基于PLC的花样喷泉控制系统设计

目录一、 可编程控制器PLC的介绍 6(一) PLC简介 6(二) 可编程序控制器的历史发展过程 6(三) 可编程逻辑控制器的组成 6(四) 可编程控制器的特点 7(五) 可编程控制器的程序编写语言 8(六) 国内外主要PLC产品概况 8(七) 选用可编程控制系统的经济性分析 8(八) 可编程序控制器的使用领域 9(九) 目前的可编程控制器发展状况及趋势 9二、 控制方案的选择和设计 10(一) 控制方案的选择 10(二) 水泵花样组合的设计 11(三) 主控面板的设计 11三、 花样喷泉控制系统的硬件组成设计 12(一) 可编程逻辑控制器PLC的类型选用 12(二) 水泵型号的选择 12(三) 变频器型号的选用介绍 13(四) 电源的选用介绍 15(五) 开关的选用介绍 15(六) 本次设计的花样喷泉的要求 15(七) PLC控制花样喷泉的流程设计 15四、 系统的软件部分设计 17(一) 编程软件的选用介绍 17(二) 花样喷泉控制系统的程序设计思路 17(三) 花样喷泉控制系统的程序运行流程图 18(四) 喷泉自动控制系统的I/O点设计 18(五) 花样喷泉控制系统的PLC接线图设计 19(六) 外部电路设计 19(七) 花样喷泉控制系统的仿真图 20五、控制系统梯形程序图 23六、结论 29致谢 30参考文献 31摘要花样喷泉是人工环境中极富有观赏性的喷泉,普通的喷泉控制系统，存在难以修改喷泉花样、持续时间和实用性低的问题，若需修改功能，需要连同修改其线路，难以满足人民日益多样化的需求。为此需进一步建设改造环境景观，建设城市文化，提升人民满意度满足人民的精神需求。喷泉有增湿度、减尘埃、净化空气的优点，选用可编程控制器PLC组成的花样喷泉系统，不仅程序的编写十分简便，还很方便的改变系统的设计方案，如果想要改变功能，只要修改需要改变的相应控制部分程序，不必大量调整设计方案，即可实现喷泉花样根据所需要求改变的控制目的，所以选用可编程控制器PLC来实现喷泉花样变化的控制达到控制装置的功能是完全可行的。此次的设计为花样喷泉自动控制系统，以SIEMENS公司生产的S7-200系列的CPU226型PLC作为喷泉的控制器,该型号的可编程控制器具有通讯速度快、及时的特点，均可用于制造运用于各种应用环境及条件的喷水功能的花样喷泉系统，以完成所需要的工作并实现预期的操作。该系统不仅完成了由内部程序制定的自定义切换花样喷泉的花样要求，还实现了耗能低、实时性高的设计要求。经过设计基于plc和变频器的花样喷泉，加强了PLC可编程控制系统的使用能力，增强了理论与实际的联系能力和知识的综合运用能力。关键词：可编程控制器PLC花样喷泉变频器梯形图水泵编程英文摘要Patternfountainsareveryornamentalfountainsintheartificialenvironment.Thecommonfountaincontrolsystemisdifficulttomodifythepattern,durationandpracticabilityoffountains.Ifitisnecessarytomodifythefunction,itisnecessarytomodifythecircuittogetherwithittomeettheincreasinglydiversifiedneedsofthepeople.Therefore,itisobligetogoastepfurtherbuildandremouldtheenvironmentallandscape,buildtownculture,improvepeople'sdegreeofsatisfactionandanswerpeople'sspiritualdemand.Thefountainhastheadvantagesofincreasinghumidity,reducingdustandpurifyingair.ThepatternfountainsystemcomposedofPLCisnotonlyeasytoprogram,butalsoconvenienttochangethedesignschemeofthesystem.Ifyouwanttorevisethefunction,youonlyneedtohackthecorrespondingcontrolpartoftheprogramthatneedstobechanged,andyoudon'tneedtoadjustthedesignschemeinalargeamounttorealizethefountainpatternaccordingtotheneedsItisfeasibletousePLCtorealizethecontroloffountainpatternchangetoachievethefunctionofthecontroldevice.Thisdesignisapatternfountainautomaticcontrolsystem.TheS7-200seriescpu226PLCproducedbySiemenscompanyisusedasthecontrollerofthefountain.Theprogrammablecontrollerofthismodelhasthecharacteristicsoffastandtimelycommunication.Itcanbeusedtomanufacturethepatternfountainsystemwhichisusedinvariousapplicationenvironmentsandstripstoachievevariouspatternfunctions.Thecontrolsystemofpatternfountainnotonlymeetstherequirementsofautomaticconversionofwatercolumnpatternofpatternfountain,butalsomeetsthedesignrequirementsoflowenergyconsumptionandhighreal-timeperformance.ThroughthedesignofpatternfountainbasedonPLCandfrequencyconverter,theuseabilityofPLCprogrammablecontrolsystemisstrengthened,theconnectionabilitybetweentheoryandpracticeandthecomprehensiveapplicationabilityofknowledgeareenhanced.Keywords:PLCpatternfountainfrequencyconverterladderdiagramwaterpumpprogramming可编程控制器PLC的介绍PLC简介PLC是用于在产业上进行技术控制和应用设计的一种小型电控制器。可编程控制器PLC是源于Relay电控制器件控制技术，但本质上还是计算机控制的一种，是结合Relay电控制器件控制技术和计算机控制技术的各自特点和优点制成的新式控制设备，经过将多种工业技术有机的结合构成的。由于科学技术的不断变更，PLC的控制功能也在一直丰富，通过运算其内存中的程序，计时和计数运算，通过输入/输出电路实现控制器的控制，是通过A/D和D/A的相互转换来达到控制目的。二十世纪六十年代末，DigitalEquipmentCorporation公司公布了首个PLC的问世；到了二十世纪七十年代初，亚洲国家公布制造出亚洲的第一台PLC机DCS-8，这是由日本制造的首台PLC；两年后，德国也公布声称制造出了本国首台PLC。当前上世纪的继电器控制系统已基本被更换成可编程逻辑控制器，成为自动控制方面中使用最为普遍的自动控制设备。可编程逻辑控制器PLC具有功能指令多、输入输出接口多、内存大、自身带有的监控系统等特点。与继电触发器的控制系统相比，无论是价格上的经济性还是在工业环境修改功能的便利性，可编程逻辑控制器系统都显得更加经济可靠，因此目前在工业上用PLC来取代继电器控制，是一种基于继电触发器控制的控制设备。不仅工业上的使用、维修、维护较为简便，还能推动与可编程控制器配套使用的电磁阀、接触器等相当必要的外部设备的行业的发展，所以本次的花样喷泉自动控制系统的设计选用PLC达到所需功能，还能推动其他外部设备的经济发展。可编程序控制器的历史发展过程20世纪60年代，随着科学技术的不断进步，汽车的更新换代越来越快，当时的生产汽车主要由继电器、接触器组成，而汽车的换型需要设计新的电器线路，操作十分复杂且耗费时间，继电器控制系统频繁的重装，既浪费时间又费工废料，阻碍了汽车技术的快速发展。汽车制造业的行业竞争十分激烈即是推动了可编程序控制器PLC的出现。上世纪六十年代末期，美洲国家的DigitalEquipmentCorporation公司公布了世界上首个PLC的问世；两年后的七十年代初期，亚洲国家的日本公布其研制的第一台PLC的问世，这是由日本制造的亚洲的第一台PLC；之后，欧洲国家的德国也相继公布声称制造出了本国第一台PLC。直到了七十年代，PLC与微型处理器的结合使其新增加了更多功能。随着计算机技术的不断发展，可编程控制器PLC也引进了更多的功能，二十年代末随着计算机技术的飞速发展，PLC也与之结合使其在通信与运算方面的能力得到大量提升。可编程逻辑控制器的组成PLC是由微型处理器CPU、外部设备、输入输出部件、可扩展单元、电源、存储器组合而成的。如图1-1所示：图1.1PLC控制系统示意图可编程控制器的特点目前工业上的大型自动控制系统大都选用PLC控制实现自动控制，在工业上的工业环境应用更为广泛，如下列出可PLC的优点：可靠性高、抗干扰能力强评价电气控制设备的优劣是根据其可靠性的强弱。在各种工作环境能够安全稳定的工作，且具有较低的出现故障率，是研制新的更高性能控制方式的目标。为此可编程序控制器PLC选用了集成度很高的微电子器件和现代化的集成电路技术，内部电路在设计和制造的过程当中增添了更多的抗干扰方式。与使用继电接触器控制的控制方式相比，后者的工作方式选用大量的继电器接触及电路完成逻辑计算，而可编程序控制器PLC由内部电路来完成逻辑运算所需的开关，极大的节约了设备成本、电路装接和设计的人力成本，极大的降低了故障的发生率，可靠性比继电器控制更高。同时，用户也可以自行编写外部设备的自诊程序，更加提高了整个系统的可靠性。配套齐全、功能完善、适用性强目前可编程序控制器PLC在工业的使用上已经出现了更多的功能元件，大量涌现出能够适用于各种工作环境的作用模块，由于具有完整的逻辑处理运算功能，可编程序控制器适合用于各种自动控制方面的工作环境，同时通信能力的增强及运算能力的日渐加强也使得可编程序控制器PLC更多的运用到其他领域。学习使用简单便捷PLC的梯形图语言以及简单的控制指令的使用，由于梯形图语言与原本工业上所使用的控制方式所使用的图形符号差不多，使用者更加便利的编写、修改程序，因此能更快的掌握可编程序控制器PLC的使用方法这使得更多的工人选择选用可编程序控制器控制实现所需功能。系统设计的工作量小、维护方便、容易改造与传统的继电器接触器控制系统相比，后者的工作方式是先设计好电路设计图，然后按照设计图进行接线操作，过程复杂耗费大量的继电器和电线成本，浪费了大量的人力、物力和时间，并且修改功能时需要重新进行布线组装，而可编程控制器在改变控制功能时只需修改存储器内的用户程序及输入输出设备的接口接线即可，由编写程序代替了传统的继电器硬接线，减少修改功能时所需的人力成本，使维护更加方便，因此具有很大的灵活性和通用性。可编程控制器的程序编写语言PLC编程所使用的五种常用语言分别是顺序功能图、结构化文本、功能块图、指令表和梯形图。其中梯形图的元件符号与传统的工业技术上的电路图上的符号标志形状差不多，方便用户学习使用，一个可编程控制器PLC的操作功能逻辑仅需用少量的符号表达，使得编程更加快捷，因而成为使用最广泛的编程语言。国内外主要PLC产品概况当前可编程序控制器PLC多种多样，其中西门子、欧姆龙、三菱、松下、GE、A-B公司生产的PLC尤具盛名。美国的PLC产品美国威斯康星州密尔沃基市的Allen-Bradley公司生产的PLC型号多种、功能多样，其小型PLC产品有SLC500系列等，主推的大、中型PLC产品是PLC-5系列。该系列为模块式结构，CPU模块为PLC-5/10、PLC-5/12、PLC-5/15、PLC-5/25时，属于中型PLC，I/O点布置范围为256～1024，当CPU模块为PLC-5/11、PLC-5/20、PLC-5/30、PLC-5/40、PLC-5/60、PLC-5/40L、PLC-5/60L时，属于大型PLC，I/O点至多可配置到3072点。GE公司的代表产品是：小型机GE-1、GE-1/J、GE-1/P等，除GE-1/J外，均选用模块布局。GE-l用于开关量控制系统，至多可配置到112个I/O点。而GE-1/J是更小型化的产品，其I/O点至多可配置到96点。GE-1/P是GE-1的增强型产品，增添了局部功能指令（数据操作指令）、功能模块（A/D、D/A等）、远程I/O功能等，其I/O点至多可配置到168点。欧洲的PLC产品德国的西门子(SIEMENS)、AEG及法国的TI公司是欧洲出名的PLC制造商。德国的西门子的电子产品以性能精良而久负盛名。在中、大型PLC产品领域与美国的A-B公司齐名。西门子PLC主要产品是S5、S7系列。在S5系列中，S5-90U、S-95U属于微型整体式PLC；S5-100U是小型模块式PLC，至多可配置到256个I/O点；S5-115U是中型PLC，至多可配置到1024个I/O点；S5-115UH是中型机，它是由两台SS－115U构成的双机冗余系统；S5-155U为大型机，至多可配置到4096个I/O点，模拟量可达300多路；SS－155H是大型机，它是由两台S5-155U组成的双机冗余系统。日本的PLC产品日本的小型PLC在小型机领域中颇具盛名，某些用欧美的中型机或大型机才能完成的控制，日本的小型机就能够解决。在开发较繁杂的控制系统方面显著优于欧美的小型机，所以特别受用户欢迎。日本有很多PLC制造商，如三菱、欧姆龙、松下、富士、日立、东芝等，在世界小型PLC市场上，日本产品约占有70％的份额，而在中国，OMRON产品的销量居首位。我国的可编程序控制器产品目前我国的可编程序控制器市场上国产的可编程序控制器较少，其中台达、信捷、海为、丰炜在中小型可编程序控制器市场的发展较好，产品功能多且经济性高，适宜应用于各种工作环境，通信能力强、运算速度快，使世界各类设备制造厂商趋于与其合作，因而在国内乃至国际市场均占有一定的份额。选用可编程控制系统的经济性分析工业上选用可编程序控制器PLC主要有成本、设计和生产周期方面的经济性成本方面传统的继电器控制系统由大量继电器构成，需要大批的继电器且改动功能需要人力重新布线，相比之下，可编程序控制器不但具备计算机技术的简便性，还能完成继电器控制的功能，缩短了修改功能、维修和维护的时间，减低的人力成本。设计和生产周期方面企业在改造旧工业设备和设计新的生产机械设备上都会尽量缩短生产、设计周期，特别是产品更新换代日益加快的今天，更需要建造和改造出更高经济效益的生产工艺。传统的继电器控制系统是先设计好电路设计图，然后按照设计图进行接线操作，过程复杂耗费大量的继电器和电线成本，浪费了大量的人力、物力和时间，并且修改功能时需要重新进行布线组装，而选用可编程序控制器PLC进行工业控制，节省了人为设计安装电线的人力成本和设备成本，并缩短了用户修改功能的时间，因而与传统的控制方式相比有更高的经济性。可编程序控制器的使用领域可编程序控制器PLC以其程序修改方便、可控制模拟量、体积小、资金投入低、抗干扰性强、稳定性强等特点，日益取代传统的Relay电控制器件控制方式，在交通工具、机械制造、食品、化能、造纸、军工、能源、建材、钢铁、家电、轻工、交通、运输、电子、电信、采矿、石油、环保、冶金、纺织等各个行业得到广泛应用并且取得了相当可观的技术经济效益。由于可编程序控制器PLC可用于所有的工业领域且使用范围广，因而成为现在使用最为广泛的自动控制方式之一，其使用情况主要分为如下几类：开关量逻辑控制开关量就是“1”和“0”，PLC需要对采集数据和转换得到的数据进行计算，这取代了早先的控制系统，实现自动控制的工程目的，多用于对自动化的生产过程的控制。工业过程控制可编程序控制器PLC选用数模转换模块程序来处理模拟量以此来完成工业上的自动控制。其中PID调节是自动控制系统中应用较为广泛一种方法，广泛应用在冶金等重要工业环境。运动控制可编程序控制器PLC能够用于控制运动，经过电机控制模块的移动，可编程控制器PLC可以在机床加工行业实现机床的运动控制，目前已经普遍运用于各种车床加工的各种场合。目前的可编程控制器发展状况及趋势当前可编程序控制器的发展状况随着时代的不断发展，科学技术的不断创新，促使了可编程序控制器的快速发展。现如今的可编程序逻辑控制技术功能逐渐丰富、功耗和体积减小、容量增加、成本降低、可靠性提高，二十世纪末期，由于计算机技术以及人机交互技术的快速发展，使可编程序控制器的通信能力以及运算能力日渐加强，并且多种外部设备的问世和发展也使得可编程序控制器在功能上日益趋于完善，因而成为工业上用于实现自动控制功能最为广泛的控制方式。现代PLC的未来发展方向：A.数据运算能力更快更强、功能模块更多：近年来PLC商家的竞争日益激烈，要使其能在竞争中胜出必然需要在运算速度和功能形式及兼容模式上有所领先，因此未来的PLC必然在此方向上发展的更加迅速。B.网络化、更高兼容性和更多功能：当前不少可编程序控制器朝着DCS系统的功能进行发展，而日渐网络化和逐渐增强的通信能力是可编程序控制器得以快速发展的一个重要方面，不仅可连接多个PLC和输入输出模块，还能连接工业计算机、以太网、MAP网等，构成一个更加完整、智能、方便的自动化控制系统。控制方案的选择和设计控制方案的选择很久以前人们用石头堆砌用于储存雨水用以饮用和其他生活使用，随着文明的发展，人们在石头水池的满足已经不仅仅局限于日常使用，更需满足人们的外在美感需求，因此更多各种形状的石头水池的出现使其意义更加丰富。到了文艺复兴年代，人们通过建造形状各异的喷泉表达人的赞扬，因而当时的喷泉得以蓬勃发展。时至今日随着科学技术的不断发展，喷泉技术至今仍然在不断发展。目前主要用于实现花样喷泉技术的方案有如下两种：设计基于单片机的花样喷泉自动控制系统传统的花样喷泉控制系统的设计广泛使用单片微控制器进行自动控制，单片微控制器就是集成多个模块在一起构成一个微型计算机，然而经受过电压过电流的能力较差不能长期运转，若选用单片机进行花样喷泉设计还需设计更多的外设保护电路以此提高总体抗干扰性，且单片机的程序设计较复杂不易修改，因此本次设计不选用单片机作为控制方案。设计基于PLC的花样喷泉自动控制系统可编程逻辑控制器，是以通过各种逻辑控制运算的形式并经过A/D和D/A的输入输出和信号形式的转换，来实现机械的所需要的功能要求。按照系统所需实现的功能，向PLC输入功能程序，向计算机表达系统的功能要求，存入可编程序控制器的存储器中，运行时会读取里面的内容并根据内容翻译的结果实行操作，以此来完成实现系统的功能要求。从上世纪60年代以来PLC就一直在不断发展，到了20年代末期因为计算机技术的高速发展，也使得了可编程序控制器PLC涌现出了更多的功能单元，发展到了现在的可编程序控制器PLC具有很多优点，主要包括：可靠性强、适应性强、抗干扰能力强、体积小、能耗低、功能强、成本低、性能价格比高、程序编写简单易学、用户使用方便、系统的设计、安装、调试方便、维护方便、维修工作量低、配套设备齐全等。可编程序控制器PLC的应用范围和功能都很广，基本上一般的微型计算机能够实现的功能，可编程序控制器也都能做到，因此本次花样喷泉自动控制系统的设计，选用PLC作为花样喷泉自动控制系统的中枢控制方式，用于控制水泵的运行情况实现喷泉花样的自动变换，以此来实现花样喷泉的设计要求。水泵花样组合的设计图2.1水泵花样组合的设计主控面板的设计图2.2主控面板的设计图花样喷泉控制系统的硬件组成设计可编程逻辑控制器PLC的类型选用PLC是一种Relay电控制器件控制技术和计算机控制技术的有机结合，由其具有的很强的抗干扰性和稳点性使其在工业上使用的十分广泛，PLC内部有存储并执行逻辑运算的存储器，通过这个在A/D和D/A的相互转换来实现信号形式的不同转换，达到实现各种各样的生产目标。其应用范围和功能都很大，基本上一般的嵌入式小型控制器可以完成的功能，可编程序控制器也都能做到。由于功能较多，且应用环境的不同使得PLC产品具有很多种分类，其型号也是多种多样，不同的可编程序控制器在性能和使用上具有很大的不同，因此在关于自动控制系统的设计制造时，还应该对本次设计所需的可编程序控制器的型号进行合理的选用，可编程序控制器的型号的合理选用对于提高可编程序控制器控制系统的经济指标有着重要意义。因此在基于PLC的控制系统设计选型时应当参照本次设计任务所需达到的功能要求，先了解其功能和运动方式，然后估计输入输出点的数量并多出10%的额外点数，以及存储器的最小容量和所需的外部设备，以此来选择最为合理的经济性最高的可编程序控制器类型作为主控制器来设计相应的控制系统。现如今，各个国家的企业都有着自己的生产可编程序控制器PLC的型号，其中德国SIEMENS的S7-200型和日本的三菱FX2N型以及日本松下的FP1型系列的可编程序控制器在现在是最为广泛使用的，且目前适用于设计喷泉控制系统的小型可编程序控制器系列与型号多种多样而且价格成本较低，采取PLC设计花样喷泉控制系统，整个自动控制系统的制造成本不会比运用其他控制方式制造控制系统的成本高，并且使用可编程序控制器制作的自动控制系统还具有很强的可靠性和稳定性。其中由SIEMENS公司生产的S7-200系列可扩展模块很多，可适用于制作许多种自动控制系统。S7-200是一种小型的PLC，它有五种微型运算器模块，能够增添七个功能扩展模块，扩展到二百四十八个D或三十八个A，至多有三十多KB的存储空间能存放用户程序，能集成了六个十二种脉冲计数器，有着稳点性强、抗干扰能力强、指令丰富、内置集成功能和扩展模块、实时特性和强劲的通信能力以及机能价格比高的优点。本次基于变频器和PLC的控制系统的设计选用的是SIEMENS公司的S7-200系列中的CPU二二六型，S7-200系列是一种功能强大且体积成本都比较小的PLC，而226CPU是其中功能最强大的。这种S7-CPU226型PLC具备四十个数字量I/O点，其中二十四个输入、十六个输出，和该公司同系列的其他型号的可编程序逻辑控制器相比，接口更多，可以连的模块更多。S7-200CPU226型PLC有自己的输入输出端子，方便进行通讯，适合接点比较少的应用使用，且这款可编程序控制器与计算机通信传输数据所用的数据传输线是PC/PPI适配器，安全使用且可靠，从各个方面来讲很适宜本次设计的控制要求，因此本次花样喷泉系统的设计选用SIEMENS公司的S7-200系列的CPU226型可编程序控制器来当花样喷泉控制系统的中枢并以此来控制发动机的运转。水泵型号的选择水泵是一种广泛地应用于煤油、化工、冶金、农业浇灌等各个领域的设备。水泵的品种按照不同的功能及形式或者其他的区分方式来分，其分的方式和类型比较多，按启动方法分为直接连接、齿轮传动式、液力偶合传动式、皮常传多式和共轴式；按特殊构造分为液下式、筒式、双壁壳式、地坑筒式、抽出式、自吸式、潜液式和屏蔽式；按轴向力平衡方式分为平衡鼓式、平衡盘式、自身平衡式和平衡孔式；按用处不同主要分为锅炉供水泵、循环水泵、排污泵、杂质泵、砂泵、渣浆泵、泥浆泵、污水泵、清水泵、消防泵、流程泵、增压泵、耐腐蚀泵；按材质差别分为：铸铁泵、不锈钢泵、塑料泵、氟塑料泵、工程塑料泵；按构造方式分为离心泵，隔膜泵，齿轮泵，柱塞泵，往复泵，真空泵，喷射泵。种类虽然繁多，但如果不合理选用所需的水泵型号，不仅运行效率低，还可能因选型不合理导致设备损坏，增加维修成本，经济效益低。由此可见，合理选用合适的水泵型号具有重要意义。根据设计控制系统的要求，应当根据所需要的水泵喷出的水柱扬程和流量以及能耗比，考虑水泵投资和工作成本来选择此次控制系统所需的水泵，同时还要满足流量和扬程要求、体积小、重量轻、造价低、抗气蚀性，寿命长等要求。由于潜水泵具有能耗低、体积小、重量轻、使用和维护及管理方便、密封性好、设计合理、性能优良等特点，还能节约水资源，广泛应用于多种排水灌溉的生产过程，相较于其他类型的水泵，潜水泵能够适应本次喷泉控制系统的设计要求，因此根据本次控制系统的功能设计，选择选用MP20R塑料微型磁力泵作为此次花样喷泉设计的水泵。MP20R塑料微型磁力泵的最高扬程为3.1m，最大流量为27L/min，处于本次设计所需水泵的工作扬程和流量范围，同时这款MP20R塑料微型磁力泵的工作电压为110V/220V，马达输出为15W，额定功率为15W，足以完成本次设计所需工作功率，且过流部件全部为工程塑料，具备耐腐蚀，无泄漏，低噪音，效率高的优点，十分适用于本次设计。图3.1MP20R塑料微型磁力泵变频器型号的选用介绍本次花样喷泉自动控制系统选用的变频器型号是SINAMICS公司出产的G120变频器。SINAMICSG120变频器的结构特异，它是通过许多个各具有特点功能的元件联合组合而成的，启动电机的功率范围为0.37kW到250kW，功率模块采样控制单元里的微处理器进行控制，可以经过不同的方法对功率模块和所接的电机进行控制和监控，支持与本地或中央控制的通信并且支持通过监控设备和输入/输出端子直接控制。SINAMICSG120变频器的控制单元选用标准的自然对流散热，冷却空气流经散热片，造成的热损耗经过外置的散热片进行散热，且通风风道中没有电子器件，运用了改进的冷却理念和加涂层的电子模块，能够使变频器的使用寿命和高效运行时间明显加长，同时选用高性能IGBT和机电电压脉宽调制技术使得电机运转极其机动可靠。多方面的保护功能为功率模块和电机提供了更高级的保护，因此本次花样喷泉控制系统的设计选用西门子公司生产的G120变频器完全是可行的。SINAMICSG120变频器的开启运行命令由0号端子给出，停止命令由5号端子给出，默认情况下为正转，反转命令由6号端子给出，报警状态由21号端子和22号端子指示，当处于报警状态时，连接21号端子的小灯泡将会发光，19号和20号端子指示故障状态，当连接19号端子的小灯泡发光时表明出现故障，变频器的3号端子和4号端子为一对模拟量输入命令端子，10号端子和11号端子为一对模拟量输入命令端子，12号端子和13号端子为一对模拟量输出命令端子，26号端子和27号端子为一对模拟量输出命令端子。因此根据本次使用所需功能，编写的程序输出端有5个，分别为Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4，分配PLC输出端和变频器端子的连接为：Q0.0接3号端子，Q0.1接10号端子，4号端子和11号端子均接地，同理Q0.2、Q0.3和Q0.4连接另一台变频器的3号端子和10号端子。因此根据本次设计，连接变频器的输出端为五个水泵，分配变频器端子和水泵的连接为：13号端子接水泵一的电源输入端，26号端子接水泵二的电源输入端，水泵的电源输出端均接地，同理水泵三、水泵四和水泵五连接另一台变频器的13号端子和26号端子。表3.1SINAMICSG120变频器的参数属性范围电压3相380VAC~3相500VAC额定功率0.75KW~7.5KW图3.2SINAMICSG120变频器的运行、停止和反转命令端子示意图图3.3SINAMICSG120变频器的报警和故障命令端子示意图图3.4SINAMICSG120变频器的模拟量输入输出端示意图电源的选用介绍本次花样喷泉控制系统设计选用的主控制器为SINAMICS公司出产的S7-200系列的CPU226型PLC，这款PLC的标称电压为120至240VAC，输出端具有400mA输出电流可以用与为外部设备提高电流，选用的SINAMICSG120变频器的输入电压为380VAC到500VAC，因此只需接上50HZ的220V家用电源，即可驱动该控制系统运作。开关的选用介绍西门子SINAMICSG120变频器的ON/OFF命令实现线路接触器控制，供电线路可以直接连接，不用任何连接器，但有些应用设备是需要使用线路接触器，在每次(例如，因故障)断开逆变器电源时打开线路接触器。这种控制的实现无需外部组件，但是必须检查数字输出触头的容许开关功率(开关功率)和线路接触器电磁线圈的闭合/吸持功率，必要时可能需要使用辅助接触器/继电器，也可以通过逆变器控制单元中的数字量输出触头自动地打开、关闭线路接触器。而线路接触器的开关切换选用逆变器的ON/OFF命令实现，这种ON/OFF命令可以源自任何一种Active逆变器的命令源。本次设计的花样喷泉的要求本设计为基于变频器与PLC的花样喷泉，实现该设计的控制系统的要求以下：（1）熟悉对可编程控制器PLC的选型以及相关外部设备的选择；（2）分析基于PLC的花样喷泉系统的工作原理和运行过程；（3）掌握PLC的输入输出点的地址分配；（4）编写梯形图程序，实现喷泉水柱的自动变化；（5）对于主电路和外部电路的设计按照要求，本次花样喷泉控制系统的设计以下：首先按下喷泉系统的“开启”按钮，PLC进行逻辑计算并输出，喷泉开始运行，按下喷泉控制系统的“单步运行”按钮，PLC进行逻辑运算，喷泉进行工作并在完成一个喷泉花样后停止工作，按下喷泉控制系统的“循环运行”按钮，PLC进行逻辑计算，喷泉进行工作并循环展示程序中的各个花样，直至按下“停止”按钮，PLC进行逻辑计算，此时输出点全部为0，喷泉系统停止工作，水泵停止运行。PLC控制花样喷泉的流程设计本次设计基于可编程序控制器和变频器的控制系统的设计流程：（1）深入了解用变频器和PLC实现的花样喷泉的运作流程及原理。（2）根据功能要求选用合适的外部设备。（3）根据输入输出点的数量及功能选择合适的主控制器。（4）设计输入输出端的电路连接图。（5）根据设计所需功能要求编写用户程序。（6）将程序输入可编程序控制器中进行测试和完善。按照以上要求，这次基于PLC和变频器的花样喷泉控制系统的运行步骤以下：（1）按下花样喷泉控制系统的启动按钮，首先水泵1开始运行，6s后，水泵1停止运行，水泵2、3、4开始运行。（2）按下花样1按钮时，水泵运行顺序如下：水泵1→水泵2→水泵1、水泵3、水泵4→水泵2、水泵5→水泵1、水泵2→水泵2、水泵3、水泵4→水泵2、水泵4→水泵1、水泵2、水泵3、水泵4、水泵5→水泵1，重复动作直至按下停止按钮（3）按下花样2按钮时，水泵运行顺序如下：水泵1→水泵2→水泵2、水泵4→水泵2、水泵5→水泵1、水泵2→水泵2、水泵3、水泵4→水泵1、水泵3、水泵4→水泵1、水泵2、水泵3、水泵4、水泵5→水泵1，重复动作直至按下停止按钮（4）按下花样3按钮时，水泵运行顺序如下：水泵1→水泵2→水泵1、水泵3、水泵4→水泵1、水泵2→水泵2、水泵5→水泵2、水泵3、水泵4→水泵2、水泵4→水泵1、水泵2、水泵3、水泵4、水泵5→水泵1，重复动作直至按下停止按钮（5）按下花样4按钮时，水泵运行顺序如下：水泵1→水泵2→水泵1、水泵3、水泵4→水泵2、水泵5）→水泵1、水泵2→水泵2、水泵4→水泵2、水泵3、水泵4→水泵1、水泵2、水泵3、水泵4、水泵5→水泵1，重复动作直至按下停止按钮（6）该喷泉默认为连续运转方式，当按下单步开关时喷泉水泵只运行一个循环。系统的软件部分设计编程软件的选用介绍为了方便用户使用，西门子公司开发了用于西门子系列工控产品包括SIMATICS7、M7、C7和基于PC的WinAC的编程软件，即STEP7，是SIMATIC工业软件的重要组成部分。TEP7编程软件是一个用于SIMATIC可编程逻辑控制器的组态和编程的标准软件包，提供一系列的应用工具，如：SIMATIC管理器、符号编辑器、硬件诊断、编程语言、硬件组态、网络组态等。STEP7编程软件能够对硬件和网络实现组态，具有简单、直观、便于修改等特点。该软件提供了在线和离线编程的功能，还能够对PLC进行线上载或下载，用户可以方便地建立一个自动化解决方案，具备下载和调试用户程序、驱动、维护、文件建档、运转和诊断等诸多功能，因此此次对基于变频器和PLC的花样喷泉控制系统的设计，选用STEP7软件编写梯形图来完成花样喷泉自动控制系统设计。花样喷泉控制系统的程序设计思路接通PLC的电源，M0.0内置触点闭合。接通I0.0，I0.0闭合，M0.0接通，I0.5闭合，接通I0.3，M0.2接通。接通I0.1，M0.4接通，Q0.0接通。M0.0、M0.4闭合，T37接通，3s后T38接通3s后M10.1闭合，Q0.1接通。6s后M0.1、M10.2接通，Q0.0、Q0.2接通。M10.7闭合，Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4接通，6s后M11.0闭合，M10.7复位，M10.0接通，M10.0闭合，Q0.0接通。循环运作直至I0.7闭合。花样喷泉控制系统的程序运行流程图图4.1花样喷泉控制系统的程序流程图喷泉自动控制系统的I/O点设计表4.1喷泉自动控制系统的I/O点设计表输入信号输出信号按钮名称输入点水泵编号输出点启动按钮I0.0水泵1Q0.0花样1I0.4水泵2Q0.1花样2I0.5水泵3Q0.2花样3I0.6水泵4Q0.3花样4I0.7水泵5Q0.4连续按钮I0.2单步按钮I0.3停止按钮I0.1花样喷泉控制系统的PLC接线图设计 图4.2花样喷泉控制系统的PLC接线图外部电路设计图4.3外部电路设计图花样喷泉控制系统的仿真图图4.4喷泉系统启动按钮花样示意图图4.5喷泉系统花样一示意图图4.6喷泉系统花样二示意图图4.7喷泉系统花样三示意图图4.8喷泉系统花样四示意图图4.9喷泉系统停止按钮花样示意图五、控制系统梯形程序图六、结论通过本次基于可编程序控制器和变频器的花样喷泉控制系统的设计，我对该系统的工作原理的愈发了解，明白了花样喷泉自动控制系统的组成、可编程序控制器S7-200的功能及特点，还让我进一步了解了其他类型的可编程序逻辑控制器的功能和使用范围，对PLC程序的编写也变的更加熟练，掌握了更多关于可编程序逻辑控制器上的自动控制系统的知识，更清楚的了解了控制系统的设计流程和方式。本次花样喷泉的自动控制系统设计具有学习直观、方便、容易的优点，通过改变各个按钮的状态，实现利用可编程控制器控制花样喷泉改变喷泉花样的功能，满足人们的感官需求，且当需要改变花样喷泉的功能时，要改动的地方很少，只需改变相应的程序和输出端，即可达成目的。本次设计，我在设计过程遇到的困难使我重新学习了PLC的相关课程，熟悉PLC的运用，在这一解决这一问题的过程中，增强了我自主学习能力和自主解决问题的能力，既锻炼了我的知识与现实相结合的水平能力，增强了我将学到的知识转换为实际制造的能力，还令我我学到了许多特别是在课堂上学不到的东西。致谢本次毕业设计过程中，刘娇月老师的耐心指导和细心教学使我倍受感激，她真诚严谨的教学态度、每天对我们不厌其烦的监督、对待学生心平气和的态度赢得了我的尊崇，让我不仅学到了更加丰富的专业知识，提高自身技术水平，还让我学会了宽容理解的待人处世态度。这次毕业设计的完成离不开刘老师的无私帮助，同时还有众多同学的帮助、支持和开导，在此对刘老师以及各位同学进行最真诚的感谢。参考文献[1]SIMATICS7-200系统手册[M]，北京：西门子（中国）有限公司,2004年[2]西门子S7-200可编程序控制器系统手册[M].西门子有限公司,1999年[3]SIEMENS公司的S7-200用户指南[M]，工业控制计算机,2002年[4]S7-200可编程序控制器系统手册[M]，工业控制计算机,2001年[5]廖常初，《S7-200基础教程》,北京机械工业出版社，2006年[6]邓其贵、周炳《变频器操作与工程项目应用》北京理工大学出版社2009.08[7]殷培峰.基于PLC喷泉控制系统的设计与应用[J].兰州石化职业技术学院学报.2006(01)[8]陈洪清.基于PLC的喷泉控制系统设计[J].黑龙江生态工程职业学院学报.2011(02)[9]胡学林.可编程控制器教程[M].电子工业出版社.2005[10]金沙，耿惊涛.PLC应用技术[M].北京：中国电力出版社，2010[11]赵永强，刘帅.基于PLC控制的音乐喷泉系统.电子测试[J].2011（06）[12]张万忠.可编程控制器入门与应用实例.北京：清华大学出版社，2007.

HYPERLINK电脑文件整理懒招从来都是不会经常整理文件的，不过时间一长，众多的文档分布在硬盘的各个角落，用目录进行整理保存，工作量大、查看起来也不方便且还会浪费不少的磁盘空闻；用压缩工具打包，尽管可以节约空间但是却无法直接编辑修改或查看压缩包中的文件。这些招，懒人怎么会用，他们自有妙招!再多再乱的文件也能整理得井井有条，关键是不费力哦!

懒招1，自动提取乱中取胜

小张起初将照片、Office文档、电影、音乐等文件一股脑地存放在某一个磁盘分区，刚开始文件少使用起来倒也方便，但随着时间的推移，文件数量剧增，每次找所需的文件都要瞪大眼睛，不过有了MY文档管理器(下载地址：)就不用担心了。

第一步，下载MY文档管理器，解压到任意目录，直接双击其中的可执行性文件即可使用。依次单击“节点操作→添加节点”，分别添加多个节点，如“办公文档”、“电影”等分类，这样做的目的是方便归类。

第二步，在小张的F盘中的TEST目录下有众多的RM、MP3、JPG、DOC、TXT格式的文件，现在他要把JPG格式的文件提取到“照片”类别中。依次单击“系统配置→文件过滤”选项，打开Dialog对话框，输入“*.doc”，单击“添加”按钮，意思是过滤掉所有类型为“.DOC”的文件。然后按照同样的方法，将“*.txt”、“*.rm”、“*.MP3”一一添加进来。

第三步，双击左侧窗格中的“照片”节点，然后依次单击“记录操作→导入记录树”命令，在打开的对话框中单击浏览按钮，打开“F:\test”目录，单击“确定”按钮之后就可以将格式为JPG的文件提取出来并添加到“照片”节点中了。

懒招2，不同的电脑统一的管理

小张是电爱的Fans，工作之余常常为杂志写稿，他写完的和正在处理的稿件一般都存在一个稿件文件夹里。不过时间一长，家里的电脑(PC1)和单位的电脑(PC2)上都有这个文件夹。时常需要通过移动硬盘(U盘)在两台电脑之间传递，使用和管理都很不方便。不过他现在用优盘就可以统一管理了。

第一步，将上文提到的那个MY文档管理器解压后直接拷贝到优盘上。把优盘插到PC1上，并运行软件，依次单击“记录操作→导入记录树”命令，在随后弹出的对话框中设置好“稿件”文件夹的根目录，将“导入深度”设置为“5”，单击“确定”后，稍等片刻，软件就把PC1上的“稿件”导入到MY文档管理器中。

小提示：通过这种方式导入到程序中的仅仅是文件的路径、文件名等属性信息，并不是文件本身。

第二步，把优盘插到PC2上，按照同样的方法导入PC2上的“稿件”文件。以后要编辑“稿件”里的文件，你自己根本不用记住哪台电脑的哪个路径，只要把优盘插入到电脑，运行MY文档管理器，就可以直接编辑了。

第三步，为方便在异地使用，小张决定为当前正在处理的稿件增加一个副本。在需要异地处理的稿件上右键单击，选择“复制文件到(自动添加副本)”命令，在弹出的对话框中将保存目录设置为优盘上的某个目录即可。这样，就可以在优盘上编辑PC1或PC2的稿件了。

小提示：对于PC1、PC2上的同名文件，MY文档管理器以不同的磁盘号+文件路径来标识文件记录，因此，对于不同电脑上的同名文件，甚至是路径和文件名完全相同的文件，程序也可以准确识别哪个是哪个。

懒招3多种文件批量移动

要将文件管理得井然有序，就免不了要进行复制、删除、移动等等操作，如果一个个进行操作，工作量是非常巨大的。这时我们就需要借助于BelvedereAutomated(下载地址：.com/assets/resources/2008/03/Belvedere%200.3.exe)进行批量操作了。例如我们想把“F:\test”目录中的所有照片移动到F盘中的“北京游照片”目录中，可以按以下方法进行。

第一步，建立“F:\test”目录后在“rule”一栏中，单击“+”按钮，建立一个规则。在“Descriptior”文本框中为当前规则起一个名字如“批量整理移动”。单击第一个下拉列表，在这里可以选择Name(文件名)、Extension(扩展名)、Size(大小)等进行操作，这里选择扩展名“Extension”。单击第二个下拉列表，在这里设置的是操作条件，有is(是)、isnot(不是)、contains(包含)等操作可供选择，这里选择的是“is”。接下来，在最后的文本框中输入图片文件的扩展名，示例中是“JPG”。定义的规则合起来的意思就是“扩展名是JPG”。

第二步，在“Dothefollowing”区域设置操作动作，单击第一个下拉列表进行操作动作的选择，有“Movefile(移动)、Renamefile(重命名)、Deletefile(删除)”等动作可供选择，我们要批量移动，那就选择重命名“Movefile(移动文件)”。接下来，单击后面的按钮选择“F:\北京游照片”目录。

第三步，规则设置完毕，单击“Test”按钮应用规则，程序即可一次性地将所有扩展名为“JPG”的图片文件移动到“F:\北京游照片”目录中了。

懒招4提纲挈领一点即得

在前面几大懒招的帮助下，你电脑里的文件应该已经有点类别了吧。如果从此想告别懒人的生活，那就要养成管理文件的好习惯了。

第一步，在你保存资料的电脑分区中，要接类别建立多个文件夹，可以按用途分为：学习、娱乐、暂存、工作、下载，在娱乐下又可以建立二级目录：电影、歌曲、动画等。也可以按照常见的文件性质进行分类，例如分为：图片、电影、电子书、安装文件等，当然也可以按照你的需要再建立二级目录，以后每有文件需要保存就按这个类别保存到相应的目录。

第二步，虽然现在已经把文件分门别类存放了，但时间长了，目录太深，一层一层查找也很麻烦的，在EXCEL里建一个目录就可以统一管理了。运行EXCEL后，新建一个表格，然后按照我们的分类方式隔行输入：图片、电影、电子书，在图片分类下再建立二级目录名，例如明星、汽车、壁纸等。

第三步，右键单击“图片文字”，选择“超链接”，在弹出的对话框中选择电脑里图片目录文件夹，单击“确定”后EXCEL里的“图片”文字就变成彩色。用同样的方法为一级目录的“电影、电子书”和二级目录的“明星、汽车、壁纸”等添加超链接。然后将这个EXCEL文件命名为文件目录，保存到桌面上，以后打开这个文档，直接单击相应的文字，比如单击“壁纸”，就可以切换到壁纸文件夹了。

小提示：如果要更改某个超链接，直接右键单击该文字，选择“编辑超链接”就可以了。本人的电脑分类原则简述如下。

硬盘的第一层(请在自己的件夹中右键“按组排列”查看)

第一位字母表示A生活娱乐B教学C工作D安装程序

第二位字母表示只是流水号

AA影视

AB音乐

AC阅读

AD图片

AE相册

生活娱乐

BA计算机

BB英语

BC运动

BD游戏攻略

BE衣食住行

BF文艺

教学

CA管理制度

CB流程图

CC程序文件

工作

DA娱乐

DB其它

安装程序

硬盘的第二层(进入“AA影视”的文件夹举例)

第一位字母表示只是流水号

第二位字母表示只是流水号

AA电影

BA电视剧

CAMTV

硬盘的第三级(进入“AA电影”的文件夹举例)

第一位字母表示A动作片B剧情片C动画片

第二位字母表示A未看过B已看过

AA导火线

AB尖峰时刻

动作片

BA独自等待

剧情片

CB机器猫

CB狮子王

动画片

利用“字母排序”和“按组排列查看”可以使文件查看和存放简洁明了，结合自己资料的特点和实际需求，给自己定一个分类原则并严格执行。个人电脑资料的资源会得到高效而充分的利用。电脑文件管理八条小技巧

在电脑的内部，在电脑的桌面上，在“资源管理器”中，充斥着无序与混乱,这种虚拟的混乱极大地影响了电脑的性能和我们办公的效率，当大家面临这个问题时，通常认为硬盘空间又不够了，电脑性能又不跟不上了，需要再换一台新的电脑了。事实上，我们真正需要的是坐下来，好好花时间将电脑里的文件真正管理起来，会为自己日后省下更多的时间。

文件管理的真谛在于方便保存和迅速提取，所有的文件将通过文件夹分类被很好地组织起来，放在你最能方便找到的地方。解决这个问题目前最理想的方法就是分类管理，从硬盘分区开始到每一个文件夹的建立，我们都要按照自己的工作和生活需要，分为大大小小、多个层级的文件夹，建立合理的文件保存架构。此外所有的文件、文件夹，都要规范化地命名，并放入最合适的文件夹中。这样，当我们需要什么文件时，就知道到哪里去寻找。

这种方法，对于相当数量的人来说，并不是一件轻松的事，因为他们习惯了随手存放文件和辛苦、茫无头绪地查找文件。

下面，我们将帮你制订一套分类管理的原则，并敦促您养成好的文件管理习惯。以下是我们总结出的一些基本技巧，这些技巧并不是教条，可能并不适合你，但无论如何你必须要有自己的规则，并坚持下来，形成习惯。

一、发挥我的文档的作用

有很多理由让我们好好地利用“我的文档”，它能方便地在桌面上、开始菜单、资源管理器、保存/打开窗口中找到，有利于我们方便而快捷地打开、保存文件。我们可以利用“我的文档”中已有的目录，也可以创建自己的目录，将经常需要访问的文件存储在这里。至于“我的文档”存储在