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1、 江苏大学继续教育学院毕 业 论 文基于PLC控制的喷泉系统设计学生姓名杜明磊所 在 系信息系班 级0839专 业工业电气自动化指导教师郭老师2012年4月 摘 要花式喷水池是近年来出现的一种园林建筑与花式观赏相结合的一种产物。随着可编程控制器在我国的迅速发展，对花式喷泉的控制要求也越来越高，使得越来越多的控制部分需要可编程控制器来实现。 使用PLC控制花式喷泉，具有使用方便，运行可靠，控制程序设计简单等优点。用SFC方法编程，可以使设计思路清晰，编程简便.若需要改变喷水花样和喷水时间，设计方案不必作很大调整，只要把控制程序作相应的修改，即可实现控制目的。本设计以4环花式喷泉为研究对象，采用了
2、三菱FX1N系列可编程序控制器作为喷泉的控制器。对花式喷水池的控制系统的总体功能进行了分析，阐述了可编程控制器的组成和工作原理。并提出了喷水池硬件的各组成模块及详细的硬件模块设计方案。本设计改善了喷泉系统的控制品质，并达到了实时控制的要求。关键字：喷泉、PLC、SFC编程1 目 录摘 要1目 录2绪 论3第一章 喷泉总体设计41.1 喷泉的布局设计41.2控制要求5第二章 系统硬件设计72.1PLC的选择72.1.1 PLC介绍72.1.2 PLC选型72.2 泵的选择82.1.1 潜水泵介绍82.2.2 泵的选型82.3喷头的选择102.3.1喷头的介绍102.3.2各种喷头的选择102.4
3、阀的选择132.5 灯具的选择13第三章 系统软件设计143.1 I/O分配143.2 梯形图设计143.2.1 SFC程序分步介绍15第四章 组态王监控系统设计184.1组态王与设备通信194.2监控画面194.2.1 按钮单元介绍194.2.2彩灯单元介绍204.2.3计时计数单元204.2.4 喷泉模拟单元介绍21第五章系统调试21结束语24致 谢25附录A 系统程序I附录B PLC接线图III附录C 组态王监控画面IV参考文献V绪 论喷泉是一种将水或其他液体经过一定压力通过喷头喷洒出来具有特定形状的组合体，提供水压的一般为水泵。喷泉景观概括来说可以分为两大类：一是因地制宜，根据现场地形
4、结构，仿照天然水景制作而成，如：壁泉、涌泉、雾泉、管流、溪流、瀑布、水帘、跌水、水涛、漩涡等。二是完全依靠喷泉设备人工造景。这类水景近年来在建筑领域广泛应用，发展速度很快，种类繁多，有音乐喷泉、程控喷泉、摆动喷泉、跑动喷泉、光亮喷泉、游乐喷泉、超高喷泉、激光水幕电影等。喷泉原是一种自然景观，是承压水的地面露头。园林中的喷泉，一般是为了造景的需要，人工建造的具有装饰性的喷水装置。喷泉可以湿润周围空气，减少尘埃，降低气温。喷泉的细小水珠同空气分子撞击，能产生大量的负氧离子。因此，喷泉有益于改善城市面貌和增进居民身心健康。随着我国人民物质和精神生活水平的不断提高，现在许多城市的市民广场、单位居民生活
5、区里都能看到各种形式的喷泉。随着科学技术突飞猛进的发展，在喷泉工程中采用了大量的高新技术，在人们的视觉和听觉上形成和谐的统一，使人们在精神上有种愉悦的感受。从而使喷泉效果更多绚丽多彩，阿罗多姿，令人赏心悦目、流连忘返。 第一章 喷泉总体设计1.1 喷泉的布局设计 图1-1 喷泉布局图本设计布局如图1-1所示。图1-1中A组喷水管，有一个喷水管该喷水管所喷出的水柱为4组喷水管最大，喷射高度为4组喷水管最高为8（m）。图1-1中B组喷水管所处的圆上由8个喷水管组成，该组喷水管所喷出的水柱为比A组的水柱略小，所喷高度比A组的高度略底，所喷高度为6（m）。图1-1中C组喷水管所处的圆上由20个喷水管组
6、成，该组所喷出的水柱比B组的水柱小，所喷高度比B组水柱低，所喷高度为4（m）。图1-1中D组喷水管所处的圆上组由30个喷水管组成，该组所喷水柱为4组中水柱最小，所喷高度最低的一组。所喷高度为2（m）。为了在每组喷水管工作时能够更好的欣赏，能区别4组所喷出的水柱，所以B组所处的圆的半径为R=2(m)，C组所处的圆的半径为R=4（m），D组所处的圆的半径为R=6（m）。本设计中A组喷头所喷的水柱最高，本设计中4组喷头所喷的水柱高度为 2-8（m）。本设计的最多时有A、B、C三组喷头同时喷出水柱，最少时有两组喷头喷出水柱，所以流量为150-230（m3/h）。水质为自来水。1.2 控制要求本设计由四
7、组喷头组成，分别为A组B组C组D组。本设计有单周期和连续两种操作方式。按下开始按钮后指示灯亮，当选择单周期方式时A组D组同时喷6秒然后A组和C组同时喷7秒然后B组和D组同时喷10秒然后ABC三组同时喷水5秒停2秒后报警器发出声音报警，按停止按钮终止报警。当选择连续方式时重复单周期方式时的过程20次后停两秒后报警，按停止按钮终止报警。每个喷头工作时，都连带红，绿，黄，蓝四组彩色灯间隔1S循环发光。如图1-2系统流程图所示当系统上电后，点击开始按钮SB1，PLC的输入口X1=1，则Y10=1指示灯被点亮，等待用户选择运行方式。当用户选择单次运行时点击单次运行按钮SB3 则X3=1， Y12=1水泵
8、开始工作，同时Y0=1、Y3=1，A、D两组喷头的电磁阀得电，A、 D两组喷头开始喷出水柱同时T5开始计时。当T5=6S时Y3=0、Y2=1,D组喷头的的电磁阀失电，C组喷头的电磁阀得电。所以A、 C组喷头喷出水柱，D组喷头停止喷水，同时T6开始计时。当T6=7S时Y1=0、Y2=0、Y1=1、Y3=1，A、C两组喷头的的电磁阀失电，B、D两组喷头的电磁阀得电。所以B组喷头和D组喷头喷出水柱A组喷头和C组喷头停止喷水，同时T7开始计时。当T7=10S时Y3=0、Y0=1、Y1=1、Y2=1,D组喷头的的电磁阀失电，A、B、C组喷头的电磁阀得电。所以A组喷头和C组喷头喷出水柱D组喷头停止喷水，同
9、时T8开始计时。当T8=5S时系统停止两秒后开始报警。当用户选择连续运行时点击连续运行按钮SB4 则X4=1， Y12=1水泵开始工作，同时Y0=1、Y3=1，A、D两组喷头的电磁阀得电，A、 D两组喷头开始喷出水柱同时T1开始计时。当T1=6S时Y3=0、Y2=1,D组喷头的的电磁阀失电，C组喷头的电磁阀得电。所以A、 C组喷头喷出水柱，D组喷头停止喷水，同时T2开始计时。当T2=7S时Y1=0、Y2=0、Y1=1、Y3=1，A、C两组喷头的的电磁阀失电，B、D两组喷头的电磁阀得电。所以B组喷头和D组喷头喷出水柱A组喷头和C组喷头停止喷水，同时T3开始计时。当T3=10S时Y3=0、Y0=1
10、、Y1=1、Y2=1,D组喷头的的电磁阀失电，A、B、C组喷头的电磁阀得电。所以A组喷头和C组喷头喷出水柱D组喷头停止喷水，同时T4开始计时。当T4=5S时C0开始计数，当CO20时重复上述动作当C0=20时系统停止2S后开始报警。当系统报警时点击停止按钮SB2则系统停止报警。开 始指示灯是否点亮 Y10=1?是否O单 次连 续A、D同时喷水 T5计时6ST5=6S?是否A、D同时喷水 T0计时6ST0=6S?是否A、C同时喷水 T6计时7ST6=7S?否A、C同时喷水 T1计时7ST0=7S?是否B、D同时喷水 T7计时10ST7=10S?是否B、D同时喷水 T2计时10ST2=10S?否A
11、、B、C同时喷水 T8计时5ST8=5S?是否A、B、C同时喷水 T3计时5ST3=5S?是A、B、C、D停止C0计数20次C0=20次?是否是是报 警X2=0?否是图1-2 系统流程图第2章 系统硬件设计2.1 PLC的选择2.1.1 PLC介绍 编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控
12、制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC,PLC自1966年出现，美国，日本，德国的可编程控制器质量优良，功能强大。2.1.2 PLC选型 现在应用最广泛的PLC有三菱、西门子、欧姆龙、松下等。 三菱PLC结构灵活、传输质量高、速度快、带宽稳定、范围广、成本低、适用面广但是数据处理比西门子弱。 西门子PLC性能强大、可操作性强、有相配套的伺服系统和组态软件但是价钱太高。 欧姆龙PLC欧姆龙编程软件对符号地址的格式有要求，东欧的老机床器件符号输进去好多都不认，按它的标准老图的标示都要变很不方便。 松下PLC超小型尺寸，
13、轻松扩展，扩展单元可直接连接到控制单元上、不需任何电缆。从I/O 10点到最大I/O 128点的选择空间。 本设计需要速度快稳定同时从价格等方面考虑我们选择三菱PLC本设计所使用的I/O口不是太多所以我们选择三菱FX-1N型PLC，如图2-1所示。图2-1 三菱FX1N PLC2.2 泵的选择2.1.1 潜水泵介绍 深井提水的重要设备。使用时整个机组潜入水中工作。把地下水提取到地表，是生活用水、矿山抢险、工业冷却、农田灌溉、海水提升、轮船调载，还可用于喷泉景观，热水潜水泵用于温泉洗浴，还可适用于从深井中提取地下水，也可用于河流、水库、水渠等提水工程。主要用于农田灌溉及高山区人畜用水，亦可供中央
14、空调冷却、热泵机组、冷泵机组、城市、工厂、铁路、矿山、工地排水使用。 一般流量可以达到(10m3650m3)每小时、扬程可达到1500米。2.2.2 泵的选型 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）。 QX系列潜水泵工程潜水泵泵电一体，结构紧凑，非常适合于基建及矿山的搬运和安装无需引水，使用简便双端密封，电器保护设计合理、性能优良、几无噪音。流量：5-20（m3/h）。杨程：20-60（m） QJ系列潜水泵电机与水泵直联，机组全部潜入水中工作，具有结构紧凑、安装、维护方便、体积小、重量轻、高效节能等特点。 工作条件1、工作介质为清水或化学性质类似于清水的液体。额定扬程：150米额定流量：10立方米/小时。从该喷泉所需的扬程、流量、水质、价格等方面考虑该喷泉选择
