭。按下啟動按鈕，中心層A噴60S，當A噴到10S的時候，B組噴頭開始噴水，當A噴水到20S的時候，C組開始噴水，當A噴到30S的時候，D組開始噴。A,B,C,D四組全部噴出后，再噴30S后全部停止5S,5過后，C組先噴10S，當C組噴到5S

15、的時候，B組開始噴5S，B開始噴到1S的時候，A噴出，A噴出4S后，全部停止。全部停止2S后，整個噴泉實現(xiàn)前面的過程循環(huán)。另外，噴泉噴出的水柱高低變化也能增加噴泉的觀賞性，本設計中，中心層A的噴射高度為10M，B層水柱為7M，C層水柱噴射高度為4M，D層水柱為2M ，按照依次遞減的水柱高低變化，以增加噴泉的層次感，在整個噴泉的噴射過程中，再加上動感的音樂，將使欣賞帶來多種感官上的享受。2.3 噴泉設備使用簡介噴泉共分為四層，設備分布如下：噴頭A層1個，B層10個，C層20個，D層50個。電磁閥A層1個，B層5個，C層10個，D層25個，本設計中除A層外，其余是一個電磁閥控制兩個噴頭。彩燈A層1

16、個，B層10個，C層20個，D層50個。水泵A層1臺，B層2臺，C層4臺，D層10臺。本設計中除A層外，其余各層均是一臺水泵控制5個電磁閥，另外，水泵型號的選擇將在下面的章節(jié)中講到。第三章：PLC、電磁閥、水泵等簡介3.1 PLC簡介1969年，美國數(shù)字設備公司（DEC）根據(jù)對生產(chǎn)過程進行控制的需要，研制出了第一臺可編程控制器，并在美國通用汽車公司（GM）的汽車自動裝配線上試用成功。盡管當時的可編程控制器功能有限、體積龐大，但它標志著這門新技術的產(chǎn)生和迅速發(fā)展的開始。早期的可編程控制器雖然采用了計算機技術的優(yōu)點和設計思想，并注重了面向用戶、用于控制和適合工業(yè)現(xiàn)場的特點，但限于當時的技術發(fā)展水平

17、，其功能很有限，器件多、線路復雜且體積大，名稱也不統(tǒng)一。隨著網(wǎng)絡技術的發(fā)展，現(xiàn)代可編程控制器對網(wǎng)絡功能的要求更強，一般都有現(xiàn)場總線功能、互連網(wǎng)接入功能等，EASY嵌入式PLC采用CAN bus現(xiàn)場總線技術并支持專用的嵌入式Web服務器。 可編程序控制器（Programmable Logic Controller）簡稱PLC,是一種以微處理器為基礎、帶有指令存儲器和輸入輸出接口、綜合了微電子技術、計算機技術、自動控制技術、通信技術的新一代工業(yè)控制裝置。1968 年，美國最大的汽車制造商通用汽車公司 (GM) 為了適應生產(chǎn)工藝不斷更新的需要，要求尋找一種比繼電器更可靠，功能更齊全，響應速度更快的新

18、型工業(yè)控制器，并從用戶角度提出了新一代控制器應具備的十大條件，立即引起了開發(fā)熱潮。 目前PLC已廣泛應用于冶金、礦業(yè)、機械、輕工業(yè)等領域，為工業(yè)自動化提供了有力的工具，加速了機電一體化的實現(xiàn)。3.1.1 PLC的及發(fā)展趨勢 主要特點：1可靠性高、抗干擾能力強 2可實現(xiàn)機電一體化 3編程簡單、使用方便、控制程序可變、具有很好的柔性 4體積小、重量輕、功耗低發(fā)展趨勢：1 向高速度、大容量方向發(fā)展2向超大型、超小型兩個方向發(fā)展3PLC大力開發(fā)智能模塊，加強聯(lián)網(wǎng)通信能力4增強外部故障的檢測與處理能力5編程語言多樣化3.1.2 PLC 的分類和基本結構1.按輸入/輸出點數(shù)分(1)小型機小型PLCI/O總

19、點數(shù)在256點以下，用戶程序存儲容量在4KB左右。(2)中型機中型PLCI/O總點數(shù)在2562048點之間，用戶程序存儲容量在8KB左右。(3)大型機大型PLCI/O總點數(shù)在2048點以上，用戶程序存儲容量在16KB以上。2.按結構形式分(1)整體式(2)模塊式3.按生產(chǎn)廠家分目前世界上PLC產(chǎn)品按地域分成三大流派：美國、歐洲和日本。日本和美國的PLC產(chǎn)品較相似。占PLC市場80%以上的生產(chǎn)公司是：德國的西門子公司、法國的施耐德自動化公司、日本的歐姆龍、三菱以及松下公司。PLC的基本結構如圖3-1所示：圖3-1 PLC的基本結構圖3.1.3 PLC的應用范圍隨著微電子技術的快速發(fā)展，PLC的制

20、造成本不斷下降，而其功能卻大大增強。目前在先進工業(yè)國家中PLC已成為工業(yè)控制的標準設備，應用面幾乎覆蓋了所有工業(yè)企業(yè)，諸如鋼鐵、冶金、采礦、水泥、石油、輕工、電力、機械制造、汽車、裝卸、造紙、紡織、環(huán)保、交通、建筑、食品、娛樂等各行各業(yè)，日益躍居現(xiàn)代工業(yè)自動化三大支柱（PLC、ROBOT、CAD/CAM）的主導地位。3.1.4 PLC的主要功能1條件控制功能2定時/計數(shù)控制功能3步進功能4數(shù)據(jù)處理功能5A/D與D/A轉換功能6運動控制功能7過程控制功能8擴展功能9遠程I/O功能10通信聯(lián)網(wǎng)功能11監(jiān)控功能3.1.5 PLC的技術性能基本技術性能1輸入/輸出點數(shù)（即I/O） 所謂I/O點數(shù)即PL

21、C外部的輸入、輸出端子數(shù)。這些端子可以通過螺釘或電纜端口與外部設備相連。2程序容量一般以PLC所能存放用戶程序的多少來衡量。3掃描速度4指令條數(shù)5內(nèi)部繼電器和寄存器6編程語言及編程手段7高級模塊3.1.6 PLC的內(nèi)存分配及I/O點數(shù)在使用PLC之前，深入了解PLC內(nèi)部寄存器的配置和功能，以及I/O分配情況對使用者是至關重要的。表3-1是一般PLC產(chǎn)品的內(nèi)部寄存器去劃分情況：I/O繼電器區(qū)內(nèi)部通用繼電器區(qū)數(shù)據(jù)寄存器區(qū)特殊繼電器區(qū)特殊寄存器區(qū)系統(tǒng)寄存器區(qū) 表3-1 PLC的內(nèi)部寄存器劃分PLC的工作原理：PLC雖具有微機的許多特點，但它的工作方式卻與微機有很大不同。微機一般采用等待命令的工作方式

22、，而PLC則采用循環(huán)掃描工作方式。在PLC中用戶程序按先后順序存放，如圖3-2所示為PLC掃描工作過程圖：圖3-2 PLC掃描示意圖3.1.7 PLC的功能及應用可編程控制器自問世以來發(fā)展極為迅速。在工業(yè)控制方面正逐步取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，成為現(xiàn)代工業(yè)自動化生產(chǎn)的三大支柱之一。1.順序邏輯控制這是PLC 最基本、最廣泛的應用領域，它正逐步取代傳統(tǒng)的繼電器順序控制。2.運動控制PLC 和計算機數(shù)控 (CNC) 設備集成在一起，可以完成機床的運動控制。3.定時和計數(shù)控制定時和計數(shù)精度高，設置靈活，且高精度的時鐘脈沖可用于準確的實時控制。4.模擬量控制PLC 能完成數(shù)模轉換或者模數(shù)轉換，控制大量

23、的物理參數(shù)，例如，溫度、壓力、速度和流量等。5.數(shù)據(jù)處理能完成數(shù)據(jù)運算，邏輯運算、比較傳送及轉換等。6.通信和聯(lián)網(wǎng)PLC 之間、 PLC 和上級計算機之間有很強的通信功能。作為實時控制系統(tǒng)，不僅 PLC 數(shù)據(jù)通信速率要求高，而且要考慮出現(xiàn)停電、故障時的對策等。3.2電磁閥簡介3.2.1工作原理電磁閥里有密閉的腔，在的不同位置開有通孔，每個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被吸引到哪邊，通過控制閥體的移動來檔住或漏出不同的排水的孔，而進水孔是常開的，液壓水就會進入不同的排水管，然后通過水的壓力來推動水剛的活塞，活塞又帶動活塞桿，活塞竿帶動機械裝置動。這樣

24、通過控制電磁鐵的電流就控制了機械運動。3.2.2電磁閥的分類1直動式電磁閥原理：通電時，電磁線圈產(chǎn)生電磁力把關閉件從閥座上提起，閥門打開；斷電時，電磁力消失，彈簧把關閉件壓在閥座上，閥門關閉。特點：在真空、負壓、零壓時能正常工作，但通徑一般不超過25mm。2分布直動式電磁閥原理： 它是一種直動和先導式相結合的原理，當入口與出口沒有壓差時，通電后，電磁力直接把先導小閥和主閥關閉件依次向上提起，閥門打開。當入口與出口達到啟動壓差時，通電后，電磁力先導小閥，主閥下腔壓力上升，上腔壓力下降，從而利用壓差把主閥向上推開；斷電時，先導閥利用彈簧力或介質(zhì)壓力推動關閉件，向下移動，使閥門關閉。特點： 在零壓差

25、或真空、高壓時亦能動作，但功率較大，要求必須水平安裝。如圖3-3所示為直動式電磁閥： 圖3-3 直動式電磁閥3先導式電磁閥原理：通電時，電磁力把先導孔打開，上腔室壓力迅速下降，在關閉件周圍形成上低下高的壓差，流體壓力推動關閉件向上移動，閥門打開；斷電時，彈簧力把先導孔關閉，入口壓力通過旁通孔迅速腔室在關閥件周圍形成下低上高的壓差，流體壓力推動關閉件向下移動，關閉閥門。特點： 流體壓力范圍上限較高，可任意安裝（需定制）但必須滿足流體壓差條件。如圖3-4所示為先導式電磁閥：圖3-4 先導式電磁閥3.3.3電磁閥在選型時的注意事項1適用性 根據(jù)持續(xù)工作時間長短來選擇：常閉、常開、或可持續(xù)通電 ，當電

26、磁閥需要長時間開啟，并且持續(xù)的時間多余關閉的時間應選用常開型。 要是開啟的時間短或開和關的時間不多時，則優(yōu)先選用常閉型。 但是有些用于安全保護的工況，如爐窯火焰監(jiān)測、鍋爐加溫系統(tǒng)，則不能選常開時，應選用可持續(xù)長期通電型。電磁閥在選擇時要注意：管路中的流體必須和選用的電磁閥系列型號中標定的介質(zhì)一致。流體的溫度必須小于選用電磁閥的標定溫度。電磁閥允許液體粘度一般在20CST以下，大于20CST應注明。工作壓差，管路最高壓差在小于0.04MPa時應選用如ZS,2W,ZQDF,ZCM系列等直動式和分步直動式；最低工作壓差大于0.04MPa時可選用先導式（壓差式）電磁閥；最高工作壓差應小于電磁閥的最大標

27、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。 流體清潔度不高時應在電磁閥前安裝過濾器，一般電磁閥對介質(zhì)要求清潔度要好。注意流量孔徑和接管口徑；電磁閥一般只有開關兩位控制；條件允許請安裝旁路管，便于維修；有水錘現(xiàn)象時要定制電磁閥的開閉時間調(diào)節(jié)。注意環(huán)境溫度對電磁閥的影響。電源電流和消耗功率應根據(jù)輸出容量選取，電源電壓一般允許10%左右，必須注意交流起動時VA值較高。2可靠性電磁閥分為常閉和常開二種；一般選用常閉型，通電打開，斷電關閉；但在開啟時間很長關閉時很短時要選用常開型了。壽命試驗，工廠一般屬于型式試驗項目，確切地說我國還沒有電磁閥的專業(yè)標準，因此選用電磁閥廠家時

28、慎重。動作時間很短頻率較高時一般選取直動式，大口徑選用快速系列。3安全性一般電磁閥不防水，在條件不允許時請選用防水型，工廠可以定做。電磁閥的最高標定公稱壓力一定要超過管路內(nèi)的最高壓力，否則使用壽命會縮短或產(chǎn)生其它意外情況。有腐蝕性液體的應選用全不銹鋼型，強腐蝕性流體宜選用塑料王（SLF）電磁閥。爆炸性環(huán)境必須選用相應的防爆產(chǎn)品。4經(jīng)濟性有很多電磁閥可以通用，但在能滿足以上三點的基礎上應選用最經(jīng)濟的產(chǎn)品。3.3.4 電磁閥的安裝注意事項1 安裝時應注意閥體上箭頭應與介質(zhì)流向一致。不可裝在有直接滴水或濺水的地方。電磁閥應垂直向上安裝。2電磁閥應保證在電源電壓為額定電壓的15%-10%波動范圍內(nèi)正常

29、工作。3電磁閥安裝后，管道中不得有反向壓差。并需通電數(shù)次，使之適溫后方可正式投入使用。4電磁閥安裝前應徹底清洗管道。通入的介質(zhì)應無雜質(zhì)，閥前裝過濾器。5當電磁閥發(fā)生故障或清洗時，為保證系統(tǒng)繼續(xù)運行，應安裝旁路裝置。3.3.5電磁閥的故障與排除1 電磁閥通電后不工作 檢查電源接線是否不良重新接線和接插件的連接； 檢查電源電壓是否在工作范圍-調(diào)致正常位置范圍 ；線圈是否脫焊重新焊接； 線圈短路更換線圈； 工作壓差是否不合適調(diào)整壓差或更換相稱的電磁閥； 流體溫度過高更換相稱的電磁閥； 有雜質(zhì)使電磁閥的主閥芯和動鐵芯卡死進行清洗,如有密封損壞應更換密封并安裝過濾器； 液體粘度太大，頻率太高和壽命已到更

30、換產(chǎn)品； 2 電磁閥不能關閉 主閥芯或鐵動芯的密封件已損壞更換密封件； 流體溫度、粘度是否過高更換對口的電磁閥； 有雜質(zhì)進入電磁閥產(chǎn)閥芯或動鐵芯進行清洗； 彈簧壽命已到或變形更換； 節(jié)流孔平衡孔堵塞及時清洗； 工作頻率太高或壽命已到改選產(chǎn)品或更新產(chǎn)品； 3其它情況 內(nèi)泄漏檢查密封件是否損壞,彈簧是否裝配不良； 外泄漏連接處松動或密封件已壞緊螺絲或更換密封件； 通電時有噪聲頭子上堅固件松動，擰緊。電壓波動不在允許范圍內(nèi)，調(diào)整好電壓。鐵芯吸合面雜質(zhì)或不平，及時清洗或更換；3.3 水泵簡介水泵是輸送液體或使液體增壓的機械。它將原動機的機械能或其他外部能量傳送給液體，使液體能量增加。3.3.1 水泵的

31、分類按工作原理分：1、葉片式泵2、葉片式泵可分為：離心泵、混流泵、軸流泵、旋渦泵3、離心泵又可分單級泵、多級泵4、單級泵可分為：單吸泵、雙吸泵、自吸泵、非自吸泵等 5、多級泵可分為：節(jié)段式、渦殼式6、軸流泵可分為固定葉片和可調(diào)葉片7、旋渦泵也可分為單吸泵、雙吸泵、自吸泵、非自吸泵等8、容積式泵容積式泵：容積式泵是依靠工作元件在泵缸內(nèi)作往復或回轉運動，使工作容積交替地增大和縮小，以實現(xiàn)液體的吸入和排出。工作元件作往復運動的容積式泵稱為往復泵，作回轉運動的稱為回轉泵。前者的吸入和排出過程在同一泵缸內(nèi)交替進行，并由吸入閥和排出閥加以控制；后者則是通過齒輪、螺桿、葉形轉子或滑片等工作元件的旋轉作用，迫

32、使液體從吸入側轉移到排出側。容積式泵在一定轉速或往復次數(shù)下的流量是一定的,幾乎不隨壓力而改變；往復泵適宜輸送清潔的液體或氣液混合物?？偟膩碚f，容積泵的效率高于動力式泵。潛水泵的工作原理： 開泵前,吸入管和泵內(nèi)必須充滿液體。開泵后，葉輪高速旋轉，其中的液體隨著葉片一起旋轉，在離心力的作用下，飛離葉輪向外射出，射出的液體在泵殼擴散室內(nèi)速度逐漸變慢，壓力逐漸增加，然后從泵出口，排出管流出。此時，在葉片中心處由于液體被甩向周圍而形成既沒有空氣又沒有液體的真空低壓區(qū)，液池中的液體在池面大氣壓的作用下，經(jīng)吸入管流入泵內(nèi)，液體就是這樣連續(xù)不斷地從液池中被抽吸上來又連續(xù)不斷地從排出管流出。如圖3-5 為容積式

33、潛水泵： 圖3-5 容積式潛水泵離心泵：離心其實是物體慣性的表現(xiàn).比如雨傘上的水滴,當雨傘緩慢轉動時,水滴會跟隨雨傘轉動,這是因為雨傘與水滴的摩擦力做為給水滴的向心力使然.但是如果雨傘轉動加快,這個摩擦力不足以使水滴在做圓周運動,那么水滴將脫離雨傘向外緣運動.就象用一根繩子拉著石塊做圓周運動,如果速度太快,繩子將會斷開,石塊將會飛出.這個就是所謂的離心。離心泵的工作原理是：依靠高速旋轉的葉輪，液體在慣性離心力作用下獲得了能量以提高了壓強。水泵在工作前，泵體和進水管必須罐滿水，防止氣蝕現(xiàn)象發(fā)生。當葉輪快速轉動時，葉片促使水很快旋轉，旋轉著的水在離心力的作用下從葉輪中飛去，泵內(nèi)的水被拋出后，葉輪的

34、中心部分形成真空區(qū)域。水原的水在大氣壓力（或水壓）的作用下通過管網(wǎng)壓到了進水管內(nèi)。這樣循環(huán)不已，就可以實現(xiàn)連續(xù)抽水。在此值得一提的是：離心泵啟動前一定要向泵殼內(nèi)充滿水以后，方可啟動，否則將造成泵體發(fā)熱，震動，出水量減少，對水泵造成損壞（簡稱“氣蝕”）造成設備事故！所謂的氣蝕是指：離心泵啟動時，若泵內(nèi)存在空氣，由于空氣的密度很低，旋轉后產(chǎn)生的離心力很小，因而葉輪中心區(qū)所形成的低壓不足以將液位低于泵進口的液體吸入泵內(nèi)，不能輸送流體的現(xiàn)象。如圖3-5所示為離心泵： 圖3-5 離心泵動力式齒輪泵在一定轉速下產(chǎn)生的揚程有一限定值,揚程隨流量而改變；工作穩(wěn)定，輸送連續(xù)，流量和壓力無脈動；一般無自吸能力，需

35、要將水泵先灌滿液體或將管路抽成真空后才能開始工作 ；適用性能范圍廣；適宜輸送粘度很小的清潔液體，特殊設計的泵可輸送泥漿、污水等或水輸固體物。動力式泵主要用于給水、排水、灌溉、流程液體輸送、電站蓄能、液壓傳動和船舶噴射推進等。泵的其它分類：水泵除了工作原理分類外，還可按其他方法分類和命名。例如，按驅動方法可分為電動泵、汽輪機泵、柴油機泵和水輪泵等；按結構可分為單級泵和多級泵；按用途可分為鍋爐給水泵和計量泵等；按輸送液體的性質(zhì)可分為水泵、油泵和泥漿泵等。3.3.2 水泵型號規(guī)格的選擇確定了水泵的設計流量和設計揚程后，就可以利用有關技術圖表，進行確定水泵型號和規(guī)格，其方法如下：1 使用水泵性能規(guī)格表

36、選泵型水泵廠在產(chǎn)品目錄中都提供了這種表格，表中每一個型號的性能都有三行數(shù)據(jù)，究竟以哪一行為準呢？一般設計流量和設計揚程應與性能表列出的中間一行的數(shù)值相一致，或是相接近，而又必須落在上、下兩行的范圍內(nèi)，因為這個范圍是水泵運轉的高效率區(qū)域，這個型號的水泵就認為是符合實際需要的，水泵算是選定了。2使用水泵選型表選泵型根據(jù)確定的設計揚程和設計流量，在選型表中，橫表頭查找出與設計揚程相符合或相接近的揚程數(shù)值；再在縱表頭找出與設計流量相一致或相接近的流量數(shù)值，縱橫相交于小方塊，它標出了水泵的型號，初步選出泵型。但有時會出現(xiàn)兩種泵型都滿足設計要求，此時，可把這兩種泵型作方案比較，進行技術經(jīng)濟分析，然后選定其

37、中一個合適的泵型。這種選擇水泵的方法比較簡便而又快捷。3 使用水泵性能綜合型譜圖選泵型將離心泵、軸流泵、混流泵的工作區(qū)域全部綜合畫在同一張圖上，這就構成了農(nóng)用水泵系列綜合型譜圖，該圖繪制比較復雜，但使用比較方便。根據(jù)確定的設計流量和設計揚程，在型譜圖上，首先在縱坐標上以設計揚程查找出符合揚程要求，而流量不等的幾種水泵，然后再在橫坐標上以設計流量來確定選用哪一種水泵。如果設計流量較大時，單泵未能符合要求，可考慮多機作業(yè)，但應注意盡量采用相同型號的水泵，以利于施工安裝、管理維修。另外，水泵的選擇要根據(jù)設計噴泉的具體方案來確定，要綜合考慮水泵的具體參數(shù)和噴泉中的實際需要，加以選擇。如表3-2所示：

38、表3-2 水泵參數(shù)選擇表型號參數(shù)流量（m3/h）揚程（m）功率 (KW)轉速（r/min）電壓 （U）重量 （Kg）出水管 （mm）QY40-15-34015328603805075QY15-41-31540328603805540QY100-3.5-2.21003522286038045152QY65-7-2.265722286038045122QY-25-17-2.225172.228603805064QY15-26-2.215262228603805551QY10-36-2.21022228603806051QS20-50/4-5.520505.53808951QY10-36-2.210

39、36223806051QS20-50/4-5.520505.53808951QS25-56/2-7.525567.53809376QS40-25-5.540255.53807276QS40-40/2-7.540407.53809276QS65-13-46513438067102QS100-15-7.5100157.538082102QS250-5-5.525055.538074152QS400.500400-50045-3.575380148250由控制要求可知，噴泉的中心層A的水柱高度為十米，參考水泵參數(shù)選擇表，為了留些許余量，在本設計中，中心層的水泵選擇型號為一臺QS65-13-4的水泵來

40、控制中心層的水柱高度；B層的水柱高度要求為七米，總共需要兩臺，參照表可選擇型號為QY65-7-2.2的水泵來控制；C層的水柱高度要求為四米，可選擇型號為QS250-5-5.5的水泵來控制；D層的要求高度為兩米，可選擇型號為QY10-36-2.2的水泵來實現(xiàn)。3.4 彩燈簡介彩燈，又名花燈，是我國普遍流行的傳統(tǒng)的民間的綜合性的工藝品。彩燈藝術也就是燈的綜合性的裝飾藝術。彩燈的產(chǎn)生，是從人類運用火、發(fā)明燈、制造燈具等發(fā)展而來的。隨著人們審美觀的變化，彩燈藝術得到了更大的發(fā)展，特別是隨著我國科學技術的發(fā)展，彩燈藝術更是花樣翻新，奇招頻出，傳統(tǒng)的制燈工藝和現(xiàn)代科學技術緊密結合，將電子、建筑、機械、遙控

41、、聲學、光導纖維等新技術、新工藝用于彩燈的設計制作，把形、色、光、聲、動相結合，思想性、知識性、趣味性、藝術性得到了完美的統(tǒng)一。用于噴泉中的彩燈，無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，因為噴泉彩燈一般都是安裝埋在地下的，地下的周圍環(huán)境和地上迥然不同，這對彩燈的穩(wěn)定性要求很高，又因為它是埋在地下，安裝拆卸時很麻煩，故不能故障頻發(fā)，影響噴泉的整體觀賞性；另外，對于彩燈顏色的要求也決定了噴泉的觀賞性，它的發(fā)光強度要至少滲透到水柱的23高度。圖3-6所示為噴泉各種水下彩燈： 圖3-6 噴泉彩燈由控制要求可知，整個噴泉系統(tǒng)共用彩燈八十一盞，其中中心層A的那一盞選擇上圖b

42、類型的彩燈，其余八十盞選擇上圖a類型的彩燈。第四章 花樣噴泉設計4.1 PLC 型號的選擇 目前各個廠家生產(chǎn)的PLC其品牌、規(guī)格及功能都各不相同。在國內(nèi)比較著名的外國品牌一般有日本的三菱、松下、歐姆龍以及德國的西門子等，建議在選擇其型號上要根據(jù)其自身所熟悉學習過的PLC品牌編程軟件為參考，在本設計中我采用日本松下電工公司的小型PLC產(chǎn)品FP1型號為準。4.1.1 松下FP1介紹FP1在PLC的分類中屬于小型機，它是日本松下電工公司FP系列的一種型號，在中國一經(jīng)推出就備受用戶關注，其產(chǎn)品特點可歸納為以下幾點：1豐富的指令系統(tǒng) 在FP系列PLC中，即使是小型機，也有近200條指令，除能實現(xiàn)一般的邏

43、輯控制外，還可進行運動控制復雜數(shù)據(jù)處理，甚至可直接控制變頻器實現(xiàn)電動機調(diào)速控制。而且其各種類型的PLC產(chǎn)品的指令系統(tǒng)都具有向上兼容性，便于應用程序的移植。2、 快速的CPU處理速度 FP系列各種機型的CPU速度優(yōu)于同類產(chǎn)品，小型機尤為突出。FP1的CPU處理速度為1.6ms/千步。而大型機中采用了RISC結構設計的CPU芯片，則處理速度就更快。3、 大程序容量 FP系列機型的用戶的程序容量也較同類機型大，其小型機一般可達3000步左右，最高可達5000步，而其大型機則最高可達60000步。4功能強大的編程工具FP系列機無論采用的是手持編程器還是編程工具軟件，其編程和監(jiān)控功能都很強。5強大的網(wǎng)絡

44、通信功能FP系列的各種機型都提供了通信功能，而且它們所采用的應用層通信協(xié)議又具有一致性，這為構成多級PLC網(wǎng)絡，開發(fā)PLC網(wǎng)絡應用程序提供了方便。4.2 PLC的編程注意事項 PLC的編程語言目前主要有：梯形圖語言、助記符語言、語句表語言和流程圖語言。其中前兩種用得最為廣泛。在本設計中主要介紹梯形圖語言的編程注意事項。4.2.1 梯形圖的書寫規(guī)則1 每個繼電器的線圈和它的觸點用同一編號，每個元件的觸點使用時沒有數(shù)量限制，但為了防止輸出出現(xiàn)混亂，規(guī)定同一標號的線圈只能使用一次。2 梯形圖每一行都是從左邊開始的，CPU也是按此順序執(zhí)行程序的，線圈接在最左邊（線圈右邊不允許再有接觸點）。3 線圈不能

45、直接接在左邊母線上。4 在一個程序中，同一編號的線圈如果使用兩次，稱為雙線圈數(shù)尺、輸出，他很容易引起誤操作，應盡量避免。5 在梯形圖中沒有真實的電流流動，為了便于分析PLC的周期掃描原理和邏輯上的因果關系，假定在梯形圖中有電流流動，這個電流只能在梯形圖中單方向流動-即從左向右流動，層次的改變只能從上向下。 6 梯形圖中的觸點可以任意串、并聯(lián)，但輸出線圈只能并聯(lián)，不能串聯(lián)。4.3 花樣噴泉的I/O分配根據(jù)噴泉的控制要求知，系統(tǒng)由四組噴頭，所以有四個輸出，它的I/O分配如下：輸入： X0 啟動按鈕 X1 停止按鈕輸出： Y0 A組噴頭 Y1 B組噴頭 Y2 C組噴頭 Y3 D組噴頭4.4 PLC外

46、部接線圖圖4-1 是PLC外部接線圖 圖4-1 PLC外部接線圖由外部接線圖可知，PLC接24V直流電，左端輸入控制按鈕有啟動按鈕X0和停止按鈕X1，PLC的輸出由線圈Y0Y3組成。第五章 軟件設計5.1 系統(tǒng)程序設計采用松下FP1型系列，根據(jù)控制要求，對音樂噴泉的編程如圖5-1所示： 圖5-1 音樂噴泉PLC程序圖注：整個程序功能由八個定時器來實現(xiàn)。按下啟動按鈕X0，R0實現(xiàn)自鎖，定時器開始定時。Y0在按下啟動按鈕時就實現(xiàn)輸出，Y1、Y2和Y3在分別完成定時時間輸出。當它們?nèi)枯敵龊螅^續(xù)噴水30S才停止。停止5S后，Y2先輸出10S，Y1輸出5S,當Y1剛輸出1S時，Y0輸出4S，全部輸出

47、停止后，停止2S，實現(xiàn)循環(huán)。致謝經(jīng)過近一個多月的自我努力，在崔新躍崔老師的耐心指導下，我終于完成了畢業(yè)設計。我要特別感謝我的指導老師崔新躍老師的熱情關懷和悉心指導，在我撰寫畢業(yè)設計的過程中，崔老師傾注了大量的精力，無論是在論文的構思和資料的收集方面，還是在論文的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了崔老師悉心細致的教誨和無私的幫助，特別是他廣博的學識、深厚的學術素養(yǎng)、嚴謹?shù)闹螌W精神和一絲不茍的工作作風使我終生受益，在此表示真誠地感謝和深深的謝意。我還要感謝在一起愉快的完成畢業(yè)設計的同學們，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難。 通過這次畢業(yè)設計使我又學到了許多的知識，對以前學過的知識又有了鞏固，還學到許多課外的知識。知識是靠一點一點積累起來的，而且還要經(jīng)常的溫