《大專畢業(yè)設(shè)計_花式噴泉的PLC控制》

1、包頭輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文論文題目：花式噴泉的PLC控制 機電 093042 班09063251班級： 學(xué)號：_機電一體化技術(shù)作 者：_專 業(yè) 名 稱：_年 月 日花式噴泉的PLC控制論文題目： _ 指 導(dǎo) 教 師： 單位： 包頭輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 單位： 包頭輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 論文提交日期： 年 月 日摘要：花式噴泉是近年來出現(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的迅速發(fā)展，對花式噴泉的控制要求也越來越高，使得越來越多的控制部分需要可編程控制器來實現(xiàn)。本文結(jié)合任務(wù)設(shè)計書的要求，以花式噴泉為研究對象，采用了S7-300系列PLC作為噴泉的控制器。對花式噴泉的控制系統(tǒng)

2、的總體功能進行了分析，闡述了可編程控制器的組成和工作原理。提出了噴泉硬件的各組成模塊及詳細的硬件模塊設(shè)計方案，并對控制方式進行了設(shè)計和程序的編寫。本設(shè)計改善了噴泉系統(tǒng)的控制品質(zhì)，并真正地達到了實時控制的要求。關(guān)鍵詞：PLC；噴泉；控制系統(tǒng)目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc241682250第1章 緒 論 PAGEREF _Toc241682250 h 4HYPERLINK l _Toc241682251噴泉的發(fā)展 PAGEREF _Toc241682251 h 41HYPERLINK l _Toc241682252我國噴泉的發(fā)展 PAGEREF _Toc2

3、41682252 h 4HYPERLINK l _Toc241682253噴泉的應(yīng)用狀況 PAGEREF _Toc241682253 h 4HYPERLINK l _Toc241682254現(xiàn)代噴泉重出現(xiàn)的問題 PAGEREF _Toc241682254 h 4HYPERLINK l _Toc241682255噴泉的種類 PAGEREF _Toc241682255 h 4HYPERLINK l _Toc241682256噴泉中的一些新技術(shù) PAGEREF _Toc241682256 h 4HYPERLINK l _Toc241682257設(shè)計的主要研究內(nèi)容及安排 PAGEREF _Toc241

4、682257 h 4HYPERLINK l _Toc241682258第2章 方案分析 - PAGEREF _Toc241682258 h 4HYPERLINK l _Toc241682259主控制器方案分析 PAGEREF _Toc241682259 h 4HYPERLINK l _Toc241682260主控制器方案的選擇 PAGEREF _Toc241682260 h 4HYPERLINK l _Toc241682261噴泉控制方案分析 PAGEREF _Toc241682261 h 4HYPERLINK l _Toc241682262噴泉控制方案的選擇 PAGEREF _Toc2416

5、82262 h 4HYPERLINK l _Toc241682263噴泉的控制要求 PAGEREF _Toc241682263 h 4HYPERLINK l _Toc241682264第3章 花式噴泉的硬件設(shè)計 - PAGEREF _Toc241682264 h 4HYPERLINK l _Toc241682265硬件的選擇 PAGEREF _Toc241682265 h 4HYPERLINK l _Toc241682266的選擇方案 PAGEREF _Toc241682266 h 4HYPERLINK l _Toc241682267水泵的選擇方案 PAGEREF _Toc241682267

6、h 4HYPERLINK l _Toc241682268噴頭的選擇方案 PAGEREF _Toc241682268 h 4HYPERLINK l _Toc241682269控制面板 PAGEREF _Toc241682269 h 4HYPERLINK l _Toc241682271第4章 系統(tǒng)的軟件 - PAGEREF _Toc241682271 h 4HYPERLINK l _Toc241682272花式噴泉的PLC控制流程圖 PAGEREF _Toc241682272 h 4HYPERLINK l _Toc241682273模塊的選擇 PAGEREF _Toc241682273 h 4HY

7、PERLINK l _Toc241682274花式噴泉的I/O分配 PAGEREF _Toc241682274 h 4HYPERLINK l _Toc241682275的I/O地址分配簡介 PAGEREF _Toc241682275 h 4HYPERLINK l _Toc241682276軟件的選用 PAGEREF _Toc241682276 h 4HYPERLINK l _Toc241682277系統(tǒng)主程序 PAGEREF _Toc241682277 h 4HYPERLINK l _Toc241682278系統(tǒng)程序的可行性 PAGEREF _Toc241682278 h 4HYPERLINK

8、 l _Toc241682279第5章 系統(tǒng)的仿真和調(diào)試 - PAGEREF _Toc241682279 h 4HYPERLINK l _Toc241682280仿真軟件的選用 PAGEREF _Toc241682280 h 4HYPERLINK l _Toc241682281系統(tǒng)的調(diào)試 PAGEREF _Toc241682281 h 4HYPERLINK l _Toc241682282總結(jié)- PAGEREF _Toc241682282 h 4HYPERLINK l _Toc241682283致謝 - PAGEREF _Toc241682283 h 4HYPERLINK l _Toc24168

9、2284參考文獻 - PAGEREF _Toc241682284 h 4HYPERLINK l _Toc241682285附錄1 PAGEREF _Toc241682285 h 4HYPERLINK l _Toc241682286附錄2 PAGEREF _Toc241682286 h 4第1章 緒 論噴泉的發(fā)展我國噴泉的發(fā)展國內(nèi)在二十世紀八十年代以前，噴泉只是建筑給排水和園林造景專業(yè)的一個技術(shù)細節(jié)，從設(shè)計到產(chǎn)品制作，工程安裝都沒有形成規(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)品的水平也是簡單、粗放的。二十世紀八十年以后，隨著國民經(jīng)濟的恢復(fù)和發(fā)展，人民生活水平的提高，一些城市的

10、城建、園林主管部門在城市建設(shè)、改造的過程中，以及環(huán)境的美化和文化氛圍的營造上對噴泉提出了求新的要求，一部分建筑、園林、水利的設(shè)計院、研究所及大專院校，綜合了土建結(jié)構(gòu)、給排水、機電控制等傳統(tǒng)的專業(yè)技術(shù)，加上當(dāng)時先進的單片機，通過電磁閥和直流電機調(diào)速實行變量控制，設(shè)計出一批噴泉、水景。得到了良好的社會反映和社會效益。在這個時期，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)。二十世紀九十年代以后，社會主義市場經(jīng)濟快速發(fā)展，全國城市建設(shè)速度加快，人們也追求高質(zhì)量的文化生活和環(huán)境美。市場的需求推動了噴泉行業(yè)的發(fā)展。噴泉走出公園、園林的圍墻和廣場的中心，深入延伸到人

11、們的各個社會活動場所。許多噴泉專業(yè)的生產(chǎn)廠商和專業(yè)公司，在這段時間內(nèi)應(yīng)運而生，迅速發(fā)展起來。專業(yè)技術(shù)人員把計算機技術(shù)、信息技術(shù)，以及聲、光、電、霧、火、激光、音樂、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年中國建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會、給水排水設(shè)備分會成立了水景噴泉專業(yè)委員會，行業(yè)組織為城鎮(zhèn)、園林的主管部門、設(shè)計院、所及專業(yè)生產(chǎn)廠商、公司提供服務(wù)，促進噴泉行業(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)展提供了知識儲備。噴泉行業(yè)的發(fā)展進入到一個新的階段。噴泉的應(yīng)用狀況人

12、們對噴泉的造景功能、娛樂功能、環(huán)保功能認識的提高，開拓了噴泉的應(yīng)用范圍。我們可以看到：適宜于喜慶節(jié)日、大型群眾集會的廣場噴泉和城市主題雕塑噴泉，其水造型往往是簡捷、明快、莊重、大方，給予人們團結(jié)進取，凝聚向上的感受。在商業(yè)廣場、購物中心以及一些景點的大型激光彩色音樂噴泉，其動感十足的“水表演”，既歡快、跳躍，又抒情、富有詩意的“水舞蹈”，有些噴泉配之以水幕電影，給人們以變幻無窮，絢麗多姿的視聽效果。河、湖自然水面上噴水高度超過百米的高水柱噴泉，其雄偉、壯觀的水造型往往成為這個城市或旅游景點的特征之一。噴泉進入了住宅小區(qū)，多與建筑小品和雕塑相映、相伴，既有中、老年人們喜愛的幽靜、典雅的風(fēng)格，也有

13、適于兒童嬉水，趣味十足的形式。松弛、舒適的環(huán)境氛圍給人們愉悅的感受。商場內(nèi)、酒樓里的噴泉小巧、別致，既調(diào)節(jié)了室內(nèi)小氣候，又增添了畫意。依托大型建筑物和自然地形建成的人工瀑布及溢水造景給人們以清新和另有韻味的感受。噴泉在電視轉(zhuǎn)播廳和大型歌舞上頻頻出現(xiàn)，調(diào)諧得當(dāng)?shù)乃魏嫱兄莩龅男Ч?。精巧的微型噴泉進入了辦公室和居室，給室內(nèi)增添了動態(tài)的裝飾。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)、音樂藝術(shù)等都能蘊含到噴泉的設(shè)計、創(chuàng)作中。不少成功的作品都注意噴泉的設(shè)計風(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)計是至關(guān)重要的，它是成功的起點。在

14、噴泉方案的制作上，短短的幾年時間就從手工制圖發(fā)展到photo shop圖片再發(fā)展到三維動畫制作的光盤描繪的動態(tài)噴水方案，計算機技術(shù)極大地豐富和開拓了人們的思維空間。快速、直觀、便于保存、易于修改的優(yōu)點很快地就被建設(shè)方接受，成為噴泉設(shè)計方案招投標的必備內(nèi)容。噴泉的專用產(chǎn)品，設(shè)備也在不斷地更新?lián)Q代，新材料、新技術(shù)的采用，環(huán)保型的產(chǎn)品更加安全、可靠，售后服務(wù)周到、及時，這些都為噴泉的良性發(fā)展提供了技術(shù)支撐，使得大多數(shù)的噴泉在美化環(huán)境之外，還發(fā)揮了良好的生態(tài)效應(yīng)社會效益和廣告效應(yīng)等間接的經(jīng)濟效益。現(xiàn)代噴泉重出現(xiàn)的問題在噴泉得到廣泛應(yīng)用的過程中，也出現(xiàn)了一些問題和不足，有些認識上的誤區(qū)和不良傾向應(yīng)該引起

15、人們的重視。否則將對噴泉行業(yè)的健康發(fā)展產(chǎn)生負面影響。（1）方案設(shè)計上的盲目性，往往導(dǎo)致作品成為敗筆，使作品難于長久存在。（2）細部設(shè)計的不合理直接影響作品效果。（3）質(zhì)次價高的偽劣產(chǎn)品直接影響著有關(guān)廠商和公司的信譽。（4）節(jié)能、節(jié)水、環(huán)保問題應(yīng)引起足夠的重視。噴泉的水造型是通過細部設(shè)計來實現(xiàn)的，機、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，只注意了流量、工作壓力等技術(shù)指標，忽視了流態(tài)效果這個重要因素，水造型效果差。例如：成功的超高水柱密實段長，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，噴水效果挺拔、雄偉。而目前的一些超高水柱，水柱密實段短，破裂段和霧化段

16、長，水柱直徑與噴水高度相比顯得細小單薄，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題。細部設(shè)計不合理，是技術(shù)經(jīng)濟指標差的表現(xiàn)，需要在設(shè)計階段給予解決。噴泉是耗能的景觀工程，在保障設(shè)計效果的前提下，盡可能地節(jié)約能源，這在方案設(shè)計階段時就應(yīng)該進行量體裁衣的設(shè)計。我國是一個缺水的國家，節(jié)水是基本國策，噴泉要提倡循環(huán)用水，設(shè)計時應(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、臟物沖入地下水池，水質(zhì)極易污染，搞好池水凈化，延長池水使用周期，用過的池水可以澆灌周邊的草坪、綠地，既節(jié)約了

17、用水，又有環(huán)保的功能。噴泉的種類噴泉景觀概括來說可以分為兩大類：一是因地制宜，根據(jù)現(xiàn)場地形結(jié)構(gòu)，仿照天然水景制作而成，如：壁泉、涌泉、霧泉、管流、溪流、瀑布、水簾、跌水、水濤、漩渦等。二是完全依靠噴泉設(shè)備人工造景。這類水景近年來在建筑領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，發(fā)展速度很快，種類繁多，普通噴泉分音樂噴泉、程控噴泉、旱地噴泉、跑動噴泉、光亮噴泉、趣味噴泉、激光水幕電影、超高噴泉等。噴泉中的一些新技術(shù)漂浮式：整座水景噴泉的管道系統(tǒng)全部安裝在浮箱上，所以噴泉設(shè)備的運行不受季節(jié)性水位高低的影響。漂浮式噴泉制作、安裝工藝技術(shù)性強，但維護方便，易于保養(yǎng)。在大型自然湖泊或各種人工湖中廣泛應(yīng)用。跑泉：多個噴頭，按時序控制，

18、構(gòu)成各種形態(tài)瞬時變化的水型?？梢孕纬膳軇?、跳動、波動等形狀，又可以成固定造型的噴水形態(tài)，氣勢雄偉，變化多端。水幕激光：采用特殊的入映機播放，使用的影片也是專門為水幕電影特制的影帶。由于電影的屏幕是透明的水膜，因此在電影播放時會有一種特殊的光學(xué)效果，屏幕的視覺穿透性可使畫面具有一種立體感，影片的內(nèi)容可與水面巧妙的結(jié)合，更有一種身臨其境般的奇幻感覺。設(shè)計的主要研究內(nèi)容及安排本文根據(jù)生活當(dāng)中出現(xiàn)的一些情況，以花式噴泉為研究對象，結(jié)合了大量資料及文獻，研究花式噴泉的控制問題，整理出一套可行性較高的噴泉控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)的研究內(nèi)容主要包括了噴泉的發(fā)展情況及所存在的一系列問題；噴泉控制系統(tǒng)的組成；花式噴泉的

19、控制任務(wù)和要求；花式噴泉的硬件配置以及軟件的設(shè)計，再通過仿真軟件來實現(xiàn)。在設(shè)計當(dāng)中，因花樣1出現(xiàn)故障的可能性較另外兩種花樣要大，因此在花樣1的程序中設(shè)置了報警系統(tǒng)，當(dāng)出現(xiàn)故障時，可以及時報警并斷開電源，具有更大的安全保障。設(shè)計中并未添加單步/連續(xù)程序，因為如果單步運行，持續(xù)時間太短，觀賞性不強，因而只設(shè)置了連續(xù)運行，當(dāng)按下啟動按鈕，接著選擇噴水花樣，系統(tǒng)處于連續(xù)運行狀態(tài)，直到按下停止按鈕，系統(tǒng)立即斷開電源，停止運行。第2章 方案分析主控制器方案分析方案1：使用單片機控制花式噴泉單片機的特點是控制性能和可靠性高，體積小、價格低、易于產(chǎn)品化。由于單片機具有良好的控制性能和靈活的嵌入品質(zhì)，近年來在智

20、能儀表、機電一體化產(chǎn)品、實時工業(yè)控制家用電器等各個領(lǐng)域都獲得了極其廣泛的應(yīng)用。花式噴泉的原理是利用控制器控制水泵的噴水的方式，此方案采用AT80C51系列單片機作為主控制器來控制噴泉的噴水方式。單片機的成本較低，適合用于控制小型的花式噴泉。單片機通過控制步進電機來控制電磁閥,實現(xiàn)對噴頭流量的控制, 從而使噴泉水姿、燈光色彩產(chǎn)生變化。但采用單片機控制原理，是以可控硅作為功率開關(guān)元件，由于可控硅承受過電壓、過電流的能力較差，因而不能長時間運行。方案2：使用S7-300PLC控制花式噴泉自20世紀60年代中期以來PLC產(chǎn)品在電力、冶金、化工等行業(yè)發(fā)揮了重大作用,尤其近20年來計算機和信息技術(shù)的飛速發(fā)

21、展,不斷成倍擴大的功能和成倍降低的價格,使PLC、通訊聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、過程控制軟件都獲得了長足的進步,也使PLC的廣泛應(yīng)用成為可能。PLC的優(yōu)點很多，主要包括：編程方法簡單易學(xué)；功能強、性能價格比高；硬件配套齊全、用戶使用方便、適應(yīng)性強；可靠性高、抗干擾能力強；系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量少；維修工作量低、維修方便；體積小、能耗低等。而且PLC在各個工業(yè)部門的應(yīng)用范圍都得到了擴展。此方案采用西門子300系列PLC作為主控制器。S7-300PLC是中型的PLC，它適用于各行各業(yè)，各種場合中的自動檢測、監(jiān)測及控制等。S7-300PLC的強大功能使其無論單機運行，或連成網(wǎng)絡(luò)都能實現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。S7-3

22、00PLC可提多種CPU可供選擇使用，并且體積小，功能強、可靠性高，靈活性強和可擴展性的特點通過改變噴泉的控制程序或改變方式選擇開關(guān)，就可以改變花式噴泉的噴水規(guī)律，從而變化出很多花樣，同時，PLC具有很強的自診斷功能，迅速方便的檢查出故障，縮短檢修時間，因而確?？刂葡到y(tǒng)的可靠性，穩(wěn)定性?；诒驹O(shè)計的控制要求，可采用S7-300系列的PLC來控制電磁閥，從而達到對噴頭流量的控制，產(chǎn)生各種方式的噴水花樣。方案3：使用S7-200PLC控制花式噴泉本方案采用S7-200PLC作為噴泉的主控制器來控制水泵的運行。S7-200PLC是一種小型的PLC，它有5種CPU模塊，最多可以擴展7個擴展模塊，擴展到

23、248點數(shù)字量I/O或者38路模擬量I/O，最多有30多KB的程序存儲空間和數(shù)據(jù)存儲空間。集成了6個有12種工作模式的高速計數(shù)器和兩點高速脈沖發(fā)生器、脈沖寬度調(diào)制器。本設(shè)計方案可以選擇S7-200CPU226的PLC作為主控制器，該型號的PLC共14入10出24個I/O點。從I/O點分配方面來說很適合本設(shè)計的控制要求。但是這也限制了它以后的發(fā)展，在改變噴水方式的時候很不方便，因此不利于調(diào)整。主控制器方案的選擇通過以上3種控制方式的比較可以得知：使用單片機控制噴泉，控制方式簡單，成本低，但是由于其控制性能較差，容易出現(xiàn)故障，出現(xiàn)故障后檢修不方便，且受使用時間長短的限制。使用S7-200PLC控制

24、花式噴泉，控制性能好，適用性強，系統(tǒng)設(shè)計方便，編程簡單，但由于I/O數(shù)量的限制，改動不便。而使用S7-300PLC控制花式噴泉，它具有S7-200PLC和單片機所不具有的優(yōu)點，在改動的時候十分方便，支持長時間使用，并且控制性能更強于單片機和S7-200PLC。三者相比較，使用S7-300PLC來控制噴泉顯然要好于使用單片機控制和S7-200控制，因此，本設(shè)計選取的方案為第二種，即使用S7-300PLC作為噴泉的主控制器。噴泉控制方案分析方案1：三組噴頭交替噴水此方案使用的噴頭有三組，共12個噴頭，每組4個。三組噴頭組成一定的形狀，并在PLC的控制下交替噴水，具體情況見圖2-1。圖2-1三組噴頭

25、示意圖噴泉共分為三組噴頭，通電后，在PLC的控制下，按1-2-3-2-1的順序噴水，然后1、2同時噴水，接著2、3同時噴水，再接著1、3同時噴水，最后1、2、3一起噴水，如此循環(huán)。方案2：四組噴頭交替噴水此方案共四組噴頭，除1號噴頭以外，其余三組每組的4個噴頭都由環(huán)形管道連接，因此，每次噴水，同一組的噴頭是一起噴的，具體情況見圖2-2。圖2-2四組噴頭示意圖此種方案有三種噴水方式可供選擇。按下啟動按鈕以后，如選擇第一種花樣，以1、3同時噴，2、4同時噴的方式噴水；如選擇第二種花樣，則按1-2-3-4的方式噴水；如選擇第三種，則按4-3-2-1的方式噴水。并且按下自動運行按鈕以后，可以按設(shè)定的程

26、序自動噴水。噴泉控制方案的選擇從以上2種噴水方案來看，都是很適合作為花式噴泉的噴水方式。但是，方案1中的噴水方式過于單調(diào)，只有一種方式。而方案2中一共有三種噴水方式可供選擇，按下啟動按鈕以后，再按下花樣選擇開關(guān)，噴泉則按選定的方式噴水，因此噴水的方式可以隨心所欲，較之方案一顯然更好。因此本設(shè)計選擇方案二作為噴泉的控制方案。噴泉的控制要求（1）按下啟動按鈕，噴泉裝置開始工作，按下停止按鈕，噴泉控制裝置停止工作。按下自動運行按鈕，噴泉進入自動工作狀態(tài)，（2）噴泉噴水方式由花樣選擇開關(guān)決定，現(xiàn)考慮3種噴水花樣。（3）花樣選擇開關(guān)在位置1時，按下啟動按鈕后，1、3號噴頭同時噴水，延時2秒后，2、4號噴

27、頭噴水，1號、3號噴頭停止噴水，再延時2秒后1、3號噴頭噴水，2、4號噴頭停止噴水，如此循環(huán)，直到按下停止按鈕。（4）花樣選擇開關(guān)在位置2時，按下啟動按鈕后，1號噴頭噴水，延時2秒后，1號噴頭噴水，再延時2秒后，3號噴頭噴水，再延時2秒后，4號噴頭噴水，再延時2秒后，3號噴頭噴水，再延時2秒后，2號噴頭噴水，再延時2秒后，1號噴頭噴水，再延時2秒后，2號噴頭噴水，如此循環(huán)，直到按下停止按鈕。（5）花樣選擇開關(guān)在位置3時，按下啟動按鈕后，4號噴頭噴水，延時2秒后，3號噴頭噴水，再延時2秒后，2號噴頭噴水，再延時2秒后，1號噴頭噴水，再延時2秒后，2號噴頭噴水，再延時2秒后，3號噴頭噴水，再延時2

28、秒后，4號噴頭噴水，再延時2秒后，3號噴頭噴水，如此循環(huán)，直到按下停止按鈕。第3章 花式噴泉的硬件設(shè)計硬件的選擇LC的選擇方案（1）對輸入/輸出點的選擇盲目選擇點數(shù)多的機型會造成一定浪費。要先弄清除控制系統(tǒng)的I/O總點數(shù)，再按實際所需總點數(shù)的1520留出備用量（為系統(tǒng)的改造等留有余地）后確定所需PLC的點數(shù)。（2）對存儲容量的選擇對用戶存儲容量作粗略的估算。（3）對I/O響應(yīng)時間的選擇PLC的I/O響應(yīng)時間包括輸入電路延遲、輸出電路延遲和掃描工作方式引起的時間延遲（一般在23個掃描周期）等。對開關(guān)量控制的系統(tǒng)，PLC和I/O響應(yīng)時間一般都能滿足實際工程的要求，可不必考慮I/O響應(yīng)問題。但對模擬

29、量控制的系統(tǒng)、特別是閉環(huán)系統(tǒng)就要考慮這個問題。（4）對PLC結(jié)構(gòu)形式的選擇在相同功能和相同I/O點數(shù)據(jù)的情況下，整體式比模塊式價格低。但模塊式具有功能擴展靈活，維修方便（換模塊），容易判斷故障等優(yōu)點，要按實際需要選擇PLC的結(jié)構(gòu)形式。本設(shè)計采用S7-300 CPU315-2DP的PLC。該PLC屬于中型PLC，功能強大，控制能力好，性價比高。水泵的選擇方案水泵的種類根據(jù)不同的要求，分類比較多；大致有臥式水泵和潛水泵。但都是根據(jù)各自對水泵的揚程、流量、使用的場合、能耗比、性價比等來選擇合適自己水泵。根據(jù)本文的要求，選擇采用潛水泵。因為潛水泵是放置在水下，因此不需要泵房，這樣可以降低造價。而且潛水

30、泵能耗低，體積小，重量輕，不需灌引水，使用維護及管理方便，并且達到了節(jié)約水資源的目的，具有臥式水泵所不具有的優(yōu)點，可以適應(yīng)噴泉的噴水要求。本設(shè)計采用上海申一水泵制造生產(chǎn)的QY型油浸式潛水泵。QY型油浸式潛水電泵是由充油式潛水電機與離心式水泵同軸聯(lián)接組成。符合JB/T8092-1996標準規(guī)定，產(chǎn)品取得全國生產(chǎn)許可證，經(jīng)過三十多年來不斷的改進和完善，廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)灌溉、工礦排水、水景噴泉、水產(chǎn)養(yǎng)殖，魚塘增氧、防洪排澇等領(lǐng)域。具有泵電一體，結(jié)構(gòu)緊湊；無需引水、使用簡便；雙端密封、電器保護；設(shè)計合理、性能優(yōu)良等特點。水泵的使用條件是潛水深度不超過5米；水溫不超過+40；PH值應(yīng)在5-9之間，因此，很

31、適合用本設(shè)計的要求。噴頭的選擇方案噴泉的噴頭分為可調(diào)直流噴頭、涌泉噴頭、集束噴頭、旋轉(zhuǎn)噴頭等等，種類繁多，噴出的水型也各不相同。本設(shè)計采用的是集束噴頭，該噴頭由多個直流噴頭組合而成，直射噴頭口徑大小可確定噴頭的出水量及高度，它可以作為整個噴泉的主噴（噴泉最高點），也可以由多個集束噴頭組合成不同的排列。本文采用的集束噴頭是中間小，四周大的噴頭組合方案。中間的小噴頭在同樣的壓力下，噴出的水柱較之周圍的大噴頭要高，要細，可達到最佳的視覺效果，見圖3-1。圖3-1噴頭的樣式及噴水示意圖中間部分為裝飾物。左圖為噴頭的設(shè)計方案圖，每個噴頭的設(shè)計方案都是相同的，中間4個小圓形圖案為小噴頭，外部4個大圓形圖案

32、為大噴頭；右圖為噴泉噴水方式示意圖，4個大噴頭噴出的水柱更粗更低，這樣看起來更有層次感。控制面板系統(tǒng)的控制面板圖如圖3-2所示。圖中分別是花樣選擇開關(guān)、指示燈以及啟動、停止和自動運行開關(guān)。系統(tǒng)正常運行時，顯示運行（綠燈）；停止運行時顯示停止（紅燈）；出現(xiàn)故障時顯示報警（黃燈）。圖3-2 花式噴泉的控制面板第4章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計花式噴泉的PLC控制流程圖花式噴泉的程序控制流程圖見圖4-1。圖4-1系統(tǒng)控制流程圖如圖，通電后，進入工作狀態(tài)。如按下啟動按鈕，噴泉裝置進入準備工作狀態(tài)，若不按，則回到初始狀態(tài)。接著選擇噴水花樣，共三種噴水花樣可供選擇。如不選擇噴水花樣，系統(tǒng)則只保持通電狀態(tài)。如按下花樣選

33、擇開關(guān)，噴泉按照設(shè)定的程序開始運行。如果按下停止按鈕，系統(tǒng)則停止運行，如果不按停止按鈕，系統(tǒng)則按照選擇的花樣繼續(xù)運行下去直到按下停止按鈕。模塊的選擇本設(shè)計選擇SM332作為PLC的I/O模塊，其I/O接口都是配對模塊，I為輸入、Q為輸出。用于連接電磁閥、接觸器、小型電機、燈和電機起動器?；ㄊ絿娙腎/O分配噴泉的I/O分配見表4-1。表4-1花式噴泉的I/O分配表輸入啟動按鈕停止按鈕花樣選擇開關(guān)1花樣選擇開關(guān)2花樣選擇開關(guān)3自動運行按鈕輸出花樣1報警Q1號噴頭組2號噴頭組3號噴頭組4號噴頭組的I/O地址分配簡介I/O模塊分為數(shù)字量輸入、數(shù)字量輸出、模擬量輸入和模擬量輸出4類。CPU分配給數(shù)字量

34、I/O模塊的地址以字節(jié)為單位，一個字節(jié)由8個數(shù)字量I/O點組成。擴展模塊I/O點的字節(jié)地址由I/O的類型和模塊在同一類I/O模塊鏈中的位置來決定。軟件的選用本設(shè)計采用STEP 7軟件進行編寫系統(tǒng)程序，該軟件主要有組態(tài)硬件；組態(tài)通信連接；使用編程語言編寫用戶程序；下載和調(diào)試用戶程序、啟動、維護、文件建檔、運行和診斷等功能。功能強大，很適合用來編寫噴泉的控制程序。編程軟件界面如圖4-2所示。圖4-2 軟件編程界面在FC1中編寫花樣1子程序，在FC2中編寫花樣2子程序，在FC3中編寫花樣3子程序，然后在OB1中編寫主程序并調(diào)用子程序。系統(tǒng)主程序系統(tǒng)的主程序見圖4-3。此時，系統(tǒng)處于停止工作狀態(tài)。圖4

35、-3 花式噴泉系統(tǒng)主程序是一個獨立的啟動按鈕，負責(zé)啟動自動運行。當(dāng)按下的時候，系統(tǒng)按照花樣1-花樣2-花樣3的順序循環(huán)運行。當(dāng)按下停止按鈕的時候，立即停止自動運行，改為手動選擇花樣。系統(tǒng)程序的可行性本系統(tǒng)共有三種花樣可供選擇，因此程序分為四個部分，即一個主程序，三個子程序。第一種花樣為1、3號同時得電，2、4號同時得電，因此出現(xiàn)故障的可能性較大，例如1、2號同時得電。當(dāng)出現(xiàn)此類故障的時候，的作用是報警并斷電。而且如果要改變?yōu)槠渌膰娝绞?，只需要改寫子程序，即可達到改變噴水方式的目的。本系統(tǒng)成本不高，安裝方便，因此適合于多種場所。而且噴水花樣豐富，觀賞性較強。第5章 系統(tǒng)的仿真和調(diào)試仿真軟件的

36、選用仿真PLC具有實際PLC所沒有的功能。首先，仿真PLC可以立即暫時停止執(zhí)行用戶程序，對程序狀態(tài)不會有什么影響；其次，仿真PLC由RUN模式進入STOP模式不會改變輸出的狀態(tài)；再次，在視圖對象中的變動立即使對應(yīng)的存儲區(qū)中的內(nèi)容發(fā)生相應(yīng)改變。實際的CPU要等到掃描結(jié)束時才會修改存儲區(qū)；第四，仿真PLC可以選擇單次掃描或者連續(xù)掃描；第五，可使定時器自動運行或者手動運行，可以手動復(fù)位全部定時器或復(fù)位制定的定時器；第六，仿真PLC可以對過程影像存儲器與外設(shè)存儲器的處理等。本設(shè)計采用STEP 7軟件進行系統(tǒng)的仿真，通過執(zhí)行用戶程序來檢查系統(tǒng)的功能。系統(tǒng)的調(diào)試花樣一仿真圖見圖5-1和5-2。圖5-1 花

37、樣1仿真圖a當(dāng)按下啟動按鈕后，按下花樣1選擇開關(guān)時，得電，得電，當(dāng)?shù)秒姷臅r候，和同時得電。按下停止按鈕時,系統(tǒng)斷電。圖5-2 花樣1仿真圖b當(dāng)按下啟動按鈕后，按下花樣1選擇開關(guān)時，得電，得電，當(dāng)?shù)秒姷臅r候，和同時得電。按下停止按鈕時,系統(tǒng)斷電?；?仿真圖見圖5-3和圖5-4。圖5-3 花樣2仿真圖a當(dāng)按下啟動按鈕后，按下花樣1選擇開關(guān)時，得電，得電，當(dāng)?shù)秒姷臅r候，得電。按下停止按鈕時,系統(tǒng)斷電。圖5-4 花樣2仿真圖b當(dāng)按下啟動按鈕后，按下花樣1選擇開關(guān)時，得電，得電，當(dāng)?shù)秒姷臅r候，得電。按下停止按鈕時,系統(tǒng)斷電?；?仿真圖見圖5-5和圖5-6。圖5-5 花樣3仿真圖a當(dāng)按下啟動按鈕后，按下花樣1選擇開關(guān)時，得電，得電，當(dāng)?shù)秒姷臅r候，得電。按下停止按鈕時,系統(tǒng)斷電。圖5-6 花樣3仿真圖b當(dāng)按下啟動按鈕后，按下花樣1選擇開關(guān)時，得電，得電，當(dāng)?shù)秒姷臅r候，得電。按下停止按鈕時,系統(tǒng)斷電.自動運行仿真圖見圖5-7和圖5-8。圖5-7 自動運行仿真圖a按下自動開關(guān)，得電后，當(dāng)?shù)秒姇r，得電。圖5-8 自動運行仿真圖b按下自動開關(guān)，得電后，當(dāng)?shù)秒姇r，