花式喷泉的PLC控制设计

2．“单步/连续开关”在单步位置时，喷水池只运行一次循环；在连续位置时，喷水池运行一直继续下去。
3．方式选择开关用来选择喷水池的喷水花样，1～4号喷水管的工作方式选择如下：
①选择开关在位置“1”时。按下启动按钮后，4号喷水，延时2s后，3号也喷水，延时2s后，2号接着喷水，再延时2s，1号喷水，这样，一起喷水15s后停下。若在连续状态时，将继续循环下去。
[5] 于晓云，许连阁. 可编程控制技术应用—项目化教程［M］。北京：化学工业出版社，2011。
[6] 廖常初. PLC编程及应用[M]。北京：机械工业出版社，2005年。
[7] 胡学林. 可编程控制器应用技术[M]。北京：高等教育出版社，2001年。
[8] 三菱FX系列可编程序控制器编程手册[M]。三菱公司编，2001年。
下。若在连续状态时，将继续循环下去。
（3）选择开关在位置“3”时。按下启动按钮后，1、3号同时喷水，延时3s后，2、
4号喷水，1、3号接着喷水：交替运行5次后，1～4号全喷水，30s后停止。若
在连续状态时，将继续循环下去。
（4）选择开关在位置“4”时。按下启动按钮后，喷水池1~4号水管的工作顺序为：
（5）可靠、维护看：PLC无触点，寿命长，且有自我诊断功能，对程序执行的监控功能，现场调试和维护方便。
2.2系统设计的基本步骤
在花式喷泉控制系统的设计过程中主要考虑以下几点：
（1）深入了解和分析花式喷泉的工艺条件和控制要求。
（2）确定I/O设备。根据花式喷泉控制系统的功能要求，确定系统所需的输入、输出设备。常用的输入设备有按钮、选择开关等，常用的输出设备有指示灯等。
[9] 三菱可编程序控制器应用101例[M]。三菱公司编, 1994年。
[10] 史宜巧，孙业明，景绍学. PLC技术及应用项目教程［M］。北京：机械工业出版社，2009。
教研室
意见
教研室主任：（签字）
年月日
ห้องสมุดไป่ตู้1 绪 论
1.1课题研究背景
随着城市化进程的加速，花式喷泉可以在人们周围随处可见。比如广场，大厦，小区等。花式喷泉是人造小气候，在炎热的夏日可以起到增湿和降温的作用；也为水体充氧，有利于水体增加自净能力，起到防止水体黑臭的作用。
花式喷泉运行的灵活性是评价花式喷泉优劣的关键，而这与花式喷泉的控制系统息息相关。花式喷泉可以根据自己的设计，设计出各种各样的花样，加上灯光，能给人有种不错的视觉享受。
1985年国际电子委员会（iec）对plc的定义如下：
Plc是自动控制技术，计算机技术和通讯技术于一体的一种新型工业控制装置，已跃居工业自动化三大支柱（plc、robot、cad/cam）的首位。可编程控制器，简称plc。它在集成电路、计算机技术的基础上发展起来的一种新型工业控制设备。具有1.可靠性高、抗干扰能力强2.设计、安装容易3.维修工作量少4.功能强、通用性好5.开发周期短、成功率高6.体积小、重量轻、功耗底等特点。具有功能强、可靠性高、配置灵活、使用方便以及体积小、重量轻等优点，已经广泛应用于自动化控制的各个领域，并已成为工业生产自动化的支柱产品。与继电——触发器系统相比系统更加可靠;价格上能与继电——接触器控制系统竞争；易于在现场变更程序；便于使用、维修、维护；能直接推动电磁阀、接触器与之相当的执行机构；能向中央执行机构。
主要参考资料
[1] 史国生. 电气控制与可编程控制器技术［M］。北京：化学工业出版社，2012。
[2] 于广庆. 可编程控制器原理及系统设计［M］。北京：清华大学出版社，2004。
[3] 吴启红. 变频器、可编程控制器及触摸屏综合应用技术实操指导书（第二版）［M］。北京：机械工业出版社，2010。
[4] 史国生，鞠勇. 电气控制与可编程控制器技术实训教程［M］。北京：化学工业出版社，2010。
1→2→3→4按顺序延时2s喷水，然后一起喷水30s，1、2、3和4号分别延时
2s停水，再延时1s，由4→3→2→1反向顺序按2s顺序喷水，一起喷水30s后
停止。若在连续状态时，将继续循环下去。
4、不论在什么工作方式下，按下停止按钮，喷水池将停止运行。
花式喷泉池示意图如图2-1所示：
2.4花式喷泉控制系统的原理图
（3）根据I/O点数选择合适的PLC类型。
（4）分配I/O点，分配PLC的输入输出点，编制出输入输出分配表或输入输出端子 的接线图。
（5）设计花式喷泉系统的梯形图程序，根据工作要求设计出周密完整的梯形图（6）程序，这是整个花式喷泉系统设计的核心工作。
（7）将程序输入PLC进行软件测试，查找错误，使系统程序更加完善。
（3）控制功能的选择
该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择。根据本课题所设计控制的需求，主要介绍一下几种功能的选择。
1.控制功能
PLC主要用于顺序逻辑控制，因此，大多数场合常采用单回路或多回路控制器解决模拟量的控制，有时也采用专用的智能输入输出单元完成所需的控制功能，提高PLC的处理速度和节省存储器容量。
（1）输入输出（I/O）点数的估算
I/O点数估算时应考虑适当的余量，通常根据统计的输入输出点数，再增加10%~20%的可扩展余量后，作为输入输出点数估算数据。
（2）存储器容量的估算
存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小，因此程序容量小于存储器容量。设计阶段，由于用户应用程序还未编制，因此，程序容量在设计阶段是未知的，需在程序调试之后才知道。为了设计选型时能对程序容量有一定估算，通常采用存储器容量的估算来代替。
PLC有丰富的指令系统，有各种各样的I/O接口、通信接口，有大容量的内存，有可靠的自身监控系统，因而具有以下基本的功能：
1.逻辑处理功能；
2.数据运算功能；
3.准确定时功能；
4.高速计数功能；
5.中断处理（可以实现各种内部中断）功能；
6.程序与数据存储功能；
7.联网通信功能；
8.自检测、自诊断功能。
在图1中，4为中间喷水管，3为内环状喷水管，2为一次外环形状喷水管，1为外环形状喷水管。
(a)花式喷水池演示示意图(b)操作控制开关面板图
图1花式喷水池示意图
二、任务
根据控制要求，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划，运用所学的理论知识，进行自动喷泉的控制原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计，提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。
因此，进行花式喷泉的plc控制系统的设计，可以推动喷泉行业的发展，扩大plc在自动控制领域的应用，具有一定的经济和理论研究的价值。
1.2课题设计的目的和意义
随着我国经济的高速发展，微电子技术，计算机技术和自动控制技术也得到了迅速发展，交流变频调速技术已经进入个崭新的时代，其应用越来越广。而随着我国城市化进程的加快和人口大量集聚，环境越来越重要，好的环境能使心身愉快，做事效率提高。其中喷泉可以湿润周围空气，减少尘埃，降低气温。喷泉的细小水珠同空气分子撞击，能产生大量的负氧离子，有益于改善社区面貌和增进居民身心健康。
2.3系统控制方案
花式喷泉系统的控制要求如下：
1、控制器电源开关接通后，按下启动按钮，喷水装置即开始工作。按下停止按钮，
则停止喷水。工作方式由选择开关和单步／连续开关决定。
2、“单步／连续”开关在单步位置时，喷水池只运行一次循环：在连续位置时，
喷水池运行一直继续下去。
3、方式选择开关用来选择喷水池的喷水花样，1～4号喷水管的工作方式选择如下
在喷泉中，通过按钮开关信号来控制PLC：因为有4层喷水，因此用了1个变频器控制4个水泵。花式喷泉控制系统的原理如图2-2所示：
3 系统硬件设计
3.1 可编程控制器（PLC）的选择
3.1.1 PLC概述
可编程控制器，英文称Progammable Controller,简称PLC，本课题中用PLC作为它的简称。PLC是用于工业现场的电控制器。它源于继电器控制技术，但基于电子计算机。它通过运行存储在其内存中的程序，把经输入电路的物理过程得到的输入信息，变换为所要求的输出信息，进而再通过输出电路的物理过程去实现对负载的控制。
《电气控制技术》课程设计说明书
自动喷泉PLC控制系统设计
学院：电气与信息工程学院
学生姓名：
指导教师：职称
专业：电气工程及其自动化
班级：
学号：
完成时间：
湖南工学院电气控制技术课程设计课题任务书
学院：电气与信息工程学院专业：电气工程及其自动化
指导教师
学生姓名
丁望望
课题名称
自动喷泉PLC控制系统设计
内容及任务
2.编程功能
离线编程方式：PLC和编程器公用一个CPU，编程器在编程模式时，CPU只为编程器提供服务，不对现场设备进行控制。完成编程后，编程器切换到运行模式，CPU对现场设备进行控制，不能进行编程。离线编程方式降低系统成本，但使用和调试不方便。在离线编程方式：CU和编程器有各自的CPU，主机CPU负载现场控制，并在一个扫描周期内与编程器进行数据交换，编程器把在线编制的程序或数据发送到主机，下一扫描周期，主机就根据新收到的程序运行。
④选择开关在位置“4”时。按下启动按钮后，喷水池1～4号喷水管的工作顺序为：
1→2→3→4号按顺序延时2s喷水，然后一起喷水30s，1、2、3和4号分别延时2s停水，再延时1s，由4→3→2→1号反向顺序按2s顺序喷水，一起喷水30s后停止。若在连续状态时，将继续循环下去。
4．不论在什么工作方式下，按下停止按钮，喷水池将停止运行。
（1）选择开关在位置“1”时。按下启动按钮后，4号喷水，延时2s后，3号也
喷水，延时2s后，2号接着喷水，再延时2s，1号喷水，这样，一起喷水15s
后停下。若在连续状态时，将继续循环下去。
（2）选择开关在位置“2”时。按下启动按钮后，1号喷水，延时2s后，2号喷水，