基于PLC音樂噴泉系統(tǒng)控制設(shè)計【實用文檔】doc

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基于PLC音樂噴泉系統(tǒng)控制設(shè)計【實用文檔】doc文檔可直接使用可編輯，歡迎下載皖西學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）論文題目基于PLC噴泉系統(tǒng)控制設(shè)計姓名（學號)系別機械與電子工程學院專業(yè)機械設(shè)計制造及其自動化導(dǎo)師姓名二〇一二年六月基于PLC噴泉系統(tǒng)控制設(shè)計作者王祥指導(dǎo)教師盧承領(lǐng)摘要:噴泉是近年來出現(xiàn)的一種園林建筑與花式觀賞相結(jié)合的一種產(chǎn)物。隨著可編程控制器在我國的迅速發(fā)展,對噴泉的控制要求也越來越高，使得越來越多的控制部分需要可編程控制器來實現(xiàn).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)計采用了三菱FX2N系列可編程序控制器作為噴泉的控制器，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).該噴泉控制系統(tǒng)不但實現(xiàn)了自動轉(zhuǎn)換噴泉的噴水樣式，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)鍵字：噴泉，PLC，梯形圖，三菱FountaincontrolsystemdesignbasedonPLCAbstract：Thefountainisalandscapearchitectureandfancywatchemergedinrecentyearsacombinationofaproduct.WiththerapiddevelopmentofprogrammablecontrollersinChina，thefountaincontrolrequirementshavebecomemoresophisticated,moreandmorecontrolpartoftheprogrammablecontroller.Traditionalfountaincontrolsystemdesignedcontrolcircuit，itcannotarbitrarilychangethespraypatternandspraytime，thisdesignusesMitsubishiFX1Nseriesprogrammablecontrollerasthefountaincontrollercanadapttodifferentseasons,differentoccasionssprinklerrequirementspurposetricksfountainsystem。Thefountaincontrolsystemnotonlytoachievetheautomaticconversionfountainspraystyle,andimprovesystemreliabilityandsecurity，engineeringapplicationsandpromotionalvalue。Keywords：Fountain，PLC，Ladderdiagram,Mitsubishi目錄TOC\o”1-3”\h\u4337摘要24477Abstract372421緒論628411。1論文研究的背景 611831.2論文設(shè)計的內(nèi)容 887821。3論文設(shè)計的目的和意義 815541。4相關(guān)理論知識介紹8216961.4.1PLC概述8106101.4.2PLC的結(jié)構(gòu)974481.4.3PLC的應(yīng)用領(lǐng)域1043882系統(tǒng)控制方案的確定1170302.1花式噴泉的概述 1137912。2采用PLC控制花式噴泉的優(yōu)點 12278472。3系統(tǒng)設(shè)計的基本步驟 1276872.4噴泉系統(tǒng)控制方案 1339052。5噴泉控制系統(tǒng)的原理圖 14146723系統(tǒng)硬件設(shè)計16235163.1PLC的選型1610913。1。1常用PLC介紹16174973。1。2確定三菱FX2N系列可編程控制器1797983。2變頻器的選型18177783.3泵的選型 19278283。4硬件接線圖 20222594噴泉控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計22127344.1花式噴泉的PLC控制流程圖2230704。2I/O分配表 2355004.2.1輸入信號23141074。2。2輸出信號24184864.3I/O接線圖2421614.4系統(tǒng)工作過程分析 24114694.5控制系統(tǒng)程序設(shè)計 2444864.5.1噴泉的第一種花樣 24110424.5.2噴泉的第二種花樣 2739444.5。3噴泉的第三種花樣 30301994.5噴泉控制系統(tǒng)的指令表32215255系統(tǒng)的仿真和調(diào)試33247195.1仿真軟件的選用 33292055.2系統(tǒng)的調(diào)試 3322104結(jié)論3826111致謝3911495參考文獻4013575附錄1噴泉總體硬件接線圖412764附錄2指令表411緒論1。1論文研究的背景噴泉是人工環(huán)境中最富有生命力的景象，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)代高科技把美妙的音樂、各種噴泉造型、水下燈光、神奇的激光圖文,通過計算機有機的結(jié)合在一起，給人以音樂聲響、視覺形象、色彩變換三位一體的超自然享受。隨著我國人民物質(zhì)和精神生活水平的不斷提高，現(xiàn)在許多城市的市民廣場、單位居民生活區(qū)里都能看到各種形式的噴泉。隨著科學技術(shù)突飛猛進的發(fā)展，在噴泉工程中采用了大量的高新技術(shù)，在人們的視覺和聽覺上形成和諧的統(tǒng)一,使人們在精神上有種愉悅的感受。從而使噴泉效果更多絢麗多彩,阿羅多姿，令人賞心悅目、流連忘返。圖1噴泉實際示意圖噴泉控制的實現(xiàn)方法很多，本設(shè)計題目基于可編程邏輯控制器(PLC)的噴泉控制系統(tǒng),可編程邏輯控制器（PLC），不僅能夠進行多種水型切換,而且能夠?qū)⒏鞣N水型、燈光，按照預(yù)先設(shè)定的排列組合進行控制程序的設(shè)計，使水型、燈光實現(xiàn)多姿多彩的變化。通過計算機與PLC之間的通信來監(jiān)控噴泉的狀態(tài)與效果，進而控制電動機，以達到順利實現(xiàn)工業(yè)控制的要求及目的，同時還要達到低功耗、高性價比、運行安全可靠等基本要求?？删幊炭刂破魇且环N進行數(shù)字運算的電子系統(tǒng),是專為在工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計的工業(yè)控制器，它采用了可以編程的存儲器,用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型機械的生產(chǎn)過程。PLC是繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來，所以它在數(shù)學處理、順序控制方面具有一定優(yōu)勢。繼電器在控制系統(tǒng)中主要起兩種作用：(l）邏輯運算（2）弱電控制強電。PLC是集自動控制技術(shù)，計算機技術(shù)和通訊技術(shù)于一體的一種新型工業(yè)控制裝置，已躍居工業(yè)自動化三大支柱(PLC、ROBOT、CAD/CAM)的首位.可編程控制器，簡稱PLC。它在集成電路、計算機技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制設(shè)備。具有：eq\o\ac(○，1）可靠性高、抗干擾能力強。eq\o\ac(○，2）設(shè)計、安裝容易，維護工作量少。eq\o\ac(○,3）功能強、通用性好。eq\o\ac(○，4）開發(fā)周期短,成功率高。eq\o\ac(○，5)體積小，重量輕、功耗低等特點。具有功能強、可靠性高、配置靈活、使用方便以及體積小、重量輕等優(yōu)點，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于自動化控制的各個領(lǐng)域，并已成為實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化的支柱產(chǎn)品。與繼電—-接觸器系統(tǒng)相比系統(tǒng)更加可靠；價格上能與繼電——接觸器控制系統(tǒng)競爭：易于在現(xiàn)場變更程序;便于使用、維護、維修；能直接推動電磁閥、接觸器與于之相當?shù)膱?zhí)行機構(gòu):能向中央執(zhí)行機構(gòu)：能向中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)直接傳輸數(shù)據(jù)等。因此，進行噴泉的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計，可以推動噴泉行業(yè)的發(fā)展，擴大PLC在自動控制領(lǐng)域的應(yīng)用,具有一定的經(jīng)濟和理論研究的價值。1.2論文設(shè)計的內(nèi)容本設(shè)計將在以下幾個方面對噴泉的控制系統(tǒng)進行研究和論證。（1)噴泉類型的選擇.綜合噴泉的類別和各類的特點和要求，在本課題中主要研究能有三種噴水花樣可供選擇：能夠控制每環(huán)噴水管噴水的高度:噴水時要有燈光顯示；可以根據(jù)不同的季節(jié)、不同的場合可改變噴水的花樣。將各種水型及燈光，按照預(yù)先設(shè)定的排列組合進行控制程序的設(shè)計，通過計算機運行程序發(fā)出控制信號，使水型及燈光有各種各樣的變化。(2）噴泉硬件系統(tǒng)的設(shè)計.本課題設(shè)計的花式噴泉要求運行迅速準確度高，在噴泉的各層檢測系統(tǒng)中大量運用的具有檢測精度高、壽命長、穩(wěn)定性能好的接近傳感器，運用感應(yīng)器的開關(guān)量信號輸入給PLC來實現(xiàn)控制。由于本課題的具體需求在硬件系統(tǒng)的設(shè)計過程中主要考慮了噴泉的經(jīng)濟實用、穩(wěn)定、靈活、美觀的需要.(3）噴泉控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計。在本設(shè)計中選用了目前運用最多的PLC編程語言梯形圖，梯形圖的編程能直觀明了的設(shè)計噴泉控制的要求，1.3論文設(shè)計的目的和意義隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展,微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和自動控制技術(shù)也得到了迅速發(fā)展，交流變頻調(diào)速技術(shù)已進入個嶄新的時代，其應(yīng)用越來越廣。而隨著我國城市化進程的加快和人口大量集聚，環(huán)境越來越重要，好的環(huán)境能使心身愉快，做事效率提高.其中噴泉可以濕潤周圍空氣，減少塵埃,降低氣溫。噴泉的細小水珠同空氣分子撞擊，能產(chǎn)生大量的負氧離子，有益于改善社區(qū)面貌和增進居民身心健康.可編程序控制器（PLC）因為穩(wěn)定可靠、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、簡單易學、功能強大和使用方便已經(jīng)成為應(yīng)用面最為廣泛的通用工業(yè)控制裝置，成為當代工業(yè)自動化的主要支柱之一。噴泉控制要求接入設(shè)備使用簡便，對應(yīng)于系統(tǒng)組態(tài)的編程簡單，具有人性化的人機界面，配備應(yīng)用程序庫，加快編程和調(diào)試速度。通過PLC對程序設(shè)計，提高了噴泉的控制水平，并改善了噴泉的樣式。1。4相關(guān)理論知識介紹1.4.1PLC概述可編程控制器，英文稱ProgrammablcControllcr，簡稱PLC。PLC是用于工業(yè)現(xiàn)場的電控制器.它源于繼電器控制技術(shù)，但基于電子計算機。它通過運行存儲在其內(nèi)存中的程序，把經(jīng)輸入電路的物理過程得到的輸入信息，變換為所要求的輸出信息,進而再通過輸出電路的物理過程去實現(xiàn)對負載的控制。PLC基于電子計算機，但并不等同于普通計算機。普通計算機進行入出信息變換時，大多只考慮信息本身，信息入出的物理過程一般不考慮的。而PLC則要考慮信息入出的可靠性、實時性，以及信息的實際使用.特別要考慮怎么適應(yīng)于工業(yè)環(huán)境，如便于安裝，便于維修及抗干擾等問題，入出信息變換及可靠的物理實現(xiàn)，可以說是PLC實現(xiàn)控制的兩個基本要點。PLC可以通過它的外設(shè)或通信接口與外界交換信息。其功能要比繼電控制裝置多的多、強的多.PLC有豐富的指令系統(tǒng)，有各種各樣的I/O接口、通信接口，有大容量的內(nèi)存,有可靠的自身監(jiān)控系統(tǒng),因而具有以下基本的功能。eq\o\ac（○，1）邏輯處理功能；eq\o\ac（○,2）數(shù)據(jù)運算功能;eq\o\ac(○，3）準確定時功能：eq\o\ac(○,4)高速計數(shù)功能；eq\o\ac（○,5)中斷處理（可以實現(xiàn)各種內(nèi)外中斷）功能；eq\o\ac(○，6)程序與數(shù)據(jù)存儲功能；eq\o\ac（○,7)聯(lián)網(wǎng)通信功能;eq\o\ac(○,8)自檢測、白診斷功能；可以說，凡普通小型計算機能實現(xiàn)的功能，PLC幾乎也都可以做到。像PLC這樣。有很豐富的功能，是別的電控器所沒有的,更是傳統(tǒng)的繼電控制電路所無法比擬的.豐富的功能為PLC的廣泛應(yīng)用提供了可能，同時，也為自動門行業(yè)的遠程化、信息化及智能化創(chuàng)造了條件.1。4.2PLC的結(jié)構(gòu)PLC和一般的微型計算機基本相同,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)簡圖如下電源電源受控元件輸入部件輸入信號微處理器運算器控制器受控元件輸入部件輸入信號微處理器運算器控制器輸出部件I/O擴展接外設(shè)I/O接外部設(shè)備I/O擴展單存儲器EPROEPRI/O擴展接外設(shè)I/O接外部設(shè)備I/O擴展單存儲器EPROEPR圖2PLC結(jié)構(gòu)圖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。1。4。3PLC的應(yīng)用領(lǐng)域目前，在國內(nèi)外PLC已廣泛應(yīng)用冶金、石油、化工、建材、機械制造、電力、汽車、輕工、環(huán)保及文化娛樂等各行各業(yè),隨著PLC性能價格比的不斷提高，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大。從應(yīng)用類型看，PLC的應(yīng)用大致可歸納為以下幾個方面：（1)開關(guān)量邏輯控制

利用PLC最基本的邏輯運算、定時、計數(shù)等功能實現(xiàn)邏輯控制，可以取代傳統(tǒng)的繼電器控制，用于單機控制、多機群控制、生產(chǎn)自動線控制等,例如：機床、注塑機、印刷機械、裝配生產(chǎn)線、電鍍流水線及電梯的控制等。這是PLC最基本的應(yīng)用，也是PLC最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。(2）運動控制大多數(shù)PLC都有拖動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。這一功能廣泛用于各種機械設(shè)備,如對各種機床、裝配機械、機器人等進行運動控制。(3）過程控制

大、中型PLC都具有多路模擬量I/O模塊和PID控制功能，有的小型PLC也具有模擬量輸入輸出。所以PLC可實現(xiàn)模擬量控制，而且具有PID控制功能的PLC可構(gòu)成閉環(huán)控制，用于過程控制。這一功能已廣泛用于鍋爐、反應(yīng)堆、水處理、釀酒以及閉環(huán)位置控制和速度控制等方面.(4）數(shù)據(jù)處理

現(xiàn)代的PLC都具有數(shù)學運算、數(shù)據(jù)傳送、轉(zhuǎn)換、排序和查表等功能，可進行數(shù)據(jù)的采集、分析和處理，同時可通過通信接口將這些數(shù)據(jù)傳送給其它智能裝置,如計算機數(shù)值控制（CNC）設(shè)備，進行處理。(5)通信聯(lián)網(wǎng)PLC的通信包括PLC與PLC、PLC與上位計算機、PLC與其它智能設(shè)備之間的通信，PLC系統(tǒng)與通用計算機可直接或通過通信處理單元、通信轉(zhuǎn)換單元相連構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，以實現(xiàn)信息的交換，并可構(gòu)成“集中管理、分散控制”的多級分布式控制系統(tǒng)，滿足工廠自動化(FA）系統(tǒng)發(fā)展的需要。2系統(tǒng)控制方案的確定2。1花式噴泉的概述噴泉是一種將水或其他液體經(jīng)過一定壓力通過噴頭噴灑出來具有特定形狀的組合體，提供水壓的一般為水泵.現(xiàn)代城市中的噴泉形式已十分豐富.隨著構(gòu)筑物的大小及水壓等的變化，噴泉或高或低、或珠或霧，精彩紛呈,可分為以下7種。（1）普通噴泉：只有簡單的幾種固定水型及燈光，隨著電源的開閉而控制噴泉的運行、水型和燈光變化.（2）程控噴泉：將各種水型及燈光，按照預(yù)先設(shè)定的排列組合進行控制程序的設(shè)計，通過計算機運行程序發(fā)出控制信號，使水型及燈光有各種各樣的變化。(3)音樂噴泉：程序控制噴泉基礎(chǔ)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同步。(4)水幕激光噴泉：將激光器發(fā)出的激光束射在水幕噴頭噴出的水膜上，激光束由激光控制系統(tǒng)編程控制，可發(fā)出多種多樣的圖案及色彩，照射在晶瑩透明的水膜上，形成斑斕奪目的奇異效果.(5)水珍珠噴泉：利用特殊音波將水變成球體的噴水裝置和全頻高速閃光燈的視覺圖像效果的產(chǎn)品組成。(6）游戲噴泉:又稱感應(yīng)泉，噴泉水柱根據(jù)游人的動作產(chǎn)生反應(yīng)，而且這種反應(yīng)具有不確定性,是一種互動式噴泉,增強了娛樂氛圍。（7）跳跳噴泉:又名光亮泉。是一種高科技水景藝術(shù)，水形似根根晶瑩透徹地冰柱，一串串飛向空中,輕舞飛揚。2。2采用PLC控制花式噴泉的優(yōu)點(1)控制方式上看：PLC軟接線,只需改變控制程序就可輕易改變邏輯或增加功能。(2）工作方式上看:PLC串行工作，不受制約。（3）控制速度上看：PLC通過半導(dǎo)體來控制，速度很快，無觸點，顧而無抖動一說。（4）定時、記數(shù)看：PLC時鐘脈沖由晶振產(chǎn)生，精度高，定時范圍寬：有記數(shù)功能.（5)可靠、維護看:PLC無觸點，壽命長，且有自我診斷功能，對程序執(zhí)行的監(jiān)控功能，現(xiàn)場調(diào)試和維護方便。2。3系統(tǒng)設(shè)計的基本步驟確定控制對象確定控制對象及控制范圍`PLC型號選擇軟件設(shè)計及模擬軟件設(shè)計及模擬硬件設(shè)計調(diào)試調(diào)試是否是否符合設(shè)計要求？調(diào)整硬件調(diào)整軟件N N調(diào)整硬件調(diào)整軟件Y投入運行投入運行圖3可編程控制器的系統(tǒng)設(shè)計的流程圖深入了解和分析噴泉的工藝條件和控制要求。（2）確定I/O設(shè)備。根據(jù)噴泉控制系統(tǒng)的功能要求,確定系統(tǒng)所需的輸入、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)備有指示燈等。(3）根據(jù)I/O點數(shù)選擇合適的PLC類型.(4）分配I/O點，分配PLC的輸入輸出點,編制出輸入輸出分配表或者輸入輸出端子的接線圖。(5)設(shè)計噴泉系統(tǒng)的梯形圖程序，根據(jù)工作要求設(shè)計出周密完整的梯形圖程序，這是整個噴泉系統(tǒng)設(shè)計的核心工作.（6）將程序輸入PLC進行軟件測試,查找錯誤，使系統(tǒng)程序更加完善。2.4噴泉系統(tǒng)控制方案噴泉系統(tǒng)的控制要求如下。（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l,2之間)、黃色燈支路(在2，3之間）、紅色燈支路（在3，4之間）。（2)該噴泉共有三種花樣可供選擇。按下啟動按鈕,噴泉即開始工作，按下停止按鈕,則停止噴水.噴泉的工作方式(即噴水花樣）由選擇開關(guān)來實現(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、2、3、4的次序隔2秒依次噴水，再一起噴15秒后停下,以此規(guī)律循環(huán).第二種花樣,l、3同時噴水，延時3秒后1、3停噴，同時2、4噴水，交替運行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2秒噴水，然后一起噴30秒后1、2、3、4再分別延時2秒停噴，以此規(guī)律循環(huán)。（4）通過變頻器可以控制每環(huán)噴水管的高度。在第一種花樣中，1、3管為慢速正轉(zhuǎn)噴水，2、4管為中速正轉(zhuǎn)噴水。（5）燈光系統(tǒng)的控制：由PLC的X5輸入端為燈光系統(tǒng)控制的選擇按鈕,當需要燈光配合時，接通X5輸入端。此時可實現(xiàn)三路燈光的控制,即3，4任意一層噴水時，紅色燈亮；2噴水時，黃色燈亮;所有的噴頭噴水時，綠色燈亮。噴泉池示意圖如圖４所示。圖4噴泉布局圖2.5噴泉控制系統(tǒng)的原理圖在噴泉中，通過按鈕開關(guān)信號來控制PLC，因為有4層噴水，因此用了1個變頻器來控制4個水泵.花式噴泉控制系統(tǒng)的原理圖如圖５所示。按鈕按鈕開關(guān)信號PLC電源變頻器水泵圖5噴泉控制系統(tǒng)原理圖圖6開關(guān)控制面板圖其中變頻器是運動控制系統(tǒng)中的功率轉(zhuǎn)換器，變頻器是利用半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源轉(zhuǎn)換成為另一頻率的電能控制裝置，能實現(xiàn)不同頻率的交換.本次控制方案是過PLC程序按一定得控制目的運算后，由AO模塊（模擬量輸出模塊）輸出控制信號（電流或電壓信號）至變頻器，從而利用一臺變頻器控制四臺電動機，即可實現(xiàn)PLC到電機的調(diào)速,最終實現(xiàn)對各種噴泉花樣的控制。3系統(tǒng)硬件設(shè)計3。1PLC的選型3.1.1常用PLC介紹PLC發(fā)展這么多年，技術(shù)成熟，各種型號的也很多，各個廠家生產(chǎn)的也有一定區(qū)別,各個重點發(fā)展方向也不同，所以我們必須根據(jù)自己設(shè)計需要，考慮如何選擇.（1）西門子S7—200系列可編程控制器介紹SIMATICS7—200系列PLC是德國西門子（Siemens)公司生產(chǎn)的具有很高性能價格比的微型可編程控制器.西門子是世界上最大的電氣和電子公司之一。西門子的中國業(yè)務(wù)是其亞太地區(qū)業(yè)務(wù)的主要支柱，活躍在中國的信息與通訊、自動化與控制、電力、交通、醫(yī)療、照明以及家用電器等各個行業(yè)中，其核心業(yè)務(wù)領(lǐng)域是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和工業(yè)解決方案。S7—200作為西門子SIMATICPLC家族中的最小成員，以其超小體積，靈活的配置,強大的內(nèi)置功能，多年來一直廣泛服務(wù)于國內(nèi)的各行各業(yè)。由于它具有結(jié)構(gòu)小巧,運行速度快，多功能多用途等特點,因此在工業(yè)企業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用.S7-200系列PLC在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復(fù)雜的自動化控制.S7-200產(chǎn)品憑借其先進性、成熟性和廣泛的適用性在自動化產(chǎn)品中受到廣泛的重視，相信此次發(fā)布的新產(chǎn)品一定能夠滿足部分用戶的需求，同時在自動化領(lǐng)域中獲得更廣泛的應(yīng)用。(2）三菱FX系列可編程控制器介紹FX系列可編程控制器是當今國內(nèi)外最新,最具特色、最具代表性的微型PLC。日本三菱電機公司研發(fā)的.在FX中，除基本的指令表編程方式外，還可以采用梯形土編程及對應(yīng)機械動作流程進行順序設(shè)計的SFC順序功能圖編程，而且這些程序可互相轉(zhuǎn)換。FX系列PLC在特殊控制方面不但具備模擬量輸入輸出控制，而且具有定位控制幾PID系統(tǒng)控制。在通信方面，能夠方便地與PC計算機鏈接實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換與管理。3.1。2確定三菱FX2N系列可編程控制器三菱與西門子優(yōu)缺點比較：三菱PLC結(jié)構(gòu)靈活、傳輸質(zhì)量高、速度快、帶寬穩(wěn)定、范圍廣、成本低、適用面廣但是數(shù)據(jù)處理比西門子弱。西門子PLC性能強大、可操作性強、有相配套的伺服系統(tǒng)和組態(tài)軟件但是價錢太高。本設(shè)計從速度快穩(wěn)定同時從價格等方面考慮,所使用的I/O口不是太多,而且三菱的編程軟件比西門子簡單易上手，所以我們選擇三菱FX—2N型PLC，如圖７所示。圖7三菱FX2NPLC3.2變頻器的選型變頻調(diào)速技術(shù)是針對固定工頻而采取的高效節(jié)能措施,工頻（50Hz）是發(fā)電的最佳頻率，但它并非是所有用電設(shè)備的最佳工作頻率，因而導(dǎo)致許多設(shè)備長期處于低頻率、低功率引述運行狀態(tài)。占全國耗電2/3的交流電動機目前大多數(shù)還在工頻、恒速下運動，運行效率只有60%左右。為了提高效率，所以在本設(shè)計中用到變頻器。變頻器選型時要確定以下幾點:（1）采用變頻的目的:恒壓控制或恒流控制等。（2）變頻器的負載類型，如葉片泵或容積泵等，特別注意負載的性能曲線,性能曲線決定了應(yīng)用時的方式方法。（3)變頻器與負載的匹配問題①在使用變頻器驅(qū)動告訴電機時，由于高速電機的電抗小，高次諧波增加導(dǎo)致輸出電流地阿牛值增大。因此用于高速電機的變頻器的選型，其容量要稍大于普通電機的選型。②變頻器如果要長電纜運行時，此時要采取措施抑制長電纜對地耦合電容的影響,避免變頻器出力不足，所以在這樣的情況下，變頻器容量要更大一檔或者在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。③對于一些特殊的應(yīng)用場合,如高溫，高海拔,此時會引起變頻器的降容，變頻器的容量要放大一檔。本設(shè)計是通過變頻器蘇調(diào)技術(shù)來控制每環(huán)噴水的高度。我選用的是FR-S520（E系列變頻調(diào)速器。3.3泵的選型現(xiàn)在噴泉常用的潛水泵有QS、QY、QX、、QJ等系列。QS系列潛水泵體積小、性能可靠，機泵一體、潛入水中運行主要優(yōu)越性是：運行可靠、經(jīng)久耐用、使用方便、功率大、故障少，維修費用低等。QY系列潛水泵QY型潛水電泵由電動機、水泵和密封三部分組成。電泵的上端，多為離心式水泵；下端為三相鼠籠立式異部電動機。電機全部采用優(yōu)質(zhì)整圓硅鋼片,效率高，耗電少潛水深度不超過5米水溫不超過+40℃。QX系列潛水泵工程潛水泵泵電一體，結(jié)構(gòu)緊湊，非常適合于基建及礦山的搬運和安裝無需引水，使用簡便雙端密封，電器保護設(shè)計合理、性能優(yōu)良、幾無噪音。QJ系列潛水泵電機與水泵直聯(lián)，機組全部潛入水中工作，具有結(jié)構(gòu)緊湊、安裝、維護方便、體積小、重量輕、高效節(jié)能等特點。工作條件1、工作介質(zhì)為清水或化學性質(zhì)類似于清水的液體。額定揚程：150米額定流量：10立方米/小時。 從該噴泉所需的揚程、流量、水質(zhì)、價格等方面考慮該噴泉選擇QS系列的潛水泵，如圖8所示.圖8QS系列潛水泵3.4硬件接線圖系統(tǒng)的硬件連接圖即PLC控制和系統(tǒng)中各個硬件的連線。具體的如圖9、10所示。圖9PLC控制布局接線圖如圖所示噴泉系統(tǒng)控制布局，控制開關(guān)如下：(1)按下啟動按鈕和燈控按鈕，開始運行，（2）按下位置開關(guān)1，則是第一種花樣噴泉，(3）按下位置開關(guān)2，則是第二種花樣噴泉，（4)按下位置開關(guān)3，則是第三種花樣噴泉。圖10變頻器和水泵接線圖如圖是變頻器與水泵的硬件接線電路，通過變頻器的控制從而改變電動機的轉(zhuǎn)速來控制水的流量與噴射高度，最終與燈光的組合形成各種噴泉花樣。4噴泉控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計4。1花式噴泉的PLC控制流程圖花式噴泉的程序控制流程圖見圖11。水泵進入工作狀態(tài)花樣選擇3結(jié)束是否按下停止是否按下停止系統(tǒng)按設(shè)定程序自動運行開始是否按下啟動系統(tǒng)按設(shè)定程序自動運行水泵進入工作狀態(tài)是否按下花樣選擇是否按下自動運行水泵進入工作狀態(tài)花樣選擇3結(jié)束是否按下停止是否按下停止系統(tǒng)按設(shè)定程序自動運行開始是否按下啟動系統(tǒng)按設(shè)定程序自動運行水泵進入工作狀態(tài)是否按下花樣選擇是否按下自動運行NYNNYY花樣選擇2花樣選擇1花樣選擇2花樣選擇1N NYY圖11系統(tǒng)控制流程圖如圖11，通電后，進入工作狀態(tài).如按下啟動按鈕，噴泉裝置進入準備工作狀態(tài),若不按，則回到初始狀態(tài)。接著選擇噴水花樣,共三種噴水花樣可供選擇。如不選擇噴水花樣，系統(tǒng)則只保持通電狀態(tài)。如按下花樣選擇開關(guān)，噴泉按照設(shè)定的程序開始運行.如果按下停止按鈕,系統(tǒng)則停止運行,如果不按停止按鈕，系統(tǒng)則按照選擇的花樣繼續(xù)運行下去直到按下停止按鈕。4。2I/O分配表4—1輸入I/O分配表序號輸入說明1X0停止說明2X1啟動按鈕3X2選擇開關(guān)1的位置4X3選擇開關(guān)2的位置5X4選擇開關(guān)3的位置6X5燈控按鈕4-2輸入I/O分配表序號輸出說明1Y0電源指示2Y1控制1管噴水3Y2控制2管噴水4Y3控制3管噴水5Y4控制4管噴水6紅色燈紅色燈7Y6黃色燈8Y7綠色燈9Y8中速10Y9慢速11Y10正轉(zhuǎn)4。2.1輸入信號停止按鈕SQ1：I/0.0，啟動按鈕SQ2：I/0。1,花樣選擇位置1開關(guān)SQ3:I/0.2，花樣選擇位置2開關(guān)SQ4：I/0。3，花樣選擇位置3開關(guān)SQ5:I/0.4，紅燈控制開關(guān)SQ6：I0。54.2。2輸出信號1號噴頭噴水開關(guān)接觸器KM1:Q0。12號噴頭噴水開關(guān)接觸器KM2:Q0.23號噴頭噴水開關(guān)接觸器KM3：Q0.34號噴頭噴水開關(guān)接觸器KM4：Q0。44.3I/O接線圖KM1KM1KM2KM3KM41L1MI0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5圖12PLC接線圖4.4系統(tǒng)工作過程分析（1）按下啟動按鈕和燈控按鈕，開始運行。(2)按下位置開關(guān)1，則是第一種花樣噴泉。（3）按下位置開關(guān)2，則是第二種花樣噴泉。(4）按下位置開關(guān)3，則是第三種花樣噴泉。(5）無論哪種花樣噴泉，只要當?shù)谌蛘叩谒娜我庖粚訃娝臅r候，黃燈亮：當?shù)诙訃娝臅r候，紅燈亮：當所有噴水時,綠燈亮.（6)按下停止按鈕，則運行結(jié)束.4。5控制系統(tǒng)程序設(shè)計4。5.1噴泉的第一種花樣按下啟動按鈕 第4層的噴頭開始噴水，依次實現(xiàn)第4層,第3層，第2層，第1層的噴水，間隔2s。其如圖所示。第1層噴水第2層噴水第3層噴水第4層噴水2s2s2s15s15s 第1層噴水第2層噴水第3層噴水第4層噴水第4層噴水第3層噴水第2層噴水第1層噴水2s2s2s15s15s 第4層噴水第3層噴水第2層噴水第1層噴水當選擇開關(guān)2的位置時，噴泉運行第一種花樣：4、3、2、l隔2秒依次噴水，一起噴水l5秒后停下,再按l、2、3、4的次序隔2秒依次噴水,再一起噴l5秒后停下，以此規(guī)律循環(huán).l、3管以慢速正轉(zhuǎn)噴水，2、4管以中速正轉(zhuǎn)噴水。當?shù)谌蛘叩谒娜我庖粚訃娝臅r候，黃燈亮:當?shù)诙訃娝臅r候，紅燈亮：當所有噴水時,綠燈亮.梯形圖如下圖13第一種花樣的梯形圖注釋：I0。2為選擇開關(guān)2;I0。0為停止開關(guān)；Q0。0，Q0.7為四號噴水管；Q0。1,Q0.6為三號噴水管;Q0。2,Q0.5為二號噴水管；Q0。3，Q0。4為一號噴水管；T37到T44為100ms的的定時器；M3。4為顯示的黃燈，M0。2為顯示的紅燈，M0。0為顯示的綠燈。4。5.2噴泉的第二種花樣第1，3層的噴頭開始噴水，間隔3s后，第2，4層開始噴水,如圖第2,4層噴水水噴水噴水第1,3噴水水噴水噴水3s3s第2,4層噴水水噴水噴水第1,3噴水水噴水噴水5次30s第4層噴水第3層噴水第2層噴水第1層噴水第4層噴水第3層噴水第2層噴水第1層噴水當選擇開關(guān)3的位置時，噴泉第二種花樣:l、3同時噴水,延時3秒后l、3停噴，同時2、4噴水，交替運行5次后l、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?shù)谌蛘叩谒娜我庖粚訃娝臅r候，黃燈亮：當?shù)诙訃娝臅r候，紅燈亮：當所有噴水時,綠燈亮。梯形圖如下圖14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為一號噴水管；Q0。2,Q0。6為三號噴水管；Q0.1，Q0。5為二號噴水管；Q0.3，Q0。7為四號噴水管；T37到T39為100ms的的定時器；C1為計數(shù)器；M3.4為顯示的黃燈，M0。2為顯示的紅燈，M0。0為顯示的綠燈。4.5.3噴泉的第三種花樣四層逐次停噴，間隔2s，如圖所示。第4層停噴水第3層停噴水第2層停噴水第1層停噴水2s2s2s15s 第4層停噴水第3層停噴水第2層停噴水第1層停噴水當選擇開關(guān)4的位置時,第三種花樣：I、2、3、4按順序延時2秒噴水，然后一起噴30秒后l、2、3、4再分別延時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候，黃燈亮；當?shù)诙訃娝臅r候，紅燈亮;當所有噴水時，綠燈亮。梯形圖如下圖15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為四號噴水管；Q0。2為三號噴水管；Q0.15為二號噴水管；Q0。0為一號噴水管；Q0。4到Q0.7為輔助線圈;T37到T44為100ms的的定時器;M3.4為顯示的黃燈,M0.2為顯示的紅燈，M0。0為顯示的綠燈.4。5噴泉控制系統(tǒng)的指令表（見附錄）5系統(tǒng)的仿真和調(diào)試5.1仿真軟件的選用仿真PLC具有實際PLC所沒有的功能。首先，仿真PLC可以立即暫時停止執(zhí)行用戶程序，對程序狀態(tài)不會有什么影響；其次,仿真PLC由RUN模式進入STOP模式不會改變輸出的狀態(tài)；再次,在視圖對象中的變動立即使對應(yīng)的存儲區(qū)中的內(nèi)容發(fā)生相應(yīng)改變。實際的CPU要等到掃描結(jié)束時才會修改存儲區(qū)；第四，仿真PLC可以選擇單次掃描或者連續(xù)掃描；第五,可使定時器自動運行或者手動運行可以手動復(fù)位全部定時器或復(fù)位制定的定時器；第六，仿真PLC可以對過程影存儲器與外設(shè)存儲器的處理等.本設(shè)計采用GXdeveloper8軟件進行系統(tǒng)的仿真，通過執(zhí)行用戶程序來檢查系統(tǒng)的功能。5。2系統(tǒng)的調(diào)試花樣一仿真圖見圖16和17。圖16花樣1仿真圖a當按下I0.0啟動按鈕后，按下花樣1選擇開關(guān)I0。2時，M0.0得電，M0.1得電，當M0。6得電的時候，Q0.2和Q0.4同時得電。按下停止按鈕I0.1時，系統(tǒng)斷電。圖17花樣1仿真圖b當按下I0.0啟動按鈕后，按下花樣1選擇開關(guān)I0。2時,M0.0得電，M0。1得電，當M0。5得電的時候，Q0.1和Q0。3同時得電。按下停止按鈕I0。1時，系統(tǒng)斷電?；?仿真圖見圖18和圖19。圖18花樣2仿真圖a當按下I0。0啟動按鈕后,按下花樣1選擇開關(guān)I0。3時，M0。0得電，M0.2得電，當M1。2得電的時候，Q1。1得電。按下停止按鈕I0.1時,系統(tǒng)斷電。圖19花樣2仿真圖b當按下I0。0啟動按鈕后,按下花樣1選擇開關(guān)I0。3時,M0.0得電,M0.2得電，當M1.5得電的時候,Q1。4得電。按下停止按鈕I0.1時，系統(tǒng)斷電.花樣3仿真圖見圖20和圖21。圖20花樣3仿真圖a當按下I0.0啟動按鈕后，按下花樣1選擇開關(guān)I0.4時,M0.0得電,M0。3得電，當M2。2得電的時候，Q2.2得電.按下停止按鈕I0。1時,系統(tǒng)斷電.圖21花樣3仿真圖b當按下I0.0啟動按鈕后，按下花樣1選擇開關(guān)I0.4時，M0.0得電，M0.3得電，當M2.4得電的時候，Q2。3得電。按下停止按鈕I0。1時，系統(tǒng)斷電。自動運行仿真圖見圖22和圖23。圖22自動運行仿真圖a按下自動開關(guān)I0。5，M0.1得電后，當M1.3得電時，Q1.2得電.圖23自動運行仿真圖b按下自動開關(guān)I0.5，M0。3得電后，當M2.3得電時,Q2.2得電。通過對本系統(tǒng)的仿真調(diào)試，可以看出，當按下啟動按鈕I0。0時,M0。0得電并保持。按下花樣選擇開關(guān)以后，系統(tǒng)按照設(shè)定的程序運行并最終得到實現(xiàn).當按下自動運行開關(guān)時，系統(tǒng)進入自動運行狀態(tài).當按下停止按鈕I0。1時,系統(tǒng)立即停止運行。結(jié)論通過本次畢業(yè)設(shè)計，利用PLC在控制系統(tǒng)上的優(yōu)越性，使噴泉在現(xiàn)實生活中的噴水花樣，變化更多樣，更加完美。本設(shè)計利用了PLC體積小、功能強、可靠性高,且具有較大的靈活性和可擴展性的特點，通過改變噴泉的控制系統(tǒng)程序或改變方式選擇開關(guān)，從而可以改變噴泉的噴水規(guī)律，從而變換出各式花樣，以適應(yīng)不同季節(jié)、不同場合的噴水要求，能給人的視覺上帶來一種更加美的享受。近年來，可編程控制器技術(shù)在中國的發(fā)展異常迅猛，各生產(chǎn)廠家也推出了許多功能強大的新型PLC、特殊功能模塊和通信聯(lián)網(wǎng)器件，使可編程控制器成為集微機技術(shù)、自動化技術(shù)、通訊技術(shù)于一體的通用工控機裝置，且使其成為實現(xiàn)工業(yè)自動化的一種強有力的工具，在工業(yè)控制的各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。致謝隨著畢業(yè)日子的到來,畢業(yè)設(shè)計也接近尾聲。通過這次畢業(yè)設(shè)計發(fā)現(xiàn)自己的有很多不足之處?！皶接脮r方恨少”，這是我這次做畢業(yè)設(shè)計感受最大的一個問題。平時我們學習是沒有帶著目的去學習,而是單純的應(yīng)付考試，所以學了知識很快也會忘掉。而且本次畢業(yè)設(shè)計也涉及了很多專業(yè)軟件和基本辦公軟件的操作的運用，這些其實都是平時在學校里可以鍛煉與提高的，可是我卻沒有好好把握，所以這也給了我一個大大的警鐘.本畢業(yè)設(shè)計從開始設(shè)計到最終的完成都離不開我的指導(dǎo)老師盧承領(lǐng)老師的悉心指導(dǎo)和幫助。在設(shè)計過程中,我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學交流經(jīng)驗和自學，并向老師請教等方式,使自己學了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但也得到了巨大的收獲。在整個設(shè)計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力,提高了自己動手能力，樹立了對自己工作能力的信心，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱辛和成功的喜悅。雖然我的這個設(shè)計不太好，但是在設(shè)計過程中所學到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計給我的最大收獲和財富,這將會對我以后有很大的幫助。在完成設(shè)計的過程中，感謝眾多同學和任課教師的熱情幫助。最后，衷心感謝各位老師對我的設(shè)計進行評審,有不足之處，敬請批評指正.參考文獻[1］陳剛。基于S7—200PLC控制的郵件自動分揀系統(tǒng).機電一體化。2008.03期[2］鄭堤唐可洪。機電一體化基礎(chǔ)北京：機械工業(yè)出版社1997。7[3］王庭。可編程控制器原理及應(yīng)用北京:國防工業(yè)出版社2005.7[4］秦春斌張繼偉。PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用教程（三菱FX2N系列）北京:機械工業(yè)出版社2010.10［5］顏全生。PLC編程設(shè)計與實例北京:機械工業(yè)出版社2009。7[6]朱文勝，趙斯軍。電氣與PLC綜合控制技術(shù).蘇州大學出版社，2008［7]路林吉,王堅．可編程控制器原理及應(yīng)用清華大學出版社，2002［8]廖常初.FX系列PLC編程及應(yīng)用北京：機械工業(yè)出版社，2005［9]楊青杰等?！度釬X系列PLC應(yīng)用設(shè)計指南.》北京:機械工業(yè)出版社出版社，2008年[10]章國華、蘇東《典型生產(chǎn)線原理、安裝與調(diào)試》北京理工大學出版社2009.04［11]計時鳴《機電一體化控制技術(shù)與系統(tǒng)》西安電子大學出版社2009。06[12］華滿香《電氣控制及PLC應(yīng)用》人民郵電出版社20090。5［13］鄧其貴、周炳《變頻器操作與工程項目應(yīng)用》北京理工大學出版社2009.08［14]張玉華陳金艷賈玉芬?？删幊炭刂破髟砑皯?yīng)用(三菱機型）（［M]。北京大學出版社，2009。[15]殷培峰.基于PLC噴泉控制系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用［J］。蘭州石化職業(yè)技術(shù)學院學報2006，6[16]孫康嶺。電氣控制與PLC應(yīng)用［M］。北京：化學工業(yè)出版社2009.

[17]郁漢琪1機床電器及可編程控制器實驗、課程設(shè)計指導(dǎo)書［M］北京：電子工業(yè)出版社，2002[18］日本三菱公司。FX系列PLC編程手冊［Z］.1999［19］李勝多,張還編著,可編程序控制器原理及邏輯控制，中國電子出版社,2008［20]陳在平，趙相賓主編,可編程控制器（PLC）系統(tǒng)設(shè)計，電子工業(yè)出版社，2007附錄1噴泉總體硬件接線圖圖24總體硬件接線圖附錄2指令表0LDM80021SETS03STLS04LDX0015SETY0046SETS218STLS219OUTT0K3012LDTT013SETY00014LDT015SETS2217STLS2218RSTY00019OUTT1K3022LDIT123SETY00124LDT125SETS2327STLS2328RSTY00129OUTT232LDIT233SETY00234LDT235SETS2437STLS2438RSTY00239OUTT3K3042LDIT343SETY00344LDT345SETS2547STLS2548RSTY00349OUTT4K5052LDIT453SETY00054SETY00155LDT456SETS2658STLS2659RSTY00060RSTY00161OUTT5K5064LDIT565SETY00266SETY00367LDT568SETS2770STLS2771RSTY00272RSTY00373OUTT6K4076LDIT677SETY00078SETY00179SETY00280SETY00381LDT682SETS2884STLS2885RSTY00086SETY00287SETY00388OUTT7K5091LDT792SETS2994STLS2995RSTY00196OUTT8K5099LDT8100SETS30102STLS30103RSTY002104OUTT9K50107LDT9108SETS31110STLS31111RSTY003112OUTT10K50115LDT10116SETS32118STLS32119OUTT11K80122OUTY000123OUTY002124LDT11125SETS33127STLS33128OUTT12K80131OUTY001132OUTY003133OUTC0K3136LDT12137ANDC0138SETS34140LDT12141ANIC0142OUTS32144RET145STLS34146RSTY004147OUTS0149RET150EANYANGINSTITUTEOFTECHNOLOGY本科畢業(yè)論文基于PLC的花樣噴泉控制系統(tǒng)設(shè)計ThedesignoffancyfountaincontrolsystembasedonPLC學院名稱:電子信息與電氣學院專業(yè)班級：自動化2021級1班學生姓名：XX指導(dǎo)教師姓名:XX指導(dǎo)教師職稱：XXXXXX2021年5月畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外,不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得安陽工學院及其它教育機構(gòu)的學位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體,均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作者簽名:日期：指導(dǎo)教師簽名:日期：使用授權(quán)說明本人完全了解安陽工學院關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即:按照學校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文)的印刷本和電子版,并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文;在不以贏利為目的前提下,學?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。作者簽名：日期:目錄TOC\o"1-3”\h\z\uHYPERLINK\l”_Toc356894264"摘要IAbstractII引言1第一章方案分析5_Toc356894272"2。1硬件的選擇11_Toc356894274”2.1。2變頻器選擇方案12_Toc356894276"2。1.3噴頭的選擇方案17HYPERLINK\l”_Toc356894277”控制面板18HYPERLINK\l”_Toc356894278"2。1。5噴泉水泵布局19HYPERLINK\l”_Toc356894279”彩燈布局19HYPERLINK\l”_Toc356894280”控制接線圖202。1.8變頻器控制接線圖21_Toc356894283"3.1花式噴泉的PLC控制流程圖23HYPERLINK\l”_Toc356894284”3.2I/O模塊的選擇23HYPERLINK\l”_Toc356894285”3.3花式噴泉的I/O分配23HYPERLINK\l”_Toc356894286”3。4西門子MM420變頻器設(shè)置24_Toc356894289"3.7系統(tǒng)程序的可行性29HYPERLINK\l”_Toc356894290"第四章系統(tǒng)的仿真和調(diào)試30HYPERLINK\l”_Toc356894291”4。1仿真軟件的選用304。2系統(tǒng)的調(diào)試305。1WinCC簡介335。2.1組態(tài)用戶項目335.2。2WinCC與PLCSIM連接355。2.3WinCC組態(tài)畫面監(jiān)控36HYPERLINK\l”_Toc356894299”結(jié)論38HYPERLINK\l”_Toc356894300"致謝39_Toc356894302”附錄41基于PLC的花樣噴泉控制系統(tǒng)設(shè)計摘要:花式噴泉是近年來隨著控制系統(tǒng)的發(fā)展,出現(xiàn)的一種控制技術(shù)與花式觀賞相結(jié)合的一種產(chǎn)物。隨著可編程控制器在我國的迅速發(fā)展，對花式噴泉的控制要求也越來越高，使得越來越多的控制部分需要可編程控制器來實現(xiàn).本文結(jié)合畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書的要求，以花式噴泉為研究對象,采用了S7—300系列PLC作為變頻器的控制器，變頻器再控制電機輸出功率。對花式噴泉的控制系統(tǒng)的總體功能進行了分析，闡述了可編程控制器的組成和工作原理.提出了噴泉硬件的各組成模塊及詳細的硬件模塊設(shè)計方案，并對控制方式進行了設(shè)計和程序的編寫。本設(shè)計采用變頻器作為水泵的控制器，改善了噴泉系統(tǒng)的控制品質(zhì)，并真正地達到了節(jié)能和實時控制的要求。關(guān)鍵詞：PLC;噴泉；控制系統(tǒng)ThedesignofPLCcontrolsystemoffancyfountainAbstract:FancyfountainInrecentyears，withthedevelopmentofcontrolsystems，controltechnologyandtheemergenceofafancywatchcombinationofaproduct.Withtheprogrammablecontrollerintherapiddevelopmentofourcountry，thefancyfountaincontrolrequirementsarealsoincreasing，makingmoreandmorecontrolprogrammablecontroller。Inthispaper,thetasksrequiredofgraduatedesign，fancyfountainastheresearchobject,usingtheS7-300seriesPLCascontrolleroftheinverter,andtheinvertertocontrolthemotoroutputpower。Theoverallfunctionofthefancyfountaincontrolsystemanalysisofthecompositionandworkingprincipleoftheprogrammablecontroller。Fountainhardwarebuildingblocksandthehardwaremoduledesign,thedesignandproceduresforthepreparationandcontrolmode。Thisdesignusesthecontrolleroftheinverteraspumps，improvedthefountainsystemcontrolquality,andtrulyachieveenergyefficiencyandreal-timecontrolrequirements。Keywords：PLC；fountain；controlsystem引言所謂花樣噴泉，就是利用控制器控制噴水的花型組合變化、水柱高低、遠近變化和燈光色彩組合、明暗變化的噴泉.花樣噴泉是把現(xiàn)代控制技術(shù)應(yīng)用于人工噴泉，在程序控制噴泉的基礎(chǔ)上也可加入了音樂控制系統(tǒng)，通過音樂控制噴泉的水形及燈光的變化，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(jié)合,使噴泉表演生動且富有內(nèi)涵。噴泉起源很早，早在公元前6世紀的巴比倫空中花園中就已建有噴泉。古希臘時代開始由飲用水式泉逐漸發(fā)展成為裝飾性泉.還有一種說法認為噴泉起源于伊斯蘭國家的齋戒沐浴給水方法。在伊斯蘭園林中，噴泉沿軸線布置或作為局部構(gòu)圖的中心。文藝復(fù)興時期噴泉技術(shù)有很大的發(fā)展，多與雕像、柱飾、水池等結(jié)合造景,如意大利伊斯特別墅的著名“百泉步道”和萊恩脫的噴泉水渠。7到18世紀,噴泉在歐洲城市盛極一時.著名的法國凡爾賽宮的太陽神噴泉，俄國彼得宮的帶雕像群的大瀑布噴泉，而羅馬更有3000多個噴泉，被稱為噴泉之城。中國古典園林崇尚自然，力求清雅素靜、富于野趣，重視對天然水態(tài)的藝術(shù)再現(xiàn).18世紀，西方式噴泉傳入中國。1747年清乾隆皇帝在圓明園建“諧奇趣”、“海晏堂"、“大水法”三大噴泉。20世紀，噴泉發(fā)展成為一種大型水景，用水柱構(gòu)成各種形態(tài)。如建于1958年的日內(nèi)瓦萊蒙湖大噴泉，它,用兩臺1360馬力的水泵將水噴到145米的高空。夜色下巨型探照燈照射著銀色水柱直劃夜空，頗為景色壯觀。日本的水力噴射動物園在一個直徑10米水池內(nèi)，安裝著6036個旋轉(zhuǎn)的噴頭，能噴射出老虎獅子搏斗、老鷹羚羊廝殺等奇妙的場面。這些噴泉多是利用電腦控制水、光、音、色,使噴泉藝術(shù)進入嶄新的時代?，F(xiàn)代的噴泉，已經(jīng)是一種集聲、光、電、水、力為一體的高科技產(chǎn)物.我國現(xiàn)代意義的噴泉始于上世紀80年代，起步雖晚，發(fā)展卻十分神速，有些技術(shù)在世界上具備領(lǐng)先地位。國內(nèi)在二十世紀八十年代以前，噴泉只是建筑給排水和園林造景專業(yè)的一個技術(shù)細節(jié)，從設(shè)計到產(chǎn)品制作，工程安裝都沒有形成規(guī)模。只是在展覽館等公共建筑和公園里能見到一些中、小噴泉，產(chǎn)品的水平也是簡單、粗放的.二十世紀八十年以后，隨著國民經(jīng)濟的恢復(fù)和發(fā)展，人民生活水平的提高，一些城市的城建、園林主管部門在城市建設(shè)、改造的過程中，以及環(huán)境的美化和文化氛圍的營造上對噴泉提出了求新的要求，一部分建筑、園林、水利的設(shè)計院、研究所及大專院校，綜合了土建結(jié)構(gòu)、給排水、機電控制等傳統(tǒng)的專業(yè)技術(shù)，加上當時先進的單片機，通過電磁閥和直流電機調(diào)速實行變量控制，設(shè)計出一批噴泉、水景。得到了良好的社會反映和社會效益。在這個時期，一些噴泉設(shè)備專業(yè)加工廠和公司開始組建、發(fā)展,為噴泉的專業(yè)化發(fā)展提供了力量，打下了基礎(chǔ)。二十世紀九十年代以后，社會主義市場經(jīng)濟快速發(fā)展，全國城市建設(shè)速度加快，人們也追求高質(zhì)量的文化生活和環(huán)境美。市場的需求推動了噴泉行業(yè)的發(fā)展.噴泉走出公園、園林的圍墻和廣場的中心，深入延伸到人們的各個社會活動場所。許多噴泉專業(yè)的生產(chǎn)廠商和專業(yè)公司，在這段時間內(nèi)應(yīng)運而生，迅速發(fā)展起來.專業(yè)技術(shù)人員把計算機技術(shù)、信息技術(shù),以及聲、光、電、霧、火、激光、音樂、水幕電影等學科的技術(shù)應(yīng)用到噴泉之中，把噴泉行業(yè)的技術(shù)水平推上了一個新的層面，開拓了廣闊的應(yīng)用空間，噴泉行業(yè)得到了快速發(fā)展。人們對噴泉的造景功能、娛樂功能、環(huán)保功能認識的提高，開拓了噴泉的應(yīng)用范圍.噴泉可以濕潤周圍空氣，減少塵埃，降低氣溫。噴泉的細小水珠同空氣分子撞擊，能產(chǎn)生大量的負氧離子。因此,噴泉有益于改善城市面貌和增進居民身心健康.噴泉景觀概括來說可以分為兩大類：一是因地制宜，根據(jù)現(xiàn)場地形結(jié)構(gòu)，仿照天然水景制作而成,如：壁泉、涌泉、霧泉、管流、溪流、瀑布、水簾、跌水、水濤、漩渦等.二是完全依靠噴泉設(shè)備人工造景。這類水景近年來在建筑領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，發(fā)展速度很快，種類繁多，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。漂浮式:整座水景噴泉的管道系統(tǒng)全部安裝在浮箱上，所以噴泉設(shè)備的運行不受季節(jié)性水位高低的影響。漂浮式噴泉制作、安裝工藝技術(shù)性強，但維護方便,易于保養(yǎng)。在大型自然湖泊或各種人工湖中廣泛應(yīng)用。跑泉：多個噴頭，按時序控制，構(gòu)成各種形態(tài)瞬時變化的水型.可以形成跑動、跳動、波動等形狀,又可以成固定造型的噴水形態(tài)，氣勢雄偉，變化多端.水幕激光：采用特殊的入映機播放，使用的影片也是專門為水幕電影特制的影帶.由于電影的屏幕是透明的水膜，因此在電影播放時會有一種特殊的光學效果，屏幕的視覺穿透性可使畫面具有一種立體感,影片的內(nèi)容可與水面巧妙的結(jié)合，更有一種身臨其境般的奇幻感覺。隨著時代的發(fā)展，科技水平的提高,城市的噴泉設(shè)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。涑炭筛呖傻?，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(shù)的需要。大型城市廣場中的人工動態(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(shù)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。噴泉的專用產(chǎn)品，設(shè)備也在不斷地更新?lián)Q代，新材料、新技術(shù)的采用，環(huán)保型的產(chǎn)品更加安全、可靠，售后服務(wù)周到、及時，這些都為噴泉的良性發(fā)展提供了技術(shù)支撐，使得大多數(shù)的噴泉在美化環(huán)境之外，還發(fā)揮了良好的生態(tài)效應(yīng)社會效益和廣告效應(yīng)等間接的經(jīng)濟效益。在噴泉得到廣泛應(yīng)用的過程中，也出現(xiàn)了一些問題和不足，有些認識上的誤區(qū)和不良傾向應(yīng)該引起人們的重視.否則將對噴泉行業(yè)的健康發(fā)展產(chǎn)生負面影響。首先，我們政府在審批城市公共廣場噴泉的建設(shè)時，要充分了解其建設(shè)的面積，審查設(shè)計的方案避免跟風的工程。另外，相關(guān)部分應(yīng)組織專家與研究人員設(shè)立行業(yè)的規(guī)范與標準,杜絕低質(zhì)量的工程建設(shè)。其次,各種工程設(shè)計者應(yīng)該充分考慮整體建筑的協(xié)調(diào)性欲藝術(shù)性，使噴泉的水體景觀功能得到比較好的發(fā)揮.同時，讓噴泉景觀充分結(jié)合其他的元素，更好的體現(xiàn)水體景觀的水體美。最后，噴泉水體設(shè)計者應(yīng)該充分結(jié)合實際,考慮環(huán)境對于噴泉景觀的容納性,建設(shè)高質(zhì)量且據(jù)實用性的噴泉,不要出現(xiàn)噴泉水體的建設(shè)不具其利反被其害的現(xiàn)象。隨著科技的發(fā)展，噴泉水體景觀建設(shè)可以結(jié)合光電技術(shù)和噴水射流的技術(shù),開發(fā)很多新奇特的高新技術(shù)噴泉設(shè)計.另外，可以通過對于噴泉水池的補水、流動與噴射采用電腦控制，充分節(jié)約水資源.完善噴泉的土建結(jié)構(gòu)，防止地下水的滲入。自動控制噴泉的燈光、供電系統(tǒng)，保證噴泉水體的水質(zhì)，讓噴泉不僅是造景元素更是一種愉悅大眾的環(huán)境藝術(shù)。本文根據(jù)生活當中出現(xiàn)的一些情況，以花式噴泉為研究對象，結(jié)合了大量資料及文獻，研究花式噴泉的控制問題，整理出一套可行性較高的噴泉控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)的研究內(nèi)容主要包括了噴泉的發(fā)展情況及所存在的一系列問題；噴泉控制系統(tǒng)的組成；花式噴泉的控制任務(wù)和要求；花式噴泉的硬件配置以及軟件的設(shè)計，再通過仿真軟件來實現(xiàn).在設(shè)計當中，結(jié)合