组态软件实现花式喷泉池设计

MCGS 组态课程设计 题题 目目 花式喷泉设计花式喷泉设计 学学 号号 P 姓姓 名名 李林李林 同同 组组 人人 吴宗俞吴宗俞 张小芳张小芳 陈燕云陈燕云 张芳张芳 张跳跳张跳跳 专业班级专业班级 09 级电气工程及其自动化一班级电气工程及其自动化一班 学学 院院 电气工程学院电气工程学院 指导教师指导教师 王彩霞王彩霞 成成 绩绩 课程设计 2 组态软件实现花式喷水池控制组态软件实现花式喷水池控制 专业： 电气自动化 姓名：李林 指导教师：王彩霞 摘摘 要要 在游人和居民经常光顾的场所，如公园、广场、旅游景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。随着城市合，在和谐优雅的音乐中，更使人心旷神怡，流连忘返。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。花式喷泉是人化进程的加速，花式喷泉可以在人们周围随处可见。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。氧，有利于水体增加自净能力，起到防止水体黑臭的作用。 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。本设出各种各样的花样，加上灯光，能给人有种不错的视觉享受。本设 计讲述的是如何用组态设计喷泉喷水方式，产生各样的样式，并给计讲述的是如何用组态设计喷泉喷水方式，产生各样的样式，并给 出了花式喷泉的喷水花样。出了花式喷泉的喷水花样。 关键词关键词: : 花式喷泉，控制系统，组态软件花式喷泉，控制系统，组态软件 ABSTRACT In the visitors and residents often visit place, such as the park, square, tourist attractions and some well-known building before, often can build some fountain for people 课程设计 3 to the leisure, ornamental. The fountain according to certain rules change water spray style, if again and colorful lights coordinates, elegant music in harmony, more make people relaxed and happy, to linger over. With the acceleration of urbanization, fancy fountain can in around people everywhere. Fancy fountain is a man-made microclimate, in the hot summer can rise to humidify and cooling effect; Also for oxygen filling water, to increase water self-purification capability, rise to prevent water black smelly role. Fancy fountain of operation flexibility is the key to quality evaluation fancy fountain, and the fancy of the control system and the fountain is closely linked. Fancy fountain can according to your own design, design out all kinds of things, add lighting, can give a person has a good visual enjoyment. This design is about how to use the configuration design way water fountain, which kinds of style, and gives the fancy fountain of hydraulic pattern. Key words: fancy fountain, control system, the configuration software 课程设计 4 目录 第一章第一章 绪绪 论论.6 1.1 课题研究背景课题研究背景.6 1.2 花式喷泉的概述花式喷泉的概述.6 1.3 课题设计的目的和意义课题设计的目的和意义.7 第二章第二章 设计内容与要求设计内容与要求.8 2.1 课程设计的内容课程设计的内容.8 2.1.1 花式喷泉系统的设计要求与方案如下.8 第三章第三章 MCGS 中组态动画的设计中组态动画的设计.10 3.1 制作工程画面制作工程画面.10 3.1.1 新建工程及组态画面.10 3.2 变量的定义变量的定义.12 3.2.1 系统变量分配.12 3.3 数据对象属性设置数据对象属性设置.13 3.3.1 变量的定义.14 3.4 变量的连接变量的连接.15 3.4.1 动画连接.15 3.5 喷泉控制系统的设计程序及结喷泉控制系统的设计程序及结 果分析果分析.16 课程设计 5 3.5.1 方式五的程序：.17 3.5.2 方式五运行结果分析：.19 结论结论.19 参考文献参考文献.20 课程设计 6 第一章第一章 绪绪 论论 1.1 课题研究背景课题研究背景 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。 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。 1.2 花式喷泉的概述花式喷泉的概述 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： （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、水型和灯光的变化。 （2）程控喷泉：将各种水型及灯光，按照预先设定的排列组合进行 控制程序的设计，通过计算机运行程序发出控制信号，使水型及灯 课程设计 7 光有各种各样的变化。 （3）音乐喷泉：在程序控制喷泉的基础上加入了音乐控制系统，计 算机通过对音频及 MIDI 信号的识别，进行译码和编码，最终将信号 输出到控制系统，使喷泉的造型及灯光的变化与音乐保持同步。 （4）水幕激光喷泉：将激光器发出的激光束射在水幕喷头的水幕上， 激光束由激光控制系统编程控制，可发出多种多样的图案及色彩， 照射在晶莹透明的水膜上，形成斑斓夺目的起义效果。 （5）水珍珠喷泉：利用特殊音波将水变成球体的喷水装置和全频高 速闪光灯的视觉图像效果的产品组成。 （6）游戏喷泉：又称感应泉，喷泉水柱根据游人的动作产生反应， 而且这种应具有不确定性，是一种互动式喷泉，增强了娱乐氛围。 （7）跳跳喷泉：又名光亮泉。是一种高科技水景艺术，水形似根根 晶莹透彻地冰柱，一串串飞向空中，轻舞飞扬。 1.3 课题设计的目的和意义课题设计的目的和意义 随着我国经济的高速发展，微电子技术，计算机技术和自动控 制技术也得到了迅速发展。而随着我国城市化进程的加快和人口大 量集聚，环境越来越重要，好的环境能使心身愉快，做事效率提高。 其中喷泉可以湿润周围空气，减少尘埃，降低气温。喷泉的细小水 珠同空气分子撞击，能产生大量的负氧离子，有益于改善社区面貌 和增进居民身心健康。 课程设计 8 第二章第二章 设计内容与要求设计内容与要求 2.1 课程设计的内容课程设计的内容 本文根据生活当中出现的一些情况，以花式喷泉为研究对象， 结合资料及文献，研究花式喷泉的控制问题，整理出一套可行的喷 泉控制系统。 本系统的研究内容主要包括了喷泉的发展情况及所存在的一系 列问题；喷泉控制系统的组成；花式喷泉的控制任务和要求；再通 过仿真软件来实现。 2.1.1 花式喷泉系统的设计要求与方案如下花式喷泉系统的设计要求与方案如下 1、水池控制电源开关接通后，按下起动按钮，喷水装置即开始 工作。按下停止按钮，则停止喷水。工作方式由“选择开关”和 “单步/连续”开关来决定。 2、“单步/连续”开关在单步位置时，喷水池只运行一个循环； 在连续位置时，喷水池反复循环运行。 3、选择开关用以选择喷水池的喷水花样，14号喷水管的工作 方式选择如下： a)方式1 选择开关在位置“1”按下起动按钮后，1号喷水，延时 2s，2号喷水，再延时2s，3号喷水，再延时2s，4号喷水，再延时 2s，一起喷水，15s为一个循环。 b)方式2 选择开关在位置“2”按下起动按钮后，4号喷水，延时 2s，3号喷水，再延时2s，2号喷水，再延时2s，1号喷水，再延时 2s，一起喷水，30s为一个循环。 c)方式3 选择开关在位置“3”按下起动按钮后，1、3 号同时喷水， 延时 2s 后，2、4 号同时喷水，1、3 号停止喷水；交替运行 5 次后， 课程设计 9 再 14 号全部喷水，30s 为一个循环。 d)方式4 选择开关在位置“4”按下起动按钮后，喷水池14号水管 的工作顺序为：1234按顺序延时2s喷水，然后一起喷水3s后， 1、2、3和4号水管分别延时2s停水，再等待1s，由4321反序 分别延时2s喷水，然后再一起喷水，30s为一个循环。 e)方式 5 选择开关在位置“5” 按下起动按钮后，全部水管一起喷 水，水管同时转动，1,2 号向左转，3,4 号向右转。 5 、不论在什么工作方式，按下停止按钮，喷水池立即停止工 作，所有继电器、存储器均复位。 6 、水罐的控制：在喷水池旁边做一个水罐，用来盛水。水管 喷水后水罐水位开始下降。 7、报警装置：水罐水位降到一定程度后报警提示。 8、灯光系统的控制：实现三路灯光的控制，即任意水管喷水时， 黄色灯亮；没有喷水时，红色灯亮；所有的喷头喷水时，绿色灯亮 花式喷泉池示意图如图 2-1 所示： 图 2-1 花式喷泉池示意图 课程设计 10 第三章第三章 MCGS 中组态动画的设计中组态动画的设计 3.1 制作工程画面制作工程画面 3.1.1 新建工程及组态画面新建工程及组态画面 在MCGS组态平台上，单击“用户窗口” ，在“用户窗口”中单击 “新建窗口”按钮，则产生新“窗口0” ，如图3-1： 图 3-1 产生的新“窗口 0” 选中“窗口0”，单击“窗口属性”，进入“用户窗口属性设置” ，将“窗口名称”改为：花式喷泉控制系统；将“窗口标题”改为： 花式喷泉；在“窗口位置”中选中“最大化显示”，其它不变，单 击“确认”。如图3-2： 课程设计 11 图 3-2 用户窗口属性设置 选中刚创建的“花式喷泉控制系统”用户窗口，单击“动画组态” ， 进入动画制作窗口。 在组态软件系统中从“工具箱”中打开图库分别选择“水柱”、 “按钮”图标并自己绘制“水花”，布置画面如图3-3所示。 图3-3 花式喷泉组态画面 课程设计 12 3.2 变量的定义变量的定义 3.2.1 系统变量分配系统变量分配 在该组态工程中要用到的变量如表3-1所示 表 3-1 花式喷泉控制系统变量分配表 变量名类型注释 垂动 1数值型第一层水柱的垂直移动 垂动 2数值型第二层水柱的垂直移动 垂动 3数值型 第三层水柱的垂直移动 垂动 4数值型 第四层水柱的垂直移动 次数数值型 计数 次数 1数值型计数 大 1数值型第一层水花变大 大 2数值型第二层水花变大 大 3数值型第三层水花变大 大 4数值型第四层水花变大 定时 1数值型定时 定时 2数值型定时 定时 3数值型定时 定时 4数值型定时 定时 5数值型定时 定时 6数值型定时 定时 7数值型定时 定时 8数值型定时 定时 9数值型定时 定时 10数值型定时 定时 11数值型定时 定时 12数值型定时 定时 13数值型定时 花垂动 1数值型第一层花垂直移动 花垂动 2数值型第二层花垂直移动 花垂动 3数值型第三层花垂直移动 花垂动 4数值型第四层花垂直移动 花见 1开关型第一层花可见 花见 2开关型第二层花可见 花见 3开关型第三层花可见 花见 4开关型第四层花可见 花水动 1数值型第一层花水平移动 花水动 2数值型第二层花水平移动 课程设计 13 花水动 3数值型第三层花水平移动 花水动 4数值型第四层花水平移动 见 1开关型第一层水柱可见 见 2开关型第二层水柱可见 见 3开关型第三层水柱可见 见 4开关型第四层水柱可见 角度数值型 开关数值型 开关 1开关型 控制开关型循环单步之间的切换 闪 1开关型第一层水花闪烁 闪 2开关型第二层水花闪烁 闪 3开关型第三层水花闪烁 闪 4开关型第四层水花闪烁 水动 1数值型第一层水柱的水平移动 水动 2数值型第二层水柱的水平移动 水动 3数值型第三层水柱的水平移动 水动 4数值型第四层水柱的水平移动 长 1数值型第一层水柱变长 长 2 数值型第二层水柱变长 长 3数值型第三层水柱变长 长 4数值型第四层水柱变长 中间变量开关型 中间变量 1开关型 中间变量 2开关型 中间变量 3开关型 中间变量 4开关型 中间变量 5开关型 红灯开关型灯光控制 黄灯开关型灯光控制 绿灯开关型灯光控制 3.3 数据对象属性设置数据对象属性设置 选中数据对象，单机右侧“对象属性”按钮或直接双击该数据 课程设计 14 对象，弹出“数据对象属性设置”窗口，以对象初值设置为0，以开 关型变量单步开关为例，对象初值设置为0，对象类型选择开关型， 其他开关型数据对象设置类似，如3-4图所示。 图 3-4 开关数据对象属性 3.3.1 变量的定义变量的定义 在利用组态软件的编辑过程中，首先应定义所要用到的变量， 包括变量的描述，变量的类型，定义变量地址，选择连接的设备， 寄存器。数据变量的内容主要包括：指定数据变量的名称、类型、 初始值和数值范围，确定与数据变量存盘相关的参数，如存盘的周 期、存盘的时间范围和保存期限等。也有些是原系统内部已经定义 好的变量，如时间和日期等等，可以直接放入界面使用，并且会访 问到操作系统的时钟。 鼠标点击工作台的“实时数据库”窗口标签，进入实时数据库 窗口页面。按“新增对象” 按钮，在窗口的数据变量列表中，增加 新的数据变量，多次按该按钮，则增加多个数据变量，按“对象属 性”按钮或双击选中变量，则打开对象属性设置窗口。指定名称类 课程设计 15 型：在窗口的数据变量列表中，用户将系统定义的缺省名称改为用 户定义的名称，并指定类型，在注释栏中输入变量注释文字。本系 统中要定义的数据变量如图3-5所示。 图 3-5 变量的定义 3.4 变量的连接变量的连接 3.4.1 动画连接动画连接 以水花1为例，其动画连接如图3-6所示。 课程设计 16 图3-6 动画连接 3.5 喷泉控制系统的设计程序喷泉控制系统的设计程序及结果分析及结果分析 我做的是方式五部分所以以方式五为例说明运行策略 课程设计 17 3.5.1 方式五的程序：方式五的程序： 角度=角度+3.14/180 IF 角度=2*3.14 THEN 角度=角度-2*3.14 ENDIF IF 开关 5=1 THEN 变量 1=1 开关=0 开关 2=0 开关 3=0 开关 4=0 endif IF 变量 1=1 THEN if 中间变量 5=0 then 定时 15=定时 15+1 长 1=长 1+2 长 2=长 2+2 长 3=长 3+3 长 4=长 4+2 见 1=1 见 2=1 见 3=1 见 4=1 水动 1=!sin(角度 )*4 垂动 1=!cos(角度 )*4 花水动 1=!sin(角度 )*4 花垂动 1=!cos(角度 )*4 水动 2=!sin(角度 )*4 垂动 2=!cos(角度 )*4 花水动 2=!sin(角度 )*4 花垂动 2=!cos(角度 )*4 水动 3=!sin(角度 )*-4 垂动 3=!cos(角度 )*4 花水动 3=!sin(角度 )*-4 花垂动 3=!cos(角度 )*4 水动 4=!sin(角度 )*-4 垂动 4=!cos(角度 )*4 花水动 4=!sin(角度 )*-4 花垂动 4=!cos(角度 )*4 endif endif IF 长 1=70 THEN 长 1=70 大 1=大 1+5 花见 1=1 IF 大 1=100 THEN 闪 1=1 endif endif IF 长 2=90 THEN 长 2=90 大 2=大 2+5 花见 2=1 IF 大 2=70 THEN 闪 2=1 endif endif IF 长 3=90 THEN 长 3=90 大 3=大 3+5 花见 3=1 IF 大 3=90 THEN 闪 3=1 endif endif IF 长 4=90 THEN 长 4=90 大 4=大 4+5 花见 4=1 IF 大 4=90 THEN 闪 4=1 endif endif IF 定时 15=400 THEN 见 1=0 花见 1=0 见 2=0 花见 2=0 见 3=0 花见 3=0 见 4=0 花见 4=0 大 1=0 大 2=0 大 3=0 大 4=0 长 1=0 长 2=0 长 3=0 长 4=0 定时 15=0 IF 控制=1 THEN 次数=2 if 次数0 then 中间变量 5=0 else 中间变量 5=9