三菱PLC噴泉設(shè)計(jì).doc

電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù) 課題名稱:PLC的噴泉模擬控制設(shè)計(jì) 班 級(jí)：10風(fēng)電一班 姓 名：楊 凱 亮 學(xué) 號(hào)：101114012 日 期：2012.6.20摘 要花式噴泉是近年來(lái)出現(xiàn)的一種園林建筑與花式觀賞相結(jié)合的一種產(chǎn)物。隨著可編程控制器在我國(guó)的迅速發(fā)展，對(duì)花式噴泉的控制要求也越來(lái)越高，使得越來(lái)越多的控制部分需要可編程控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)。本文以花式噴泉為研究對(duì)象，采用了FX三菱系列PLC作為噴泉的控制器。對(duì)花式噴泉的控制系統(tǒng)的總體功能進(jìn)行了分析，闡述可編程控制器的組成和工作原理。第1章 緒論1.1 我國(guó)現(xiàn)代噴泉及其控制技術(shù)的發(fā)展二十世紀(jì)八十年代以前，噴泉只是建筑給排水和園林造景專業(yè)的一個(gè)技術(shù)細(xì)節(jié)，從設(shè)計(jì)到產(chǎn)品制作，工程安裝都沒(méi)有形成規(guī)模。只是在展覽館等公共建筑和公園里能見到一些中、小噴泉，產(chǎn)品的水平也是簡(jiǎn)單、粗放的。二十世紀(jì)八十年以后，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)和發(fā)展，人民生活水平的提高，一些城市的城建、園林主管部門在城市建設(shè)、改造的過(guò)程中，以及環(huán)境的美化和文化氛圍的營(yíng)造上對(duì)噴泉提出了求新的要求，一部分建筑、園林、水利的設(shè)計(jì)院、研究所及大專院校，綜合了土建結(jié)構(gòu)、給排水、機(jī)電控制等傳統(tǒng)的專業(yè)技術(shù)，加上當(dāng)時(shí)先進(jìn)的單片機(jī)，通過(guò)電磁閥和直流電機(jī)調(diào)速實(shí)行變量控制，設(shè)計(jì)出一批噴泉、水景。得到了良好的社會(huì)反映和社會(huì)效益。在這個(gè)時(shí)期，一些噴泉設(shè)備專業(yè)加工廠和公司開始組建、發(fā)展，為噴泉的專業(yè)化發(fā)展提供了力量，打下了基礎(chǔ)。二十世紀(jì)九十年代以后，社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，全國(guó)城市建設(shè)速度加快，人們也追求高質(zhì)量的文化生活和環(huán)境美。市場(chǎng)的需求推動(dòng)了噴泉行業(yè)的發(fā)展。噴泉走出公園、園林的圍墻和廣場(chǎng)的中心，深入延伸到人們的各個(gè)社會(huì)活動(dòng)場(chǎng)所。許多噴泉專業(yè)的生產(chǎn)廠商和專業(yè)公司，在這段時(shí)間內(nèi)應(yīng)運(yùn)而生，迅速發(fā)展起來(lái)。專業(yè)技術(shù)人員把計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)，以及聲、光、電、霧、火、激光、音樂(lè)、水幕電影等學(xué)科的技術(shù)應(yīng)用到噴泉之中，把噴泉行業(yè)的技術(shù)水平推上了一個(gè)新的層面，開拓了廣闊的應(yīng)用空間，噴泉行業(yè)得到了快速發(fā)展。2001年中國(guó)建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)、給水排水設(shè)備分會(huì)成立了水景噴泉專業(yè)委員會(huì)，行業(yè)組織為城鎮(zhèn)、園林的主管部門、設(shè)計(jì)院、所及專業(yè)生產(chǎn)廠商、公司提供服務(wù)，促進(jìn)噴泉行業(yè)健康有序地發(fā)展。一些大學(xué)和中專的建筑、園林專業(yè)也開設(shè)了水景、噴泉課程，為噴泉行業(yè)的今后發(fā)展提供了知識(shí)儲(chǔ)備。噴泉行業(yè)的發(fā)展進(jìn)入到一個(gè)新的階段。 噴泉是藝術(shù)和技術(shù)的結(jié)合物，建筑藝術(shù)、園林藝術(shù)、美術(shù)以至引伸到人文學(xué)、文學(xué)藝術(shù)、音樂(lè)藝術(shù)等都能蘊(yùn)含到噴泉的設(shè)計(jì)、創(chuàng)作中。 不少成功的作品都注意噴泉的設(shè)計(jì)風(fēng)格與周邊的環(huán)境、建筑物風(fēng)格的協(xié)調(diào)一致，注意當(dāng)?shù)厝宋?、文化心理，所以好的方案設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的，它是成功的起點(diǎn)。 隨著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，交流變頻調(diào)速技術(shù)已進(jìn)入個(gè)嶄新的時(shí)代，其應(yīng)用越來(lái)越廣。而隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快和人口大量集聚，環(huán)境越來(lái)越重要，好的環(huán)境能使心身愉快，做事效率提高。其中噴泉可以濕潤(rùn)周圍空氣，減少塵埃，降低氣溫。噴泉的細(xì)小水珠痛空氣分子撞擊，能產(chǎn)生大量的負(fù)氧離子，有益于改善社區(qū)面貌和增進(jìn)居民身心健康?？删幊绦蚩刂破鳎≒LC）因?yàn)榉€(wěn)定可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、簡(jiǎn)單易學(xué)、功能強(qiáng)大和使用方便已經(jīng)成為應(yīng)用面最廣、最廣泛的通用工業(yè)控制裝置，成為當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的主要支柱之一?；ㄊ絿娙刂埔蠼尤朐O(shè)備使用簡(jiǎn)便，對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)組態(tài)的編程簡(jiǎn)單，具有人性化的人機(jī)界面，配備應(yīng)用程序庫(kù)，加快編程和調(diào)試速度。通過(guò)PLC對(duì)程序設(shè)計(jì)，提高了噴泉的控制水平，并改善了噴泉的樣式。1.2 現(xiàn)代噴泉中出現(xiàn)的問(wèn)題在噴泉得到廣泛應(yīng)用的過(guò)程中，也出現(xiàn)了一些問(wèn)題和不足，有些認(rèn)識(shí)上的誤區(qū)和不良傾向應(yīng)該引起人們的重視。否則將對(duì)噴泉行業(yè)的健康發(fā)展產(chǎn)生負(fù)面影響。（1）方案設(shè)計(jì)上的盲目性，往往導(dǎo)致作品成為敗筆，使作品難于長(zhǎng)久存在。（2）細(xì)部設(shè)計(jì)的不合理直接影響作品效果。（3）質(zhì)次價(jià)高的偽劣產(chǎn)品直接影響著有關(guān)廠商和公司的信譽(yù)。（4）節(jié)能、節(jié)水、環(huán)保問(wèn)題應(yīng)引起足夠的重視。噴泉的水造型是通過(guò)細(xì)部設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，機(jī)、泵、管、閥門、噴頭的合理選配，直接影響著噴水效果。有些噴泉的設(shè)計(jì)，只注意了流量、工作壓力等技術(shù)指標(biāo)，忽視了流態(tài)效果這個(gè)重要因素，水造型效果差。例如：成功的超高水柱密實(shí)段長(zhǎng)，破裂段和霧化段短，水柱直徑和噴水高度比例合適，抗風(fēng)能力強(qiáng)，噴水效果挺拔、雄偉。而目前的一些超高水柱，水柱密實(shí)段短，破裂段和霧化段長(zhǎng)，水柱直徑與噴水高度相比顯得細(xì)小單薄，抗風(fēng)能力差，水柱很容易被吹散飄移，這就是有關(guān)參數(shù)選配不合理所致。在整體水造型的組合效果上也存在差類似的問(wèn)題。細(xì)部設(shè)計(jì)不合理，是技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)差的表現(xiàn)，需要在設(shè)計(jì)階段給予解決。噴泉是耗能的景觀工程，在保障設(shè)計(jì)效果的前提下，盡可能地節(jié)約能源，這在方案設(shè)計(jì)階段時(shí)就應(yīng)該進(jìn)行量體裁衣的設(shè)計(jì)。我國(guó)是一個(gè)缺水的國(guó)家，節(jié)水是基本國(guó)策，噴泉要提倡循環(huán)用水，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮減少噴水的霧化，飄移損失。循環(huán)用水系統(tǒng)應(yīng)該有過(guò)濾凈化裝置，現(xiàn)在有許多旱噴泉，噴水很容易把地面上的泥土、東西沖入地下水池，水質(zhì)極易污染，搞好池水凈化，延長(zhǎng)池水使用周期，用過(guò)的池水可以澆灌周邊的草坪、綠地，既節(jié)約了用水，又有環(huán)保的功能。1.3課程設(shè)計(jì)控制要求 基于PLC的噴泉模擬控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)a）用PLC編程b）用LED模擬三組ABC噴頭，一個(gè)點(diǎn)動(dòng)開關(guān)； c）花樣一：按點(diǎn)動(dòng)開關(guān)，A組先噴5秒，然后BC兩組同時(shí)噴且A組停，5秒后B組停，而AB兩組又同時(shí)噴，再經(jīng)過(guò)2秒，C組也開始噴，持續(xù)5秒后，全部停止噴水，再經(jīng)過(guò)3秒后重復(fù)前述過(guò)程.d）花樣二：AB先噴5秒，然后C噴5秒，AC噴5秒，B噴4秒停，2秒后循環(huán)。e) 花樣三：ABC先噴5秒，B噴5秒，再噴AC3秒，A噴5秒，停，3秒后循環(huán)。f）能用按鍵選擇噴泉間隔時(shí)間。第2章方案設(shè)計(jì) 2.1噴泉控制原理本次設(shè)計(jì)的噴泉控制系統(tǒng)由啟動(dòng)控制程序、位移脈沖控制程序、復(fù)位控制程序、驅(qū)動(dòng)控制程序、停止控制程序組成。通過(guò)啟動(dòng)控制程序?qū)崿F(xiàn)噴泉的準(zhǔn)備，通過(guò)位移脈沖控制程序?qū)崿F(xiàn)子元件中的內(nèi)容在存儲(chǔ)器間的移動(dòng)，通過(guò)復(fù)位控制程序?qū)崿F(xiàn)噴泉花樣的循環(huán)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)控制程序?qū)崿F(xiàn)噴泉的噴射，通過(guò)停止程序來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)噴泉的停止。 注：用二極管或燈泡模擬水泵來(lái)觀察輸出及現(xiàn)象。 2.2 I/O 地址分配 表2.2 I/O地址分配表名稱 元件PLC元件說(shuō)明輸入啟動(dòng)按鈕開關(guān)SA1X0啟動(dòng)噴泉系統(tǒng)1號(hào)方式選擇開關(guān)選擇器開關(guān)1X1噴泉選擇1號(hào)方式噴水2號(hào)方式選擇開關(guān)選擇器開關(guān)2X2噴泉選擇2號(hào)方式噴水3號(hào)方式選擇開關(guān)選擇器開關(guān)3X3噴泉選擇3號(hào)方式噴水輸出噴水池工作指示LED指示燈1號(hào)噴水閥工作1號(hào)噴水閥Y01號(hào)噴水閥噴水2號(hào)噴水閥工作2號(hào)噴水閥Y12號(hào)噴水閥噴水3號(hào)噴水閥工作3號(hào)噴水閥Y23號(hào)噴水閥噴水2.3花式噴泉系統(tǒng)控制流程第三章PLC的梯形圖及其指令圖3.1 PLC系統(tǒng)程序梯形圖3.2花式噴泉指令圖總結(jié)此次設(shè)計(jì)是我對(duì)可編程控制又一次深刻的認(rèn)識(shí)和理解。從最初的選題,開題到完成設(shè)計(jì)。其間，我查閱了大量的相關(guān)資料，和同學(xué)進(jìn)行溝通和交流，讓同學(xué)給我反復(fù)找出設(shè)計(jì)中的不足之處并提出相關(guān)修改的一些建議，每一個(gè)過(guò)程都讓我體會(huì)到以前在書本中得不到的寶貴的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我了解了PLC的用途及工作原理，熟悉了PLC的應(yīng)用，鍛煉了實(shí)踐能力，提高了自己對(duì)一些實(shí)際問(wèn)題考慮的能力。本次課程設(shè)計(jì)我掌握了電氣控制的原理設(shè)計(jì)的基本方法，并能達(dá)到熟練使用可編程控制器實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的控制要求，尤其是對(duì)于噴泉噴水順序控制指令的使用?；究梢允炀毜剡M(jìn)行系統(tǒng)外圍電路設(shè)計(jì)、接線、編程、調(diào)試等工作。通過(guò)對(duì)噴泉的控制，比那些純手動(dòng)的控制更加簡(jiǎn)單多樣，靈活多變。主要在于用PLC控制可以實(shí)現(xiàn)噴泉不同的噴水方式以及使得噴泉更富有人性化。此程序的設(shè)計(jì)，雖然是模擬噴泉的噴水方式，但我還是學(xué)到了好多實(shí)際有用的東西。這個(gè)課程設(shè)計(jì)與實(shí)際生活聯(lián)系緊密，最精髓的就是用程序?qū)崿F(xiàn)噴泉不同的噴水以及各噴水方式之間的轉(zhuǎn)換及其程序的運(yùn)行、停止。在每一種方式中，各種噴水的方式又