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1、 毕业设计说明书 设计题目：基于PLC的音乐喷泉系统设计喷泉软件系统的设计系 部 机电工程系 专 业 机电一体化 班 级 机电 学生姓名 学 号 指导教师 2012年4月23日摘 要在喷泉控制系统中，采用单片机控制原理，以可控硅作为功率开关元件，由于可控硅承受过电压、过电流的能力较差，因而不能长时间运行。但采用PLC能有效的解决这一问题，同时，PLC具有很强的自诊断功能，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。但成本较高。本文以喷泉控制系统为例，采用欧姆龙（OMRON）CPM1A系列PLC，详细介绍了系统的硬件配置、设计方案以及软件设计的顺序功能图和梯形图，并且
2、介绍了编程中的关键问题。关键词：可控硅；单片机；自诊断功能；可编程序（逻辑）控制器；顺序功能流程图 Abstract In the fountain control system, using single-chip microcomputer control principle, with silicon controlled as power switch components, due to take over voltage, over current controlled the ability is bad, so it cannot be long time running. B
3、ut adopting PLC can effectively solve the problem, and at the same time, PLC has the very strong since diagnosis function, rapid convenient check a fault, shorten repair time, therefore, to ensure the reliability of the control system, the stability. But cost is higher. This paper to fountain contro
4、l system as an example, the OMRON (OMRON) CPM1A series PLC, a detailed introduction of system hardware configuration and design, and the design of software function chart and order ladder diagram, and introduced the key programming problem. Keywords: silicon controlled; Single chip microcomputer; Si
5、nce the diagnosis function; Programmable controller (logic); Order function flow chart 目 录1 绪论51.1喷泉的发展61.2喷泉的应用状况62 喷泉系统硬件设计72.1 喷水池的设计72.2 喷头和造型方案的选择72.3 配水管网的计算及其附件的选择83 喷泉控制系统硬件设计及器件选择133.1 控制系统硬件设计133.2 导线截面的选择与校验143.3 开关设备的选择174 喷泉软件系统的设计224.1 控制要求224.2 I/O地址分配224.3 时序控制程序22结 论28参考文献29致 谢30 1
6、绪论 喷泉是园林、城市街道广场和公共建筑等的装饰品之一。喷泉对城市环境有多种价值，不仅能湿润周围购空气、清除尘埃，而且由于喷泉喷射U1的细小水珠与空气分子掩击，能产生出大量对人体有益的负氧离子。据对菜喷泉周围lIl定，喷水前空气中负氧离子的浓度为300个毫升，正离子浓度为500个毫九而喷水寸A钟后，负氧离子浓度增加到300000个毫升，正离子浓度增加到50000个毫升。空气离子，尤其是负氧离子对人们的健康有良好的作用，被誉为“空气长寿素”。喷泉阅娜多姿的造型，欢快跳动的水花，还能使人振奋精执陶冶情愫，美化环境。因此，喷泉既有益于提高城市的文化艺术面貌，给人以美的享色又有益于环境保护，增进人的身
7、心健康。随着城市现代化，文明生产及园林、旅游等事业的发展，喷泉越来越受到人们的喜玖喷泉技术也在不断地发展，各式各样的喷泉正在各地竞相出现。它比较适宜于喜庆节日、大型群众集会的广场喷泉和城市主题雕塑喷泉，其水造型往往是简捷、明快、庄重、大方，给予人们团结进取、凝聚向上的感受在商业广场、购物中心以及游泳景点的大型激光彩色音乐喷泉，其动感十足的“水表演”，既欢快、跳跃，又抒情、富有诗意的“水舞蹈”，有些喷泉配之以水幕电影，给人们以变幻无穷，绚丽多姿的视听效果。河、湖自然水面上喷水高度超过百米的高水柱喷泉，其雄伟、壮观的水造型往往成为这个城市或旅游景点的特征之一。喷泉进入了住宅小区，多与建筑小品和雕塑
8、相映、相伴，既有中、老年人们喜爱的幽静、典雅的风格，也有适于儿童嬉水，趣味十足的形式。松驰、舒适的环境氛围给人们愉悦的感受。 水是生命的核心，对于人类生存而言，水是最重要的因素之一，水不仅能够满足人们基本生活的需求，而且还能提高人们身心的舒适度，由于人们对于水的依赖和亲近，从人类活动开始，人们就依水而居，从古代的城镇发展开始，人们就不断地开发水的造景功能、娱乐功能和环保功能，喷泉作为城镇建设和园林造景的一部分，是满足人们文化需求和精神需求的产品和作品。查询古今中外的建筑史，园林史，其中有许多精美的喷泉成为城市或建筑的象征，这些传世佳作保留至今，它们是美化城市的神来之笔，在美化城市、美化环境中起
9、到了画龙点睛的作用。陶冶和启迪着后人，为今天的喷泉的发展奠定了基础。1.1喷泉的发展喷泉起源很早，公元前6世纪在巴比伦空中花园中已建有喷泉。古希腊时代就已由饮用水的泉逐渐发展成为装饰性的泉。有一种说法认为，喷泉起源于伊斯兰国家的斋戒沐浴给水方法。在伊斯兰园林中，喷泉或沿轴线布置，或作为局部构图的中心。文艺复兴时期喷泉技术有很大的发展，这一时期的喷泉多与雕像、柱饰、水池等结合造景。有名的喷泉如意大利伊斯特别墅的著名“百泉步道”和莱恩脱的喷泉水渠。当时还从事水趣音响设计。如著名的猫头鹰喷泉，有一群铜鸟啁啾，猫头鹰一声尖叫之后，顿时鸦雀无声，稍停片刻，铜鸟又喧闹起来。有的喷泉同雕像、叠落的瀑布结合起
10、来造景，如埃斯特别墅中的“水风琴”等。1.2喷泉的应用状况近年来，水景的应用技术发展很快，许多技术已大量应用于实践中，水艺景观已逐渐形成相对独立的工程分支，但在工程设计实践中系统的指导理论尚不完善。水艺景观概括来说可以分为两大类：一是利用地势或土建结构，仿照天然水景观而成。如溪流、瀑布、人工湖、养鱼池、泉涌、跌水等，这些在我国传统园林中的有较多应用。二是完全依靠喷泉设备造景。各种各样的喷泉如音乐喷泉、程序控制喷泉、旱地喷泉、雾化喷泉等。这类水景是近年来才在建筑领域广泛应用的，但其发展速度很快。各种水景工程，一般由以下几个方面构成：土建池体、管道阀门系统、动力水泵系统、灯光照明系统等。较大的水体
11、或对水质观感要求较高的场所，还必须有水质处理系统。 喷泉是艺术和技术的结合物，建筑艺术、园林艺术、美术以至引伸到人文学、文学艺术、音乐艺术等都能蕴含到喷泉的设计、创作中。随着时代的发展，科技水平的提高，城市的喷泉设备已经十分先进，各种音乐喷泉、程控喷泉、激光喷泉已经层出不穷，变化多端。规模可大可小，射程可高可低，喷出的水，大者如珠，细者如雾，变化万千，引人入胜。喷泉，使静水变为动水，使水也有了灵魂，又辅之以各种灯光效果，使水体具有丰富多采的形态，可以缓冲、软化城市中“凝固的建筑物”和硬质的地面，以增加城市环境的生机，有益与身心健康并能满足视觉艺术的需要。 2喷泉系统硬件设计2.1 喷水池的设计
12、2.1.1喷水 池的组成及其尺寸的确定 喷水池由池底、池壁、喷水供水管、吸水管、溢水管、泄水管、补充给水管等组成。喷水池的大小应与周围环境相配合。位于广场中心的喷水池，其大小必须与广场的体量相称，虽然在已知数据中给出了水池的边缘，但喷水他的大小尺寸还必须在设计风速时，考虑水滴不被风吹出池外。其大小取决于喷头的形式 ,参见表21表21喷头形式与水滴直径表喷 头 形 式水滴直径（mm）螺 旋 式0.250.50碰 撞 式0.250.50直 流 式3.005.00水池尺寸应比计算值大1.0米以上。风力和水池大小的关系，来初拟水池的尺寸。由已知条件可知，当地主导风向为西北风，按微风来计算（微风的风速为
13、3.45.4m/s）,取风速为4m/s。所以水池最外圈水柱的距离为1.5m，既喷泉水池半径为11.5m。2.2 喷头和造型方案的选择2.2.1喷头的选择喷头是喷泉的一个主要组成部分。它的作用是把具有一定压力的水，经过喷嘴的造型，在水面的上空喷射出各种形状的水花。因此，喷头的形式、结构、制造的工艺质量和外观等，部对整个喷泉的艺术效果产生宜接的影响。 喷头受水流(有时是高速水流)的摩擦。因此，一般多用耐磨性好，不易锈蚀，又具有一定强度的黄铜或青铜制成。为了节约铜材，近年来亦使用铸造尼龙(几内酰氨)制造喷头。这种喷头具有耐磨、自润滑性好、加工容易、轻便(它的适量只有铜的七分之一)、成本低等优点。但目
14、前尚存在着易老化、使用寿命短、零件尺寸不易严格控制等问题，因此主要用于低压喷头。当前国内还使用合金铝制作的喷头。这种合金铝喷头虽然耐磨性差，使用寿命短，但成本低、易于加工、材料来源方便，小型喷泉几年更换一次喷头，可以改变喷泉水姿，因此也是可取的。喷头的通径(D)：喷头的通径是指喷头进水口为直径。单位以毫米表示。在选择喷泉喷头的通径时，要与连接管的内径相配合，管径不能有急剧的变化。以保证喷水的花型。喷嘴的出水口面积(w)：喷嘴出水口面积(w )的单位是平方厘米。任一定压力下，喷嘴出水口的面积反映喷头的过水能JJ。喷噶出水口面积大，喷出的水量也大，反各喷嚏出水日面积小，喷出的水量也就少。喷嘴出水口跳内壁及其边缘的光洁度，对喷头的射程和水姿的造型有较大的影响。喷头的水力特性是指各种喷头的压力、喷水量、流量系致、射程等。测定喷头水力特性的目的是为喷泉喷水姿的设计和管路的计算提供基本参数。喷头的压力按喷头的不同部位可以分为工作压力(kpa)和喷嘴压力(h嘴)。 工作压力(kpa):所谓喷头的工作压力是指进入喷头前水的压力。工作压力通常用压力计直接在喷头进水口前的竖管内测出。压力表的最大量测范围应是待测压力的两倍，使待测
