plc控制花样喷泉毕业论文.docx

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plc控制花样喷泉毕业论文

摘 要

在游人和居民经常光顾的场所，如公园、广场、旅游景点及一些知名建筑前，经常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，对花式喷泉的控制要求也越来越高，使得越来越多的控制部分需要可编程控制器来实现。

使用PLC控制花式喷泉，具有使用方便，运行可靠，控制程序设计简单等优点。

用梯形图方法编程，可以使设计思路清晰，编程简便.若需要改变喷水花样和喷水时间，设计方案不必作很大调整，只要把控制程序作相应的修改，即可实现控制目的。

本设计讲述的是如何利用PLC控制喷泉喷水方式，产生各样的样式，并给出了花式喷泉的喷水花样，选择西门子的PLC作为控制器，分配了４种喷水花样下PLC的I/O接口、设计了PLC的外部接线图及控制梯形图，同时用MCGS组态软件完成了花式喷泉系统人机界面的设计，通过人机屏面和西门子PLC之间的通讯，实现了小型喷泉系统基于PLC监控。

关键词:

PLC，喷泉，控制系统，组态

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，eruptive fountain，controlsystem，Configuration

III

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第1章 绪论 5

1.1课题研究背景 5

1.2课题设计目的和意义 5

1.3课题设计内容 6

第2章 系统控制方案的确定 8

2.1花式喷泉的概述 8

2.2系统设计基本步骤 9

2.3系统控制方案 10

2.4花式喷泉控制系统的原理图 12

2.4.1多花样喷泉设计原理 12

2.4.2多花样喷泉设计原理图 13

第3章 系统硬件设计 14

3.1可编程控制器（PLC）的选择 14

3.1.1PLC概述 14

3.1.2PLC的选型 14

3.2开关量输入模块的选择 16

3.2.1开关量输入模块的选择 16

3.2.2开关量输出模块的选择 16

3.3水泵的选型 17

3.4喷头的选择 18

3.4.1喷头的介绍 18

3.4.2各种喷头的选择 19

3.5电磁阀的选型 21

3.6彩灯选型 22

第4章 系统软件设计 24

4.1I/O分配表 24

4.2I/O接线图 24

4.3花式喷泉控制系统流程图 25

4.3.1花式喷泉控制系统操作说明 25

4.3.2花式喷泉控制系统的外部接线图 26

4.4梯形图设计 26

4.5组态监控设计 26

4.5.1MCGS工控组态软件的简介 26

4.5.2制作工程画面 27

4.5.3变量的定义 29

4.5.4变量的连接 31

4.5.5程序运行组态监控 33

结 论 37

参考文献 38

致 谢 39

附 录 40

湖南工业大学本科毕业设计（论文）

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

15

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