基于PLC编程的花式喷泉毕业设计Word格式.docx

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ABSTRACT

Theplacewhichpatronizesfrequentlyinthetouristandthereresident,beforelikethepark,thesquare,thescenicsiteandsomewell-knownconstructions,willconstructsomeeruptivefountainstosupplythepeopleleisure,watchingfrequently.Theseeruptivefountainsaccordingtocertainrulechangesprayingofwatermodel,ifcoordinatesagainwiththecolorfullight,inwiththeharmoniousgracefulmusic,causesthehumantobecompletelyrelaxed,forgetstoreturn.Astherapiddevelopmentoftheprogrammablelogiccontroller,ithasbeenappiedinthecontrolfieldtomeetthemoreandmoredemanding.Withtheadvantagessuchasitshighreliabilityandeasyofuse,itcansimplifythedesignlogicandprogramming.Whencontrolmentdemandchanging,theuserjustneedtoadapttheprogram,avoidingmodifythedesignplanifneedstochangethepatternandtimeoffountains.WhatthisarticlenarratedishowusingthePLCcontroleruptivefountainsprayingofwaterway,hasallkindsstyles.Forepatternsofthefountainweregiven.ThedistributionofPLCisinput/outputinterfacewasdescribedunderthosepatterns.Theexternalhookupandladderdiagramsweredesignedalsointhispaper.Theconfigurationrealizationofthesystemwasintroduced.ConfigurationdynamicsimulationwascompletedbycommunicatingtheconfigurationsoftwareandthePLChardwareofSIEMENS.

Keywords:

PLC，eruptivefountain，controlsystem，Configuration

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。

人们经常看到喷泉按一定的规律喷水,景色迷人;

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。

传统的喷泉控制采用单片机控制原理，通过可控硅作为功率开关元件，完成对潜水泵间歇工作的控制，可实现各种花式的喷水，但是这种控制系统在实践中存在以下缺点：

由于可控硅承受过电压、过电流的能力差，因而不能长时间运行；

需要配置较多的保护电路；

程序的增减、修改和运行监视不灵活；

抗干扰能力差；

功率因数较低等。

为有效解决上述问题，确保控制系统的正常运行，我们就可以采用PLC控制。

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。

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课题设计目的和意义

近年来我国经济的不断发展，物质生活水平的提高促使着人们迫切的追求更高的生活享受，于是大大小小的公园如雨后春笋般出现在新的城市规划中，其中必然会修建一些喷泉供人们休闲、观赏。

这些喷泉按一定的规律改变喷水式样，如果再与五颜六色的灯光相配合，在和谐优雅的音乐中，更是令人心旷神怡，流连忘返。

其中PLC控制的花式喷泉更是作为佼佼者，以其简单的操作方法和绚烂的视觉效果饱受人们的称赞。

而通过用PLC设计花式喷泉，熟悉掌握了PLC编程和程序调试方法。

进一步了解PLC的I/O连接。

进一步熟悉定时移位的编程指令的应用，学习电气可编程中的基本实验器件及PLC编程等的综合应用。

巩固和加深对PLC编程控制器的理解和应用。

掌握硬件实验装置的方法。

1.3课题设计内容

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）花式喷泉控制系统的组成

本设计的多花样喷泉采用西门子编程软件进行PLC编程，利用PLC的工作原理，结合按钮、开关、电源电路进行设计，将软件和硬件有机地结合起来，使得系统能够实现多花样喷泉各种模式的变化以及控制。

（2）花式喷泉的控制任务和要求

本设计以花式喷泉为研究对象，采用PLC作为喷泉的控制器，对花样喷泉控制系统总体功能进行分析，提出对喷泉硬件的各组成模块及详细的硬件模块设计方案，并对控制方式进行设计和程序的编写。

要求设计要求画出本系统的控制系统框图，硬件接线图；

对硬件部分进行选型（包括PLC、各种传感器及其外围设备、数模和模数转换器件等）；

编写和调试控制程序。

（3）花式喷泉的硬件系统的配置

本课题选择S7-200作为控制器，S7-200PLC系统是紧凑型可编程控制器，它能够满足各种设备的自动化控制需求。

使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制，应用领域极为广泛。

德国SIMATIC（西门子）公司的S7-200PLC，具有以下优点：

1、A/D、D/A转换精度及转换速度高，一个模拟量模块带3路A/D，1路D/A，A/D、D/A转换速度高为125us，为保证系统的采样、控制精度及调节速度提供了基本的物理条件。

其他厂家PLC的模拟量模块的A/D、D/A转换速度均为ms级，不具备必要条件，而且S7-200PLC的模拟量模块的价格不过300人民币，为同类最低，因此具有很好的性能价格比；

2、CPU运算速度快，0.37us/位，指令丰富：

具有浮点运算、指针运算、中断、通讯响应、PID运算、PWM脉冲输出等功能，存储容量大，充分适应现代控制技术，如最优控制、自适应控制、变结构控制等控制算法的要求；

3、输入/输出点多、响应快，24输入/16，每点可设置滤波参数，4个20KHz高速计数器，2个高速输出口，适应实时控制的要求；

4、通讯组网能力强，配有2个232/485通讯口，可方便连接232/485/422等通讯接口，适应监控系统的要求；

5、可靠性高，将CPU模块，输入/输出IO模块，通讯模块高度集成一体，简化结构，使用方便。

事实证明S7-200PLC可编程序控制器完全满足花式喷泉系统的要求，具有较好的性能[1]。

（4）花式喷泉控制系统软件MCGS的应用[2]

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，梯形图的编写运用西门子STEP7编程软件，此软件支持S7-200PLC，并且具有强大的诊断功能，能更快的查找出故障的原因，从而大大缩短了维修时间。

组态软件的选择为MCGS，MCGS组态软件可用于花式喷泉设计，MCGS全中文工业自动化控制组态软件是一套32位工控组态软件。

它的主要特点有：

①延续性和可扩充性

使用MCGS工控组态软件开发的应用程序，当现场（包括硬件设备或系统结构）或用户需求发生改变时，不需作很多修改而方便地完成软件的更新和升级；

②封装性（易学易用）

MCGS工控组态软件所能完成的功能都用一种方便用户使用的方法包装起来，对于用户，不需掌握太多的编程语言技术（甚至不需要编程技术），就能很好地完成一个复杂工程所要求的所有功能；

③通用性和可扩充性

每个用户根据工程实际情况，利用MCGS工控组态软件提供的底层设备（PLC、智能仪表、智能模块、板卡、变频器等）的设备驱动、开放式的数据库和画面制作工具，就能完成一个具有动画效果、实时数据处理、历史数据和曲线并存、具有网络功能的工程，不受行业限制。

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洒出来具有一定形状的组合体，提供水压的一般为水泵。

现代城市中的喷泉形式已十分丰富。

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[3]：

（1）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、水型和灯光开关。

一般为早期产品或只用于装饰性喷泉时使用，其特点是设计简单，效果单一。

（2）普通程控喷泉

按照池中几种喷嘴系统，在程序控制器中编制几种控制程序，通过程控器发出控制信号控制低压继电器，再由继电器控制水泵交流接触器，使水型及灯光有几种交替的变化样式，这