天津滨海职业学院毕业设计111 - 文本资料 - 图文

天津滨海职业学院毕业设计

花式喷泉的PLC控制

作者： 院系： 专业： 年级： 学号： 指导教师：

年 月 日

毕业设计任务书

设计题目：花式喷泉的PLC控制

完成期限：自 2011 年 11月 2日 至 2012 年 4月 3 日止

一、设计原始依据

本文以花式喷泉为研究对象，采用了S7-300系列PLC作为喷泉的控制器。对花式喷泉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。提出了喷泉硬件的各组成模块及详细的硬件模块设计方案，并对控制方式进行了设计和程序的编写。本设计改善了喷泉系统的控制品质，并真正地达到了实时控制的要求。

花式喷泉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要可编程控制器来实现。

二、设计内容和要求

本人签字：

2012年 4 月 3 日

毕业设计内容摘要

花式喷泉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。

本文结合任务设计书的要求，以花式喷泉为研究对象，采用了S7-300系列PLC作为喷泉的控制器。对花式喷泉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。提出了喷泉硬件的各组成模块及详细的硬件模块设计方案，并对控制方式进行了设计和程序的编写。本设计改善了喷泉系统的控制品质，并真正地达到了实时控制的要求。

关键词：PLC；喷泉；控制系统

目 录

第一章 绪 论……………………………………………………………………1

第一节绪论………………………………………………………………1 （一）我国喷泉的展………………………………………………3 (一)喷泉的应用状况………………………………………………3 (二)现代喷泉重出现的问题………………………………………3 第二节喷泉的种类………………………………………………………3 第三节喷泉中的一些新技术……………………………………………3 第四节设计的主要研究内容及安排……………………………………3 第2章方案分析…………………………………………………………………3

第一节主控制器方案分析………………………………………………3 第二节主控制器方案的选择……………………………………………3 第三节喷泉控制方案分析………………………………………………3 第四节喷泉控制方案的选择……………………………………………3 第五节喷泉的控制要求…………………………………………………3 第3章花式喷泉的硬件设计……………………………………………………3

第一节硬件的选择………………………………………………………3

（一）PLC的选择方案……………………………………………3 （二）水泵的选择方案……………………………………………3 （三）喷头的选择方案……………………………………………3 第二节控制面板…………………………………………………………3

第四章 系统的软件设计…………………………………………………………3

第一节花式喷泉的PLC控制流程图……………………………………3 第二节I/O模块的选择…………………………………………………3 第三节花式喷泉的I/O分配……………………………………………3 第四节、PLC的I/O地址分配简介……………………………………3 第五节、软件的选用……………………………………………………3 第六节、系统主程序……………………………………………………3 第七节、系统程序的可行性……………………………………………3

第5章 系统的仿真和调试………………………………………………………3

第一节、仿真软件的选用…………………………………………………3 第二节、系统的调试………………………………………………………3

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，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。

基于本设计的控制要求，可采用S7-300系列的PLC来控制电磁阀，从而达到对喷头流量的控制，产生各种方式的喷水花样。

方案3：使用S7-200PLC控制花式喷泉

本方案采用S7-200PLC作为喷泉的主控制器来控制水泵的运行。S7-200PLC是一种小型的PLC，它有5种CPU模块，最多可以扩展7个扩展模块，扩展到248点数字量I/O或者38路模拟量I/O，最多有30多KB的程序存储空间和数据存储空间。集成了6个有12种工作模式的高速计数器和两点高速脉冲发生器、脉冲宽度调制器。本设计方案可以选择S7-200CPU226的PLC作为主控制器，该型号的PLC共14入10出24个I/O点。从I/O点分配方面来说很适合本设计的控制要求。但是这也限制了它以后的发展，在改变喷水方式的时候很不方便，因此不利于调整。

第二节、主控制器方案的选择

通过以上3种控制方式的比较可以得知：使用单片机控制喷泉，控制方式简单，成本低，但是由于其控制性能较差，容易出现故障，出现故障后检修不方便，且受使用时间长短的限制。使用S7-200PLC控制花式喷泉，控制性能好，适用性强，系统设计方便，编程简单，但由于I/O数量的限制，改动不便。而使用S7-300PLC控制花式喷泉，它具有S7-200PLC和单片机所不具有的优点，在改动的时候十分方便，支持长时间使用，并且控制性能更强于单片机和S7-200PLC。三者相比较，使用S7-300PLC来控制喷泉显然要好于使用单片机控制和S7-200控制，因此，本设计选取的方案为第二种，即使用S7-300PLC作为喷泉的主控制器。

第三节、喷泉控制方案分析

方案1：三组喷头交替喷水

此方案使用的喷头有三组，共12个喷头，每组4个。三组喷头组成一定的形状，并在PLC的控制下交替喷水，具体情况见图2-1。

图2-1三组喷头示意图

喷泉共分为三组喷头，通电后，在PLC的控制下，按1-2-3-2-1的顺序喷水，然后1、2同时喷水，接着2、3同时喷水，再接着1、3同时喷水，最后1、2、3一起喷水，如此循环。

方案2：四组喷头交替喷水

此方案共四组喷头，除1号喷头以外，其余三组每组的4个喷头都由环形管道连接，因此，每次喷水，同一组的喷头是一起喷的，具体情况见图2-2。

图2-2四组喷头示意图

此种方案有三种喷水方式可供选择。按下启动按钮以后，如选择第一种花样，以1、3同时喷，2、4同时喷的方式喷水；如选择第二种花样，则按1-2-3-4的方式喷水；如选择第三种，则按4-3-2-1的方式喷水。并且按下自动运行按钮以后，可以按设定的程序自动喷水。

第四节、喷泉控制方案的选择

从以上2种喷水方案来看，都是很适合作为花式喷泉的喷水方式。但是，方案1中的喷水方式过于单调，只有一种方式。而方案2中一共有三种喷水方式可供选择，

按下启动按钮以后，再按下花样选择开关，喷泉则按选定的方式喷水，因此喷水的方式可以随心所欲，较之方案一显然更好。因此本设计选择方案二作为喷泉的控制方案。

第五节、喷泉的控制要求

（1）按下启动按钮，喷泉装置开始工作，按下停止按钮，喷泉控制装置停止工作。按下自动运行按钮，喷泉进入自动工作状态，

（2）喷泉喷水方式由花样选择开关决定，现考虑3种喷水花样。

（3）花样选择开关在位置1时，按下启动按钮后，1、3号喷头同时喷水，延时2秒后，2、4号喷头喷水，1号、3号喷头停止喷水，再延时2秒后1、3号喷头喷水，2、4号喷头停止喷水，如此循环，直到按下停止按钮。

（4）花样选择开关在位置2时，按下启动按钮后，1号喷头喷水，延时2秒后，1号喷头喷水，再延时2秒后，3号喷头喷水，再延时2秒后，4号喷头喷水，再延时2秒后，3号喷头喷水，再延时2秒后，2号喷头喷水，再延时2秒后，1号喷头喷水，再延时2秒后，2号喷头喷水，如此循环，直到按下停止按钮。

（5）花样选择开关在位置3时，按下启动按钮后，4号喷头喷水，延时2秒后，3号喷头喷水，再延时2秒后，2号喷头喷水，再延时2秒后，1号喷头喷水，再延时2秒后，2号喷头喷水，再延时2秒后，3号喷头喷水，再延时2秒后，4号喷头喷水，再延时2秒后，3号喷头喷水，如此循环，直到按下停止按钮。

第3章 花式喷泉的硬件设计

第一节、硬件的选择

（一）PLC的选择方案 （1）对输入/输出点的选择

盲目选择点数多的机型会造成一定浪费。要先弄清除控制系统的I/O总点数，再按实际所需总点数的15～20％留出备用量（为系统的改造等留有余地）后确定所需PLC的点数。

（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2～3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。

本设计采用S7-300 CPU315-2DP的PLC。该PLC属于中型PLC，功能强大，控制能力好，性价比高。

（二）水泵的选择方案

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，选择采用潜水泵。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。

本设计采用上海申一水泵制造有限公司生产的QY型油浸式潜水泵。QY型油浸式潜水电泵是由充油式潜水电机与离心式水泵同轴联接组成。符合JB/T8092-1996标准规定，产品取得全国生产许可证，经过三十多年来不断的改进和完善，广泛应用于农业灌溉、工矿排水、水景喷泉、水产养殖，鱼塘增氧、防洪排涝等领域。具有泵电一体，结构紧凑；无需引水、使用简便；双端密封、电器保护；设计合理、性能优良等特点。水泵的使用条件是潜水深度不超过5米；水温不超过+40℃；PH值应在5-9之间，因此，很适合用本设计的要求。

（三）喷头的选择方案

喷泉的喷头分为可调直流喷头、涌泉喷头、集束喷头、旋转喷头等等，种类繁多，喷出的水型也各不相同。本设计采用的是集束喷头，该喷头由多个直流喷头组合而成，直射喷头口径大小可确定喷头的出水量及高度，它可以作为整个喷泉的主喷（喷泉最高点），也可以由多个集束喷头组合成不同的排列。本文采用的集束喷头是中间小，四周大的喷头组合方案。中间的小喷头在同样的压力下，喷出的水柱较之周围的大喷头要高，要细，可达到最佳的视觉效果，见图3-1。

图3-1喷头的样式及喷水示意图

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/7c0v.html