基于PLC控制的花样喷泉.doc

基于PLC控制的花样喷泉的设计基于PLC控制的花样喷泉摘要：在现代社会中随着人们对环境越来越重视，计算机硬件技术越来越普遍，喷泉的应用也更加受欢迎。用PLC技术控制喷泉结构简单，控制方便，可随意改变控制功能达到变换喷泉喷水花样的目的，所以在现代社会中有很大的发展空间。一、概述当今社会在人们生活水平日益提高的同时，人们对城市环境的建设也越来越重视。在每座城市主要的广场上、公园里都能见到喷泉的身影，人们对喷泉越来越喜爱。喷泉有非常高的观赏价值，现在在各种不同的场所都能见到喷泉。它在给人们的生活到来了视觉上享受的同时，也提高了周边的环境质量，它增了空气中的湿度，减少了空气中的尘埃，降低了空气的温度。在计算机技术应用十分普遍的情况下，PLC的应用越来越普遍。用PLC来控制喷泉不仅能让喷泉切换各种水型，而且还能将各种水型按照预先设定的排列组合进行控制程序的设计，通过计算机运行控制程序发出控制信号，使水型实现多姿多彩的变换。二、花样喷泉的设计方案1、花样喷泉的控制要求（1）1号2号喷水管为外环形状，3号喷水管为内环形状，4号喷水管为星型。（2）本次设计的花样喷泉有三种花样选择。用按钮来控制喷泉的开始与停止，用选择开关来实现喷泉的工作方式。（3）三种花样分别为：1）首先1、2、3、4每隔两秒依次喷水，四个喷水管同时喷水10秒后停止，如此循环。2）先1、3同时喷水两秒然后停止，同时2、4同时喷水两秒然后停止，交替运行5次后1、2、3、4同时喷水，10秒后停止，如此循环。3）先1、3、2、4顺序喷水，间隔两秒，然后同时喷水10秒后，按2、4、1、3顺序停喷，如此循环。（4）通过变频器控制水泵的转速达到控制每个喷泉喷水高度的要求。1、3为低速正转，2、4为高速正转。花样喷泉示意图如图1所示：图1 花样喷泉示意图2、花样喷泉的控制原理图通过按钮开关信号来控制PLC，用一个变频器来控制4个水泵。花样喷泉的控制原理图如图2所示：图2 花样喷泉的控制原理图PLC的工作过程是一个不断循环扫描的过程。CPU从第一条指令开始，按顺序逐条地执行用户程序直到用户程序借宿，然后返回第一条指令开始新的一轮扫描，当PLC处于正常运行时，PLC会不断循环扫描地工作下去，其工作过程示意图与3所示。每一次扫描过程有输入采样，程序执行和输出刷新3个阶段。（2）、采用PLC控制花样喷泉的优点1）、PLC软接线，只需改变控制程序就可以轻易改变逻辑或增加功能。2）、PLC串行工作，不受制约。3）、PLC通过半导体来控制，速度很快，无触点，故而无抖动一说。 4）、PLC时钟脉冲由晶振产生，精度高，定时范围宽，有计数功能。 5）、PLC无触点，寿命长，具有自我诊断功能，对程序执行的监护功能，现场调试和维护方便。2、变频器的选型本次花样喷泉控制系统中的变频器只用于每环喷水管的喷水高度，所以选用三菱公司FR-S520(S)E系列的变频调速器。此变频器简单易用；功率范围：0.43.7KW (三相200V FR-S520E系列)，0.41.5kW (单相220V FR-S520SE系列)；自动转矩提升，实现5Hz时150%转矩输出；数字式拨盘，设定简单快捷；柔性PWM，实现更低噪音运行；15段速，PID，420mA输入和漏源型转换等多功能，内置独立RS485通讯口。3、水泵的选型本次花样喷泉控制系统选用的是德士比的QYP100-4.5-2.2喷泉泵。此泵结构紧凑，无需引水、使用简便，双端密封、电气保护，设计合理、性能优良，经久耐用，性能可靠。适用于音乐喷泉等场合对电机频繁启动的要求。叶轮具有防松装置，不怕反转。六、系统软件的设计1、花样喷泉的工作过程分析（1）、按下启动按钮，开始运行。（2）、按下位置开关，运行第一种花样。（3）、按下位置开关，运行第三种花样。2、PLC的I/O分配表如图3所示：输入输出X0启动Y11号喷水管X1停止Y22号喷水管X2花样一Y33号喷水管X3花样二Y44号喷水管X4花样三Y5低速Y6高速Y7正转图3 I/O分配表 3、如图4所示PLC的接线图图44、如图5所示流程图：图53、花样喷泉的控制系统的程序设计4、程序解析按下启动按钮X0系统启动。按下X2系统执行第一种花样，S21S25为第一种花样的程序；按下X3系统执行第二种花样，S31S25为第二种花样的程序；按下X4系统执行第三种花样，S41S47为第三种花样的程序。9