基于PLC的音乐喷泉控制系统设计文档格式.docx

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设计题目

基于PLC的音乐喷水池系统设计

设计技术参

数

（1）按下启动按钮，主电机Y0工作500ms后停止工作

（2）Y1至Y7开始间隔500ms轮流工作

（3） 当Y1至Y7一个循环后同时一起输出1秒后停止1秒再同时输出

（4） 当完成一个大循环以后回到单独主电机Y0上电，开始新的循环

设计要

求

（1）按下启动按钮，主电机Y0上电音乐上电开始工作

（2）主电机Y0工作后停止工作，Y1至Y7开始间隔轮流工作

（3） 当Y1至Y7一个循环后同时一起输出后停止再同时输出

工作量

课程设计说明书一份，要求附录中包含结构设计、控制主程序以及硬件接线图。

工作计划

第一周：

查阅相关资料和书籍，了解PLC控制技术、PLC设计软件设计方法；

掌握音乐喷水池控制系统的工艺过程和设计要求。

第二周：

进行PLC主界面编辑，完成元件动画级联设计，编写脚本控制程序。

第三周：

控制程序的模拟运行调试，找出缺点并加以改进。

第四周：

整理设计内容及相关数据，编写课程设计说明书。

参考资料

[1]秦春斌.PLC基础及应用教程[M].北京：

机械工业出版社，2010.

[2]蔡美琴.张为民.MCS-51系列单片机系统及其应用[M}.北京：

高等教育出版社

[3]冯清秀,邓星钟等.机电传动控制[M]（第五版）.北京：

华中科技大学出版社

[4]黄蜂. 三菱数控系统的调试与应用[M].北京：

机械工业出版社，2008.

[5]李建勇，孙卫青.机电一体化技术[M].北京：

科学出版社，2009.

[6]杨后川.三菱PLC应用100例[M].北京：

电子工业出版社，2007

[7]梁延东.电梯控制技术[M].北京：

国建筑出版社，2008.

[8]陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].3版.北京：

机械工业出版社，2009.

[9]魏伟. PLC控制技术与应用[M].北京：

中国轻工业出版社，2006.

指导教师签字

教研室主任签字

2014年01月15日

学生姓名：

学号：

专业班级：

机 设10-12班

课程设计题目：

基于PLC的音乐喷水池系统设计

指导教师评语：

成绩：

指导教师：

年

月 日

安徽理工大学课程设计（论文）成绩评定表

摘要

随着国民经济的发展,城市建设日新月异,喷泉水景逐渐成为了城市中一道靓丽的景观。

在大型公园、广场、楼盘社区随处可见,只是规模大小、控制方式存在差别。

特别是利用现代化的控制技术,将喷泉的造型（根据喷头分布情况组成的花形）、音乐、灯光三种元素进行有机地结合,相互映衬,使喷泉展现出美轮美奂的景象,享有“水上芭蕾”的美誉。

PLC是一种用于自动化控制的专用计算机，实质上属于计算机控制方PLC控制一般具有可靠性高、易操作、维修、编程简单、灵活性强等特点,所以基于PLC的音乐喷水池应用而生，利用PLC控制音乐喷水池也变得越来越普遍，同时，随着电力电子技术、微电子技术和计算机控制技术的飞速发展，交流变频调速技术的发展也十分迅速。

电动机交流变频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。

变频调速以其优异的调速性能和起制动性能、高效率、高功率因数和节电效果，广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。

所以利用

PLC控制喷水池也变得方便，高效。

关键词：

PLC;

音乐喷水池;

梯形图

目录

第一章 绪论 1

第二章 PLC简介 2

2.1PLC的由来 2

2.2PLC的定义 2

2.3PLC的构成 3

2.4PLC的各组成元素的构成及功能 3

2.5PLC工作原理 5

第三章控制系统的硬件设计 7

3.1PLC控制系统I/O口的估算 7

3.2PLC模块及扩展模块 8

第四章.PLC音乐喷水池软件系统 9

4.1实施步骤 9

4.2小型音乐喷泉自动控制系统 10

4.3方案设计 10

第四章程序调试与运行 18

4.1实验台接线图 18

4.2PLC和音乐喷水池接线图 18

4.3程序运行监视图 19

4.4程序运行状态 20

4.5程序调试 21

总结 23

参考文献 24

第一章 绪论

音乐喷泉是一个使用音乐的主体元素（频率，振幅，音调和节奏）与花型组合控制喷泉，水柱高度，距离变换和光的颜色组合与亮度变化。

音乐喷泉是人工喷泉现代控制技术的使用，是融合了基于程序控制的音乐喷泉控制系统，通过水和轻音乐喷泉控制相结合的变化而变化，从而实现光与色的组合、音乐的情绪、喷泉的生动丰富的表演内涵。

随着可编程控制技术的发展，可编程序控制器和变频器技术在喷泉控制领域发挥着不可替代的作用。

即使用一个小型PLC的音乐喷泉控制系统频率转换器，可以实现控制喷泉灯，水泵，接线简单、编程与音乐节奏和情感以及流水灯的多点结合，便于适合追求时尚家居生活和娱乐。

目前，音乐喷泉的控制中最常出现的是实时控制。

小型PLC的音乐喷泉控制系统基于现实生活中的应用前景，值得推广。

在设计过程中，采用可编程控制器实现音乐喷泉的控制。

尤其是在现场总线和工业自动化领域的控制网络中开辟了一个新的发展空间。

PLC及其外围设备的设计是依据易于形成一个整体的工业控制系统，便于扩充功能的原则。

考虑到音乐喷泉系统的控制复杂性，若采用继电器控制，其控制可靠性较差。

若采取

PLC控制，PLC是由程序控制，是一种软连接，大大的提高了可靠性。

可编程控制器是音乐喷泉的控制核心，可编程控制器是整个系统的“大脑”，开关量转换音乐频率来控制喷泉的变化和闪烁的灯光都是通过程序实现的。

可编程控制器，简化了控制电路，提高工作速度和系统运行的可靠性和灵活性，而且还增强了喷泉工程的自动化及智能化。

第二章 PLC简介

2.1PLC的由来

在PLC问世之前，工业控制领域中是继电器控制占主导地位。

继电器控制系统有着十分明显的缺点：

体积大、耗电多、可靠性差、寿命短、运行速度慢、适应性差，尤其当生产工艺发生变化时，就必须重新设计、重新安装，造成时间和资金的严重浪费。

为了改变这一现状，1968年美国最大的汽车制造商通用汽车公司（GM），为了适应汽车型号不断更新的要求，以在激烈的竞争的汽车工业中占有优势，提出要研制一种新型的工业控制装置来取代继电器控制装置，为此，特拟定了十项公开招标的技术要求，即：

1）编程简单方便，可在现场修改程序；

2）硬件维护方便，最好是插件式结构；

3）可靠性要高于继电器控制装置；

4）体积小于继电器控制装置；

5）可将数据直接送入管理计算机；

6）成本上可与继电器柜竞争；

7）输入可以是交流115V；

8）输出为交流115V，2A以上，能直接驱动电磁阀；

9）扩展时，原有系统只需做很小的改动；

10）用户程序存储器容量至少可以扩展到4KB。

根据招标要求，1969年美国数字设备公司

（DEC）研制出世界上第一台PLC（PDP—14型 ），并在通用汽车公司自动装配线上试用，获得了成功，从而开创了工业控制新时期。

从此，可编程控制器这一新的控制技术迅速发展起来，而且，在工业发达国家发展很快。

2.2PLC的定义

在PLC的发展过程中，美国电气制造商协会（NEMA）经过4年的调查，于1980年把这种新型的控制器正式命名为可编程序控制器（Programmable Controller），英文缩写为

PC，并作如下定义：

“可编程序控制器是一种数字式电子装置。

它使用可编程序的存储器来存储指令，并实现逻辑运算、顺序控制、计数、计时和算术运算功能，用来对各种机械或生产过程进行控制。

”

国际电工委员会（IEC）曾于1982年11月颁布了可编程序控制器标准的草案第一稿，

1985年1月又发表了草案第二稿，1987年2月颁布了草案第三稿。

该草案中对可编程序控制器的定义是：

“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应

用而设计。

它采用了可编程序的存储器，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。

并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

PLC及其有关外部设备，都应按易于与工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。

定义强调了PLC应直接应用于工业环境，它必须具有很强的抗干扰能力、广泛的适应能力和应用范围。

这是区别于一般微机控制系统的一个重要特征。

2.3PLC的构成

从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。

固定式PLC包括CPU板、

I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。

模块式

PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。

2.4PLC的各组成元素的构成及功能

2.4.1CPU

CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。

每套PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。

进入运行后，从用户程序存储器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。

对使用者来说，不必详细分析CPU的内部电路，但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。

CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令，但工作节奏由震荡信号控制。

运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。

寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。

CPU速度和内存容量是PLC的重要参数，它们决定着PLC的工作速度，IO数量及软件容量等，因此限制着控制规模。

2.4.2I/O模块

PLC与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I/O）完成的。

I/O模块集成了

PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。

输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统，输出模块相反。

I/O种类有开关量输入（DI），开关量输出（DO），模拟量输入（AI），模拟量输出

（AO）等。

开关量是指只有开和关（或1和0）两种状态的信号，模拟量是指连续变