【基于PLC的花样喷泉控制系统设计12000字（论文）】

第第[16]。图3-2万向直射喷头

4软件介绍及程序设计4.1花样喷泉控制系统主电路图图4-2为主电路图，根据控制系统要求，通过AUTOCAD绘制的变频器和水泵接线图。图4-2主电路4.2系统程序运行流程图电电源启动花样模式停止结束连续音乐模式停止结束连续图图4-1运行流程图花样模式：花样模式下，按下启动键,喷泉设备控制器开始运行工作,从Y0→Y8间隔2S的顺序连续进行喷射后保持两秒后全部停止，再从Y0→Y8间歇3S喷射再全部一起喷射。若单步连续开关在单步时，则喷泉系统停止。若单步连续选择开关在连续时，则喷泉系统循环运行下去。按下停止按钮则全部停止。音乐模式：音乐模式下所有喷口都会启动，利用音乐的音频信号对变频器进行控制，即通过音乐信号经过PLC进行AD/DA模拟量转换成0-10v的模拟信号送入变频器模拟量输入接口，再由变频器输出到水泵中，即可以实现音频信号对变频器的控制，从而达到水柱喷射高低随着音乐变化的目的。

4.3花样喷泉控制系统的I/O分配3在控制系统设计之初，应确定和分配输入/输出设备点。PLC控制系统时，有什么信号需要输入PLC，有什么负载需要PLC驱动，用什么编程方式会影响内部输入/输出点的分配。首先，系统需要的输入/输出数量需要明确。其次，需要确定每个控制动作的顺序以及每个控制装置之间的关系。I/O参数的确定是我们进行自动化设备控制的基础工作。只有确定I/O分配才能进行下一步的PLC输入信号硬件的确定,目的明确的进行控制逻辑进行设计，从而编写出符合需要的PLC梯形图。故而在自动化设备的设计之前，和在程序设计的开始，我们首要的工作是明确I/O参数，本次设计的花样喷泉设备控制系统的I/O分配如表4.1:IO表输入功能输出功能X0系统启动Y0喷口1X1花样模式启动Y1喷口2X2音乐模式启动Y2喷口3X3转换开关Y3喷口4Y4喷口5Y5喷口6Y6喷口7Y7喷口8Y10电机1Y11电机2表4-1I/O分配表

4.4花样喷泉控制系统PLC接线图4图4-3为PLC接线图，根据I/O分配表，通过AUTOCAD绘制的PLC接线图。图4-3PLC接线图

4.5系统程序设计图4-1为系统启动程序，启动按下X1控制系统启动M0辅助继电器持续得电，系统需要启动M0后面的才能启动。图4-1启动程序图4-2为系统停止程序，按下X1停止按钮，ZRST复位把指令S0-S100、Y10和Y11全部复位，MOV指令将0传送到Y0-Y8阀全部停止。图4-2停止程序

图4-3为模式选择程序M0接通可以跳转S13和S24，S13步骤是复位位全部阀和电机，此时X2开关可以接通启动花样模式；若选择开关X3则是启动音乐模式。图4-3模式选择的程序

图4-4为花样模式流程中部分的程序，启动电磁阀的同时启动两台电机，然后两秒后接通下一个阀直至Y7。图4-4花样模式程序

图4-5为花样流程跳转程序选择，如果单步连续转换开关关闭即X5常闭闭合，则为单步运行模式，系统会跳至S13；若转换开关打开即X5常开闭合，则为连续运行模式，系统会跳至S14循环运行。图4-5运行结束跳转程序如图4-6为PLC拓展模拟量模块的读取程序，设定拓展模块1-4通道为电压输入，通道1-4平均次数为10次，数字滤波器为0，再把1-4通道的数据存进D0寄存器，D0数据再传送到D4寄存器，得到D4的数值为拓展模块读取到的音频的电压值。图4-6读取程序图4-7为模拟量的转换程序，因为AD采集的模拟量要乘以2.5倍通过DA输出的值才是对应的0-10V,所以运用除法指令得出2.5存进D6寄存器，再将D4中的整数转换成浮点数存到D8中，再运用乘法指令把D8的值乘以2.5倍输出到D10准备输出模拟量。图4-7转换程序图4-8为模拟量模块输出的程序，设定拓展模块1-4通道为电压输出，把D10的数据间隔一秒通过模块的1号通道输出。图4-8输出程序图4-9为音乐模式程序部分程序，当音乐模式启动跳至S26时M8000上电导通两台电机同时启动，Y0-Y7的阀门都打开，这是利用模拟量输出到变频器实现喷泉和音乐随动，同时M8013脉冲指令实现间隔一秒向变频器输入模拟量。图4-9音乐模式程序详细程序请参考附录

4.5系统程序的仿真打开GXWORK2编程软件进入自带的仿真插件。在菜单栏选择调试-模拟开始/停止，在梯形图界面右击登录至监看窗口，此时可以添加需要监看的软元件的。如图4-10所示按下X2花样模式开关运行电机1、2启动，阀一至阀八间隔2S顺序直至全部阀打开后保持5S。图4-10

如图4-11所示阀一至阀八间隔两秒间歇打开后，全部阀打开保持5S。图4-11如图4-13所示按下X3按钮启动音乐模式，电机1、2运行同时阀一至阀八全部打开，电机根据变频器输出频率实现喷泉高低和音乐随动。图4-13

如图4-14为模拟量转换模块的读取和输出程序，根据模拟量模块编程手册输入-10～+10V数字量则是-4000～+4000，输出模块对应数字量-10000～+10000则输出-10～+10V，因此AD采集的模拟量要乘以2.5倍通过DA输出。这里仿真把G10缓存器的值设为4000即模块读取到的值为10V，G10的值传送到D0，D0的值传到D4再进行浮点数转换出来乘以2.5倍输出到D10得到对应数字量1000即10V,再输出到变频器。图4-14

5.调试结果和展望本次设计的花样喷泉控制系统，通过软件自带仿真演示结果显示，系统的启动、停止均能控制，能够实现花样模式下单步和连续循环的切换，音乐模式下的模拟量的读取和输出均能实现。通过程序模拟验证，本次设计基本完成要求。通过分析整个设计并实施的过程，我得出了控制系统以下几点的结论：本次设计采用了三菱的FX3U系列的PLC，具有较大的灵活性和拓展性，后期需要增加喷泉的出水花样只需加以修改程序即可完成，拓展方面PLC有着非常丰富的拓展模块，可以满足不同条件的控制需求。本次设计的喷泉系统在控制系统里相对环境条件较为苛刻，采用PLC设计可较好的提升该系统的稳定性，同时选用的水泵是喷泉专用型，可以满足喷泉系统的一般工作环境的可靠性需求。在此次设计中加入了变频器的使用，利用变频器控制出水量从而能够把音乐和喷水融为了一体,演绎出音符带来的视觉冲击，同时变频器可通过调速以达到能源节约的效果。本设计采用三菱的FX3U和FRF700为主要控制的系统，目前这两种设备在市场而言售价相对较高，在需考虑成本的小型的喷泉上应用不太适合。这次的毕业设计虽然顺利完成了，但是在本论文设计中还有许多控制细节把控制不足，需要结合实际情况继续改善。由于实践经验不足和设备的有限，没有完全考虑到现场的一些流程控制及参数；需要结合实际情况进行调整优化。在未来的花样喷泉系统里，应该向高度整合方向发展，设计一个专门的喷泉控制器可用于一些大小型的喷泉系统，同时开发一款手机软件与其配套控制喷泉，控制器只需控制水泵即可完喷泉的花样的切换和喷水高度的变化。并且可通过软件控制系统的启停，而需要修改喷泉的花样只需用软件即可进行修改。

致谢行文至此，落笔为终，意味着我的大学生活即将落幕，昨天路走来不优秀，但一直在努力，一直在成长。在以后的工作和生活中，我也将秉承桂电"正德厚学、笃行致新"的校训，不忘初心，砥砺前行。目之所及，皆是回忆，心之所向，皆是过往。大学期间，拼搏过也迷茫过，成功过也失败过，有过欢笑也有过泪水。感谢我的论文指导陈宏老师,从论文选题到设计提纲,再到论文定稿，每一个环节都离不开老师的悉心教导。老师严谨的治学态度和渊博的专业知识让我受益匪浅。同时也要感谢大学生涯中每一位教授过我知识和帮助过我的老师。在此，对老师在工作和生活中给予的指导和关心致以最真诚的谢意。感谢我的同学，在设计中提供大量的支持和帮助，因相聚于桂电，相互包容，相互扶持，并肩作战。感谢一起打篮球的小伙伴带给我球场上的欢乐。同时也要感谢同窗的同学和朋友前程可奔赴，亦有岁月共回首。文有所长，而感激之意无尽矣。一路走来，要感谢的人有很多，诚祝愿每一位平安喜乐，万事胜意。

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