PLC控制的花樣噴泉系統設計

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上摘 要本設計基于西門子 S7-200 PLC編程，設計了花樣噴泉系統。花樣噴泉控制系統的主要任務就是改變噴泉的噴水樣式，以達到有規(guī)律的改變噴泉噴水樣式的目的。按下啟動按鈕，噴泉裝置開始工作，按下停止按鈕，噴泉控制裝置停止工作。噴泉工作方式由花樣選擇開關和單步連續(xù)開關決定。當單步連續(xù)開關選擇單步時，噴泉只能按照花樣選擇開關設定的方式，運行一個循環(huán)；當單步連續(xù)開關選擇連續(xù)時，噴泉按照花樣選擇開關設定的方式，運行多個循環(huán)，直至按下停止按鈕?；友h(huán)方式選擇開關用于選擇噴泉的噴水花樣，本文設計四種噴水花樣循環(huán)。PLC控制系統體積小、功能強、可靠性高,且具有較大的靈活性和可擴展

2、性的特點。用 PLC花樣噴泉控制系統，不但實現了自動轉換花樣噴泉的噴水樣式，提高了系統的可靠性和安全性，而且，美化了我們的生活環(huán)境，使我們的生活環(huán)境更加安逸、舒適。因此PLC控制系統具有一定的工程應用和推廣價值。關鍵詞：噴泉，PLC控制，花樣噴泉系統 ABSTRACTThis design is based on Siemens S7-200 PLC programming, design patterns fountain system. Figure fountain control system's main task is to change the fountain of w

3、ater style, to achieve a change in the purpose of the fountain water style. Press the Start button, fountain device started working, press the stop button, fountain control device to stop working. Fountain works by pattern selection switch and single-step/continuous switching decision. When step/con

4、tinuous switch selection step, select only in accordance with figure fountain switch is set in a way, running a loop; when step/continuous switching select continuous time, fountain in accordance with the pattern selection switch is set in a way, running several cycles, until you press the stop butt

5、on. Figure cycle way selector switch is used to select a fountain of water spray pattern, this article design four spray pattern. The PLC control system volume is small, versatile, high reliability, and with greater flexibility and scalability features. The PLC figure fountain control system, not on

6、ly for automated conversion figure fountain water style, improves system reliability and security, and beautified our living environment, make our life more easy, comfortable environment. Thus plc control system has certain engineering application and extension value.Key words: fountain, PLC control

7、, pattern fountain system 目錄專心-專注-專業(yè)引言花樣噴泉控制系統的主要任務就是改變噴泉的噴水樣式，以達到有規(guī)律的改變噴泉噴水樣式的目的。整個花樣噴泉控制系統是噴泉安全可靠運行十分重要的支持系統。基于花樣噴泉控制系統在整個噴泉中的重要性，且廣場、車站、公園等各種公共和休閑娛樂場所的環(huán)境要求，利用現代成熟技術PLC進行控制。本系統有程序控制、手動選擇噴水花樣循環(huán)方式、手動選擇單步連續(xù)循環(huán)三種控制方式。在噴泉正常運行的情況下，程序控制為系統的主要控制方式，在此方式下，噴泉按照控制程序進行噴水樣式的改變和循環(huán)。手動選擇噴水花樣循環(huán)方式是對噴水花樣循環(huán)方式的控制。手動選擇單步

8、連續(xù)循環(huán)控制方式是對循環(huán)一次或連續(xù)循環(huán)的控制。第1章 噴泉的設計要求1.1噴泉的建設要求1.1.1 噴泉規(guī)模的設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。1.1.2噴泉水柱的分布噴泉概況平面圖如1-1：圖1-1噴泉概況平面圖圖1-1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，其水柱較細，其噴射高度比中水柱略矮；4和

9、5為花朵式和旋轉式噴泉，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。1.1.3回水池的設計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。回水池的深度為2m。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1-2所示：圖1-2回水池的設計回水池上方由金屬欄嵌入式覆蓋。1.1.4噴泉內徑的設計大水柱噴頭的內徑d=50mm，中水柱噴頭的內徑d=30mm，小水柱噴頭的內徑d=20mm，花朵噴泉和旋轉噴泉的內徑d=30mm。1.1

10、.5噴泉水柱高度的設計大水柱高度h=5m，中水柱高度h=3m，小水柱高度h=2m，花朵噴泉和旋轉噴泉的噴水高度h=1m。1.2噴泉程序的控制要求1.2.1程序要求采用S7-200PLC編程控制花樣噴泉的運行。1.2.1運行要求1、按下啟動按鈕，噴泉進入運行等待狀態(tài)。2、按下噴泉的單步連續(xù)運行方式按鈕，該噴泉默認為連續(xù)運行方式。3、按下噴泉噴水花樣的循環(huán)方式按鈕，噴泉開始運行，每隔6s改變一次花樣。在連續(xù)運行方式下，噴水花樣將一直循環(huán)下去，在單步運行方式下，噴水花樣只運行一個循環(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、按下停止按鈕，噴泉停止運行。第2章 噴泉的施工設計

11、2.1噴泉的基礎建設2.1.1施工面積規(guī)劃出邊長為5m的正方形區(qū)域，施工面積S=100平方米。噴射范圍俯視圖為圓形，其半徑R=4.5m。2.1.2回水池的建設以施工區(qū)域中心為圓心，進行對回水池的建設?；厮馗┮晥D如圖所示：圖2-1回水池俯視圖該回水池由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?；厮氐纳疃葹?m。該噴泉的回水量為2kg-47kg?；厮厣戏接山饘贆谇度胧礁采w。2.1.3噴泉噴頭的安裝采用鄭州潤波噴泉噴灌除塵有限公司的萬向直流噴泉噴頭。根據噴頭內徑的要求(水柱噴頭的內徑d=

12、50mm，中水柱噴頭的內徑d=30mm，小水柱噴頭的內徑d=20mm，花朵噴泉和旋轉噴泉的內徑d=30mm。)進行定制購買。安裝平面圖如下：圖2-2安裝平面圖圖2-2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，噴射高度為5m；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，其噴射高度為3m；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，其噴射高度為2m；4和5為花朵式和旋轉式噴泉，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，噴射高度為1m。在安裝時，

13、所有噴泉噴頭的上沿距地平面10cm。2.2噴泉潛水泵的選擇2.2.1噴泉功率的計算噴泉功率的計算公式由動能轉換成重力勢能而得出： P=np其中g為重力加速度，h為噴射高度，v為噴頭處水的瞬時速度，p為潛水泵的輸出功率，s為噴泉噴頭的橫截面積，n為噴頭數量，P為總功率。大水柱噴頭所需功率為：100w，中水柱噴頭所需功率為：100w，小水柱噴頭所需功率為：600w，花朵噴泉和旋轉噴泉噴頭所需功率為：60w。2.2.2噴泉潛水泵的選擇QSP型園林噴泉用潛水電泵是由充水式潛水電機與離心式水泵同軸聯接組成。符合JB/T8092-1996標準規(guī)定，產品取得全國生產許可證。是我廠傳統產品，經過三十多年來不斷

14、的改進和完善，其結構合理、外形美觀，十分可靠，適應頻繁啟動及變頻運行要求，且安裝方便，對水源無污染符合綠色環(huán)保要求，成為廣大用戶喜愛的產品，廣泛應用于農業(yè)灌溉、工礦排水、水景噴泉、水產養(yǎng)殖，魚塘增氧、防洪排澇等領域。具有以下特點：泵電一體，結構緊湊；無需引水、使用簡便；雙端密封、電器保護；設計合理、性能優(yōu)良。使用條件：電泵出水口流量不得大于額定值（在規(guī)定揚程范圍內使用）；潛水深度不超過5米；水溫不超過+40；PH值應在5-9之間。表2-1噴泉潛水泵的選擇型號額定流量(m3/h)額定揚程(m)額定功率(kW)額定轉速(r/min)額定電流(A)額定電壓(V)大水柱QSP15-5-0.51570.

15、528605.7380中水柱QSP26-3-0.52650.528605.7380小水柱QSP160-2-11604128607.5380花朵噴泉、旋轉噴泉QSP25-1-0.52530.528605.73802.2.3噴泉潛水泵接線圖圖2-3噴泉潛水泵接線圖第3章 PLC控制設計3.1 PLC的型號S7-200PLC3.2 PLC控制花樣噴泉運行要求1、按下啟動按鈕，噴泉進入運行等待狀態(tài)。2、按下噴泉的單步連續(xù)運行方式按鈕，該噴泉默認為連續(xù)運行方式。3、按下噴泉噴水花樣的循環(huán)方式按鈕，噴泉開始運行，每隔6s改變一次花樣。在連續(xù)運行方式下，噴水花樣將一直循環(huán)下去，在單步運行方式下，噴水花樣只運

16、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、按下停止按鈕，噴泉停止運行。3.3噴泉的運行流程圖圖3-1噴泉的運行流程圖3.4噴泉的運行過程按下噴泉控制系統的啟動按鈕，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，且自動轉換，全過程為48s。當單步連續(xù)開關置于連續(xù)，花樣選擇開關置于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，周而復始，直到按下停止按鈕，水柱噴泉才停止工作；當單步連續(xù)開關置于單步時，噴泉

17、水柱的動作只運行一個循環(huán)。花樣選擇開關置于2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。花樣選擇開關置于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。3.5噴泉控制原理噴泉控制系統由啟動控制程序、位移脈沖控制程序、位移及復位控制程序、驅動控制程序組成。通過位移脈沖控制程序實現子元件中的內容在存儲器間的移動，通過復位

18、控制程序實現噴泉花樣的循環(huán)，通過驅動控制程序實現噴泉的噴射。3.6花樣噴泉PLC控制接線圖圖3-2花樣噴泉PLC控制接線圖3.7花樣噴泉PLC控制輸入輸出點分配表3-1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SB8I0.7-3.8花樣噴泉PLC

19、控制梯形圖圖3-3花樣噴泉PLC控制梯形圖圖3-3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位控制程序；第14、15、16、17、18邏輯行組成驅動控制程序。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備。當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。本程序默認為連續(xù)循環(huán)噴泉樣式的控制程序，按鈕SB2為連續(xù)按鈕，在第5邏輯

20、行中輸入繼電器I0.2為常閉觸點，按鈕SB3為單步按鈕，第5邏輯行中輸入繼電器I0.3為常開觸點，當按下此按鈕，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，噴泉樣式進入一次運行狀態(tài)。選擇默認狀態(tài)，按下SB4，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，經過3s后，T37動作，第3邏輯行的常開觸點閉

21、合，定時器T38被接通并開始計時，又經過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中的內容向左移1位，即將M10.0中的“1”的內容移至位存儲器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中的內容向左移一位，即將M10.1中“1”的內容移至位存儲器M10.2中，M10.2閉合其在第14、

22、16邏輯行中的常開觸點閉合，輸出繼電器Q0.0、Q0.2被接通，噴出大水柱、小水珠。經過第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的各位復位為“0”，第10邏輯行中的M10.7復位，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。第4章 程序調試調試步驟如圖所示：（1） 按下啟動按鈕，噴泉進入待命狀態(tài)，如圖4-1所示。圖4-1程序調試圖（2）選擇單步運行，如圖4-2所示。圖4-2程序調試圖（3）按下第一種運行方式，噴泉開始運行，如圖4-3所示。圖4-3程序調試圖當噴泉第八種噴射花樣結束后，噴泉進入停止狀態(tài)。在此調試過程中，主要觀察噴射花樣的運行是否符合程序的設定。其余三種循環(huán)方式，也是在噴泉處于單步運行狀態(tài)時，進行調試。噴泉的四種循環(huán)方式選擇開關，可在噴泉處于單步運行狀態(tài)時，進行調試。噴泉運行狀態(tài)下，按下噴泉循環(huán)方式選擇按鈕，完成四種方式間的切換調試。以上調試完成后，噴