PLC控制水幕音乐喷泉系统论文

毕业设计(论文)生姓名：XXXX学号：200905280123班级：xXXx指导教师：信息处理与控制工程系业设计任务书设计(论目选题时间完成时间论文(设计)字数关键词可编程控制器、变频器、控制、自动喷泉、音乐控制设计(论文)题目的来源、理论和实际意义：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，交流变频调速技术已进入个崭新的越来越广。而随着我国城市化进程的加快和人口大量集聚心身愉快，做事效率提高。其中音乐喷泉可以湿润周围空气，减少尘埃，降低和增进居民身心健康。可编程序控制器(PLC)因为稳定可靠、结构简单、成本低廉、简单易学、功能强大和使用方便已经成为应用面最为广泛有人性化的人机界面，配备应用程序库，加快编程和调试速度。通过PLC对程序设计，提高论证(1)花式音乐喷泉类型的选择。(3)花式音乐喷泉控制系统软件的设计。(4)音乐的硬件软件的设计兰州石化职业技术学院可靠性大大提高。控制系统结构简单，外部线路简化，可方便的增加或改随着人们生活水平的提高和建立绿色城市的向往，音乐喷泉以其独特的魅音也可以采用程序控制或人工按键控制电磁阀来控制花型。音频信号还影响灯光色彩和灯光光线明暗的变化，从而使灯光色彩、灯光的闪烁和喷泉水姿随音乐节奏繁杂的事务中不知浓缩兜裹着多少奔波而且疲管的思绪。如果你确定自己正在16岁到55岁这个年龄段，那我猜你的生活中或多或少都该有些压力。在心中身边感受比较好，因此音乐喷泉是现代很有必要的热点。 1引言 1 11.2论文设计的内容 3 52.1花式喷泉的概述 5 62.5花式喷泉控制系统的原理图 8 3.2变频器的选型 3.3水泵的选型 3.4硬件接线图 3.51/0分配表 4系统软件设计 4.5.1花式喷泉的第一种花样 1第1章引言引言2制设备。具有：3引言452.1花式喷泉的概述泉或高或低、或珠或雾，精彩纷呈，可分为以下7种。2.2采用PLC控制花式喷泉的优点62.3系统设计的基本步骤入、输出设备。常用的输入设备有按钮、选择开关等，常用的输出设备有指示(3)根据I/0点数选择合适的PLC类型。(4)分配I/0点，分配PLC的输入输出点，编制出2.4系统控制方案(1)1、2均为外环形状的喷水管，3为内环形状的喷水管，4为星形喷水管。灯光系统由三条支路组成，分别为绿色灯支路(在1,2之间)、黄色灯支路(在2,3之间)、红色灯支路(在3,4之间)。停止按钮，则停止喷水。喷泉的工作方式(即喷水花样)由选择开关来实现。(3)该花式喷泉有三种喷水花样可供选择。第一种花样，4、3、2、1隔2秒依次喷水，一起喷水15秒后停下，在按1、7第二种花样，1、3同时喷水，延时3秒后1、3停喷，同时2、4喷水，交替运行5次后1、2、3、4一起喷水，30秒后停止，以此规律循环。第三种花样，1、2、3、4按顺序延时2秒喷水，然后一起喷30秒后1、2、要灯光配合时，接通X5输入端。此时可实现三路灯光的控制，即3,4任意一层图2-1花式喷泉池示意图82.5花式喷泉控制系统的原理图在喷泉中，通过按钮开关信号来控制PLC:因为有4层喷水，因此用了1个变额器来控制4个水泵。花式喷泉控制系统的原理图如图2-2所示。按钮水泵图2-2花式喷泉控制系统原理图2.6音乐控制原理2.61乐曲播放2.62水型与乐曲同步控制2.63水型的程序演示2.64彩色灯光的程序演示92.65水型的节奏随动控制3.1可编程控制器(PLC)的选型可编程控制器，英文称ProgrammablcControllcr,简称PLC,木课题中用O5中断处理(可以实现各种内外中断)功能；可以说，凡普通小型计算机能实现的功能，PLC几乎也都可以做到。像PLC这样。有很丰富的功能，是别的电控器所没有的，更是传统的继电控制电路所无法比拟的。丰富的功能为PLC的广泛应用提供了可能，同时，也为自动门行业的远程化、信息化及智能化创造了条件。3.1.2PLC的选型在PLC系统设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是PLC工程设计选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。因此，工程设计选型和估算时，应详细分析。工艺过程的特点、控制要求，控制任务和范围确定所需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定PLC的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统。I/0点数估算时应考虑适当的余量，通常根据统计的输入输出点数，再增加10%～20%的可扩展。余量后，作为输入输出点数估算数据。存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小，因此程序容量小于存储器容量。设计阶段，由于用户应用程序还未编制，因此，程序容量在设计阶段是未知的，需在程序调试之后才知道。为了设计选型时能对程序容量有一定估算，通常采用存储器容量的估算来替代。存储器内存容量的估算没有固定的公式，许多文献资料中给出了不司公式，大体上都是按数字量I/0点数的10～15倍，加上模拟I/0点数的100倍，以此数为内存的总字数(16位为一个字),另外再按此数的25%考虑余量。因此本课题的PLC内存容量选择应能存储2000条梯形图，这样才能在以后的改造过程中该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速O1控制功能O2编程功能遵守其标准(IEC6113123),同时，还应支持多种语言编程形式，如C,BasO3诊断功能通过对输入/输出点的选择、对存储容量的选择、对I/0响应时间的选择以S7—200系列PLC,它是超小型化的PLC,它适用于各行个业，各种场合中的自200PLC可提供4种不同基本型号的8种CPU。3.2变频器的选型3.3水泵的选型转。其实物图见其3-1所示。3.4硬件接线图2、模拟量输入形式时，可直接接入模拟量转换模块EM231,通过编制程序可直输出Q0.0~Q1.7分别分成8个一组接至相应的4组变频器控制端子，其中STF为兰州石化职业技术学院另外，数字量输出扩展模块EM222的Q2.0~Q2.7所接为固态继电器，通过控制固态继电器的通断，将改变7组灯光的变化组合，其中Q2.7输出控制主电路系统的硬件连接图即PLC和系统中各个硬件的连线。具体的如图3-2,3-3止按钮择开关1的位置启动按钮X1Y3COM2选择开关2的位置X3图3-2硬件接线图图3-3变频器和水泵的接线图序号输出说明1电源指示2控制1管喷水3控制2管喷水4控制3管喷水5控制4管喷水6红色灯7黄色灯8绿色灯9中速慢速正转序号输入说明1停止按钮2启动按钮3选择开关1的位置4选择开关2的位置5选择开关3的位置6灯控按钮3.6控制系统I/0口的估算数字量输入只需要满足系统启动、停止两个功能。如表3.1所示项目名称输入点数总点数启动按钮1喷泉控制系统启动输入点数：2停止按钮1喷泉控制系统停止表3-6.1系统数字量输入所需各元器件功能及所占PLC点数数字量转换模块，所以模拟量输入点为1个。如表3.2所示项目名称模拟量输入点数总点数音频信号变送模块1音频信号大小输入点数：1频器有启动和调速两种控制量。如表3.3所示项目名称输入点数总点数启动变频器开关量5控制变频器运行输出总点数变频器速度开关量选择变频器频率水下等光控制输出7水下灯光的控制表3-6.3系统数字量输出所需各元器件功能及所占PLC点数3.7音乐原理音乐喷泉控制系统以AT89S52单片机为动，彩灯的闪烁以及液晶屏的显示和音乐的播放，其系统原LCD1602LCD1602彩灯51单片机蜂鸣器L298N芯片直流电机图3-7音乐喷泉控制框图3.7.1音乐控制模块4、5、6、7,相当于汉字“多来米发梭拉稀”的读音，这个就是唱曲时音乐的发音，所以叫唱名。把C、D、E、F、G、A、B这一组音的距离分成12等分，每一个等分的距离分成12等分，每一个等份叫做一个“半音”。两个音之间的距51单片机电阻蜂鸣器图3-7.1简易的音乐发生器3.7.2中央控制模块32位I/0口线，看门狗定时器，2个数据指针，3个16位定时器/计数器，1个●4K字节可编程闪烁存储器；●寿命：1000写/擦循环；●数据保留时间：10年；●全静态工作：OHz-24Hz;●三级程序存储器锁定；●128*8位内部RAM;●32可编程I/0线；●两个16位定时器/计数器；●5个中断源；●可编程串行通道；●低功耗的闲置和掉电模式；P3.害12345678911141.517G表3-7.2单片机(AT89S52)说明输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作P3.0RXD(串行输入口)P3.1TXD(串行输出口)P3.2/INTO(外部中断0)P3.3/INT1(外部中断1)P3.4T0(记时器0外部输入)P3.5T1(记时器1外部输入)P3.6/WR(外部数据存储器写选通)P3.7/RD(外部数据存储器读选通)RST:复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电图3-7.3复位电路PSEN:外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取址期间，每个不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时施加12V编程电源(VPP):图3-7.4晶振电路第4章系统软件设计O1画触点：点开左边工具栏的“BitLogic”,双击触点图标，如图4-1所☑TENPE4Ⅱ1-|NOT|-Hetwork3Metwork4NOP41-|N|-)图4-1画触点示意图O2画线圈：在“BitLogic”栏中，双击线圈图标，如图r1过-0-hI0aItetwork是图4-2画线圈示意图O3改标号：点击触点、线圈上的“??.?”分别改成“I0.0”、“Q0.0”。最简单的PLC梯形图就画好了，如图4-3所示。 日-1/|-)图4-3改标号示意图O4保存PLC梯形图文件：依次选择工具栏“File—Save”在弹出的保存对话框中选择保存的路径及输入要保存成的文件名，如“abc”,图4-4所示，再点))00)4d)-民存在@)-+牛-·文钟名0文钟名0图4-4保存PLC梯形图文件示意图O5导出画好的PLC梯形图：依次选择工具栏“File—Export”在弹出的导出对话框中选择保存的路径及输入要保存成的文件名，如“123”,图4-5所示，日-上NOP图4-5导出画好的PLC梯形图示意图)取消团围图O2计数器在“Counters”里。O3定时器在“Timers”里。4.3S7200_Simulation仿真软件的使用则进入图4-7示界面。图4-6仿真软件进入示意图S图4-7S7-200仿真软件界面示意图在“STEP7-MicroWIN32”下导出的文件(123.awl),如图4-9,点击“打图4-8导入文件示意图查找范围(江):ple打开0)取消图4-9文件查找示意图时即进入仿真状态，如图4-10所示。0业业业业业业北业业业业业图4-10仿真运行示意图4.5控制系统程序设计水，一起喷水15秒后停下，再按1、2、3、4的次序隔2秒依次喷水，再一起))))))Q0.3图4-11第一种花样的梯形图Q0.1,Q0.6为三号喷水管；Q0.2,Q0.5为二号喷水管；Q0.3,Q0.4为一号喷4.5.2花式喷泉的第二种花样当选择开关3的位置时，喷泉第二种花样：1、3同时喷水，延时3秒后1、3停喷，同时2、4喷水，交替运行5次后1、2、3、4一起喷水，30秒后停止，以此规律循环。1、3管以慢速正转喷水.2、4管以中速正转喷水。当第三或者时，绿灯亮。见图4-12所示。6677)))图4-12第二种花样的梯形图注释：I0.3为选择开关3;I0.0为停止开关；Q0.0,Q0.4为一号喷水管；Q0.2,Q0.6为三号喷水管；Q0.1,Q0.5为二号喷水管；Q0.3,Q0.7为四号喷4.5.3花式喷泉的第三种花样然后一起喷30秒后1、2、3、4再分别延时2秒停喷，以此规律循环。1、3管以慢速正转喷水.2、4管以中速正转喷水，第三或者第四任意一层喷水的时候，黄灯亮；当第二层喷水的时候，红灯亮；当所)))))图4-13第三种花样的梯形图注释：I0.4为选择开关4;I0.0为停止开关；Q0.3为四号喷水管；Q0.2为三号喷水管；Q0.15为二号喷水管；Q0.0为一号喷水管；Q0.4到Q0.7为辅助线圈；T37到T44为100ms的的定时器；M3.44.6音乐软件管理4.6.1整体音乐模块为了使控制系统各种硬件设备能够正常运行，有效地实现实时控制和管理，除了要设计合理的硬件电路，还要有高质量的软件支持。充分的考虑到软件和硬件的结合，使系统达到更好的效果。系统软件设计采用单片机应用软件。单片机在系统的软件设计中采用了模块化设计，将系统的各部分功能编写成子模块的形式，这样增强了系统软件的可读性和可移植性。主程序流程图如图4-1所示：YNLED闪烁LCD液晶显示调图4-6.1主程序流程图4.6.2音乐控制设计程序流程图如图4-2所示：YNNY图4-6.2简易的音乐流程图4.6.3定时时间的产生及工作方式的选择AT89S52产生启闭闸门定时时间的方法通常有两种。第一种方法是将定时/计数器T0,T1串行使用。T0设置成定时器，T1设置第二种方法是用T0做定时器，用软件对“定时时间到”进行计数。这种方法只占用一个定时/计数器。计数功能是对外部事件进行的，外部事件以脉冲的形式输入，作为计数器的计数器输入计数脉冲。计数脉冲是负跳变有效，供计数器进行加法计数。使用计要占用2个机器周期，所以计数脉冲的频率不能高于震荡脉冲的1/24,如果使个机器周期等于12个振荡脉冲周期，因此，计数频率为振荡频率的1/12。如果此功能可以实现在1微秒到65536微秒之间时刻的基础上产生任何时间的定时，次溢出时间为50毫秒，那么按此想法，溢出20次后停住定时器工作，就达到了无论是定时器还是计数器，都有本身的工作方式，分为工作方式0,工作方式1,工作方式2,工作方式3这四种工作方式，它们都有各自的优缺点。工作方式0:方式0是13位的计数结构，计数器由THO的全部8位和TLO的低5位构成，的高三位不用，那么作为技术使用时其计数范围是0~8129(2^13),当计数器溢出时需要重装载。工作方式1:方式1是16位计数结构的工作方式，计数器由TH0的全部8位和TLO的全部8位构成，它的逻辑电路和工作情况与方式0完围是1~65536(2^16),当计数器溢出时需要重装载。工作方式2:工作方式0和工作方式1有一个共同特点，就是计数器溢出后计数器全为0.程序设计带来麻烦。工作方式2就是为这个但是在这种工作方式下，只能计数位数为8位，