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1、-范文最新推荐- PLC的喷泉控制系统设计+程序调试图+电路图 摘 要：本文设计了一种以S7-200系列PLC控制器为基础，五种不同喷头组成的花式喷泉系统。通过改变喷泉的控制程序或改变方式选择开关，改变喷水的花样，以满足不同时节、不同场合对喷泉花式的需要。使用PLC控制的喷泉系统，具有使用方便，运行可靠，控制程序设计简单等优点，克服了以往的喷泉控制系统在一旦设计好控制电路不能随意改变喷水花样及喷水时间等问题。关键词：喷泉；PLC；花式；控制系统 4392The design of Fountain Control system Based on PLCAbstract: The system
2、is a design of five different fancy fountain nozzle , based on the S7-200 series of PLC controller. The fountain control system is to meet the need for fancy fountain in the different seasons, different occasions, by changing the program or changing the mode of switch to change the pattern of water.
3、 The fountain system uses PLC as the controller,The controller is easy to use and reliable to operation, and with the advantages of simple control program designed. It overcomes the disadvantage of pasted control system in the event of a fountain designed control circuit which can not arbitrarily ch
4、ange the spray pattern and spray time.Key Words: Fountain; Programmable controller; Fancy; Control system目录摘要1引言11.课题研究的背景和意义22.主控器方案分析33.喷泉的总体设计43.1喷泉布局的设计43.2喷泉水柱的分布44.硬件设计54.1PLC的选择方案54.2水泵的选择方案64.3喷头的选择方案74.4系统框图84.5喷泉PLC控制接线图84.6喷泉PLC控制输入输出点分配9 1. 课题研究的背景和意义随着现代城市的飞速发展，各种各样喷泉可以在人们周围随处可见。比如广场，学校
5、，小区等。喷泉是人造小气候，在炎热的夏日可以起到增湿和降温的作用；也为水体充氧，有利于水体增加自净能力，起到防止水体黑臭的作用。喷泉运行的灵活性是评价花式喷泉优劣的关键，而这与喷泉的控制系统息息相关。喷泉可以根据自己的设计，设计出各种各样的花样，加上灯光，能给人有种愉悦的视觉享受。1969年美国数字设备公司研制书上世间第一台可编程控制器，并成功地应用在美国的生产线上。但当时只能进行逻辑运算，故称为可编程逻辑控制器，简称PLC( programmable logic controller)。1985年国际电子委员会对PLC的定义如下：PLC是自动控制技术，计算机技术和通讯技术于一体的一种新型工业
6、控制装置，已跃居工业自动化三大支柱的首位。可编程控制器，简称PLC。它在集成电路、计算机技术的基础上发展起来的一种新型工业控制设备。具有可靠性高、抗干扰能力强；安装、设计容易；维修工作量少；功能强大、通用性好；开发周期短、成功率高；重量轻、体积小、功耗底等特点。已经广泛应用于自动化控制的各个领域，并已成为工业生产自动化的支柱产品。与继电—触发器系统相比系统更加可靠；价格上能与继电—接触器控制系统竞争；易于在现场变更程序；便于使用、维修、维护3。 此方案采用西门子200系列PLC作为主控制器。S7-200PLC是中型的PLC，它适用于各行各业，各种场合中的自动检测、监测及
7、控制等。S7-200PLC的强大功能使其无论单机运行，或联网运行都能实现复杂的控制功能。S7-200PLC有多种CPU可供选择使用，并且体积小，功能强、可靠性高，灵活性强和可扩展性的特点通过改变喷泉的控制程序或改变方式选择开关，就可以改变花式喷泉的喷水规律，从而变化出很多花样，同时，PLC具有很强的自诊断功能，能迅速方便的检查出故障，缩短检修时间，因而确保控制系统的可靠性，稳定性。因此采用PLC作为控制器。3. 喷泉的总体设计3.1 喷泉布局的设计该喷泉占地面积俯视图为正方形，其面积S=100平方米；喷射范围俯视图为圆形，其半径R=4.5m。喷泉概况平面图如图1所示。图1 喷泉概况平面图图1中
8、，喷泉由5种不同的水柱组成。其中1表示大水柱所在的位置，其水柱较大，喷射高度较高；2表示中水柱所在的位置，由六支中水柱均匀分布在2的圆(r=2m)的轨迹上，水量比大水柱的水量小，其喷射高度比大水柱低；3表示小水柱，它由150支小水柱均匀分布在3(r=3m)的圆的轨迹上，其水柱较细，其喷射高度比中水柱略矮；4，5为花朵式和旋转式喷泉，分别由16支喷头组成，均匀分布在4的圆(r=4m)的轨迹上，其水量压力均较弱。3.2 喷泉水柱的分布该喷泉的回水池俯视图为圆形，与喷泉喷射范围俯视图为同心圆，且半径相等。回水池的深度为2m，由1个半径为100cm的圆水池和3个有效宽度为50cm的圆环水池组成，且各个
9、水池之间相通，连接池宽度为50cm，3个圆环水池的 (2)对存储容量的选择。对用户存储容量作粗略的估算。(3)对I/O响应时间的选择。PLC的I/O响应时间包括输入电路延迟、输出电路延迟和扫描工作方式引起的时间延迟(一般在23个扫描周期)等。对开关量控制的系统，PLC和I/O响应时间一般都能满足实际工程的要求，可不必考虑I/O响应问题。但对模拟量控制的系统、特别是闭环系统就要考虑这个问题。(4)对PLC结构形式的选择。在相同功能和相同I/O点数据的情况下，整体式比模块式价格低。但模块式具有功能扩展灵活，维修方便(换模块)，容易判断故障等优点，要按实际需要选择PLC的结构形式5,6。4.2 水泵
10、的选择方案水泵的种类根据不同的要求，分类比较多；大致有卧式水泵和潜水泵。但都是根据各自对水泵的扬程、流量、使用的场合、能耗比、性价比等来选择合适自己水泵。根据本文的要求，选择潜水泵。因为潜水泵是放置在水下，因此不需要泵房，这样可以降低造价。而且潜水泵能耗低，体积小，重量轻，不需灌引水，使用维护及管理方便，并且达到了节约水资源的目的，具有卧式水泵所不具有的优点，可以适应喷泉的喷水要求。现在喷泉常用的潜水泵有QS、QY、QX、QJ等系列。QS系列潜水泵体积小、性能可靠，机泵一体、潜入水中运行主要优越性是：运行可靠、经久耐用、使用方便、功率大、故障少，维修费用低等。流量：10-250(m3/h)。杨
11、程：5-140(m)。QY系列潜水泵QY型潜水电泵由电动机、水泵和密封三部分组成。电泵的上端，多为离心式水泵；下端为三相鼠笼立式异部电动机。电机全部采用优质整圆硅钢片，效率高，耗电少潜水深度不超过5米水温不超过+40。流量：10-300(m3/h)。杨程：4-110(m)。 图6 喷泉PLC控制接线图4.6 喷泉PLC控制输入输出点分配输入信号输出信号名称代号输入点编号名称代号输出点编号启动按钮SB1I0.0大水柱继电器KM1Q0.0停止按钮SB2I0.1中水柱继电器KM2Q0.1连续按钮SB3I0.2小水柱继电器KM3Q0.2单步按钮SB4I0.3花朵式喷泉继电器KM4Q0.3花样1按钮SB
12、5I0.4旋转式喷泉继电器KM5Q0.4花样2按钮SB6I0.5-花样3按钮SB7I0.6-花样4按钮SB8I0.7-表1 花样喷泉PLC控制输入输出点分配5. 软件设计5.1 喷泉的控制原理喷泉控制系统由启动控制程序、位移脉冲控制程序、位移及复位控制程序、驱动控制程序组成。通过位移脉冲控制程序实现子元件中的内容在存储器间的移动，通过复位控制程序实现喷泉花样的循环，通过驱动控制程序实现喷泉的花样喷射。5.2 喷泉的运行流程图(1)按下启动按钮，喷泉进入运行等待状态。 接通PLC电源，第10逻辑行中位存储器M10.0接通，其在第14逻辑行中的常开触点闭合，为喷泉的启动做好了准备。当按下喷泉控制器
13、的启动按钮SB1后，第1逻辑行中输入继电器I0.0的常开触点闭合，位存储器M0.0接通并自锁。本程序默认为连续循环喷泉样式的控制程序，按钮SB2为连续按钮，在第5逻辑行中输入继电器I0.2为常闭触点，按钮SB3为单步按钮，第5逻辑行中输入继电器I0.3为常开触点，当按下此按钮，继电器I0.3触点闭合，位存储器M0.2接通并自锁，其在第1逻辑行中的常闭触点断开，喷泉样式进入一次运行状态。选择默认状态，按下SB4，第6行中输入继电器常开触点闭合，位存储器M0.4接通并自锁，其在第2、14、15、16、17、18逻辑行中的常开触点闭合，进入第一种喷泉样式，输出继电器Q0.0被接通，大水柱控制继电器K
14、M1通电闭合，大水柱射向天空。同时在第2逻辑行中的M0.0、M0.4的常开触点闭合，定时器T37被接通开始计时，经过3s后，T37动作，第3逻辑行的常开触点闭合，定时器T38被接通并开始计时，又经过3s后，T38动作，第4逻辑行中的常开触点闭合一个扫描周期使得位存储器M0.1闭合一个扫描周期。M0.1在第11逻辑行中的常开触点闭合一个扫描周期，将字元件MW10中的内容向左移1位，即将M10.0中的“1”的内容移至位存储器M10.1中，M10.1闭合。由于M10.1接通，其在第14逻辑行中的常开触点闭合，输出继电器Q0.1被接通，中水柱控制继电器KM2通电闭合，中水柱喷出
15、。经过6s后，M0.1在第6逻辑行中的常开触点闭合一个扫描周期，将字元件MW10中的内容向左移一位，即将M10.1中“1”的内容移至位存储器M10.2中，M10.2闭合其在第14、16、17逻辑行中的常开触点闭合，输出继电器Q0.0、Q0.2、Q0.3被接通，喷出大水柱、小水柱和花朵式水柱。 开始调试与仿真(1) 按下启动按钮，喷泉进入待命状态，如图8所示。 图8 程序仿真图(2) 选择单步运行，如图9所示。图9 程序调试图(3)按下第一花样运行方式，喷泉开始运行，如图10所示。图10 程序调试图(4)按下第二种花样运行方式，喷泉开始运行，如图11所示。图11 程序调试
16、图(5)按下第三种花样运行方式，喷泉开始运行，如图12所示。图12 程序调试图(6)按下第四种花样运行方式，喷泉开始运行，如图13所示。图13 程序调试图(7)按下循环花样运行方式，喷泉开始运行，如图14所示。图14 程序调试图当喷泉第八种喷射花样结束后，喷泉进入停止状态。在此调试过程中，主要观察喷射花样的运行是否符合程序的设定。其余三种循环方式，也是在喷泉处于单步运行状态时，进行调试。喷泉的四种循环方式选择开关，可在喷泉处于单步运行状态时，进行调试。喷泉运行状态下，按下喷泉循环方式选择按钮，完成四种方式间的切换调试。以上调试完成后，喷泉在默认(连续)状态下启动，喷泉一直运行下去。7. 结束语本系统主要以可编程控制器PLC为核心，利用可编程控制器PLC强大的控制功能，实现了利用可编程控制器控制花式喷泉，具有接线简单、编程直观、扩展容易的特点。当喷泉的花样需要改变时，原来的接线不需要改变，软件上只需要改变相应的程序。调试仿真结果表明，该喷泉系统在适应性、灵活性、精确性和可靠性，都达到的设计的要求，设计是可行的。若能加上变频器和灯光，使喷泉和灯光受音乐控制，观看效果会更佳。 PLC的喷泉控制系统设计+程序调试图+电路图(7): 17 / 17