基于PLC的喷泉控制.

基

于

P

L

C

的

喷

泉

控

制

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目录

第1章绪论 (1)

1、1选题的背景与意义 (1)

第2章系统总体设计 (2)

2.1方案的选择 (2)

2.1.1 喷泉控制装置 (2)

2.1.2 喷泉控制要求 (2)

2.2系统总体设计 (3)

第3章硬件设计 (4)

3.1 硬件选型 (4)

3.1.1 PLC的选择 (4)

3.1.2 喷头的选择 (4)

3.1.3 水泵的选择 (5)

3.1.4喷泉灯和按钮的选择 (5)

3.1.5 变频器的选择 (6)

3.2 PLC 输入输出( I /O) 设计 (6)

3.3系统的硬件接线图 (7)

第4章软件设计 (8)

4.1 系统流程 (8)

4.1.1 程序流程图 (8)

4.1.2 顺序功能图 (8)

4.2 梯形图 (9)

4.3 指令表 (11)

4.4程序分析 (11)

第五章仿真结果 (12)

5.1 系统仿真 (12)

结论 (14)

参考文献 (15)

第1章绪论

1、1选题的背景与意义

国内在20世纪80年代以前，喷泉只是建筑给排水和园林造景专业的一个技术细节，从设计到产品制作、工程安装都没有形成规模。改革开放以来，随着国民经济的发展，人民生活水平的提高，一些城市的城建、园林主管部门在城市建设、改造过程中对喷泉美化和文化氛围营造上提出了要求，结合当时先进的单片机、通过电磁阀和直流电机调速实行变量控制，设计出了一批喷泉水景。近年来，喷泉走出公园、园林的围墙和广场的中心，深入延伸到人们的各个社会活动场所。专业技术人员把计算机技术、信息技术，以及声、光、电、雾、火、激光、音乐、水幕电影等学科的技术应用到喷泉之中，这些喷泉按照一定的规律改变喷泉式样，辅以五颜六色的灯光和优美的音乐，使人心旷神怡，流连忘返。随着可编程控制器在我国的迅速发展，人们对花式喷泉控制的要求也越来越高，使得越来越多的控制部分需用可编程控制器来实现。

人们对喷泉的造景功能、娱乐功能，认识逐步提高，开拓了喷泉的应用范围。适宜于节日、大型集会的广场喷泉和城市主题调速喷泉，造型简洁、明快、庄重、大方。在商业广场、购物中心以及一些景点的大型激光彩色音乐喷泉，欢快、跳跃，富有诗意，有些喷泉配以水幕电影，给人们带来变幻奇妙的视听效果。近年来，随着房地产市场的逐渐升温，一些住宅小区在景观设计中，融人了喷泉，使其与小区园林景观遥相呼应。商场、酒楼内的喷泉小巧、别致，可以调节室内气温。

这些年，随着计算机技术的广泛应用，喷泉方案的制作技术有了极大的发展，方案设计从最初的手工制图发展到photoshop图片，再到三维动画制作的动态喷水方案。喷泉专用产品、设备不断地更新换代，新材料、新技术的采用，都为喷泉的良性发展提供了技术支持。大多数喷泉除了具有美化环境的功能之外，还具有良好的生态效应、社会效应和广告效应。

第2章系统总体设计

2.1方案的选择

2.1.1 喷泉控制装置

喷泉工作示意图如图2-1所示：

图2-1 喷泉工作示意图

2.1.2 喷泉控制要求

本设计中喷泉的控制要求为：

1)按下启动按钮，喷泉控制装置开始工作，按下停止按钮，喷泉控制装置停止工作。

2）按下喷泉启动开关后，喷泉工作指示灯一直保持亮的状态。

3）在喷泉工作指示灯亮 2 秒后，循环执行下面动作：中央喷水灯→中央喷水阀→环状灯→环状喷水阀每个动作持续时间为2 秒。

PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置，它所采用的工作方式是循环扫描的方式，在前期准备工作完成后按下喷泉启动按钮，PLC扫描到该信号时开始工作。因为PLC采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程，所以利用PLC这一特点可以方便的实现控制要求中每个动作持续时间为2秒的设计。PLC就物理结构来看，有丰富的输

入、输出端，从PLC的逻辑结构来看，内部有许多软元件，如输入继电器、输出继电器、状态组件、定时器、计数器和数据寄存器及器件对应的常开、常闭接点，方便对喷泉开启、停止、计时等信号的输入和数量、位置的显示。

2.2系统总体设计

从工程实际出发，在制定控制系统的方案时，充分考虑工程的组成和实现，主要从机械部件的动作顺序、动作条件、必要的保护和联锁，系统的工作方式（如手动、自动、半自动）和安全保护措施及紧急情况处理等着手设计。以下几点为梯形图设计过程的主要思路：

1）需要时按下开始开关喷泉开始动作；

2）通过辅助继电器、计数器、定时器等来实现自动控制工程；

3）需要立即结束时，按下停止按钮立即断电。

以PLC 为核心的喷泉控制系统整体结构如图2-2 所示。该系统主要包括电源部分、操作控制部分、变频器部分、喷泉系控制系统部分。电源部分主要实现电力的提供等; 操作面板主要实现系统的启动、停止、喷泉系统开关; 变频器部分实现对电机、水泵等变频要求; 喷泉系统由PLC 系统进行控制，主要是对喷水装置及彩灯的实时控制。

控制PLC 变

面板频喷泉

器系统

电源

图2-2 控制系统整体结构框图

第3章硬件设计

3.1 硬件选型

3.1.1 PLC的选择

根据喷泉的控制要求，联系到实际控制需求、输入、输出等变量的特点，在此使用的是日本三菱的FX2N-32MR继电器输出行的PLC来满足控制要求。除输入出16-25点的独立用途外，该PLC还可以适用于在多个基本组件间的连接，模拟控制，定位控制等特殊用途。在基本单元上连接扩展单元或扩展模块，可进行16-256点的灵活输入输出组合。可选用16/32/48/64/80/128点的主机，可以采用最小8点的扩展模块进行扩展。可根据电源及输出形式，自由选择。程序容量：内置800步RAM（可输入注释）可使用存储盒，最大可扩充至16K步。丰富的软元件应用指令中有多个可使用的简单指令、高速处理指令、输入过滤常数可变，中断输入处理，直接输出等。便利指令数字开关的数据读取，16位数据的读取，矩阵输入的读取，7段显示器输出等。数据处理、数据检索、数据排列、三角函数运算、平方根、浮点小数运算等。特殊用途、脉冲输出（20KHZ/DC5V，KHZ/DC12V-24V），脉宽调制，PID控制指令等。外部设备相互通信，串行数据传送，ASCII code印刷，HEX ASCII变换，校验码等。时计控制内置时钟的数据比较、加法、减法、读出、写入等。

3.1.2 喷头的选择

喷泉的喷头大致分为直流喷头、涌泉喷头、集柬喷头和旋转喷头等，种类繁多，喷出的水型各不相同。根据喷泉设计方案，中央喷头位于花式喷泉的中心，采用中间小、四周大的技术喷头组合方案，能够产生中间喷出的水柱较四周要高、要细的视觉效果，本设计选用SZ-310型号，其余喷