喷泉控制系统

摘要本论文是经过对多处喷泉控制系统的观察和总结之后，对景观控制系统总体方案进行了一个设计，在分析景观控制系统具体工作过程的根底上，采用PLC为核心部件，设计画出了流程图；编制了具体程序；设计了硬件电路；并且，对硬件和软件进行了调试。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ABSTRACTThepresentpaperispassesthroughaftermanyplacelandscapescontrolsystemobservationandthesummary,tothelandscapecontrolsystemoverallplanhascarriedonadesign,intheanalysislandscapecontrolsystemconcreteworkprocessfoundation,usedPLCisthecorepart,thedesignhasdrawntheflowchart;Hasestablishedtheconcreteprocedure;Hasdesignedthehardwareelectriccircuit;And,hascarriedonthedebuggingtothehardwareandsoftware.SimultaneouslyusesPLCfixedtimethefunction,countsthefunction,stepentersthefunction,butnimblycompiles,fluctuationandrevisionprocedure关键词：人工喷泉；PLC控制技术；可编程控制器的运用KEYWORDS：Artificialeruptivefountain；PLCcontroltechnology；Programmablecontrollerutilization目录{budayin}1前言12喷泉控制系统总体方案的设计22.1可编程控制器的系统设计22.2喷泉控制系统的平面布置图32.3喷泉控制系统的工作流程图33喷泉控制系统的软件设计53.1喷泉控制系统的运行方式53.2喷泉控制系统的状态转换图73.3喷泉控制系统的梯形图3.4喷泉控制系统的I/O分配表113.5喷泉控制系统的设计程序114喷泉控制系统的硬件设计144.1喷泉控制系统的主电路144.2喷泉控制系统的控制电路155喷泉控制系统的调试165.1喷泉控制系统的软件调试165.2喷泉控制系统的硬件调试175.3喷泉控制系统的软件、硬件联合调试17总结18参考文献19致谢20作品〔软件〕使用说明书21 1前言喷泉是人工环境中最富有生命力的喷泉,它具有分隔空间、增加层次、净化空气、美化环境的作用。现代高科技把美妙的音乐、多姿的喷泉造型、五彩缤纷的水下灯光、神奇的激光图文，通过电脑有机的结合在一起，给人以音乐声响、视觉形象、色彩变换三位一体的超自然享受。随着我国人民物质生活水平的不断提高，对于精神生活的要求也在不断提高，为进一步改造环境景观，建设一个喷泉是很有必要的。随着科学技术的不断开展和生活水平的不断提高，尤其是喷泉在城市和社区环境建设中起着尤其重要的作用。当今喷泉工程和高新技术的结合正是历史开展的必然趋势，由于喷泉工程中采用了大量的高新技术，从而使喷泉效果更加绚丽多彩，婀娜多姿，令人赏心悦目、流连忘返。本次的毕业设计是一个以PLC控制为核心的喷泉控制系统的设计。这个喷泉控制系统主要是一个人工喷泉。在PLC的控制之下，喷出各种各样的水柱，给人以一种视觉上美的享受。2喷泉控制系统总体方案的设计 2.1可编程控制器的系统设计 确定控制对象确定控制对象及控制范围PLC型号选择硬件设计软件设计及模拟调试是否符合设计要求？调整硬件调整软件投入运行NNY图2-1可编程控制器的系统设计的流程图由上面的图2-1可知：在用PLC对喷泉控制系统设计时，第一要熟悉喷泉控制系统的特点和工作过程，并且归纳出工作循环图；第二要制定喷泉控制系统的控制方案，对PLC进行选择，这次根据本次毕业设计，选用的PLC是三菱FX系列的；第三是根据喷泉控制系统的具体控制要求，列出I/O分配表，对硬件和软件进行设计；第四是模拟调试，就是将设计好的程序键入PLC后，应仔细检查和验证，改正程序设计语法错误，之后在实验室里进行用户程序的模拟运行和程序调试，观察各输入量、输出量之间的变化关系及逻辑状态是否符合设计要求，发现问题及时修改，直到满足工艺流程和状态流程图的要求；第五是将模拟调试好的程序传送到PLC存储器中，接入PLC的实际输入接线和负载。2.2喷泉控制系统的平面布置图根据喷泉控制系统的工艺要求,工作特点,环境等条件,选择了一个合理的计方案,喷泉系统的平面布置图见图2-2。由图2－2知：这个人工喷泉的外观圆形，喷水的系统一共有四层。从内到外它们分别是：第一层、第二层、第三层、第四层。控制系统采用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第一层、第二层、第三层、第四层的不同时序,不同图案的交替变换的喷水过程。2.3喷泉控制系统的工作流程图由下面的流程图2-3可知：先按下启动按钮，旁边的两个小喷头就开始喷水,同时第一层的喷头也开始喷水，延时3s后，第二层的喷头开始喷水，延时3s后，第三层的喷头开始喷水，延时3s后，第四层的喷头开始喷水，延时3s后，第一层和第二层的喷头开始喷水，延时5s后，第三层和第四层的喷头开始喷水，延时5s后，第一层、第二层、第三层、第四层的喷头都开始喷水,延时4s后,第一层的喷头停喷,延时5s后,第二层的喷头停喷,延时5s后,第三层的喷头停喷,延时5s后,由此进行一个小循环系统:第一层和第三层的喷头开始喷水,延时8s后,第一层和第三层的喷头开始喷水,如此循环3次。再重新开始重复上述动作,直至拨下启动按钮,结束完一个程序,所有的喷头都停止工作。按下启动按钮按下启动按钮四层依次开始喷水四层依次开始喷水旁边喷泉开始喷水旁边喷泉开始喷水一、二层开始喷水一、二层开始喷水三、四层开始喷水三、四层开始喷水四层都开始喷水四层都开始喷水四层依次停喷四层依次停喷一层、三层喷水一层、三层喷水二层、四层喷水二层、四层喷水是否循环3次是否循环3次否是图2－3喷泉控制系统流程图3喷泉控制系统的软件设计3.1喷泉控制系统的运行方式喷水把戏具体的设计步骤:1)按下启动按钮:旁边的两个小喷泉开始喷水，如图3－1所示。左喷泉喷水右喷泉喷水左喷泉喷水右喷泉喷水图3-1控制喷水流程图2) 第一层的喷头开始喷水,依次实现第一层，第二层，第三层，第四层的喷水，间隔3s。其如图3－2所示。第四层喷水第三层喷水第二层喷水第一层喷水3s3s3s3s 第四层喷水第三层喷水第二层喷水第一层喷水图3-2控制喷水流程图3〕第一、二层的喷头开始喷水，间隔5s后，第三、四层开始喷水，如图3－3所示。第三、四层喷水水喷水喷水第一、二第三、四层喷水水喷水喷水第一、二层喷水水喷水喷水图3-3控制喷水流程图4〕四层都喷水，持续4s，如图3－4所示。四层都喷水四层都喷水 4s图3-4控制喷水流程图5〕四层逐次停喷，间隔5s，如图3－5所示。第四层停喷第三层停喷第二层停喷第一层停喷5s5s5s5s 第四层停喷第三层停喷第二层停喷第一层停喷图3-5控制停水流程图6〕第一、三层喷水，间隔8s，第二、四层开始喷水，循环3次，如图3－6所示。第二、四层喷水水喷水喷水第一、三层喷水水喷水喷水 8s 8s第二、四层喷水水喷水喷水第一、三层喷水水喷水喷水3次图3-6控制喷水流程图7〕当PLC的计数器到达3次后，系统自动返回，重新开始循环工作，直至再次按下启动按钮，完成一次循环，系统自动关闭。3.2喷泉控制系统的状态转换图3.S24S25T4Y7X1SETY23喷泉控制系统的梯形图S24S25T4Y7X1SETY2图3-7喷泉控制系统的状态转换图本次毕业设计运用的是步进指令，其喷泉控制系统的状态转换图，见图3-5。因为根据人工喷泉需要实现的功能，和运用梯形图相比拟，步进指令更适宜。由上面的状态转换图可知：状态与状态之间的转换分隔，相邻的状态具有不同的动作。当相邻两状态之间的转换条件得到满足时，就实现转换。由图3－7：先按下启动按钮，旁边的两个小喷头就开始喷水,同时第一层的喷头也开始喷水，延时3s后，第二层的喷头开始喷水，延时3s后，第三层的喷头开始喷水，延时3s后，第四层的喷头开始喷水，延时3s后，第一层和第二层的喷头开始喷水，延时5s后，第三层和第四层的喷头开始喷水，延时5s后，第一层、第二层、第三层、第四层的喷头都开始喷水,延时4s后,第一层的喷头停喷,延时5s后,第二层的喷头停喷,延时5s后,第三层的喷头停喷,延时5s后,由此进行一个小循环系统:第一层和第三层的喷头开始喷水,延时8s后,第一层和第三层的喷头开始喷水,如此循环3次。再重新开始重复上述动作,直至拨下启动按钮,结束完一个程序,所有的喷头都停止工作。3.4喷泉控制系统的I/O分配表喷泉控制系统的I/O分配表，见表1表1输入输出启动/停止按钮X1第一层喷水Y000第二层喷水Y001第三层喷水Y002第四层喷施Y003旁边小喷泉喷水Y0043.5喷泉控制系统的设计程序0 LD M80021 SETS03 STL S04 LD X0015 SET Y0046 SET S218 STL S219 OUT TO K3012 LDI T013 SET Y00014 LD T015 SET S2217 STL S2218 RST Y00019 OUT T1K3022 LDI T123 SET Y00124 LD T125 SET S2327 STL S2328 RST Y00129 OUT T232 LDI T233 SET Y00234 LD T235 SET S2437 STL S2438 RST Y00239 OUT T3K3042 LDI T343 SET Y00344 LD T345 SET S2547 STL S2548 RST Y00349 OUT T4K5052 LDI T453 SET Y00054 SET Y00155 LD T456 SET S2658 STL S2659 RST Y00060 RST Y00161 OUT T5K5064 LDI T565 SET Y00266 SET Y00367 LD T568 SET S2770 STL S2771 RST Y00272 RST Y00373 OUT T6K4076 LDI T677 SET Y00078 SET Y00179 SET Y00280 SET Y00381 LD T682 SET S2884 STL S2885 RST Y00086 SET Y00287 SET Y00388 OUT T7 K5091 LD T7 92 SET S2994 STL S2995 RST Y00196 OUT T8 K5099 LD T8100SET S30102STL S30103RST Y002104OUT T9K50107LD T9108SET S31110STL S31111RST Y003112OUT T10K50115LD T10116SET S32118STL S32119OUT T11K80122OUT Y000123OUT Y002124LD T11125SET S33127STL S33128OUT T12K80131OUT Y001132OUT Y003133OUT C0K3136LD T12137AND C0138SET S34140LD T12141ANI C0142OUT S32144RET145STL S34146RST Y004147OUT S0149RET150END4喷泉控制系统的硬件设计4.1喷泉控制系统的主电路L1L1L2L3FU0FU1FU2KM0KM1KM2FR0FR1FR2M01M1M2FR3FR4M3M4FU3FU4KM3KM4图4-1主电路主电路采用交流接触器来控制各层的潜水泵,见图4-1外层喷水由一台7.5kW潜水泵拖动;第一层至第三层用5.5kw的潜水泵,旁边的小喷泉用3kw的潜水泵。潜水泵的技术参数见表2。主电路的控制是采用PLC去控制交流接触器的线圈；用交流接触器线圈的得电与失电去控制交流接触器主触头的闭合和断开；从而去控制电动机的运转与停止；用电动机来带动水泵喷水。4.2喷泉控制系统的控制电路图4-2PLC接口的输入、输出控制电路的接线方法如图4-2所示。输入局部：系统的启动按钮接在PLC的X1上。输出局部：Y0~~Y5，分别接交流接触器的线圈，用线圈的得电与失电，去控制交流接触器触头的动作；再用交流接触器触头的闭合和断开，去控制各个喷水泵的工作。由于学校里的实验设备和实验器材有限，所以本次的毕业设计借用学校里的一个PLC来控制一块电子模版，用一块装有发光二极管的电子模版来模拟一下人工喷泉的工作过程，用3mm的发光二极管的亮灭来代替喷泉喷出的水柱。具体的控制电路，见图4-3。在3mm的发光二极管旁串接了一个2K的电阻。图4－35喷泉控制系统的调试5.1喷泉控制系统的软件调试在整个系统的软件调试过程中,出现了一些问题。一开始设计是四层的灯依次亮起，可是在运行时，所有的灯都亮了，不会灭，觉得好奇怪，认为用了常闭的T计时，等时间一到的时候，应该灭了。仔细翻阅书本后，才得知，原来在一开始的时候用了SET〔置位〕，就必须用RST〔复位〕才能使原来的灯熄灭。还有，为了简化程序，在有些地方能防止出现使用进栈，出栈的就尽量避开。还有就是在循环过程控制中也出现了一个问题。第一遍执行程序时，通过计数器C0能够循环三次；当第二遍执行程序时，只循环一次就转换到下一个状态去了。经过我仔细地观察，发现在第二遍执行程序时，计数器C0中的数据还是3，并没有复位。原来我忘了对计数器C0进行复位，才造成上面这一种情况的。对计数器C0添上复位语句之后，软件就能按照预先编制好的程序顺。5.2喷泉控制系统的硬件调试在焊接发光二极管时，一定要把管脚的正负极分清楚，还有就是外加5V直流电源给发光二极管，一定要串接一个适宜的电阻为限流保护和限压保护，以免烧坏发光二极管。在选择电阻时，不仅要考虑它的阻值，而且还要考虑它的功率。因此，我这次在3mm的发光二极管旁串接了一个2K的电阻。我把全部的发光二极管都焊接好之后，用万用表对电路板仔细检查了一遍，看看电路有没有接错。然后，用5V直流电源接上去，看看发光二极管能否亮。其中有两只发光二极管没亮，我检查了之后，才发现：有两只发光二极管的管脚，焊点松动了。就用电烙铁再焊了一遍，再接5V直流电源去试时，全部的发光二极管都亮了。5.3喷泉控制系统的软件、硬件联合调试把程序输入PLC后,再把做好的硬件模块接到PLC上。按下启动按钮，发现程序执行了一段之后，不能执行了，我对软件检查了之后，才知道：由于自己的粗心，把程序输错了。修改之后，我再次按下启动按钮，看见在硬件电路中有几只发光二极管一直没有亮，我去检查了之后，才发现：是由于焊接的不牢固或在以前的焊接过程中发生了虚焊，焊点松动了。我就再次用电烙铁把它们焊接牢固。等到焊完之后，我又对整块硬件电路板仔细检查了一遍，看看还有没有焊的不牢靠的点。等到检查完之后，我又重新接上电源，按下启动按钮，发现硬件电路能够按照程序的变化而正常工作了。总结随着我国人民的生活水平的不断提高，城市建设越来越被人们所关注。景观设计师逐渐从风景园林设计、城市规划设计、建筑设计等行当中独立出来，成为一种新的职业。比起大刀阔斧的城市规划，景观设计师的功力在于城市环境的精雕细啄。人工喷泉是城市景观中最典型的代表作品之一。本人此次做的人工喷泉，是经过对多个旅游地人工喷泉的仔细观察，总结而设计出来的。能给人的视觉系统带来一种更加美的享受。此次，本人设计的这个人工喷泉系统是运用PLC为核心来自动控制的。PLC开展至今，其用户PLC程序开发系统已经成为PLC系统中不可缺少的组成局部。本论文的以上几章介绍了PLC程序开发系统的具体研制过程及相关的系统建模技术和实现技术。整个开发过程遵循IEC61131-3国际标准，采用面向对象方法，着重系统模型建立以及编辑模块、编译模块的设计和实现。就论文所做的研究工作，总结如下:(1)研究了PLC程序开发系统的根本流程及相关技术，讨论了PLC程序开发系统应满足的根本功能及软件的设计原那么。(2)完成了PLC程序开发系统的整体框架设计，规划了本系统的组成模块框架设计，规划了本系统的组成模块,以及各模块之间的关系。选取C十十Builder作为开发工具，并利用STL中的List存储程序的数据结构。(3)采用符合国际标准的梯形图语言作为编程语言，按照梯形图层次关系，设计出功能强大且操作简单灵活的图形化PLC程序编辑模块。(4)完成了PLC程序编译模块的设计，在实现过程中采用了合理的编程方法和技术手段，大大提高了目标代码的执行速度并节约了很多内存空间。通过这几个月来的毕业设计，使我对可编程控制器的工作原理有了更加深入的了解，以及它的编程方法和其在自动控制方面的应用。尤其是在控制电路的接线方面。在外部电路的设计中对电路板的制作更加熟练，对元气件的识别更加容易，焊接工艺水平到了一个新的高度。在做毕业设计的同时，我还查阅了许多关于人工喷泉和PLC方面的书籍。不仅学到了许多以前在课本上没见过的知识，而且还增加了自己的艺术情操。这三个月的毕业设计，对于本