1、 A 根底理論 B 應(yīng)用研究 C 調(diào)查報(bào)告 D 其他本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文基于PLC的花式噴泉控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)二級(jí)學(xué)院：信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院專 業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化完成日期：2014年5月10日目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc18686 1 緒論 PAGEREF _Toc18686 1 HYPERLINK l _Toc19978 噴泉的開(kāi)展 PAGEREF _Toc19978 1 HYPERLINK l _Toc28201 花式噴泉的國(guó)內(nèi)外開(kāi)展史 PAGEREF _Toc28201 1 HYPERLINK l _Toc22776 花式噴泉控制的開(kāi)展現(xiàn)狀 PAGER

2、EF _Toc22776 2 HYPERLINK l _Toc27704 本課題的研究意義 PAGEREF _Toc27704 3 HYPERLINK l _Toc22495 2 PLC概述 PAGEREF _Toc22495 4 HYPERLINK l _Toc868 可編程控制器簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc868 4 HYPERLINK l _Toc22876 可編程控制器硬件組成 PAGEREF _Toc22876 4 HYPERLINK l _Toc8717 PLC的主要功能 PAGEREF _Toc8717 5 HYPERLINK l _Toc11163 3系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì) PAG

3、EREF _Toc11163 6 HYPERLINK l _Toc22973 花式噴泉控制方案分析 PAGEREF _Toc22973 6 HYPERLINK l _Toc19943 花式噴泉控制要求 PAGEREF _Toc19943 6 HYPERLINK l _Toc6378 PLC的選擇 PAGEREF _Toc6378 7 HYPERLINK l _Toc6091 噴頭的選擇 PAGEREF _Toc6091 8 HYPERLINK l _Toc14369 3.4.1 噴頭的介紹 PAGEREF _Toc14369 8 HYPERLINK l _Toc2593 噴頭的選擇方案 PAG

4、EREF _Toc2593 8 HYPERLINK l _Toc7498 3.5 水泵的選擇方案 PAGEREF _Toc7498 10 HYPERLINK l _Toc8648 3.6 閥的選擇方案 PAGEREF _Toc8648 10 HYPERLINK l _Toc3601 4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc3601 12 HYPERLINK l _Toc215 4.1 花式噴泉的運(yùn)行流程圖設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc215 12 HYPERLINK l _Toc21198 4.2 花式噴泉控制原理設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc21198 12 HYPERLINK l _Toc

5、10881 4.3 花式噴泉PLC控制接線圖設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc10881 13 HYPERLINK l _Toc5460 4.4 花式噴泉PLC控制輸入輸出點(diǎn)分配設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc5460 13 HYPERLINK l _Toc12041 4.5 梯形圖設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc12041 14 HYPERLINK l _Toc912 PAGEREF _Toc912 14 HYPERLINK l _Toc20602 5 系統(tǒng)的仿真與調(diào)試 PAGEREF _Toc20602 15 HYPERLINK l _Toc15337 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc15337

6、 20 HYPERLINK l _Toc11779 附錄 PAGEREF _Toc11779 21致謝基于PLC的花式噴泉控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要：花式噴泉是近年來(lái)隨著控制系統(tǒng)的開(kāi)展，出現(xiàn)的一種控制技術(shù)與花式欣賞相結(jié)合的一種產(chǎn)物。隨著可編程控制器在我國(guó)的迅速開(kāi)展，對(duì)花式噴泉的控制要求也越來(lái)越高。使用PLC 控制花式噴泉,具有使用方便、運(yùn)行可靠、程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。用順序功能圖方法編程,可以使設(shè)計(jì)思路清晰,編程簡(jiǎn)便。假設(shè)需要改變噴水把戲和噴水時(shí)間,設(shè)計(jì)方案不必作很大調(diào)整,只要把控制程序作相應(yīng)的修改,即可實(shí)現(xiàn)控制目的。本文以花式噴泉為研究對(duì)象，以三菱PLC為例，詳細(xì)介紹了噴泉控制系統(tǒng)工程要求，并根據(jù)工程

7、要求，基于PLC對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，提出控制系統(tǒng)方案。PLC作為主控單元，論文對(duì)I/O設(shè)計(jì)、外部硬件連線等進(jìn)行了介紹，采用順序控制方法設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的工作流程圖和PLC程序。關(guān)鍵詞：把戲噴泉；控制系統(tǒng)；PLCThe control system design based on PLC fancy fountainAbstract：Fancy fountain is a product of a kind of control technology and fancy watch combination with the development of control system in rece

8、nt years. With the programmable controller in Chinas rapid development, fancy fountain control requirements are also getting higher and higher. The use of PLC control fancy fountain, has the advantages of convenient, reliable operation, simple program design etc.With the sequential function chart pr

9、ogramming method, the design ideas clear, simple programming. If you need to change the water pattern and water time, the design scheme is not a big adjustment, as long as the control procedures be amended accordingly, to achieve the control purpose. In this paper, fancy fountain as the research obj

10、ect, to Mitsubishi PLC as an example, introduces in detail the fountain control systems engineering requirements, and according to the project requirements, PLC on the overall design of the control system based on the proposed scheme, the control system. PLC as the main control unit, this paper intr

11、oduces the I/O design, the connection of external hardware, designed the system work flow diagram and PLC procedures for the use of sequence control method. Key words：Figure fountain; control system;PLC1 緒論 噴泉的開(kāi)展 花式噴泉的國(guó)內(nèi)外開(kāi)展史噴泉作為一項(xiàng)建筑藝術(shù)，在國(guó)內(nèi)外均有較悠久的歷史。而音樂(lè)噴泉的構(gòu)思及萌生那么是上世紀(jì)30年代開(kāi)始的，1930年，德國(guó)的(奧圖皮士特霍)首先提出了噴泉與音樂(lè)

12、相結(jié)合的設(shè)想，并設(shè)計(jì)成小型裝置應(yīng)用于酒店及商場(chǎng)，其后那么逐步開(kāi)展到大型化及多樣化。繼承父業(yè)使音樂(lè)噴泉更為多姿多彩，并于l952年夏在西柏林工業(yè)展覽會(huì)上進(jìn)行展示，經(jīng)紐約一攝影師將其引進(jìn)應(yīng)用于紐約無(wú)線電音樂(lè)廳。從此，音樂(lè)噴泉陸續(xù)在世界各地應(yīng)用推廣。目前，西方工業(yè)興旺國(guó)家已有制造音樂(lè)噴泉成套裝置的專業(yè)工廠，如美國(guó)的WALTZING、MIDAS，加拿大的PEM，意大利的NEONALPINA，日本的KAWAMURA等公司。隨著音樂(lè)噴泉市場(chǎng)的需求越來(lái)越大，國(guó)內(nèi)關(guān)于音樂(lè)噴泉的研究與開(kāi)發(fā)工作也蒸蒸日上。我國(guó)在80年代中期相繼引進(jìn)和自行設(shè)計(jì)建造了多座音樂(lè)噴泉，為美化環(huán)境，活潑人民的文化生活起了良好的作用。據(jù)不完

13、全統(tǒng)計(jì)，2021年整個(gè)噴泉行業(yè)年總產(chǎn)值也早已到達(dá)幾十億元以上。同時(shí)我國(guó)行政主管和技術(shù)監(jiān)督部門(mén)、學(xué)術(shù)團(tuán)體和出版界等，也為推動(dòng)噴泉技術(shù)的開(kāi)展做了不少工作：1989年出版的?給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)?，第一次將“水景設(shè)計(jì)以專章列入設(shè)計(jì)手冊(cè)；1989年出版、1990年開(kāi)始施行的?建筑給水排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?，第一次將“噴泉設(shè)計(jì)以專節(jié)列入國(guó)家設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；1990年出版了第一本專門(mén)著作?噴泉設(shè)計(jì)?；1991年在中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)建筑給水排水委員會(huì)和中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)建筑給水排水委員會(huì)的大力推動(dòng)下，成立了第一屆“全國(guó)噴泉研討會(huì)，有關(guān)噴泉的專門(mén)設(shè)計(jì)規(guī)程和術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)等也公開(kāi)發(fā)布執(zhí)行。近些年噴泉開(kāi)始擺脫傳統(tǒng)的繼電器控制，往工控機(jī)、單片機(jī)

14、等方向開(kāi)展，更為先進(jìn)的是當(dāng)今PLC已經(jīng)開(kāi)始廣泛應(yīng)用于大型噴泉領(lǐng)域。隨著人民生活水平的提高，對(duì)美化住宅小區(qū)以及別墅環(huán)境的要求越來(lái)越高，小型化音樂(lè)噴泉成為一個(gè)開(kāi)展方向。大型音樂(lè)噴泉的科技含量高、設(shè)計(jì)和制造難度大。目前，我國(guó)的大型音樂(lè)噴泉技術(shù)已日趨成熟,但對(duì)小型音樂(lè)噴泉的研究較少。小型音樂(lè)噴泉存在著協(xié)調(diào)性能差等缺點(diǎn)。小型音樂(lè)噴泉系統(tǒng)適用于住宅小區(qū)和酒店廳堂等場(chǎng)所，一個(gè)好的音樂(lè)噴泉就是一個(gè)精美的藝術(shù)品，可以美化環(huán)境、愉悅身心，而其控制系統(tǒng)是整個(gè)音樂(lè)噴泉的關(guān)鍵。對(duì)小型音樂(lè)噴泉控制系統(tǒng)的研究具有很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 花式噴泉控制的開(kāi)展現(xiàn)狀目前的水景噴泉一般包括：固定水景、時(shí)控噴泉、程控噴泉、聲控噴泉

15、、音樂(lè)噴泉5類，控制方式復(fù)雜程度由低到高。固定水景噴泉是由電磁閥依次順序開(kāi)閉來(lái)控制一長(zhǎng)列噴嘴而產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)水形。假設(shè)采用放射式控制，勢(shì)必需要大量電纜線路和控制設(shè)備。所以一般采用“一線控制技術(shù)，在一條控制線給及一條電源線上可以連結(jié)2048個(gè)以內(nèi)的數(shù)控電磁閥；時(shí)控噴泉運(yùn)用定時(shí)器控制固定水型的定時(shí)切換，此種噴泉控制簡(jiǎn)單，造價(jià)低；程控噴泉控制系統(tǒng)采用可編程序控制技術(shù)，定時(shí)程序來(lái)變化各種水形組合。水泵可以用開(kāi)關(guān)控制，也可用變頻控制來(lái)改變其水壓。假設(shè)加上彩色燈光便成為“彩色程控噴泉；聲控噴泉控制系統(tǒng)包括聲音信號(hào)采集轉(zhuǎn)換器和可編程序控制技術(shù)可使水型隨著音樂(lè)聲音的強(qiáng)弱變化上下起伏，控制程序控制水型定時(shí)切換；音樂(lè)

16、噴泉控制系統(tǒng)集合音樂(lè)控制、可編程序控制、人工智能控制技術(shù)，綜合當(dāng)今國(guó)際上最流行的先進(jìn)科技成果，是一種工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)。音樂(lè)噴泉控制系統(tǒng)的上位機(jī)是多媒體工業(yè)PC機(jī)組成的現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng),能實(shí)現(xiàn)全程實(shí)時(shí)音控，能自行識(shí)別樂(lè)曲旋律、節(jié)奏、樂(lè)感和音頻的強(qiáng)弱度。該系統(tǒng)有音頻與水形的同步功能，有方便的操作界面和編配樂(lè)曲功能。另外在當(dāng)今噴泉領(lǐng)域中還存在各種趣味、瀑布及超高噴泉等，需要采用專門(mén)的控制系統(tǒng)。例如：光控踏泉控制器、迷宮噴泉控制器、環(huán)形跳泉控制器等。同時(shí)，對(duì)于大型的廣場(chǎng)音樂(lè)噴泉往往需要配置監(jiān)控系統(tǒng)。這對(duì)噴泉調(diào)試和運(yùn)行維護(hù)都有很大好處。對(duì)應(yīng)于不同的噴泉類型，控制方式也有所不同。1)手動(dòng)控制方式在水景設(shè)備運(yùn)行

17、后，噴水姿態(tài)固定不變，一般只需設(shè)置必要的手動(dòng)調(diào)節(jié)閥，待噴水姿態(tài)調(diào)節(jié)完以后就不再變換；2)時(shí)間繼電器控制方式設(shè)置多臺(tái)水泵或用電磁閥、氣動(dòng)閥、電動(dòng)閥等控制各組噴頭，利用時(shí)間繼電器控制水泵、電磁閥、氣動(dòng)閥或電動(dòng)閥的開(kāi)關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)各組噴頭的姿態(tài)變換。照明燈具的色彩和照度也可同樣實(shí)現(xiàn)變換；3)音響控制方式在各組噴頭的給水干管上設(shè)置電磁閥或電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，將各種音響的頻率上下或聲音的強(qiáng)弱轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，控制電磁閥的開(kāi)關(guān)或電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)啟度，從而實(shí)現(xiàn)噴水姿態(tài)的變換。簡(jiǎn)易音響控制法：在一個(gè)磁帶上同時(shí)錄上音樂(lè)信號(hào)和控制信號(hào)。為使音樂(lè)與水姿同步變化，應(yīng)根據(jù)管道布置情況，使控制信號(hào)超前音樂(lè)信號(hào)一定的時(shí)間。在播放音樂(lè)的同時(shí)

18、，控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成電氣信號(hào)，控制和調(diào)節(jié)電磁閥的開(kāi)關(guān)、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)啟度、水泵的轉(zhuǎn)速等，從而到達(dá)變換噴水姿態(tài)的目的。間接音響控制法：利用同步調(diào)節(jié)裝置控制音響系統(tǒng)和噴水、照明系統(tǒng)諧調(diào)運(yùn)行。音響系統(tǒng)可采用磁帶放音，噴水和照明系統(tǒng)采用程序帶、邏輯回路和控制裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。直接音響控制法：直接音響控制法是利用各種外部聲源，經(jīng)聲波轉(zhuǎn)換器變換成電信號(hào)，再經(jīng)同步裝置協(xié)調(diào)后控制噴水和照明的變換運(yùn)行。4混合控制法對(duì)于大、中型水景，讓一局部噴頭的噴水姿態(tài)和照明燈具的色彩和強(qiáng)度固定不變，而將其他噴頭和燈具分成假設(shè)干組，使用時(shí)間繼電器使各組噴頭和燈具按一定時(shí)間間隔輪流噴水和照明，在任意一組噴頭和燈具工作時(shí)，再利用音響

19、控制噴水姿態(tài)、照明的色彩和強(qiáng)度的變換。這樣就可使噴水隨著音樂(lè)的旋律而舞動(dòng)，使照明隨著音樂(lè)的旋律而變換，形成變化萬(wàn)千的水景姿態(tài)。 本課題的研究意義國(guó)內(nèi)在20世紀(jì)80年代，噴泉只是建筑給排水和園林造景專業(yè)的一個(gè)技術(shù)細(xì)節(jié)，從設(shè)計(jì)到產(chǎn)品制作、工程安裝都沒(méi)有形成規(guī)模。改革開(kāi)放以來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的開(kāi)展，人民生活水平的提高，結(jié)合當(dāng)時(shí)先進(jìn)的單片機(jī)、通過(guò)電磁閥和直流電機(jī)調(diào)速實(shí)行變量控制，設(shè)計(jì)出了一批噴泉水景。但傳統(tǒng)的噴泉控制一旦設(shè)計(jì)好控制電路，就不能隨意改變噴水把戲及噴水時(shí)間。假設(shè)采用PLC控制，利用PLC體積小、功能強(qiáng)、可靠性高，且具有較大的靈活性和可擴(kuò)展性的特點(diǎn)，通過(guò)改變噴泉的控制程序或改變方式選擇開(kāi)關(guān)，就

20、可以改變花式噴泉的噴水規(guī)律，從而變換出各式把戲，以適應(yīng)不同季節(jié)、不同場(chǎng)合的噴水要求。2 PLC概述 可編程控制器簡(jiǎn)介可編程控制器PCProgrammable Controller又稱可編程邏輯控制器PLCProgrammable Logic Controller，是微機(jī)技術(shù)與繼電器常規(guī)控制技術(shù)相接合的產(chǎn)物，是在順序控制器和微機(jī)控制器的根底上開(kāi)展起來(lái)的新型控制器，是一種以微處理器為核心用作數(shù)字控制的專用計(jì)算機(jī)。它不僅充分利用微處理器的優(yōu)點(diǎn)來(lái)滿足各種工業(yè)領(lǐng)域的實(shí)時(shí)控制要求，同時(shí)也照顧到現(xiàn)場(chǎng)電器操作維護(hù)人員的技能和習(xí)慣，擯棄了微機(jī)常用的計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言的表達(dá)形式，獨(dú)具風(fēng)格地形成一套以繼電器梯形圖為根底

21、的形象編程語(yǔ)言和模塊化的軟件結(jié)構(gòu)，使用戶程序的編制清晰直觀、方便易學(xué)，調(diào)試和查錯(cuò)都很容易。PLC現(xiàn)已成為現(xiàn)代工業(yè)控制三大支柱PLC、CAD/CAM、ROBOT之一，以其可靠性、邏輯功能強(qiáng)、體積小、可在線修改控制程序、具有遠(yuǎn)程通信聯(lián)網(wǎng)功能、易于與計(jì)算機(jī)接口、能對(duì)模擬量進(jìn)行控制、具備告訴計(jì)數(shù)與位控等高性能模塊等優(yōu)異性能，日益取代由大量中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)繼電器等組成的傳統(tǒng)繼電接觸控制系統(tǒng)在機(jī)械、化工、石油、冶金、電力、輕工、電子、紡織、食品、交通、等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。PLC的應(yīng)用深度和廣度已經(jīng)成為一個(gè)國(guó)家工業(yè)先進(jìn)水平的重要標(biāo)志之一。 可編程控制器硬件組成可編程控制器的硬件由微處理器、存儲(chǔ)器

22、、I/O接口電路、電源、擴(kuò)展接口、外設(shè)接口及編程器等組成。各局部通過(guò)總線電源總線、地址總線、數(shù)據(jù)總線連接而成。圖1為可編程控制器的硬件簡(jiǎn)化框圖。 圖1 可編程控制器的硬件簡(jiǎn)化框圖 PLC的主要功能PLC是一種應(yīng)用面很廣、開(kāi)展非常迅速的工業(yè)自動(dòng)化裝置，在工廠自動(dòng)化(FA)和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)內(nèi)占重要地位。PLC系統(tǒng)主要有以下功能：1) 多種控制功能；2) 數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)與處理功能；3) 通信聯(lián)網(wǎng)功能；4) 輸入、輸出接口調(diào)理功能；5) 人機(jī)界面功能；6) 編程、調(diào)試功能。PLC的重量、體積、功耗和硬件價(jià)格一直在降低，雖然軟件價(jià)格占的比重有所增加，但是各廠商為了競(jìng)爭(zhēng)也相應(yīng)地降低了價(jià)格。

23、另外，采用PLC還可以大大縮短設(shè)計(jì)、編程和投產(chǎn)周期，使總價(jià)格進(jìn)一步降低。PLC產(chǎn)品面臨現(xiàn)場(chǎng)總線的開(kāi)展，將再次革新，滿足工業(yè)與民用控制的更高需求。3系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì) 花式噴泉控制方案分析方案：四組噴頭交替噴水此方案共四組噴頭，除1號(hào)噴頭外，其余三組每組的4個(gè)噴頭都由環(huán)形管道連接，每次噴水，同一組的噴頭同時(shí)噴水，噴泉具體布局見(jiàn)圖2。圖2 四組噴頭示意圖圖2中1號(hào)噴頭噴出的水柱為4組噴頭中最大，噴射高度為4組噴頭最高為8m。2號(hào)噴頭噴出的水柱為比1號(hào)噴頭水柱略小，所噴高度比1號(hào)的略低，所噴高度為6m。3號(hào)噴頭所噴出的水柱比2號(hào)的水柱小，高度低，所噴高度為4m。4號(hào)噴頭所噴水柱為4組中水柱最小，所噴高

24、度最低，為2m。 花式噴泉控制要求圖3 花式噴泉控制面板(1) 噴泉噴水方式由把戲選擇開(kāi)關(guān)決定，現(xiàn)考慮3種噴水把戲； (2) 按下啟動(dòng)按鈕，噴泉控制裝置開(kāi)始工作，按下停止按鈕，噴泉控制裝置停止工作。(3) 花式選擇開(kāi)關(guān)在位置1時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕后，噴頭1、2、3、4間隔2秒依次噴水，之后一起噴水5秒后停止4秒，再按4、3、2、1的次序間隔2秒依次噴水，一起噴水5秒后停止4秒。以此規(guī)律循環(huán)，直到按下停止按鈕。(4) 花式選擇開(kāi)關(guān)在位置2時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕后，噴頭1、3同時(shí)噴水，4秒后停止，然后噴頭2、4噴水，4秒后停止，交替運(yùn)行5次后，噴頭1、2、3、4一起噴水，20秒后停止。以此規(guī)律循環(huán)，直到按下

25、停止按鈕。(5) 花式選擇開(kāi)關(guān)在位置3時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕后，噴頭按1、2、3、4、4、3、2、1的次序輪流間隔2秒噴水一次，然后一起間隔2秒齊噴兩次，之后1、3號(hào)噴頭同時(shí)間隔2秒噴兩次，再到2、4號(hào)噴頭同時(shí)間隔2秒噴兩次，然后一起間隔2秒齊噴兩次，最后全部噴30秒停止。以此規(guī)律循環(huán)，直到按下停止按鈕。 PLC的選擇現(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的PLC有三菱、西門(mén)子、歐姆龍、松下等。三菱PLC結(jié)構(gòu)靈活、傳輸質(zhì)量高、速度快、范圍廣、本錢(qián)低、適用面廣但是數(shù)據(jù)處理比西門(mén)子弱。西門(mén)子PLC性能強(qiáng)大、可操作性強(qiáng)、有相配套的伺服系統(tǒng)和組態(tài)軟件但是價(jià)錢(qián)太高。歐姆龍PLC歐姆龍編程軟件對(duì)符號(hào)地址的格式有要求，東歐的老機(jī)床器件符

26、號(hào)輸進(jìn)去好多都不認(rèn)，按它的標(biāo)準(zhǔn)老圖的標(biāo)示都要變很不方便。松下PLC超小型尺寸，輕松擴(kuò)展，擴(kuò)展單元可直接連接到控制單元上、不需任何電纜。從I/O10點(diǎn)到最大I/O128點(diǎn)的選擇空間。本設(shè)計(jì)需要速度快而穩(wěn)定，同時(shí)從價(jià)格等方面考慮我們選擇三菱PLC，本設(shè)計(jì)所使用的點(diǎn)數(shù)不是太多，所以選擇三菱FX1N-40MR型PLC。 噴頭的選擇 噴頭的介紹噴泉噴頭也稱噴泉噴嘴全部采用銅或不銹鋼制作，這樣具有黃金的色彩或銀光閃閃，噴頭顯得豪華氣派。其工藝精巧美觀，結(jié)構(gòu)合理，性能高效節(jié)能。其中常用的有：可調(diào)直流噴頭、半球形噴頭、樹(shù)冰形噴頭、禮花噴頭、涌泉噴頭、加氣噴頭、直上噴頭等產(chǎn)品系列。 噴頭的選擇方案(1) 第1組

27、噴頭的選擇第1組位于中間位置，需要噴出雄壯并且噴射高度高得水柱，所以第1組噴頭選擇直上噴頭。直上噴頭是在同一個(gè)配水室上安裝多角度直射噴嘴，這些噴嘴規(guī)格相同時(shí)，噴出的水姿雄壯筆直、粗狂美觀；這些噴嘴規(guī)格不完全相同時(shí)，大小噴嘴布設(shè)得當(dāng)，噴出的水姿粗壯有力、層次清楚、主題突出、是大型噴泉中心必備的主要噴頭。該噴頭也叫中心噴頭?？烧{(diào)節(jié)射流的方向。噴頭材質(zhì)：鑄銅、不銹鋼，如圖4所示。圖4 直上噴頭實(shí)物圖及安裝簡(jiǎn)圖(2) 第2組噴頭的選擇第2組位于第二層的位置，所噴出的水柱應(yīng)該比第1組所噴出的水柱稍細(xì)比第1組所噴的水柱要低。所以第2組選擇可調(diào)直流噴頭。可調(diào)節(jié)直流噴頭在各種場(chǎng)合的噴水池中廣泛應(yīng)用，并是音樂(lè)噴

28、泉的必備噴頭，這種噴頭裝有球形接頭，可沿垂直方向向15度進(jìn)行調(diào)節(jié)。可調(diào)直流噴頭可組合各種不同形狀的噴射果，射流的上下和角度的變化，可根據(jù)水池形狀大小決定。噴頭材質(zhì)：鑄銅、不銹鋼，如圖5所示。圖5 可調(diào)直流噴頭實(shí)物圖及安裝簡(jiǎn)圖(3) 第3組噴頭的選擇第3組噴頭應(yīng)該比第2組噴頭噴射高度略低比第4組略高，所噴水柱比第4組水柱略粗壯、挺拔。所以第3組噴頭選擇樹(shù)冰形噴頭。樹(shù)冰形噴頭噴水時(shí)外觀效果龐大飽滿，粗壯挺拔，抗風(fēng)力較強(qiáng)。噴頭安裝在導(dǎo)流筒上端與水面齊平，噴水時(shí)能將池水帶出，形成粗大壯觀的水柱。噴頭材質(zhì)：鑄銅、不銹鋼，如圖6所示。圖6 樹(shù)冰形噴頭實(shí)物圖及安裝簡(jiǎn)圖(4) 第4組噴頭的選擇第4組位于該噴泉

29、的最外側(cè)，水柱所噴高度應(yīng)該最低，水量應(yīng)該較大，擇所噴水柱比擬靈動(dòng)。所以選擇涌泉噴頭。涌泉噴頭也是加氣噴頭的一種，又稱鼓泡噴頭、珍珠噴頭。噴水時(shí)能將氣吸入，使水姿形成充滿空氣的白色水丘，水沫輕濺，古樸靈動(dòng)。加氣噴頭用射流泵的原理，噴水時(shí)將空氣吸入，以少量的水產(chǎn)生飽滿的射流，噴出的水柱呈白色不透明狀，反光效果好。噴頭材質(zhì)：鑄銅、不銹鋼，如圖7所示。圖7 涌泉噴頭實(shí)物圖及安裝簡(jiǎn)圖3.5 水泵的選擇方案水泵的種類根據(jù)不同的要求，分類比擬多；大致有臥式水泵和潛水泵。但都是根據(jù)各自對(duì)水泵的揚(yáng)程、流量、使用的場(chǎng)合、能耗比、性價(jià)比等來(lái)選擇適宜自己水泵。根據(jù)本文的要求，選擇采用潛水泵。因?yàn)闈撍檬欠胖迷谒?，?/p>

30、此不需要泵房，這樣可以降低造價(jià)。而且潛水泵能耗低，體積小，重量輕，不需灌引水，使用維護(hù)及管理方便，并且到達(dá)了節(jié)約水資源的目的，具有臥式水泵所不具有的優(yōu)點(diǎn)，可以適應(yīng)噴泉的噴水要求。本設(shè)計(jì)采用QY型油浸式潛水泵。QY型潛水電泵由電動(dòng)機(jī)、水泵和密封三局部組成。電泵的上端，多為離心式水泵；下端為三相鼠籠立式異部電動(dòng)機(jī)。電機(jī)全部采用優(yōu)質(zhì)整圓硅鋼片，效率高，耗電少。使用條件是潛水深度不超過(guò)5米，水溫不超過(guò)+40。流量：10300(m/h)，揚(yáng)程：4110(m)。很適合用于本設(shè)計(jì)的要求。3.6 閥的選擇方案噴泉常用的閥門(mén)有球閥、蝶閥、閘閥、止回閥、水下液壓閥、水下電磁閥、水下數(shù)控閥等。本設(shè)計(jì)的噴泉采用PLC

31、控制同時(shí)在工作時(shí)會(huì)接觸水，所以選擇DC24V水用電磁閥。如圖8所示。 圖8 水用電磁閥4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 4.1 花式噴泉的運(yùn)行流程圖設(shè)計(jì)圖9 花式噴泉的運(yùn)行流程圖如圖9，通電后，進(jìn)入工作狀態(tài)。因?yàn)樾D(zhuǎn)按鈕共三種噴水把戲可供選擇，不管旋到哪個(gè)位置，邏輯狀態(tài)都是1，處于保持通電狀態(tài)，所以只看啟動(dòng)按鈕的通斷。如按下啟動(dòng)按鈕，噴泉裝置運(yùn)行，假設(shè)不按，那么回到初始狀態(tài)。按下啟動(dòng)按鈕后，噴泉按照設(shè)定的程序開(kāi)始運(yùn)行。如果不按停止按鈕，系統(tǒng)那么按照選擇的把戲一直運(yùn)行直到按下停止按鈕。4.2 花式噴泉控制原理設(shè)計(jì)梯形圖由于其編程簡(jiǎn)單、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，受到很多技術(shù)人員的青睞，但在一些工藝流程控制方面，還存在一下缺點(diǎn)

32、：1自鎖、互鎖等連鎖關(guān)系設(shè)計(jì)復(fù)雜、易出錯(cuò)、檢查麻煩。2難以直接看出具體工藝控制流程及任務(wù)。狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖也稱為順序功能圖，它不僅具有程序流程圖方便、直觀、易讀等優(yōu)點(diǎn)，而且能夠處理復(fù)雜控制系統(tǒng)中的邏輯關(guān)系。 因此此設(shè)計(jì)選擇用順序功能圖編程。噴泉控制系統(tǒng)由啟動(dòng)控制程序、復(fù)位控制程序、驅(qū)動(dòng)控制程序組成。通過(guò)復(fù)位控制程序和時(shí)間繼電器實(shí)現(xiàn)噴泉把戲的循環(huán)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)控制程序?qū)崿F(xiàn)噴泉的噴射。4.3 花式噴泉PLC控制接線圖設(shè)計(jì)圖10 花式噴泉PLC硬件接線圖4.4 花式噴泉PLC控制輸入輸出點(diǎn)分配設(shè)計(jì)根據(jù)該噴泉的開(kāi)始、停止以及3種花式選擇，需要用到五個(gè)開(kāi)關(guān)，這五個(gè)開(kāi)關(guān)分別接到PLC的五個(gè)輸入口上。而1、2、3、4

33、四組噴泉口需要用到四組水用電磁閥，這四組電磁閥需要接到PLC的四個(gè)輸出口上。表1為它們所對(duì)應(yīng)的I/O接口。表1 花式噴泉PLC控制輸入輸出點(diǎn)分配名稱元件PLC口輸入起動(dòng)按鈕SB1X0停止按鈕SB2X1花式開(kāi)關(guān)位置1SA1X2花式開(kāi)關(guān)位置2SA2X3花式開(kāi)關(guān)位置3SA3X4輸出1號(hào)噴頭電磁閥KM1Y02號(hào)噴頭電磁閥KM2Y13號(hào)噴頭電磁閥KM3Y24號(hào)噴頭電磁閥KM4Y34.5 梯形圖設(shè)計(jì)為了解決運(yùn)用可編程控制器(PLC)的根本邏輯指令編寫(xiě)順序控制梯形圖時(shí)所存在的編程復(fù)雜、不易理解等問(wèn)題，而采用順序功能圖(SFC)來(lái)編寫(xiě)是一種非常有效的方法，該方法具有編程簡(jiǎn)單而且直觀等特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)采用順序功能圖

34、(SFC)的方法編寫(xiě)其控制梯形圖，與應(yīng)用根本邏輯指令相比，從編程結(jié)果可以看出，程序簡(jiǎn)單、直觀、邏輯性強(qiáng)，提高編程的效率。與梯形圖相比簡(jiǎn)單，出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)更容易檢查。本設(shè)計(jì)借助三菱PLC編程軟件來(lái)完成編程。(1) 如圖11所示為按下啟動(dòng)按鈕X0后，狀態(tài)器S0被激活。 圖11 系統(tǒng)啟動(dòng)程序圖 (2) 如圖12所示，X2為花式1選擇開(kāi)關(guān)，當(dāng)X2接通且啟動(dòng)按鈕X0按下時(shí)，狀態(tài)器S20被激活，Y0得電，同時(shí)時(shí)間繼電器T0開(kāi)始計(jì)時(shí)，2秒后T0常開(kāi)觸點(diǎn)接通。 圖12 X2接通花式1開(kāi)始運(yùn)行 圖13 計(jì)數(shù)器的作用(3) 如圖13所示，運(yùn)用計(jì)數(shù)器C0可以實(shí)現(xiàn)花式2的1、3號(hào)與2、4號(hào)噴頭的交替噴水。狀態(tài)器S40激活時(shí)，Y0、Y2得電，1號(hào)和3號(hào)噴頭的電磁閥導(dǎo)通，1、3號(hào)噴頭同時(shí)噴出水柱；四秒后T0觸點(diǎn)接通，2、4號(hào)噴頭同時(shí)噴水，且計(jì)數(shù)器C0計(jì)數(shù)一次。C0未達(dá)5次且T1觸點(diǎn)接通時(shí)，此狀態(tài)返回到S40，以此循環(huán)。當(dāng)C0計(jì)數(shù)為5且T1觸點(diǎn)接通時(shí)才轉(zhuǎn)換到下一個(gè)狀態(tài)。圖14 震蕩電路(4) 如圖14所示，此編程法可以實(shí)現(xiàn)噴頭1、2、3、4 噴水兩次。時(shí)間繼電器T8得電，1秒后T8常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，時(shí)間繼電器T9得電，同時(shí)全部噴頭噴水一次，計(jì)數(shù)器C1計(jì)數(shù)一次；1秒后T9常閉觸點(diǎn)斷