PLC控制的花式喷泉设计论文.doc

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河北机电职业技术学院

毕业设计

题目PLC控制的花式喷泉设计

专业计算机控制技术

班级计控0801

学生姓名梁艳华

指导教师

摘要

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。

花式喷泉采用了可编程控制器PLC和变频器，用软件实现对花式喷泉运行的自动控制，可靠性大大提高。

控制系统结构简单，外部线路简化，可方便的增加或改变控制功能，也可以进行故障自动检测与报警显示，提高运行安全性，并便于检修。

用PLC编程，可以使设计思路清晰，编程简便。

而变频器调速以其优异的调速性能和起制动性能、高效率、高功率因素和节电效果，可以控制喷泉水位的高度，广泛的适用范围及其它许多优点而获国内外公认为最有发展前途的调速方式。

因此，可编程控制器PLC技术加变频器调速技术已成为现代喷泉行业的一个热点。

本设计是利用PLC编程和变频器的调速技术，有三种喷水花样可供选择，能够控制每环喷水管喷水的高度，喷水时有灯光显示，可以根据不同的季节、不同的场合可改变喷水的花样；将各种水型及灯光按照预先设定的排列组合进行控制程序的设计，通过计算机运行程序发出控制信号，使水型及灯光有各种各样的变化。

关键字:

可编程控制器PLC；花式喷泉；变频器；水泵。

目录

摘要........................................................1

第一章绪论..................................................4

1.1课题研究背景.........................................4

1.2课题设计的内容........................................5

1.3课题设计的目的和意义..................................5

第二章系统控制方案的确定.....................................7

2.1花式喷泉的概述........................................7

2.2采用PLC控制花式喷泉的优点............................7

2.3系统设计的基本步骤....................................7

2.4系统控制方案..........................................8

2.5花式喷泉控制系统的原理图..............................9

第三章系统硬件设计.....................................10

3.1可编程控制器（PLC）的选型.............................10

3.2变频器的选型.........................................12

3.3水泵的选型...........................................12

3.4硬件接线图...........................................13

第四章系统软件设计..........................................16

4.1PLC梯形图概述.......................................16

4.2软件的选用...........................................16

4.3I/O模块的选用........................................17

4.4PLC的I/O地址分配简介................................17

4.5花式喷泉的PLC控制流程图..............................19

4.6控制系统程序设计.....................................19

4.7系统程序的可行性.....................................27

第五章系统的仿真和调试......................................29

5.1仿真软件的选用.......................................29

5.2系统的调试...........................................29

第六章结论..................................................35

致谢........................................................36

参考文献....................................................37

第1章绪论

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，能给人一种绚烂的视觉享受。

1969年美国数字设备公司（DEC）研制出了世界第一台可编程控制器，并成功地应用在美国GM公司的生产线上。

但当时只能进行逻辑运算，故称为可编程逻辑控制器，简称PLC（programmablelogiccontroller）。

70年代后期，随着微电子技术和计算机的迅猛发展，使PLC从开关量的逻辑控制扩展到数字控制及生产过程控制域，真正成为一种电子计算机工业控制装置，故称为可编程控制器，简称PC（programmablecontroller）.但由于PC容易与个人计算机（programmablecomputer）相混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程控制器的缩写。

1985年国际电工委员会（IEC）对PLC的定义如下:

可编程控制器是一种进行数字运算的电子系统，是专为在工业环境下的应用而设计的工业控制器，它采用了可以编程的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字或模拟式的输入和输出，控制各种类型机械的生产过程。

PLC是继电器逻辑控制系统发展而来，所以它在数学处理、顺序控制方面具有一定优势。

继电器在控制系统中主要起两种作用:

（1）逻辑运算

（2）弱电控制强电。

PLC是集自动控制技术，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。

它是在集成电路、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：

可靠性高、抗干扰能力强；设计、安装容易，维护工作量少；功能强、通用性好；开发周期短，成功率高；体积小，重量轻、功耗低等特点。

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，并已成为实现工业生产自动化的支柱产品。

与继电----接触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、维护、维修；能直接推动电磁阀、接触器与于之相当的执行机构；能向中央执行机构、中央数据处理系统直接传输数据等。

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课题设计的内容

本设计将在以下几个方面对花式喷泉的控制系统进行研究和论证。

1．花式喷泉类型的选择。

综合花式喷泉的类别和各类的特点和要求，在本课题中主要研究中有三种喷水花样可供选择:

能够控制每环喷水管喷水的高度；可以根据不同的季节、不同的场合可改变喷水的花样。

将各种水型，按照预先设定的排列组合进行控制程序的设计，通过计算机运行程序发出控制信号，使水型有各种各样的变化。

2.花式喷泉硬件系统的设计。

本课题设计的花式啧泉要求运行迅速准确度高，在花式喷泉的各层检测系统中选用在工业自动控制上大量运用的具有检测精度高、寿命长、稳定性能好的接近传感器，运用感应器的开关量信号输入给PLC来实现控制。

用于满足本课题中在硬件系统的设计过程中主要考虑的花式喷泉的经济实用、稳定、灵活、美观的需要。

3．花式喷泉控制系统软件的设计。

在本设计中选用了目前运用最多的PLC编程语言梯形图，梯形图的编程能直观明了的设计花式喷泉控制的要求，梯形图的编写运用STEP7V5.5编程软件，STEP7编程软件用于西门子系列工控产品包括SIMATICS7、M7、C7和基于PC的WinAC,是供它们编程、监控和参数设置的标准工具，是SIMATIC工业软件的重要组成部分。

STEP7具有的功能有：

硬件配置和参数设置、通讯组态、编程、测试、启动和维护、文件建档、运行和诊断功能等。

1.3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。

可编程序控制器（PLC）因为稳定可靠、结构简单、成本低廉、简单易学、功能强大和使用方便己经成为应用面最广、最广泛的通用工业控制装矍，成为当代工业自动化的主要支柱之一。

花式喷泉控制要求接入设备使用简便，对应于系统组态的编程简单，具有人性化的人机界面，配备应用程序库，加快编程和调试速度。

通过PLC对程序设计，提高了喷泉的控制水平，并改善了喷泉的样式。

第2章系统控制方案的确定

2.1花式喷泉的概述

喷泉是一种将水或其他液体经过一定压力通过喷头喷洒出来具有特定形状的组合体，提供水压的一般为水泵。

现代城市中的喷泉形式己十分丰富。

随着构筑物的大小及水压等的变化，喷泉或高或低、或珠或雾，精彩纷呈。

可分为以下7种:

（一）普通喷泉:

只有简单的几种固定水型及灯光，随着电源的开闭而控制喷泉的运行、水型和灯光变化

（二）程控喷泉:

将各种水型及灯光，按照预先设定的排列组合进行控制程序的设计，通过计算机运行程序发出控制信号，使水型及灯光有各种各样的变化

（三）音乐喷泉:

在程序控制喷泉的基础上加入了音乐控制系统，计算机通过对音频及MIDI信号的识别，进行译码和编码，最终将信号输出到控制系统，使喷泉的造型及灯光的变化与音乐保持同步

（四）水幕激光喷泉:

将激光器发出的激光束射在水幕喷头喷出的水膜上，激光束由激光控制系统编程控制，可发出多种多样的图案及色彩，照射在晶莹透明的水膜上，形成斑斓夺目的奇异效果。

（五）水珍珠喷泉:

利用特殊音波将水变成球体的喷水装置和全频高速闪光灯的视觉图像效果的产品组成。

（六）游戏喷泉:

又称感应泉，喷泉水柱根据游人的动作产生反应，而且这种反应具有不确定