智能建筑花样喷泉控制系统设计.doc

毕业设计分类号：江苏建筑职业技术学院毕业设计说明书智能建筑花样喷泉控制系统设计学院名称：建筑设备与市政工程学院专业名称：建筑电气工程技术班 级：建电13-1姓 名：朱锦涛学 号：1350253135所在团队：指导教师及职称：张刚讲师答辩委员会主任：主答辩人：论文（设计）提交日期： 2016 年 1 月 19 日江苏建筑职业技术学院毕业设计（论文）独创性声明及使用授权声明毕业设计（论文）独创性声明本人郑重声明：本人所呈交的毕业设计（论文）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。本人承担本声明的法律责任。毕业设计（论文）作者签名： 日期： 毕业设计（论文）使用授权声明 本人完全了解江苏建筑职业技术学院有关保留、使用毕业设计（论文）的规定，学校有权保留毕业设计（论文）并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸质版。有权将毕业设计（论文）用于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆被查阅。有权将毕业设计（论文）的内容编入有关数据库进行检索。有权将毕业设计（论文）的标题和摘要汇编出版。保密的毕业设计（论文）在解密后适用本规定。毕业设计（论文）作者签名： 日期： 导 师 签 名： 日期： 江苏建筑职业技术学院中文摘要在游客和居民如公园、广场、旅游景点以及许多著名的建筑经常出没的地方，往往建立一些喷泉供人娱乐和观赏。按照一定的规则变化这些喷泉，如果再搭配五颜六色的灯光，在一个和谐、优雅的音乐，可以让人找到赏心悦目、流连忘返。随着我国可编程控制器的飞速发展，对喷泉控制的要求也越来越高，使越来越多的需要可编程控制器实现控制部分。采用PLC控制的喷泉，使用方便，运行可靠，控制方案设计简单。梯形图编程的使用方法，让设计清晰，易于编程。如果需要改变图案和喷水的时间，设计不需要做大的调整，只要对相应的控制程序修改，控制目的就可以实现。本设计是有关如何使用PLC来控制喷泉，产生各种款式，并给出了喷水图案的花式喷泉、选择西门子PLC作为控制器、五种喷型的PLC 下的分布I/ O接口、外部接线图的设计和PLC梯形图的控制。关键词: PLC;喷泉;控制系统AbstractIn places frequented by tourists and residents, such as park, square, tourist attractions, and many famous buildings, often build some fountain for people entertainment, viewing. These fountain water according to certain rule change pattern, if again to match the colorful lights, in a harmonious and elegant music, can let a person find the scenery pleasing to both the more, linger. With the rapid development of the programmable controller in our country, to fancy fountain control requirements also more and more high, make more and more need programmable controller to realize control part. Using PLC control fancy fountain, is easy to use, reliable operation, simple control program design etc. Use method of ladder diagram programming, can make a design clarity, easy programming. If need to change the pattern and the time of spray, design does not need to make a big adjustment, as long as the control program for the corresponding modification, control purpose can be realized. This design is about how to use PLC to control water fountains, produce all kinds of style, and presents a fancy fountain of the water spray pattern, select the Siemens PLC as controller, the distribution of the five kinds of spray pattern under the PLC I/O interface, the design of the external wiring diagram and the control of PLC ladder diagram.Key words： PLC；eruptive fountain；control system目 录1 绪论31.1 课题研究背景31.2 课题现状31.3 课题所用设备42 系统控制方案的确定52.1 喷泉概述52.2 喷泉规模的设计和分布72.3 系统实现的控制功能92.3.1 PLC控制花样喷泉运行要求92.3.2 喷泉的运行流程图102.3.3 喷泉的运行过程113 系统设计123.1 PLC的简介123.1.1 PLC的定义123.1.2 PLC的发展过程123.1.3 PLC的结构与产品133.1.4 PLC的特点163.1.5 PLC的功能173.2 喷泉控制原理183.2.1 喷泉控制原理183.2.2 水泵的选择183.2.3 喷头的选择203.3 花样喷泉PLC控制输出输入点分配表223.4 花样喷泉PLC控制梯形图233.5 程序调试与仿真324结论38参考文献391.花样喷泉硬件接线图40致 谢411 绪论1.1 课题研究背景随着城市化进程的加快，花样喷泉随处可见如广场、建筑、小区等。花式喷泉的人工小气候，在炎热的夏天有加湿和冷却效果;也为溶解氧，对水的自净能力有所提高，以防止水体变臭变脏。人们经常看到按照一定的规律改变的喷泉，景色迷人;花式喷泉操作的灵活性是评价花式喷泉的关键，与其密切相关的是花式喷泉控制系统。花式喷泉可以根据自己的设计，设计出各种花样数，加上灯光，可以给人良好的视觉享受。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，完全控制潜水泵的间歇式工作，实现各种花式喷泉，但在实践中，控制系统具有以下缺点：由于可控硅承受的电压和过电流能力差，所以不能长时间运行;需要分配更多的保护电路;程序添加，修改和监控的操作不灵活;可怜的抗干扰能力;功率因数低等等。为了有效地解决上述问题，以保证控制系统的正常操作，我们就可以使用PLC控制。因此，PLC控制花式喷泉系统的设计可以促进喷泉行业的发展，扩大PLC在自动化控制领域的应用，对经济和理论研究有一定的价值。1.2 课题现状近年来，中国经济的不断发展，物质生活水平的提高促使人们迫切追求更高的生活享受，所以大大小小的公园都在新的城市规划中如雨后春笋般涌现，这其中将建立一些喷泉供人观赏休闲。这些喷泉按照一定的规则改变喷型，如果再加上五颜六色的灯光、优雅和谐的音乐，令人愉快。PLC控制花式喷泉是作为一个领导者，以其简便的操作方法和华丽的视觉效果受到人民的好评。并利用PLC设计花哨的喷泉，熟悉PLC编程及调试方法，了解更多关于PLC的I / O接口。进一步熟悉编程指令的定时偏移的应用，学习基本实验装置和PLC编程及其他集成的应用程序。巩固和深化了对PLC编程控制器的理解和应用。1.3 课题所用设备花式喷泉由西门子编程软件进行PLC编程的设计，采用PLC，与按钮、开关、电源电路、软件和硬件的组合，以使系统可以实现花模式喷泉的各种变化和控制模式。本设计选择的S7-200作为控制器，PLC S7-200系统是一个紧凑的可编程控制器，它能够满足各种设备的自动化控制的要求。使用的范围可以从替代中继到更复杂的自动化控制的简单的控制被覆盖，其应用领域非常广泛。2 系统控制方案的确定2.1 喷泉概述喷泉是由人工或天然泉水游泳池建造而成，以喷洒美丽的水景，供人观赏。喷泉是园林的重要组成部分。在现代园林，除了植物景观，景观喷泉也非常重要，它不仅是一种水景艺术，反映了动态和静态相结合，形成了明快活泼的气氛，供人欣赏的美。与此同时，喷泉还可以增加负离子含量的空气，净化空气，增加空气湿度，降低环境影响的温度，故受到人们的喜爱。有许多种喷泉，可分为以下几种：（1）常见的观赏喷泉是由各种花型图案，它是一个固定的喷泉。（2）喷泉和雕塑的组合是风景的组合物。（3）水雕塑包括人工、机械制造的各种形态的大水柱。（4）自动控制喷泉利用电子技术，根据水、光、声、色等设计过程控制，形成一个奇特的、不断变化的环境。（5）其他类型除上述类型以外还有高喷泉、旱喷泉、二叠喷泉、音乐喷泉、跑泉和跳泉等，也可以通过喷雾形成了独特的功能。喷泉喷嘴是喷泉艺术的主要工作部件。它把具有一定压力的水，通过该喷嘴的形状后，以形成一个辉煌飞溅，喷射在水的表面上。各种不同的喷嘴组合配置，可创造数千个水景，令人振奋、兴奋、奇妙的艺术效果。许多种喷泉喷嘴根据不同的结构形式，可分为反射，旋转，水膜，吸入，各种雾化;按照水花形状可以被归类为蒲公英、牵牛花、蘑菇、冰塔、尾巴等多种样式。随着光、电、声、自动控制装置在喷泉中的应用，音乐喷泉、激光喷泉、间歇喷泉开始形成，丰富了喷泉的样式，也丰富人们在视觉和听觉的双重感受。我国著名的喷泉像北京圆明园喷泉，现代的北京天安门广场上的喷泉和国庆节在天安门广场上的临时喷泉都非常宏伟，换得了中国和外国游客的掌声。喷泉本是一个自然景观。在花园里的喷泉，通常用于园林绿化的需要，喷水装置构造带有装饰。喷泉可以湿润周围的空气，减少粉尘，降低温度。微小水滴的喷泉与空气分子碰撞能产生大量的负氧离子。因此，喷泉有利于改善城市面貌，提高了居民的身心健康。喷泉是一种水或其他液体通过一定的压力，通过喷头的组合的形成一定形状，提供水压力通常为泵。现代城市有非常广泛的喷泉。随着规模和水压的变化，喷泉或高或低，或珍珠色或雾。可分为以下7种：（1）普通喷泉就有几个固定花式，操作简单，光、水和光开关通过电源中断来控制喷泉。一般用于早期的产品或仅用于装饰喷泉，设计简单，只有单个的效果。（2）普通程控喷泉根据若干种喷嘴系统，在控制器程序编译多个控制程序，通过可编程控制器池发送控制信号，以控制低电压继电器，由中继交流接触，用于控制一个水泵，使喷水图案和光有几个可选择的样式的变化，这种控制系统还可以使用多个时间继电器，同步控制器，或PLC与PLC人机界面的选择。普通喷泉成本低，档次低，效果并不理想，这是一般用在中小型喷泉。（3）跳跳喷泉是高科技喷泉，形成了水螺柱半透明的冰柱、在空中飞行的字符串、轻舞飞扬、不溅不散的水景。如果是一对跳跳泉，可实现跳短错位，让人眼花缭乱。如果有两个以上的安装，该程序还可以增加追击，跟踪等功能。（4）游戏喷泉是一个互动式喷泉，人们可以融进各种喷泉活动，如通过彩虹形成的输水隧道 - 彩虹飞渡迷宫；泉水迷宫组成的矩阵;还可以实现水炮射击目标；通过接收器、呼喊声来控制喷泉水柱的水型。通过触摸水流改变其方向颜色，产生雾状水、泡沫、甚至跳出球等奖品的喷泉，给人们带来轻松的心情。因为这种反应是不稳定的，增强了娱乐和参与，为游客带来了美妙的乐趣。（5）水珍珠喷泉利用特殊的声波，水变成了球状的喷淋装置和全频段的高速闪光视觉残像的产品：海水珍珠可以在1秒内连续喷出50-60珠，使用特殊的宽频高速闪存水滴悬浮在中这一奇怪的景象。这个全频高速闪光灯与普通闪光灯不一样，它可以高速闪光，似乎与室内采光和自然光之间没有什么区别。海水珍珠是由普通水不同，它不仅是一个单独的空间装饰，而且在喷泉设施使用水的视觉、触觉效果，给人们提供了艺术性和观赏性。水珠的尺寸根据安装在不同的地方不同的目的改变喷雾形状。（6）跑泉跑泉是布置在多个一线排列的喷嘴上，使用安装在每个喷嘴喷泉PLC程序专用电磁阀控制电磁阀的开关，10 20个喷嘴电磁阀一起用水，3-6的喷嘴为一个组，当一组一组的喷嘴关闭，快速循环操作的运行动态喷泉前形成喷嘴口。使用该程序还可以制成喷泉跳波运动，有鼓励人进步的作用。（7）摇摆泉摇摆泉泉一般由多个摇摆机和两组喷射管和对称的喷射管上的喷嘴构成，摇摆机通过控制两组管的旋转，对管水柱喷出有速度控制，形成如“翅膀”、 “喜洋洋”等水平、垂直和对角线、33摇摆式喷泉，它让人就像置身于虚幻的仙境，给人们心旷神怡的感觉。2.2 喷泉规模的设计和分布该喷泉俯视图为正方形，其占地面积S等于100平方米；其喷射范围的俯视图是圆形，半径R为4.5m。图2.1中，由5种不同的水柱构成了喷泉。其中1是大水柱所在的位置，其水柱较大，喷射程度较高；2所示中水柱所在的位置，由六支中水柱均匀分布在2的圆（r=2m）的轨迹上，水量比大水柱的水量小，其喷射高度比大水柱低；3表示小水柱，它由150支小水柱均匀分布在3（r=3m）的圆的轨迹上，其水柱较细，其喷射高度比中水柱略矮；4和5为花朵式和旋转式喷泉，各由19支喷头组成，均匀分布在4和5的圆（r=4m）的轨迹上，其水量压力均较弱。喷泉概况平面图如图2.1所示：图2.1 喷泉概况平面图该喷泉的回水池俯视图为圆形，与喷泉喷射范围俯视图为同心圆，且半径相等。回水池的深度为2m。该回水池由1个半径为100cm的圆水池和3个有效宽度为50cm的圆环水池组成，且各个水池之间相通，连接池宽度为50cm，3个圆环水池的半径分别为2m、3m、4m。图2.2 圆形水池平面图回水池上方由金属栏嵌入式覆盖。大水柱喷头的内径d=50mm，中水柱喷头的内径d=30mm，小水柱喷头的内径d=20mm，花朵喷泉和旋转喷泉的内径d=30mm。大水柱高度h=5m，中水柱高度h=3m，小水柱高度h=2m，花朵喷泉和旋转喷泉的喷水高度h=1m。2.3 系统实现的控制功能2.3.1 PLC控制花样喷泉运行要求（1）按下启动按钮，喷泉进入运行等待状态。（2）步进/连续操作模式按钮按下的喷泉，默认为连续操作模式（3）按喷泉喷射循环模式的按钮，喷泉开始运行，每6S变个花样。在连续操作中，水的喷雾图案将继续流通，在单一步骤的操作中，水的喷雾图案仅运行一个周期。立即按任何其他循环模式按钮，喷泉需进行完此项花样后才进入该选中模式（4）按停止键，喷泉停止运行。2.3.2 喷泉的运行流程图喷泉的运行流程如图2.3所示：图2.3 喷泉的运行流程图花样一：大水柱喷射花样二：中水柱喷射花样三：大水柱、小水柱和花朵式水柱喷射花样四：中水柱和旋转式水柱喷射花样五：大水柱和中水柱喷射花样六：小水柱、花朵式水柱和旋转式水柱喷射花样七：中水柱和花朵式水柱喷射花样八：所有水柱喷射2.3.3 喷泉的运行过程按下启动按钮，首先大水柱开始喷射，直射天空；6s后，大水柱消失，紧接着中水柱继续喷射；最后所有水柱喷泉一齐迸发。整个过程分为8段，每段6s，且自动转换，全过程为48s。当选择循环模式，花样选择开关置于1时，其喷泉水柱的动作顺序如下：12（1+3+4）（2+5）（1+2）（2+3+4）（2+4）（1+2+3+4+5）1，周而复始，直到按下停止按钮，水柱喷泉才停止工作；当选择单步模式时，喷泉水柱的动作只运行一个循环。花样选择开关置于2时，其喷泉水柱的动作顺序如下：12（2+4）（2+5）（1+2）（2+3+4）（1+3+4）（1+2+3+4+5）1。花样选择开关置于3时，其喷泉水柱的动作顺序如下：12（1+3+4）（1+2）（2+5）（2+3+4）（2+4）（1+2+3+4+5）1。花样选择开关置于4时，其喷泉水柱的动作顺序如下：12（1+3+4）（2+5）（1+2）（2+4）（2+3+4）（1+2+3+4+5）1。 其中1代表大水柱，2代表中水柱，3代表小水柱，4代表花朵式水柱，5代表旋转式水柱。3 系统设计3.1 PLC的简介3.1.1 PLC的定义可编程序控制器PC（Programmable Controller）又称可编程序控制器PLC（Programmable Logic Controller），是计算机技术相结合于传统的继电器控制技术的产品，是开发在顺序控制器和基于模型控制器的微电脑控制器，是一个微处理器为核心进行的专用计算机的数字控制。它利用微处理器的优势不只是能够满足各种工业领域的实时控制的要求，还要考虑现场的电气操作和维护人员的技能和习惯，放弃表达普通计算机的计算机编程语言形式，是一种独特的形式其下面的继电器梯形图基于图像的编程语言和模块化软件结构，使用户程序编制清晰、直观、易学、调试和检查故障都非常方便。 PLC已成为现代工业控制三大支柱（PLC、CAD / CAM和机器人）之一，它由于可靠性、较强的逻辑能力强、体积小、网上的变更控制程序、远程通讯联网功能、方便与电脑的接口、模拟控制、告诉计数和位置控制和高性能模块等优异性能，逐渐取代了传统的继电器（由大量的中间继电器，时间继电器，计数继电器组成）在工业、机械、化工、，石油、冶金、电力、轻工、电子、纺织、食品、交通运输等行业的应用。PLC的应用深度和广度已经成为一个国家先进水平的重要标志之一。3.1.2 PLC的发展过程第一阶段： PLC初问世功能简单，只能执行逻辑运算，计时，计数和其它功能，分离元件是其硬件的重要组成，使用磁芯存储器的存储器，存储容量大约2KB，一个PLC只能更换200300继电器，没形成所述编程语言。第二阶段：集成电路技术集成电路技术的发展以及微处理器的产生促使PLC技术得到了较大发展。第三阶段：单片机的问世第四阶段：超大规模集成电路技术第五阶段：RISC芯片在计算机行业的大量使用3.1.3 PLC的结构与产品PLC和一般微计算机是基本相同的，也由硬件系统和软件系统的两部分组成。 PLC的硬件系统由微处理器（CPU），存储器（ROM，EPROM），输入输出（I/ O）部分，功率器件，编程器，I / O扩展单元和其他外围设备。每个部分连接到所述总线（总线，控制总线，地址总线和数据总线）。PLC软件系统是各种程序，用于由PLC的集合，通常可分为系统程序和用户程序两个部分。系统程序是每个PLC产品的必须被包括一部分，直接由厂家制造，用于控制可编程控制器本身的操作，并在系统程序被固化在EPROM中。用户程序是由用户根据该程序的控制需要写入。硬件系统和软件系统，以形成一个完整的PLC系统中，它们是互补的，不可缺少。PLC硬件结构简图如图3.1所示：图3.1 PLC硬件结构图按照PLC的硬件结构，PLC可以分为整体固定I/O式PLC、基本单元加扩展式PLC、集成式PLC、模块式PLC、分布式PLC5类。此外，还有一种按照PLC的规模进行分类的常用分类法，介绍如下。所谓的PLC规模最多指PLC可以控制的I / O点和用户程序存储容量的最大数量。一般说来，I / O点数的增加可以对PLC来说可以更复杂的控制对象，更大大的系统。同样地，I / O的数目的增加，以确保使用性能，CPU的处理速度也应提高，用户程序存储器容量也增大，以及其他功能将得到加强。即使对于生产厂家不同的PLC，由于竞争需要，I / O点的相同的PLC主要性能指标都没有太大差异。因此，它可以反映不同类型的PLC之间的性能差异。根据规模，PLC可以分为小型、中型与大型三种。（1）小型PLC根据通常习惯，可控制的最大I/O点数小于256点的PLC称为“小型PLC”。小型PLC一般采用整体固定I/O式或者基本单元加扩展式的结构，用户程序存储器容量通常在8000步以内，PLC的辅助继电器、定时器、计数器、数据寄存器数量相对较少，应用指令、功能模块的数量相对也有一定限制。小型PLC的主要特点是体积小、价格便宜，适用于机电一体化设备或自动化仪器仪表的单机控制，它是PLC应用最多的品种。（2）中型PLC可以控制的最大I/O点数在256-1024中间的PLC称之为“中型PLC”。中型PLC一般采用模块式结构，性能差距大；存储器的容量正常在16000步以上；辅助继电器、定时器、计数器、数据寄存器等数量较多；应用指令、功能模块的数量大大增多，通信能力也随之增强。中型PLC的配置灵活、功能强、特殊模块多、通信能力强，既可以满足中等复杂程度的机械顺序控制的需要，也可以进行压力、流量、温度、湿度、速度、位置等控制，或者应用于小型生产线与过程控制。（3）大型PLC可以控制的最大I/O点数在1024以上的PLC称为“大型PLC”。大型PLC均采用模块式结构；存储器的容量通常在32000步以上；PLC辅助继电器、定时器、计数器、数据寄存器等数量较多；应用指令、功能模块丰富；网络功能强大，可以构建大型PLC网络控制系统与车间自动化控制。大型PLC还具有构成多CPU系统、冗余系统的功能，可以适应高速、高可靠要求的控制场合。常用的PLC产品：1969年首先将PLC商品化并推向市场的是美国GOULD公司。随后日本、德国、法国也相继进行开发、研制，这些厂家大多已成为国际上主要的PLC生产厂家。在我国，从1974年起部分高校与研究所开始进行PLC的研制，但由于可靠性等原因，最终均为能形成真正产品进入市场。20世纪80年代中后期，国内一度出现了技术引进的热潮，当时几乎引进了国外所有著名公司的PLC生产技术并进行合作生产和销售。本主题选择的S7-200作为控制器，PLC S7-200系统是一个紧凑的可编程控制器，它能够满足各种设备的自动化控制的要求。使用的范围可以从替代继电器到更复杂的自动化控制简单的控制覆盖，应用领域非常广泛。德国SIMATIC（SIEMENS）公司的S7-200 PLC，具有以下优点：（1）A / D，D / A转换转换精度和高速度，一个模拟模块的3个A / D，1个D / A，A / D，D / A转换率高达125us，保证了系统采样，控制精度和速度的调整的基本的物质条件。其他厂商的PLC模拟量模块A / D，D /A也有 MS类的转化率，不具备必要的条件和S7-200 PLC模拟量模块的价格为300元，为同类最低，因此它具有良好的性能价格比;（2）CPU速度快，0.37us /位，丰富的指令：与浮点运算，指针运算，中断，通信响应，PID算法，PWM脉冲输出功能，存储容量大，完全适应现代控制技术，如最优控制，自适应控制，变结构控制系统等控制算法;（3）输入/输出点，响应速度快，24个输入/ 16，每个点可设置过滤参数，4个20KHz的高速计数器，2个高速输出端口，能够满足实时控制的要求;（4）通信网络能力强，具有2个232/485通信端口，可以很容易地连接到232/485/422和其他通信接口，以适应监控系统的要求;（5）可靠性高，CPU模块，输入/输出IO模块，通信模块集成度高，结构简化，易于使用。它证明了S7-200PLC可编程控制器完全能够满足花式喷泉系统的要求，并具有更好的性能。3.1.4 PLC的特点可编程逻辑控制器是一种通用的工业自动控制装置，它是基于微处理器，其实质是在工业控制中一种特殊的计算机。国内外现有的机械手臂的系统，它们控制大多数采取可编程控制器（PLC）的，特别是在为了工业机械手臂系统在更广泛的应用的现代化大容量高程度的智能要求。主要的原因是，PLC具有以下优点：(1）灵活、通用在继电器控制系统中，利用控制装置是大量继电器，整个系统是基于电气控制图的设计，由人工布线，焊接和固定组件的完成的方法，该方法是耗时费时费力。如果因为过程稍微有些变化，需要改变的电气控制系统，那么原来的电气控制系统全部拆除，重新布线，焊接，固定的工作，需要消耗大量的人力，物力和时间。可编程控制器被存储在程序来实现控制功能的存储器中，如果需要改变控制功能时，只需要在线修改程序和少量布线是可以改变的。此外，同样的可编程控制器，也可用于控制不同的对象，只要在软件的改变可以实现不同的控制要求，因此具有很大的灵活性，通用性。(2）可靠性高、抗干扰能力强对于机械手系统，可靠性和抗干扰能力是非常重要的指标，如何能在各种工作环境和条件下（如电磁干扰，耐低温，防潮，防尘，耐高温等），工作稳定可靠，故障率降低到最小，每个控制系统的发展必须考虑。现代PLC采用集成微电子器件，大量的开关动作由接触半导体电路完成，可靠度是利用继电器的机械触点无法相比。为了确保PLC可以在恶劣的工业环境可靠地工作，一系列抗干扰措施采用在设计和制造过程中，它可以在恶劣的工业应用中。(3）操作方便、维修容易PLC采用电气操作人员熟悉的梯形图和助记符功能编程，使用户可以非常方便的读取程序和写入，修改程序。对于用户来说，几乎不需要什么特别的电脑知识。工程师做好计划书非常清晰直观，操作人员短期内培训就可以投入使用。(4）功能强现代PLC不仅具有控制，定时，计数和步进等控制功能，也完成了A / D，D / A转换，数字运算和数据处理和通信网络和生产过程监控等功能。因此，它可以控制开关的量，并且可以控制模拟量;可以控制机械手和机器人群控;可以控制系统简单和复杂的控制系统;可以现场控制和远程控制。(5）体积小、重量轻和容易实现机电一体化因为PLC使用的半导体集成电路，因此具有体积小，重量轻，功耗低的特点。而PLC为专用计算机工业控制设计，该实用新型具有结构紧凑，坚固耐用，体积小，具有较强的可靠性和抗干扰能力强等优点，使得便于装载机械和设备内部。因此，变成了实现机电一体化理想控制装置。同样，可编程控制器也有其不足，在价格上比继电器控制和单片机控制高，发展潜力以在单片机差，和可编程程序控制器的一般，不同的制造商和其所属单位的产品并不通用，都是固定专用的。在软件方面，PLC采用了独特的，用指令表，梯形图，逻辑功能等编程语言面向群众，程序简单明了，以适应各种设计技术人员的习惯。尤其是梯形逻辑功能图，程序图直观，生动的动态检测效果，即使在没有一定的电脑知识也可以轻松掌握，在企业中的普及比其他工业计算机控制装置很容易。3.1.5 PLC的功能PLC是一种应用面很广、发展非常迅速的工业自动化装置，在工厂自动化(FA)和计算机集成制造系统(CIMS)内占重要地位。PLC系统主要有以下功能：（1） 多种控制功能；（2） 数据采集、存储与处理功能；（3） 通信联网功能；（4） 输入输出接口调理功能；（5） 人机界面功能；（6） 编程调试功能。PLC的重量，体积，功耗和硬件的价格已经降低，虽然软件的价格中的比例增加，但厂家为了竞争也相应地降低了价格。此外，利用PLC可以显著缩短设计，编程和生产周期，这样，总价格进一步降低。 PLC产品所面临的现场总线的发展，将是再创新，以满足工业和民用控制的更高的要求。3.2 喷泉控制原理3.2.1 喷泉控制原理喷泉控制系统由启动控制程序、比较控制程序、复位控制程序、驱动控制程序组成。通过比较控制程序实现喷泉的各种花样，通过复位控制程序实现喷泉花样的循环，通过驱动控制程序实现喷泉的喷射。3.2.2 水泵的选择泵是一种广泛的各类通用机械和设备，它广泛应用于石油，化工，电力，冶金，矿山，船舶，轻工，农业，民用和国防等行业领域当中，其在国民经济占据了重要的地位。水泵耗电量起到了积极的作用。但是，在国民经济的各个领域，因为不合理的选择，许多泵是在不合理的操作条件下，运行效率低，大量的能源浪费。因为泵的选择是不太合理，不能使用，或使用维护成本增加，经济效益低。因此，水泵节能的合理选择也具有十分重要的意义。所谓合理选用泵，是考虑泵机组和泵站的投资和运营成本等综合技术经济指标，使之具有经济，安全，适用的原则。具体而言，有以下几方面：利用流量和扬程必须符合要求的，即，所述泵的工作点常常保持在高效率的运行，以使两个电源和不容易损坏。所选水泵具有体积小，重量轻，成本低，性能好，效率高的优点。具有良好的防气蚀性能，以便减少泵房挖掘的深度，不使泵气蚀，平衡操作，使用寿命长。现在常用的喷泉潜水泵QS，QY，QX，QJ等系列。QS系列潜水泵体积小，性能可靠，机器泵入水运行的主要优点是：可靠，耐用，好用，高功率，故障少，维护成本低。流量：10-250（立方米/小时）。杨程：5-140（M）。QY系列潜水电泵QY型潜水电泵是由三部分组成，电机，水泵和密封。电动泵的上端是离心式水泵和下端是三相鼠笼垂直不同部分电动机。整个圆钢板，高效率，小于5米水的温度为低功耗马达所有的高品质是不超过40。流量：10-300（立方米/小时）。杨程：4-110（M）。QJ系列潜水泵电机和水泵直接连接，所有单位放入水中工作，具有结构紧凑，安装，维护方便，体积小，重量轻，效率高，节能等特点。工作条件1，工作介质为类似于液体的清水水或化学性质。额定扬程：150米额定流量10立方米/小时。从所需扬程，流量，水质，价格和喷泉等方面的喷泉考虑QS系列潜水泵的选择，如图3.2所示：图3.2 QS系列潜水泵3.2.3 喷头的选择喷泉喷头也被称为用铜或不锈钢的喷泉喷嘴，这是为了有金的颜色或银闪耀，使喷嘴有豪华气派。它做工精致，外形美观，结构合理，高效节能。常用的有：直流可调喷嘴，半球状的嘴，树冰淋浴，烟花喷头，喷水喷头，加气喷头，直上喷嘴等产品。(1) 大水柱喷头的选择大水柱位于中间位置，需要喷出雄壮并且喷射高度高得水柱，所以大水柱喷头选择直上喷头。直上喷嘴是一个在供水站房安装的多角度的喷嘴，喷嘴大小是一样的，喷涌的水姿态雄伟直，粗狂美观;喷嘴大小是不完全一样，喷嘴布局大小正常，喷出的水姿粗壮有力，层次分明，主题突出，是必要的大型喷泉的主喷嘴的中心。喷嘴也被称为中心喷嘴。可调节喷射方向。喷头材质：铸铜，不锈钢，如图3.3：图3.3 大水柱实物图及安装简图(2)中水柱喷头的选择中水柱位于第二层的位置，所喷出的水柱应该比大水柱所喷出的水柱稍细比大水柱所喷的水柱要低。所以我中水柱选择可调直流喷头。可调节直流喷头广泛运用在各种场合的喷水池中，并且是音乐喷泉的必备，这种喷头装有球形接头，可沿垂直方向15度进行调节。可调直流喷头可组合成各种不同花样的喷射效果，射流的高低和角度的改变，由水池形状的大小来决定。喷头材质：铸铜、不锈钢，如图3.4所示。图3.4 中水柱喷头实物图及安装简图(3) 小水柱喷头的选择小水柱喷头应该比中水柱喷头喷射高度略低，所喷水柱比中水柱略粗壮、挺拔。所以小喷头选择树冰形喷头。树冰形喷头喷水时外观具有庞大丰满，粗壮挺拔，抗风力较强的效果。喷头安装在导流筒上端与水面齐平，喷水时能将池水一起带出，形成粗大壮观的水柱。喷头材质：铸铜、不锈钢，如图3.5所示。图3.5 小水柱喷头实物图及安装简图3.3 花样喷泉PLC控制输出输入点分配表表3.1 花样喷泉PLC控制输入输出点分配输入输出输入继电器输入元件作用输出继电器输出元件控制对象I0.0SB1启动Q0.0接触器KM1M1I0.1SB2停止Q0.1接触器KM2M2I0.2SB3花样1Q0.2接触器KM3M3I0.3SB4花样2Q0.3接触器KM4M4I0.4SB5花样3Q0.4接触器KM5M5I0.5SB6花样4I0.6SB7连续花样3.4 花样喷泉PLC控制梯形图按下启动按钮I0.0，继电器M0.5得电自锁；按下停止按钮I0.1，电路断路。按下花样选择按钮I0.2/ I0.3/ I0.4/ I0.5,T37开始计时。电路默认为单步运行；按下连续花样按钮I0.6，T37时间到480时重置为1。按下花样1按钮I0.2，在一定时间内继电器M0.0得电。按下花样1按钮I0.2，在一定时间内继电器M0.1得电。按下花样1按钮I0.2，在一定时间内继电器M0.2得电。按下花样1按钮I0.2，在一定时间内继电器M0.3得电。按下花样1按钮I0.2，在一定时间内继电器M0.4得电。按下花样2按钮I0.3，在一定时间内继电器M1.0得电。按下花样2按钮I0.3，在一定时间内继电器M1.1得电。按下花样2按钮I0.3，在一定时间内继电器M1.2得电。按下花样2按钮I0.3，在一定时间内继电器M1.3得电。按下花样2按钮I0.3，在一定时间内继电器M1.4得电。按下花样3按钮I0.4，在一定时间内继电器M2.0得电。按下花样3按钮I0.4，在一定时间内继电器M2.1得电。按下花样3按钮I0.4，在一定时间内继电器M2.2得电。按下花样3按钮I0.4，在一定时间内继电器M2.3得电。按下花样3按钮I0.4，在一定时间内继电器M2.4得电。按下花样4按钮I0.5，在一定时间内继电器M3.0得电。按下花样4按钮I0.5，在一定时间内继电器M3.1得电。按下花样4按钮I0.5，在一定时间内继电器M3.2得电。按下花样4按钮I0.5，在一定时间内继电器M3.3得电。按下花样4按钮I0.5，在一定时间内继电器M3.4得电。当继电器M0.0/ M1.0/ M2.0/ M3.0得电时，大水柱接触器Q0.0得电。当继电器M0.1/ M1.1/ M2.1/ M3.1得电时，中水柱接触器Q0.1得电。当继电器M0.2/ M1.2/ M2.2/ M3.2得电时，小水柱接触器Q0.2得电。当继电器M0.3/ M1.3/ M2.3/ M3.3得电时，花朵式水柱接触器Q0.3得电。当继电器M0.4/ M1.4/ M2.4/ M3.4得电时，旋转式水柱接触器Q0.4得电。电路工作过程：(1)启动：按下启动按钮SB1，I0.0得电，继电器M0.5得电并自锁。(2)连续花样：若进行花样循环，需按下连续花样按钮I0.6，(3)花样1;再按下花样1按钮I0.2，T37开始计时。0-60s内，大水柱接触器Q0.0得电，大水柱喷出；60-120s内，中水柱接触器Q0.1得电，中水柱喷出；120-180s内，大水柱接触器Q0.0、小水柱接触器Q0.2和花朵式水柱接触器Q0.3得电，大水柱、小水柱和花朵式水柱一起喷射；180-240s内，中水柱接触器Q0.1和旋转式水柱接触器Q0.4得电，中水柱和旋转式水柱一起喷射；240-300s内，大水柱接触器Q0.0和中水柱接触器Q0.1得电，大水柱和中水柱一起喷射；300-360s内，中水柱接触器Q0.1、小水柱接触器Q0.2和花朵式水柱接触器Q0.3得电，中水柱、小水柱和花朵式水柱一起喷射；360-420s内，中水柱接触器Q0.1和花朵式水柱接触器Q0.3得电，中水柱和花朵式水柱一起喷射；420-480s内，所有水柱一起喷射。(4)花样2;再按下花样2按钮I0.3，T37开始计时。0-60s内，大水柱接触器Q0.0得电，大水柱喷出；60-120s内，中水柱接触器Q0.1得电，中水柱喷出；120-180s内，中水柱接触器Q0.1和花朵式水柱接触器Q0.3得电，中水柱和花朵式水柱一起喷射；180-240s内，中水柱接触器Q0.1和旋转式水柱接触器Q0.4得电，中水柱和旋转式水柱一起喷射；240-300s内，大水柱接触器Q0.0和中水柱接触器Q0.1得电，大水柱和中水柱一起喷射；300-360s内，中水柱接触器Q0.1、小水柱接触器Q0.2和花朵式水柱接触器Q0.3得电，中水柱、小水柱和花朵式水柱一起喷射；360-420s内，大水柱接触器Q0.0、小水柱接触器Q0.2和花朵式水柱接触器Q0.3得电，大水柱、小水柱和花朵式水柱一起喷射；420-480s内，所有水柱一起喷射。(5)花样3;再按下花样1按钮I0.4，T37开始计时。0-60s内，大水柱接触器Q0.0得电，大水柱喷出；60-120s内，中水柱接触器Q0.1得电，中水柱喷出；120-180s内，大水柱接触器Q0.0、小水柱接触器Q0.2和花朵式水柱接触器Q0.3得电，大水柱、小水柱和花朵式水柱一起喷射；180-240s内，大水柱接触器Q0.0和中水柱接触器Q0.1得电，大水柱和中水柱一起喷射；240-300s内，旋转式水柱接触器Q0.4和中水柱接触器Q0.1得电，旋转式水柱和中水柱一起喷射；300-360s内，中水柱接触器Q0.1、小水柱接触器Q0.2和花朵式水柱接触器Q0.3得电，中水柱、小水柱和花朵式水柱一起喷射；360-420s内，中水柱接触器Q0.1和花朵式水柱接触器Q0.3得电，中水柱和花朵式水柱一起喷射；420-480s内，所有水柱一起喷射。(6)花样4;再按下花样4按钮I0.5，T37开始计时。0-60s内，大水柱接触器Q0.0得电，大水柱喷出；60-120s内，中水柱接触器Q0.1得电，中水柱喷出；120-180s内，大水柱接触器Q0.0、小水柱接触器Q0.2和花朵式水柱接触器Q0.3得电，大水柱、小水柱和花朵式水柱一起喷射；180-240s内，中水柱接触器Q0.1和旋转式水柱接触器Q0.4得电，中水柱和旋转式水柱一起喷射；240-300s内，大水柱接触器Q0.0和中水柱接触器Q0.1得电，大水柱和中水柱一起喷射；300-360s内，中水柱接触器Q0.1和花朵式水柱接触器Q0.3得电，中水柱和花朵式水柱一起喷射；360-420s内，中水柱接触器Q0.1、小水柱接触器Q0.2和花朵式水柱接触器Q0.3得电，中水柱、小水柱和花朵式水柱一起喷射；420-480s内，所有水柱一起喷射。(7)停止：按下停止按钮SB2，I0.1失电，继电器M0.5失电，T37失电，水泵停止运行。3.5 程序调试与仿真调试步骤如下：（1）按下启动按钮，喷泉进入运行待命状态。（2）选择连续运行。（3）按下花样1运行模式，喷泉开始运行。当喷泉的第八个喷射花样结束后，喷泉能够自动循环。在此过程中，主要注意的是喷射花样的运行是否符合程序的设定。其余三种喷泉花样的循环方式，也可以在喷泉处于连续运行