基于PLC的喷泉控制

1、-基于PLC的喷泉控制 可编程序控制器Programmable Logic Controller简称PLC,是一种以微处理器为根底、带有指令存储器和输入输出接口、综合了微电子技术、计算机技术、自动控制技术、通信技术的新一代工业控制装置。它能够存储和执行指令，进展位置控制、逻辑控制、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。 PLC是电子技术、计算机技术与继电器逻辑自动控制系统相结合的产物。它不仅充分发挥了计算机的优点，以满足各种工业生产过程自动控制的需要，同时又照顾一般电气操作人员的技术水平和习惯，采用梯形图或状态流程图等编辑方式，使

2、PLC的使用始终保持群众化的特点。 PLC可以用于单台机电设备的控制，也可以用于生产流水线的控制。使用者可根据生产过程和工艺要求编制控制程序。程序运行后，PLC就根据现场输入信号按钮、行程开关、接近开关或其他传感信号按照预先编入的程序对执行机构如电磁阀、电动机等的动作进展控制。关键词； PLC，喷泉，控制系统Abstract: PLC (Programmable Logic Controller) referred to as PLC, is a microprocessor-based, with instruction memory and input-output interface,

3、a bination of micro-electronic technology, puter technology, automatic control technology, munication technology a new generation of industrial control devices. It can store and e*ecution, carried out the location of control, logic control, sequential control, timing, counting and arithmetic operati

4、ons and other operations and, through digital and analog input and output, control of various types of machinery or production process. PLC is electronic technology, puter technology and automatic control system of the relay logic product of the bination. It not only give full play to the advantages

5、 of the puter in order to meet a variety of industrial process automation needs, while at the same time take care of General Electric operator skill levels and habits, using ladder or a state of flow chart editor, etc., so as to enable the use of PLC has always been maintain the popular features. PL

6、C can be used for a single control electrical and mechanical equipment, production lines can also be used to control. Users can process in accordance with requirements of the production process and the preparation of control procedures. After the program is running, PLC in accordance with the scene

7、on the input signal (button, trip switches, pro*imity switches or other sensing signal) in accordance with the procedures in advance into the e*ecuting agencies (such as solenoid valves, motors, etc.) to control the action.key word: PLC, eruptive fountain, control system目录摘 要. .1第一章 任务书 .5第二章 PLC简介

8、.72.1 PLC的应用领域 .72.2 PLC的应用特点 .9第三章 把戏喷泉设计方案 .113.1控制要求分析 .113.1.1喷泉灯工作时序图.113.1.2控制系统流程图.123.2 控制系统硬件设计.123.2.1硬件配置及说明.123.2.3I/O分配地址.133.2.4其他分配地址.133.2.5程序设计.13第四章 应用软件安装.154.1 安装S7-200设备指南.15第五章 设计心得及参考文献. 16第一章任务书 在游人和居民经常光临的场所，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、欣赏。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

9、配合，在和和谐优雅的音乐中，更使人心旷神怡，流连忘返。本人设计的是如何利用PLC控制喷泉喷水方式，产生各样的样式。一 喷泉模型喷泉模型是一种以用户需求为动力，以对象为驱动的模型，主要用于采用对象技术的软件开发工程。该模型认为软件开发过程自下而上周期的各阶段是相互迭代和无间隙的特性。软件的*个局部常常被重复工作屡次，相关对象在每次迭代中随之参加渐进的软件成分。无间隙指在各项活动之间无明显边界，如分析和设计活动之间没有明显的界限，由于对象概念的引入，表达分析、设计、实现等活动只用对象类和关系，从而可以较为容易地实现活动的迭代和无间隙，使其开发自然地包括复用。喷泉模型不像瀑布模型那样，需要分析活动完

10、毕后才开场设计活动，设计活动完毕后才开场编码活动。该模型的各个阶段没有明显的界限，开发人员可以同步进展开发。其优点是可以提高软件工程开发效率，节省开发时间，适应于面向对象的软件开发过程。由于喷泉模型在各个开发阶段是重叠的，因此在开发过程中需要大量的开发人员，因此不利于工程的管理。此外这种模型要求严格管理文档，使得审核的难度加大，尤其是面对可能随时参加各种信息、需求与资料的情况。二 把戏控制的几种模近年，喷泉模式水景把戏不断翻新，下面我们向读者介绍几种比拟新颖的喷泉模式。跑泉：计算机控制数百个喷泉点，随音乐的旋律超高速跑动，或瞬间形成排山倒海之势，或形成婉转起伏波浪式，或组成其它的水景，衬托景点

11、的壮观与活力。尤适合于江、河、湖、海及广场等宽阔的地点。层流喷泉：采用特殊层流喷头，将水柱从一端连续喷向固定的另一端，中途水流不会扩散，不会溅落。白天看去，就像透明的玻璃供柱悬挂在天空，夜晚在灯光照射下，尤如雨后的彩虹，色彩斑斓。适用于各种场合与其它喷泉相组合。鼠跳泉：一段水柱从一个水池跳跃到另一个水池，可随意启动，当水柱在数个水池之间穿梭跳跃时即构成鼠跳喷泉的特殊情趣。喊泉：有密集的水柱排列成坡型，当游人通过话筒时，实时声控系统控制水柱的开与停，从而显示所喊容，趣味性很强，适用于公园、旅游景点等，具有极佳的营业性能。时钟喊泉：用许多水柱组成数码点阵，随时反映日期、小时、分钟及秒的运行变化，构

12、成独特趣味激光喷泉：配合大型音乐喷泉设置一排水幕，用激光成像系统在水幕上打出色彩斑斓的圆形、文字或广告，即渲染美化了空间又起到宣传、广告的效果。水幕电影：水幕电影是通过高压水泵和特制水幕发生器，将水自上而下，高速喷出。雾化后形成扇形“银幕，有专用放映机将特制的录影带投射在“银幕上，形成水幕电影，当观众在观摩电影时，好似人物腾起飞向天空或自天而降，产生一种虚无缥缈和梦幻的感觉，令人神往。第2章 PLC简介1 PLC定义：PLC即可编程控制器Programmable logic Controller，是指以计算机技术为根底的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会International E

13、lectrical mittee公布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：PLC英文全称Programmable Logic Controller ,中文全称为可编程逻辑控制器，定义是:一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程.PLC是可编程逻辑电路，也是一种和硬件结合很严密的语言，在半导体方面有很重要的应用，可以说有半导体的地方就有PLCPLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编

14、制程序的存储器，用来在其部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。国际电工委员会(IEC)在其标准中将PLC定义为:可程式逻辑控制器是一种数位运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可程式逻辑控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整

15、体，易于扩大其功能的原则设计。2.1 PLC的应用领域 目前，PLC在国外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。2.1.1开关量的逻辑控制这是PLC最根本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。2.1.2模拟量控制在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量Analog

16、和数字量Digital之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。2.1.3运动控制PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。2.1.4过程控制过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制

17、系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。2.1.5数据处理现代PLC具有数学运算含矩阵运算、函数运算、逻辑运算、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比拟，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。2.1.6通信及联

18、网PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的开展，工厂自动化网络开展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。2.2 PLC的应用特点.2.2.1 PLC有以下主要特点 构造灵活，不受环境的限制，有电即可组建网络，同时可以灵活扩展接入端口数量，使资源保持较高的利用率，在移动性方面可与WLAN媲美。 传输质量高、速度快、带宽稳定，可以很平顺的在线欣赏DVD影片，它所提供的14Mbps带宽可以为很多应用平台提供保证。最新的电力线标准HomePlug AV传输速度已经到达了200Mbps；为了

19、确保QoS，HomePlug AV采用了时分多路TDMA与带有冲突检测机能的载体侦听多路CSMA协议，两者结合，能够很好地传输流媒体。 围广，无所不在的电力线网络也是这种技术的优势。虽然无线网络可以做到不破墙，但对于高层建筑来说，其必需布设N多个AP才能满足需求，而且同样不能避面信号盲区的存在。而电力线是最根底的网络，它的规模之大，是其他任何网络无法比拟的。由此，运营商就可以轻松地把这种网络接入效劳渗透到每一处有电力线的地方。这一技术一旦全面进入商业化阶段，将给互联网普及带来极大的开展空间。终端用户只需要插上电力猫，就可以实现因特网接入，电视频道接收节目，打或者是可视。 低本钱。充分利用现有的

20、低压配电网络根底设施，无需任何布线，节约了资源。无需挖沟和穿墙打洞，防止了对建筑物、公用设施、家庭装潢的破坏，同时也节省了人力。相对传统的组网技术，PLC本钱更低，工期短，可扩展性和可管理性更强。目前国已开通电力宽带上网的地方，其包月使用费用一般为50-80元/月左右，这样的价格和很多地方的ADSL包月相持平。 适用面广。PLC作为利用电力线组网的一种接入技术，提供宽带网络“最后一公里的解决方案，广泛适用于居民小区，酒店，办公区，监控安防等领域。它是利用电力线作为通信载体，使得PLC具有极大的便捷性，只要在房间任何有电源插座的地方，不用拨号，就立即可享受4.545Mbps的高速网络接入，来浏览

21、网页拨打，和观看在线电影，从而实现集数据、语音、视频，以及电力于一体的“四网合一。PLC 还有一种说法是:产品生命周期product life cycle观念，简称PLC，是把一个产品的销售历史比作象人的生命周期一样，要经历出生、成长、成熟、老化、死亡等阶段。就产品而言，也就是要经历一个开发、引进、成长、成熟、衰退的阶段。 1、产品开发期：从开发产品的设想到产品制造成功的时期。此期间该产品销售额为零，公司投资不断增加。 2、引进期：新产品新上市，销售缓慢。由于引进产品的费用太高，初期通常利润偏低或为负数，但此时没有或只有极少的竞争者。 3、成长期：产品经过一段时间已有相当知名度，销售快速增长，

22、利润也显著增加。4、成熟期：此时市场成长趋势减缓或饱和，产品已被大多数潜在购置者所承受，利润在到达顶点后逐渐走下坡路。此时市场竞争剧烈，公司为保持产品地位需投入大量的营销费用。5、衰退期：这期间产品销售量显著衰退，利润也大幅度滑落。优胜劣汰，市场竞争者也越来越少。 第三章 把戏喷泉设计方案3.1控制要求分析 本人设计的是灯光喷泉，在夜晚降临的时候，能有灯光衬托喷泉，那是另一番景象。具体要求如下； 1按下I0.0后，即可启动电源，由T40，T41组成的方波发生器开场产生脉宽为1s周期为2s的方波。 2首先最圈的灯被点亮，随着周期为2s的信号而闪烁。 3部定时器开场定时， 2s后启动c组灯泡工作一

23、次，随着周期为2s的信号而闪烁。 4随着时间的延长，3s后启动B组灯泡，并以周期为2s的信号而闪烁 54s后启动A组灯泡，并以周期为2s的信号而闪烁6)因为ABCD四组灯时间的不同步，从而使灯泡按D-C-B-A由向外点亮，前仆后继，从而实现流水效果。喷泉灯示意图:。以下为喷泉灯的时序图：控制系统流程图：启动电源D灯亮C灯亮B灯亮A灯亮流水效果3.2.5控制系统的硬件设计3.2.5.1 硬件配置控制系统中，PLC具体配置如表PLC配置说明序号名称型号 说明数量1CPU313-1AE01-0AB0CPU31312电源模块307-1E100-0AA0PS30713开关量输入模块321-1BH01-0

24、AA0SM32114开关量输出模块322-1BH01-0AA0SM32215前置连接器390-1AJ00-0AA020针型13.2.5.2 I/O地址分配控制系统中输入/输出信号具体地址分配如表开关量I/O信号一览表序号输入信号地址输出信号名称地址1工作按钮I0.1喷头和喷泉灯DQ0.13停顿按钮I0.1喷头和喷泉灯CQ0.24喷头和喷泉灯BQ0.35喷头和喷泉灯AQ0.43.2.5.3其它地址分配1定时器T37,定时2s,T38定时3S，T39定时4S2定时器T40和T41，定时1s，构成周期为2s脉宽为1s的脉冲发生器。程序设计:本人用S7-200软件编程，为了方便编程，将喷头和水下灯作为

25、一个输出对象，即喷头和水下灯是同时工作同时断开的。根据喷水控制系统的工艺要求,工作特点,环境等条件,选择合理的设计方案,喷水系统的平面布置图，见图3-1。图 3-1 喷水系统的平面布置图控制系统采用F*2型PLC作为中心控制环节,利用PLC的定时控制,计数控制以及步进控制来实现外层,一层,二层,中心层,三角层的不同时序,交替变换的喷水过程。主电路采用交流接触器来控制各层的潜水泵,外层喷水由一台7. 5 kW潜水泵拖动;一层、二层喷水分别是由一台3 kW潜水泵拖动,三角层,中心层的喷水各由一台5.5 kW的潜水泵拖动,潜水泵的技术参数见表3-1。表3-1 潜水泵的技术参数功率额定扬程水泵形式额定

26、电压额定电流绝缘等级额定转速3KW7m轴流380V7.5AE2865.5KW10m离心380V11.6AB2807.5KW15m离心380V15AB280灯光系统由三条支路组成,分别为红色灯支路、黄色灯支路、绿色灯支路,由PLC控制,自动实现灯光的变换。3.2 设计的具体步骤喷水把戏有很多形式,用 PLC 很容易实现。下面是喷水把戏一种形式的设计步骤:1) 先由一层的喷头喷水,通过定时器依次实现外层、二层、中心层三角层的喷水。其过程如图3-2所示。图3-2控制喷水流程图 2 )在所有喷头喷水20 S后, 依次将一层、外层、二层、中心层、三角层间隔10 S后停顿喷水。见图3-3。 图 3-3 控

27、制停水流程图3 )在所有喷头停喷15S后 ,通过PLC依次实现三角层、中心层、二层、外层、一层的喷水。 4 )所有喷头再次运行15 S后, 同时关停二层、中心层、三角层,只有一层、外层两层喷水,经20 S后,一层、外层同时关停, 二层、中心层、三角层再次同时喷水,这种过程重复三次。 5 )当 PLC的计数器到达3次后,外层,一层,二层, 中心层, 三角层同时喷水, 运行1分钟后完毕,系统返回。 6 )灯光系统的控制:由PLC的*1输入端作为灯光系统控制的选择按钮,当需要灯光配合时,接通*1输入端。此时可实现三路灯光的控制, 即二层,中心层,三角层任意一层喷水时,红色灯亮;一层喷水时,黄色灯亮;

28、所有的喷头喷水时,绿色灯亮。3. 3 PLC输入输出分配喷泉控制系统PLC输入输出分配图如图3-4所示。 图 3-4PLC接口输入输出分部图3.4 采用PLC控制的优点1 )PLC主机的输入、输出电源相互独立,防止了电源间的干扰,同时输入、输出采用光电隔离,提高了抗干扰能力。2 )PLC采用密封、防尘、抗震的外壳封装,可适应恶劣的工作环境。3 )PLC的部采用“监视器的电路,保证CPU可靠、稳定地工作。4 )PLC的输入、输出接口较多,便于多路多点控制。而且采用模块式构造,便于用户检修和更换模块。4 PLC控制的局部梯形图喷泉系统PLC控制的局部梯形图,见图4-1。图 4-1 PLC程序控制梯形图5 结语采用PLC来控制喷泉控制系统,有效的解决单片机控制的不稳定性,提高了系统运行的可靠性,同时利用PLC的定时功能、计数功能、步进功能,可灵活地编写,增减和修改程序。而且, PLC还具有很强的自诊断功能,迅速方便的检查判断出故障,缩短检修时间,也不需要很多配套的外围设备和大量的复杂的接线,因而大大缩短设计、施工和投产周期。第四章 PLC应用软件S7-200的安装安装S7-200设备指南 操作系统：Windows 95、Windows 98、Windows ME或 Windows 2000计算机：IB