PLC控制的花式噴泉畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告系 別：電子與電氣工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)：樓宇智能化工程技術(shù) 班 號(hào)：00000000 學(xué) 生 姓 名：0000 學(xué) 生 學(xué) 號(hào)：0000000000 設(shè)計(jì)（論文）題目：花式噴泉控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 指 導(dǎo) 教 師：保密 設(shè) 計(jì) 地 點(diǎn)：常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 起 迄 日 期：2014.62014.11 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)專(zhuān)業(yè) 樓宇智能化工程技術(shù) 班級(jí) 00000 姓名 保密 一、課題名稱(chēng)： 花式噴泉控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 二、 主要技術(shù)指標(biāo)（或基本要求）：1. 噴頭噴出水柱的高度為10m 2. 噴泉時(shí)間長(zhǎng)度為3min

2、 3. 射燈的照射高度為15m 4. 使用各類(lèi)設(shè)備的額定電壓為220v 5. 使用六個(gè)噴水頭圍成圓形間距為5m 三、主要工作內(nèi)容： 1. PLC控制花式噴泉運(yùn)行要求設(shè)計(jì) 2. 花式噴泉的位置及運(yùn)行流程圖設(shè)計(jì) 3. 花式噴泉的運(yùn)行過(guò)程設(shè)計(jì) 4. 花式噴泉的控制原理設(shè)計(jì) 5. 花式噴泉PLC接線(xiàn)圖設(shè)計(jì) 6. PLC輸入輸出口配置設(shè)計(jì) 四、主要參考文獻(xiàn)：1 陳洪清. 基于PLC的噴泉控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)J. 黑龍江生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào). 2011(02) 2王堅(jiān). 可編程控制器原理與應(yīng)用M. 清華大學(xué)出版社. 2002年 3 張延燦. 噴泉工程發(fā)展及其設(shè)計(jì)問(wèn)題(上)J. 給水排水. 1998(07) 4 陳

3、忠華. 可編程控制器與工業(yè)自動(dòng)化M. 機(jī)械工業(yè)出版社2005年 5 崔元明. 可編程器件應(yīng)用導(dǎo)J. 清華大學(xué)出版社2000年 6 袁任光. 可編程控制器選用手冊(cè)J. 機(jī)械工業(yè)出版社2002年 學(xué) 生（簽名） 年 月 日 指 導(dǎo) 教師（簽名） 年 月 日 教研室主任（簽名） 年 月 日 系 主 任（簽名） 年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告設(shè)計(jì)（論文）題目花式噴泉控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、 選題的背景和意義：1930年, 德國(guó)發(fā)明家?jiàn)W圖皮士特首先提出噴泉這一概念及其相關(guān)理論。隨著現(xiàn)代社會(huì)科技和人們的欣賞水平的進(jìn)步，噴泉的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜化了。各種花式噴泉出現(xiàn)在人們?nèi)粘；顒?dòng)的公共場(chǎng)合和一些娛樂(lè)場(chǎng)所。人們對(duì)于日常

4、生活的享受更為關(guān)注，花式噴泉的誕生迎合的多數(shù)現(xiàn)代人的欣賞興趣。1953年首次花式噴泉在美國(guó)上演，期間有超過(guò)150萬(wàn)的觀眾。 噴泉經(jīng)過(guò)將近一百年的發(fā)展，各種形式的噴泉層出不窮，并且向著小型以及營(yíng)業(yè)型的方向發(fā)展。對(duì)于花式噴泉的主控系統(tǒng)的選擇也變的多樣化，PLC、DSP、單片機(jī)是目前市場(chǎng)上比較主流的控制系統(tǒng)。本次課題選用PLC對(duì)花式噴泉的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和研究。二、 課題研究的主要內(nèi)容：1. 噴泉的工作原理。2. 花式噴泉的控制系統(tǒng)的總體功能進(jìn)行分析。3. 花式噴泉的各組成模塊以及詳細(xì)的硬件模塊設(shè)計(jì)方案。4. 設(shè)計(jì)和編寫(xiě)PLC程序來(lái)控制噴泉的每一組噴頭的噴水時(shí)間以及噴出水柱的高度。5. 根據(jù)花式噴泉的整體要

5、求設(shè)計(jì)外圍電路。三、 主要研究（設(shè)計(jì)）方法論述：1. 分析花式噴泉的發(fā)展前景，比較由PLC和單片機(jī)作為控制系統(tǒng)是優(yōu)勢(shì)。2. 查找案例證明由PLC作為花式噴泉控制系統(tǒng)是可行性。3. 查閱資料，掌握PLC編程基礎(chǔ)知識(shí)以及電路基礎(chǔ)知識(shí)，設(shè)計(jì)和編寫(xiě)PLC程序和外圍電路設(shè)計(jì)。4. 據(jù)設(shè)計(jì)需求，查閱資料來(lái)對(duì)花式噴泉所需的硬件設(shè)施進(jìn)行選擇。四、設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度安排：時(shí)間（迄止日期）工 作 內(nèi) 容2014.5.19-2014.5.22查閱，搜集資料，研讀資料并確認(rèn)課題。2014.5.22-2014.6.28指導(dǎo)教師下達(dá)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，并指導(dǎo)學(xué)生填寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告。2014.6.28-2014.7.4在導(dǎo)師指導(dǎo)下構(gòu)思

6、設(shè)計(jì)方案，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告。2014.7.4-2014.7.26對(duì)課題內(nèi)容進(jìn)行理論分析，撰寫(xiě)論文提綱和框架。2014.7.26-2014.8.1根據(jù)系統(tǒng)對(duì)結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行設(shè)計(jì)。2004.8.1-2014.9.9導(dǎo)師對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)中期檢查。2014.9.9-2014.9.24對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行分析和完善。2014.9.24-2014.9.27完善整個(gè)PLC控制系統(tǒng)。2014.9.27-2014.10.16完成畢業(yè)設(shè)計(jì)初稿并提交給導(dǎo)師評(píng)閱，審核及修改。2014.11.01-2014.11.20撰寫(xiě)畢業(yè)論文，準(zhǔn)備答辯。五、指導(dǎo)教師意見(jiàn)： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日六、系部意見(jiàn)： 系主任簽名： 年 月 日花式噴泉控制系

7、統(tǒng)設(shè)計(jì)目 錄摘要Abstract第1章 前言2第2章 花式噴泉的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)22.1 花式噴泉的基本介紹22.2 花式噴泉發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢(shì)22.3 花式噴泉的種類(lèi)22.3.1 景區(qū)類(lèi)噴泉22.3.2 人文類(lèi)噴泉22.4 PLC控制特點(diǎn)22.5噴頭的分類(lèi)22.5.1半球蒲公英噴頭22.5.2直流噴頭22.5.3中心直上噴頭22.5.4 霧狀噴頭22.5.5 花柱噴頭22.6PLC與單片機(jī)控制花式噴泉的優(yōu)略點(diǎn)對(duì)比22.6.1單片機(jī)對(duì)花式噴泉控制22.6.2PLC對(duì)花式噴泉控制2第3章 花式噴泉設(shè)計(jì)方案23.1 花式噴泉的控制要求23.2 花式噴泉的設(shè)計(jì)方案23.3 花式噴泉的繼電器控制方案2第4

8、章 花式噴泉硬件設(shè)計(jì)24.1 PLC選型24.2 I/O接口分布設(shè)計(jì)24.3 PLC電氣接線(xiàn)圖2第5章 花式噴泉軟件設(shè)計(jì)25.1 花式噴泉的PLC控制系統(tǒng)流程圖25.2 花式噴泉軟件設(shè)計(jì)2第6章 噴泉的模擬運(yùn)行調(diào)試26.1 噴泉的啟動(dòng)控制26.2 噴泉的模擬循環(huán)2第7章 結(jié)束語(yǔ)2答謝辭參考文獻(xiàn)摘 要花式噴泉在將來(lái)人們的生活中會(huì)更加的豐富多樣，此次設(shè)計(jì)的噴泉的主要是共有五種不同的噴頭組成的四種循環(huán)模式，其中分為單步噴涌和連續(xù)循環(huán)。硬件上使用了S7-200PLC，采用自動(dòng)程序控制噴泉噴水，繼電器接通五種水泵噴水形成不同的花樣，在設(shè)計(jì)的最后通過(guò)軟件模擬進(jìn)行此次程序的驗(yàn)證調(diào)試，軟件模擬是這次設(shè)計(jì)成功與

9、否的驗(yàn)證。關(guān)鍵詞：plc；花式噴泉；配方；循環(huán)；自動(dòng)；常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文AbstractGermany inventor aotupishite fountain first proposed the concept and theories. With the advancement of technology in modern society and people's appreciation, structure is complicated by the fountain. All kinds of fancy public fountain

10、s appeared in people's daily activities and entertainment. People have enjoyed more attention of everyday life, music fountain was born to cater to most modern people's appreciation. In 1953 the first musical fountain in the United States, and during the more than 1.5 million viewers.Keyword

11、s: plc; blended; formula; cycle; automatic第1章 前言進(jìn)入現(xiàn)代社會(huì)，隨著人們生活水平的提高和建立綠色城市的向往，花式噴泉以其獨(dú)特的魅力和特殊的功能，愈來(lái)愈成為休閑娛樂(lè)產(chǎn)業(yè)中的一項(xiàng)重要產(chǎn)品,花式噴泉的興建也越來(lái)越多。根據(jù)目前花式噴泉的發(fā)展現(xiàn)狀，小型花式噴泉系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)多種多樣?？刂葡到y(tǒng)的原理是利用單片機(jī)控制噴泉的功能，分級(jí)控制單相電動(dòng)機(jī)，最終達(dá)到控制噴頭流量的方法。使用程序控制系統(tǒng)或人工按鍵控制電磁閥來(lái)控制噴泉噴水。音頻信號(hào)還影響燈光色彩和燈光光線(xiàn)明暗的變化。從而使燈光色彩、燈光的閃爍和噴泉隨花式而變化?；ㄊ絿娙前凑疹A(yù)先編輯的程序變換

12、噴水造型和燈光色彩強(qiáng)弱變化的噴泉?；ㄊ絿娙O(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)可以使噴水造型和燈光的變化發(fā)生改變，美妙動(dòng)人。程序可以隨時(shí)去修改，也可儲(chǔ)存多種程序，根據(jù)噴水要求來(lái)調(diào)換。噴泉作為一項(xiàng)建筑藝術(shù)，在國(guó)內(nèi)外均有較悠久的歷史。而花式噴泉的構(gòu)思及萌生則是本世紀(jì)30年代開(kāi)始的，1930年，德國(guó)的皮士特首先提出了噴泉與花式相結(jié)合的設(shè)想，并設(shè)計(jì)成小型裝置應(yīng)用于酒店及商場(chǎng)，其后則逐步發(fā)展到大型化及多樣化。皮士特繼承父業(yè)使花式噴泉變得更為多姿多彩，同時(shí)我國(guó)行政主管和技術(shù)監(jiān)督部門(mén)、學(xué)術(shù)團(tuán)體等，也為推動(dòng)噴泉技術(shù)的發(fā)展做出了很大的努力。噴泉是人工環(huán)境中最富生命力的設(shè)計(jì)，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)代超高的

13、科學(xué)技術(shù)把美妙的音樂(lè)多姿的造型與噴泉融洽的結(jié)合在一起，供人們?nèi)バ蕾p。為了進(jìn)一步改造環(huán)境景觀，在日常生活環(huán)境中添加一個(gè)多姿的噴泉造景是非常有必要的。由于噴泉工程中采用的大量高新技術(shù)，從而使噴泉效果更加絢麗多彩，婀娜多姿，令人賞心悅目更加流量忘返。第2章 花式噴泉的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)目前，西方工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已有制造花式噴泉成套裝置的專(zhuān)業(yè)工廠(chǎng)、如美國(guó)的WALTZING，MIDAS加拿大的PEM，意大利的NeonALPina日本的KAWAMURA等公司。隨著花式噴泉市場(chǎng)的需求越來(lái)越大，國(guó)內(nèi)關(guān)于花式噴泉的研究與開(kāi)發(fā)工作也蒸蒸日上。我國(guó)在80年代中期相繼引進(jìn)和自行設(shè)計(jì)建造了多座花式噴泉，為美化環(huán)境，活躍人民的文

14、化生活起了良好的作用。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2006年整個(gè)噴泉行業(yè)年總產(chǎn)值也早已達(dá)到幾十億元以上。2.1 花式噴泉的基本介紹花式噴泉是一種為了娛樂(lè)而創(chuàng)造出來(lái)的可以活動(dòng)的噴泉。它根據(jù)美學(xué)設(shè)計(jì)并且經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生3維的效果。這種效果是控制水泵的噴水時(shí)間和水泵的噴水高度來(lái)呈現(xiàn)出不同的效果，從不同的角度對(duì)噴泉進(jìn)行觀賞會(huì)觀察出不同的效果，噴泉的大小根據(jù)設(shè)計(jì)者的實(shí)際要求來(lái)決定。2.2 花式噴泉發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢(shì)花式噴泉的構(gòu)思及萌生是來(lái)自于山林間的天然溫泉，森林里的鳥(niǎo)語(yǔ)花香加上泉水自下向上翻涌是一件特別美麗的事情，人們就會(huì)想到如果將噴泉的上升高度與附近的花式有節(jié)奏上的配合那肯定是一件不錯(cuò)的事情。隨后噴泉市場(chǎng)的需求越來(lái)越大，

15、國(guó)內(nèi)關(guān)于噴泉的究與開(kāi)發(fā)工作也蒸蒸日上。我國(guó)在80年代中期相繼引進(jìn)和自行設(shè)計(jì)建造了多座噴泉，為美化環(huán)境，活躍人民的文化生活起了良好的作用。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2006年整個(gè)噴泉行業(yè)年總產(chǎn)值也早已達(dá)到幾十億元以上。同時(shí)我國(guó)行政主管和技術(shù)監(jiān)督部門(mén)、學(xué)術(shù)團(tuán)體和出版界等，也為推動(dòng)噴泉技術(shù)的發(fā)展做了不少工作。 海上世界噴泉，如圖2-1，還被稱(chēng)為海上世界水秀，坐標(biāo)在深圳市南山區(qū)蛇口海上世界、明華輪?wèn)|側(cè)的水景廣場(chǎng)，是由房地產(chǎn)公司于2013年投資3000萬(wàn)巨款打造、深圳地區(qū)規(guī)模最大、效果最炫的開(kāi)放式全景水秀，是一場(chǎng)結(jié)合了音樂(lè)、燈光、焰火的的夢(mèng)幻般的“水之舞”，一場(chǎng)聲光電的視聽(tīng)盛宴。如果說(shuō)經(jīng)過(guò)全面改造升級(jí)、脫胎換骨、煥

16、然一新的蛇口海上世界是深圳的一道亮麗的風(fēng)景線(xiàn)。2007.8.1 19：58，在通化市渾江江面上，100米高的水柱噴涌而起，蔚為大觀,長(zhǎng)時(shí)間觀察發(fā)現(xiàn)，這是東三省噴涌高度最高的噴泉，沒(méi)有之一，而且也是通化渾江沿江景觀帶建設(shè)工程的組成部分。當(dāng)晚工程的竣工儀式上，為其剪彩的是本地市民代表。圖2-1 海上時(shí)間噴泉據(jù)介紹，這是東北三省目前噴涌最高的噴泉，總投資高達(dá)2000多萬(wàn)元。同時(shí)它也作為通化渾江沿江景觀帶建設(shè)工程的內(nèi)容之一，成為通化市一道新的風(fēng)景線(xiàn)。據(jù)通化市建委一位負(fù)責(zé)人介紹，通化渾江沿江景觀帶工程由濱江西路帶狀公園、噴泉和亮化工程3項(xiàng)子工程組成。濱江西路帶狀公園工程，全長(zhǎng)2.3公里，設(shè)計(jì)有休閑健身長(zhǎng)

17、廊、親水觀景平臺(tái)、健身活動(dòng)區(qū)。噴泉工程全長(zhǎng)202米，采用東北地區(qū)一流水準(zhǔn)的噴泉系統(tǒng)，噴泉組合高度為18米至100米，配套有先進(jìn)的聲光電控系統(tǒng)，并安裝景觀燈具3800延長(zhǎng)米，如圖2-2。圖2-2 東北最高噴泉2.3 花式噴泉的種類(lèi)2.3.1 景區(qū)類(lèi)噴泉景區(qū)類(lèi)噴泉在風(fēng)景名勝區(qū)應(yīng)用廣泛，下面是具體種類(lèi)。1. 壁泉：從墻上或者是玻璃板上留下來(lái)形成水簾。2. 涌泉：從地上由下而上的泉水涌出，可以單獨(dú)設(shè)置形圖案。3. 間歇泉：噴水方式大同小異，時(shí)間上是有間隔的。4. 跳泉：從地上噴涌而出，但可以準(zhǔn)確的落入固定的積水小孔中。5. 霧化噴泉：由許多細(xì)小的噴頭組成，形成像霧水一樣的景致。6. 小品噴泉：從雕塑傷

18、口中的器具和動(dòng)物口中出水，形象有趣。7. 組合噴泉：有氣勢(shì)，規(guī)模很大，噴涌高度比較高。8. 旱地泉：放置在地下，噴頭和燈光設(shè)置在蓋板下端，噴水時(shí)，水柱通過(guò)蓋板篳子或花崗巖鋪裝孔噴出，流回落到廣場(chǎng)硬質(zhì)鋪裝上，沿地面坡度排出。2.3.2 人文類(lèi)噴泉人文類(lèi)噴泉在住宅區(qū)應(yīng)用廣泛，下面是具體種類(lèi)。1. 單線(xiàn)噴：由下往上或向側(cè)面單孔直噴，形成一條獨(dú)立的拋物線(xiàn)，表現(xiàn)“游魚(yú)吐水”。2. 組合噴：許多個(gè)單獨(dú)的噴頭合并在一起噴水。3. 面壁噴：噴泉直接向壁面噴射，如打壁球般，而壁面或?yàn)閴γ妫驗(yàn)楸诘?，多具特色?. 花樣噴：噴水直徑大小不一，噴水形狀也富有多變性。5. 噴柱：很多個(gè)噴水孔合并在一起把總體直徑拉大，

19、噴出水柱非常壯觀，適合大型噴泉使用。6. 噴霧：噴頭噴水嘴部分被隔成細(xì)小的孔，噴泉噴水如霧。7. 自然風(fēng)向噴泉：利用風(fēng)向轉(zhuǎn)動(dòng)儀，以自然風(fēng)力來(lái)控制噴泉的吹向與高低。2.4 PLC控制特點(diǎn)系統(tǒng)控制靈活，擴(kuò)展容易，以開(kāi)關(guān)量控制為其特長(zhǎng)。也能進(jìn)行連續(xù)過(guò)程的PID回路控制。并能與上位機(jī)構(gòu)成復(fù)雜的控制系統(tǒng)。比如DDC DCS等，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化。使用方便，編程簡(jiǎn)單采用簡(jiǎn)明的梯形圖，邏輯圖或語(yǔ)句表等編程語(yǔ)言，而無(wú)需計(jì)算機(jī)知識(shí)，因此系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期短，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試容易。另外可在線(xiàn)修改程序，改變控制方案而不拆除硬件。能適應(yīng)各種惡劣的運(yùn)行環(huán)境，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性強(qiáng)，遠(yuǎn)高于其他的各種機(jī)型。2.5 噴頭的分類(lèi)2.5.1

20、 半球蒲公英噴頭也稱(chēng)孔雀開(kāi)屏噴頭，但它結(jié)構(gòu)原理與構(gòu)造形式和開(kāi)屏(散射)噴頭都不相同，而與蒲公英噴頭基本相同，其區(qū)別僅在于它是半球形，噴出的水姿像半環(huán)蒲公英，又像孔雀開(kāi)屏。對(duì)水質(zhì)的要求與蒲公英噴頭相同，可應(yīng)用于各種噴水池中。2.5.2 直流噴頭在各種場(chǎng)合的噴水池中廣泛應(yīng)用，并是音樂(lè)噴泉的必備噴頭，這種噴頭裝有球型接頭，可沿垂直方向15度進(jìn)行調(diào)節(jié)，萬(wàn)向直流噴頭可組合各種不同形狀的噴射效果，射流的高低和角度的變化，可根據(jù)水池形狀大小定。2.5.3 中心直上噴頭在同一個(gè)配水箱上安裝許多萬(wàn)向直流噴嘴，當(dāng)這些噴嘴規(guī)格相同時(shí)，噴出的水姿雄壯筆直；當(dāng)這些噴嘴規(guī)格不完全相同時(shí)，大小噴嘴布設(shè)得當(dāng)，噴出的水姿粗壯有

21、力，層次分明、主題突出，是噴泉必備的主要噴頭。2.5.4 霧狀噴頭它噴出的水滴非常細(xì)小，成為霧狀，在陽(yáng)光照射下可形成七色彩虹。因噴嘴構(gòu)造差異，噴出的水姿也有不同，噴水時(shí)噪聲小，用水量少，一般安裝在雕像周?chē)?.5.5 花柱噴頭多孔散射噴頭的一種，又名層花噴頭、花籃噴頭等。噴水時(shí)，其外觀形似一束鮮花，造型美觀，安裝方便，適用于各種場(chǎng)合的噴水池中。2.6 PLC與單片機(jī)控制花式噴泉的優(yōu)略點(diǎn)對(duì)比2.6.1 單片機(jī)對(duì)花式噴泉控制 較高的性能價(jià)格比。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上，一些單片機(jī)的芯片價(jià)格只有十幾元人民幣，加上少量的外圍器件，就可以構(gòu)成功能豐富的各種鉀能儀器儀表及控制裝置。1. 集成度高，體積小，可靠性好。

22、單片機(jī)把各種功能部件集成在一塊芯片上，內(nèi)部采用總線(xiàn)結(jié)構(gòu)，減少了各芯片之間的連線(xiàn)，提高了單片機(jī)的可靠性與抗干擾能力。2. 控制功能強(qiáng)。單片機(jī)指令系統(tǒng)、硬件資源豐富，能充分滿(mǎn)足工業(yè)控制的各種要求。3. 低電壓，低功耗，便于生產(chǎn)便捷式產(chǎn)品。開(kāi)發(fā)周期短、易于產(chǎn)品化?？筛鶕?jù)需要構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。2.6.2 PLC對(duì)花式噴泉控制SIMATIC S7-200發(fā)揮統(tǒng)一而經(jīng)濟(jì)的解決方案。整個(gè)系統(tǒng)的系列特點(diǎn)：強(qiáng)大的性能，最優(yōu)模塊化和開(kāi)放式通訊，結(jié)構(gòu)緊湊小巧狹小空間是任何應(yīng)用的理想選擇。在所有CPU型號(hào)中的基本和高級(jí)功能它都具備。大容量程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，提高了質(zhì)量、效率和安全性。使用STEP 7-Micro/

23、WIN工程軟件初學(xué)者和專(zhuān)家的理想選擇。集成的 R-S 485接口或者作為系統(tǒng)總線(xiàn)使用極其快速和精確的操作順序和過(guò)程控制，通過(guò)時(shí)間中斷完整控制對(duì)時(shí)間要求嚴(yán)格的流程。利用控制器控制水泵的噴水的方式，AT80C51系列單片機(jī)作為主控制器來(lái)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(guò)控制步進(jìn)電機(jī)來(lái)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(kāi)關(guān)元件，但可控硅承受過(guò)電壓、過(guò)電流的能力較差，不能長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行過(guò)。根據(jù)單片機(jī)和PLC對(duì)花式噴泉的控制對(duì)比，已經(jīng)明顯感覺(jué)到PLC對(duì)花式噴泉的控制更具有優(yōu)越性。第3章 花式噴

24、泉設(shè)計(jì)方案3.1 花式噴泉的控制要求按下噴泉控制系統(tǒng)的啟動(dòng)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(jìng)相射向天空；最后所有水柱噴泉一齊迸發(fā)。整個(gè)過(guò)程分為8段，每段6s，且自動(dòng)轉(zhuǎn)換，全過(guò)程為48s。當(dāng)單步連續(xù)開(kāi)關(guān)置于連續(xù)，花樣選擇開(kāi)關(guān)置于1時(shí)，其噴泉水柱的動(dòng)作順序如下：第一段大水柱噴水，第二段中水柱噴水，第三段大水柱小水柱花式噴頭噴水，第四段中水柱旋轉(zhuǎn)噴頭噴水，第五段大水柱中水柱噴水，第六段中水柱小水柱花式噴頭噴水，第七段中水柱花式噴頭噴水，第八段所有噴頭噴水。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(kāi)關(guān)置于單步時(shí)，噴泉水柱的動(dòng)作只運(yùn)行一個(gè)循環(huán)?；?/p>

25、樣選擇開(kāi)關(guān)置于2時(shí)，其噴泉水柱的動(dòng)作順序如下：第一段大水柱噴水，第二段中水柱噴水，第三段中水柱花式噴頭噴水，第四段中水柱旋轉(zhuǎn)噴頭水柱，第五段大水柱中水柱，第六段中水柱小水柱花式噴頭噴水，第七段大水柱小水柱花式噴頭噴水，第八段所有噴頭噴水，然后在大水柱循環(huán)?；舆x擇開(kāi)關(guān)置于3時(shí)，其噴泉水柱的動(dòng)作順序如下：第一段大水柱噴水，第二段中水柱噴水，第三段大水柱小水柱花式水柱噴水，第四段大水柱中水柱噴水，第五段中水柱旋轉(zhuǎn)噴頭噴水，第六段中水柱小水柱花式噴頭噴水，第七段中水柱花式噴頭噴水，第八段所有噴頭噴水，回到大噴水柱噴水?；舆x擇開(kāi)關(guān)置于4時(shí)，其噴泉水柱的動(dòng)作順序如下：第一段大水柱噴水，第二段中水柱噴水

26、，第三段大水柱小水柱花式水柱噴水，第四段中水柱旋轉(zhuǎn)噴頭噴水，第五段大水柱中水柱噴水，第六段中水柱花式噴頭噴水，第七段中水柱小水柱花式噴頭噴水，第八段所有噴頭噴水，回到大水柱。3.2 花式噴泉的設(shè)計(jì)方案花式噴泉由5種不同的水柱組成。如圖3-1其中1表示大水柱所在的位置，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

27、跡上，其水量壓力均較弱。五種水泵采用380V交流電。1為大水柱噴頭2為中水柱噴頭3為小水柱噴頭4為花朵式噴頭5為旋轉(zhuǎn)式噴頭。圖3-1 噴頭分布3.3 花式噴泉的繼電器控制方案如表3-1繼電器M0.0為啟動(dòng)控制總開(kāi)關(guān)，當(dāng)M0.閉合時(shí)噴泉開(kāi)始啟動(dòng)噴水，M0.2控制單步和連續(xù)兩種噴水方式的雙向開(kāi)關(guān)，選擇M0.4-M0.7所表示的四種花樣中的某一種則噴泉開(kāi)始按照程序設(shè)定的噴涌順序噴涌其中一種花樣最后結(jié)束。表3-1 中間繼電器功能及名稱(chēng)繼電器序號(hào)功能名稱(chēng)M0.O啟動(dòng)、停止總開(kāi)關(guān)M0.2控制單步、連續(xù)雙向開(kāi)關(guān)M0.4 控制開(kāi)關(guān)，實(shí)行花樣循環(huán)控制花樣循環(huán)方式一M0.5控制花樣循環(huán)方式二M0.6控制花樣循環(huán)方

28、式三M0.7控制花樣循環(huán)方式四M11.0復(fù)位位存儲(chǔ)器九第4章 花式噴泉硬件設(shè)計(jì)4.1 PLC選型三菱PLC信號(hào)傳輸質(zhì)量高，而且傳輸速率快，傳輸?shù)姆秶軓V，它具有低成本，大適用面等優(yōu)點(diǎn)，但是數(shù)據(jù)處理能力與西門(mén)子PLC相比顯得就有點(diǎn)弱。西門(mén)子PLC功能非常強(qiáng)大，有很強(qiáng)的操作性。歐姆龍PLC的編程軟件對(duì)符號(hào)地址要求很高，尤其是符號(hào)地址的格式。松下PLC尺寸超小，可以輕松擴(kuò)展。擴(kuò)展的單元不需要任何電纜便可以直接連接到控制單元上。選擇空間大，可以選擇I/O10點(diǎn)到I/O128點(diǎn)的空間。在具有相同功能和相同I/O點(diǎn)數(shù)據(jù)的前提下，整體式的PLC比模塊式的PLC價(jià)格偏低。但是模塊式PLC具有整體式PLC所不具

29、有的優(yōu)點(diǎn)，模塊式擴(kuò)展靈活，方便維修，容易查找故障。我們要根據(jù)實(shí)際的需求和控制的要求來(lái)選擇PLC的品牌和結(jié)構(gòu)形式。本設(shè)計(jì)采用S7-200PLC。該P(yáng)LC屬于中型PLC，功能強(qiáng)大，控制能力好，CPU 224包括CPU224 AC/DC/Relay和CPU 224 DC/DC/DC兩種前者是晶體管輸出可接直接連接220V交流電，后者是繼電器輸出需要通過(guò)繼電器連接220V交流電，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)采用CPU 224 DC/DC/DC型的繼電器輸出控制噴泉。4.2 I/O接口分布設(shè)計(jì)I/O模塊分為數(shù)字量輸入、數(shù)字量輸出、模擬量輸入和模擬量輸出4類(lèi)。CPU分配給數(shù)字量I/O模塊的地址以字節(jié)為單位，一個(gè)字節(jié)由8個(gè)

30、數(shù)字量I/O點(diǎn)組成。擴(kuò)展模塊I/O點(diǎn)的字節(jié)地址由I/O的類(lèi)型和模塊在同一類(lèi)I/O模塊鏈中的位置來(lái)決定，如表4-1。表4-1 花式噴泉的I/O分配表輸入信號(hào)輸出信號(hào)名稱(chēng)代號(hào)輸入編號(hào)名稱(chēng)代號(hào)輸出點(diǎn)編號(hào)啟動(dòng)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花朵噴泉接觸器KM4Q0.3花樣1按鈕SB5I0.4旋轉(zhuǎn)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SB8I0.7-4.3 PLC電氣接線(xiàn)圖根據(jù)控制要求，PLC控制系統(tǒng)選用西門(mén)子公司S7-200系

31、列CPU 224 DC/DC/DC，其中KM1-KM5為五種水柱的接觸器線(xiàn)圈是最后的執(zhí)行器件其I/O端電氣接線(xiàn)圖如圖4-1所示,潛水泵接線(xiàn)如圖4-2所示。 圖4-1 I/O接線(xiàn)圖圖4-2 噴泉潛水泵接線(xiàn)圖第5章 花式噴泉軟件設(shè)計(jì)5.1 花式噴泉的PLC控制系統(tǒng)流程圖如圖5-1按下噴泉控制系統(tǒng)的啟動(dòng)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(jìng)相射向天空；最后所有水柱噴泉一齊迸發(fā)。整個(gè)過(guò)程分為8段，每段6s，且自動(dòng)轉(zhuǎn)換，全過(guò)程為48s。當(dāng)單步連續(xù)開(kāi)關(guān)置于連續(xù)，花樣選擇開(kāi)關(guān)置于1時(shí)，其噴泉水柱的動(dòng)作順序如下：12（1+3+4）（2+5）（1+2）（2+3+4）（2+4）

32、（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(kāi)關(guān)置于單步時(shí)，噴泉水柱的動(dòng)作只運(yùn)行一個(gè)循環(huán)?；舆x擇開(kāi)關(guān)置于2時(shí)，其噴泉水柱的動(dòng)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(kāi)關(guān)置于3時(shí)，其噴泉水柱的動(dòng)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(kāi)關(guān)置于4時(shí)，其噴泉水柱的動(dòng)作順序如下：12（1+3+4）（2+5）（1+2）（2+4）（2+3+4）（1+2+3+4+5）1。圖5-1 系統(tǒng)控制流程圖5.2 花式噴泉軟件設(shè)計(jì)如圖5-2，該

33、段程序是啟動(dòng)控制。圖5-2 啟動(dòng)控制程序如圖5-3，該程序段為6s位移脈沖程序，當(dāng)總開(kāi)關(guān)M0.0花樣方式開(kāi)關(guān)一M0.4的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，定時(shí)器T37被接通開(kāi)始計(jì)時(shí)。圖5-3 啟動(dòng)控制程序如圖5-4此程序段為計(jì)時(shí)程序，經(jīng)過(guò)3s后，T37開(kāi)始計(jì)時(shí)。常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，定時(shí)器T38被接通并開(kāi)始計(jì)時(shí)，又經(jīng)過(guò)3s后，T38動(dòng)作。圖5-4 位移脈沖控制程序如圖5-5此程序段為掃描程序，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合和位存儲(chǔ)器M0.1閉合一個(gè)掃描周期。將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(chǔ)器M10.1中，M10.1閉合。圖5-5 位移脈沖控制程序如圖5-6，該段程序是循環(huán)花樣選擇程序，控制四種循環(huán)模式

34、。以網(wǎng)絡(luò)6為例，當(dāng)I0.4按鈕被按下且繼電器M0.5-0.7即控制另外三種花樣循環(huán)的繼電器處于閉合狀態(tài)時(shí)，繼電器M0.4開(kāi)始工作。圖5-6 單步連續(xù)控制程序如圖5-7循環(huán)一配方圖5-7 花樣選擇控制程序如圖5-8循環(huán)二配方圖5-8 花樣選擇控制程序如圖5-9循環(huán)三配方圖5-9 花樣選擇控制程序如圖5-10循環(huán)四配方圖5-10 花樣選擇控制程序如圖5-11該程序是時(shí)間繼電器的組成控制程序圖5-11 控制程序如圖5-12該程序的時(shí)間繼電器位移按順序計(jì)時(shí)控制程序圖5-12 位移控制程序如圖5-13程序?yàn)閺?fù)位邏輯框由總開(kāi)關(guān)控制程序圖5-13 開(kāi)關(guān)控制程序如圖5-14該程序是計(jì)時(shí)器復(fù)位控制程序圖5-14

35、 復(fù)位控制程序如圖5-15該程序?yàn)榈谝唤M噴頭的驅(qū)動(dòng)噴水控制程序圖5-15 驅(qū)動(dòng)控制程序如圖5-16該程序?yàn)榈诙M噴頭的驅(qū)動(dòng)噴水控制程序圖5-16 驅(qū)動(dòng)控制程序如圖5-17該程序?yàn)榈谌M噴頭的驅(qū)動(dòng)噴水控制程序圖5-17 驅(qū)動(dòng)控制程序如圖5-18該程序?yàn)榈谝唤M噴頭的驅(qū)動(dòng)噴水控制程序圖5-18 驅(qū)動(dòng)控制程序如圖5-19該程序?yàn)榈谝唤M噴頭的驅(qū)動(dòng)噴水控制程序圖5-19 驅(qū)動(dòng)控制程序接通PLC電源，噴泉控制系統(tǒng)準(zhǔn)備啟動(dòng)。當(dāng)按下噴泉控制器的啟動(dòng)按鈕SB1后，噴泉開(kāi)始啟動(dòng)。本程序默認(rèn)為連續(xù)循環(huán)噴泉噴水樣式的控制程序，按鈕SB3為連續(xù)按鈕，按鈕SB4為單步按鈕，當(dāng)按下此按鈕，繼電器I0.3觸點(diǎn)閉合，位存儲(chǔ)器M0

36、.2自鎖，噴泉噴水樣式進(jìn)入只運(yùn)行一次的狀態(tài)。選擇默認(rèn)狀態(tài)，按下SB5，第6邏輯框中輸入口I0.4常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，位存儲(chǔ)器M0.4自鎖，此時(shí)進(jìn)入第一種噴泉樣式，輸出口Q0.0被接通，第1組噴泉噴頭控制接觸器KM1通電閉合，第1組噴頭噴水。同時(shí)在第2邏輯框中的M0.0、M0.4的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，定時(shí)器T37開(kāi)始計(jì)時(shí)，經(jīng)過(guò)2s后，T37發(fā)生動(dòng)作，第3邏輯框的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，定時(shí)器T38接通并開(kāi)始計(jì)時(shí)，又經(jīng)過(guò)2s后，T38發(fā)生動(dòng)作，第4邏輯框中的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合和位存儲(chǔ)器M0.1閉合一個(gè)掃描周期。M0.1在第11邏輯框中的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合一個(gè)掃描周期，將MW10中的內(nèi)容向左移1位，即將M10.0中的“1”的內(nèi)容移至

37、位存儲(chǔ)器M10.1中，M10.1閉合。由于M10.1接通，它在第14邏輯框中的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，輸出口Q0.1接通，第2組噴泉噴頭控制接觸器KM2通電閉合，第2組水柱噴出。又經(jīng)過(guò)4s后，M0.1在第6邏輯框中的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合一個(gè)掃描周期，將MW10中的內(nèi)容向左移一位，即將M10.1中“1”的內(nèi)容移至M10.2中，M10.2閉合，它在第14、16邏輯框中的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，輸出口Q0.0、Q0.2接通，第1組噴頭、第3組水柱噴頭開(kāi)始噴水。經(jīng)過(guò)第7個(gè)4s后，“1”的內(nèi)容被移至位存儲(chǔ)器M10.7中，M10.7在第14、15、16、17、18邏輯框中的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合；所有輸出口全部閉合，所有噴頭一起噴水。又經(jīng)過(guò)4

38、s后，“1”的內(nèi)容被移至位存儲(chǔ)器M11.0中，M11.0在第12邏輯框中的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，使MW10中M10.0-M11.0的各位復(fù)位為“0”，第10邏輯框中的M10.7復(fù)位，M10.0接通，M10.0在第14邏輯框中的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合；Q0.0再次接通，第1組噴泉噴頭開(kāi)始噴水。噴頭噴水花樣不斷循環(huán)，直到按下SB2。第6章 噴泉的模擬運(yùn)行調(diào)試6.1 噴泉的啟動(dòng)控制按下啟動(dòng)按鈕，啟動(dòng)指示燈I0.0亮，噴泉進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)，如圖6-1所示。圖6-1 程序調(diào)試圖選擇單步運(yùn)行，單步運(yùn)行指示I0.3燈亮，如圖6-2所示。圖6-2 程序調(diào)試圖6.2 噴泉的模擬循環(huán)此次仿真選用第二種運(yùn)行方式。按下噴泉第二種運(yùn)行方式，

39、噴泉開(kāi)始運(yùn)行，開(kāi)始指示燈、單步指示燈持續(xù)亮，噴泉開(kāi)始一段一段亮，每一段隔4s亮，如圖6-3所示Q0.0亮，噴頭1開(kāi)始噴水持續(xù)4S。圖6-3 程序調(diào)試圖 如圖6-4所示Q0.1亮，噴頭2開(kāi)始噴水持續(xù)4S。圖6-4 程序調(diào)試圖 如圖6-5所示Q0.1 Q0.4亮，噴頭2，4開(kāi)始噴水持續(xù)4S。圖6-5 程序調(diào)試圖 如圖6-6所示Q0.0 Q0.1亮，噴頭1，2開(kāi)始噴水持續(xù)4S。圖6-6 程序調(diào)試圖如圖6-7所示Q0.1 Q0.2 Q0.3亮，噴頭2，3，4開(kāi)始噴水持續(xù)4S。圖6-7 程序調(diào)試圖如圖6-8所示Q0.0 Q0.2 Q0.3亮，噴頭1，3，4開(kāi)始噴水持續(xù)4S。圖6-8 程序調(diào)試圖如圖6-9所示Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4亮，噴頭1，2，3，4，5開(kāi)始噴水持續(xù)4S。圖6-9 程序調(diào)試圖由于選擇的單步運(yùn)行，當(dāng)噴泉第8段噴泉噴水結(jié)束后，噴泉進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài)。在此次調(diào)試過(guò)程中，主要觀察噴水花樣的運(yùn)行和指示燈亮滅是否符合程序的設(shè)定。其余三種噴水方式，也是在噴泉處于單步運(yùn)行的狀態(tài)時(shí)進(jìn)行調(diào)試，也可以處于連續(xù)狀態(tài)下調(diào)試。噴泉的四種循環(huán)方式選擇開(kāi)關(guān)，可以在噴泉處