基于PLC和變頻器的花式噴泉的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文)

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1、基于PLC和變頻器的花式噴泉的設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）中文摘要 隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快和人口的大量集聚，環(huán)境顯得越來越重要。在日常生活中的一些公共場(chǎng)所，比如：廣場(chǎng)、大廈、小區(qū)等等。我們可以看到各種各樣的噴泉，有的是為了引人入目，有的是為了給生活或節(jié)日增添喜慶的氣氛，而有的則成了企業(yè)的一種精神象征，同時(shí)噴泉還可以凈化空氣，減少塵埃，降低氣溫。噴泉的細(xì)小水珠同空氣分子撞擊，能產(chǎn)生大量的負(fù)氧離子，有益于改善環(huán)境和增進(jìn)人們的身心健康。在炎熱的夏日可以起到增濕和降溫的作用：目前世界各國(guó)技術(shù)發(fā)展日新月異，不過很多都是以破壞環(huán)境為代價(jià)的，環(huán)境問題已經(jīng)受到了黨和國(guó)家以及全國(guó)人民的重視，保護(hù)環(huán)境，人人

2、有責(zé)！ 花式噴泉是近年來出現(xiàn)的一種園林建筑與花式觀賞相結(jié)合的一種產(chǎn)物。隨著可編程控制器在我國(guó)的迅速發(fā)展，對(duì)花式噴泉的控制要求也越來越高，使得越來越多的控制部分需要可編程控制器來實(shí)現(xiàn)。 花式噴泉采用了可編程控制器(PLC)和變頻器，用軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)花式噴泉運(yùn)行的自動(dòng)控制，可靠性大大提高。控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可方便的增加或改變控制功能，也可以進(jìn)行故障自動(dòng)檢測(cè)與報(bào)警顯示，提高運(yùn)行安全性，并便于檢修。變頻器調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速性能和起制動(dòng)性能，可以控制噴泉水位的高度。可編程控制器(PLC）技術(shù)結(jié)合變頻器調(diào)速技術(shù)已成為現(xiàn)代噴泉行業(yè)的一個(gè)特點(diǎn)。 關(guān)鍵詞 可編程序控制器(PLC) 花式噴泉 梯形圖

3、 變頻器 控制水泵 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）外文摘要 Title Design Based on PLC and converters of the fancy fountain Abstract With the accelerated process of urbanization and the large concentration of population, The environment is becoming more and more important. In so

4、me public places in everyday life, such as in square, building, district, etc. We can see various fountain, some of them just want to catch people’s eye, and some want to enhance the atmosphere of daily life or festival, and others become a kind of the symbol of enterprise spirit. Meanwhile fountain

5、 can moisten the air, reduce dust and lowering temperature .The tiny water droplets collide with air molecules can produce a lot of negative oxygen ions. Fancy fountain can be seen everywhere. It can improve the environment and enhance peoples physical and mental health. During the hot summer it pla

6、ys an important role in increasing the humidity and lowering temperature. In most countries, technology is advancing rapidly, but many are based on the cost of destroying the environment .Now the party, the state and the national people have paied great attention to the environment. Protection of th

7、e environment is everyones responsibility! Fancy fountain is the product of the combination between garden architectural and fancy ornamental. With the rapid development of programmable controller in China , the control requirements of fancy fountain is becoming more and more strict, so more an

8、d more control section should need programmable controller to achieve. Fancy fountain uses a programmable logic controller (PLC) and the frequency converter, using software to control the fancy fountain and it can increase the reliability. The control system is simple and can be easily added .We al

9、so can change its control function. It provides functions of automatically detect the faults and alarm ,so it improves operational safety , and is easy to examine and maintain .Owing to its excellent performance ,starting and braking performance ,the fancy fountain can control the height of the wate

10、r level. PLC programmable logic controller combined with frequency converter technology has become a feature of the modern fountain industry. Key words PLC（Programmable Logic Controller） fountain frequency converters trapezoidal diagram controlling pump 目次 1緒論 1 1.

11、2 課題設(shè)計(jì)研究的內(nèi)容 2 1.3 課題設(shè)計(jì)研究的目的及意義 3 2 系統(tǒng)控制方案的確定 4 2.2 采用PLC控制花式噴泉的優(yōu)點(diǎn) 5 2.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟 5 2.4 系統(tǒng)控制的方案 5 2.5 花式噴泉控制系統(tǒng)的原理圖 6 3 系統(tǒng)硬件軟件設(shè)計(jì) 7 3.1.1 PLC的概述 7 3.1.2 PLC的選型 8 3.2 變頻器的選擇 9 3.3 水泵的選擇 9 3.4 硬件接線圖 10 3.5 I/O分配表 11 3.6 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)概述 11 3.6.1 新FX編程軟件(GX Developer Version 7)的操作方法 12 3.6.2 系統(tǒng)

12、工作過程的順序功能圖 12 3.7 花式噴泉控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 12 3.7.1花式噴泉的第一種花樣 12 3.7.2花式噴泉的第二種花樣 15 3.7.3 花式噴泉的第三種花樣 17 結(jié)論 21 致謝 22 參考文獻(xiàn) 23 附錄A 24 附錄B 25 1緒論 1.1 課題研究的背景 中國(guó)古典園林崇尚自然，力求清雅素靜,富于野趣。18世紀(jì),西方式的噴泉傳入中國(guó)。1747年清乾隆皇帝在圓明園西洋樓建“諧奇趣”、“海晏堂”、“大水法”三大噴泉。近年來隨著城市現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，人們也追求高質(zhì)量的文化生活和環(huán)境美。市場(chǎng)的需求推動(dòng)了噴泉

13、行業(yè)的發(fā)展。噴泉走出了公園、園林的圍墻和廣場(chǎng)的中心，深入延伸到人們的各個(gè)社會(huì)活動(dòng)場(chǎng)所。專業(yè)技術(shù)人員把計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)，以及聲、光、電、霧、火、激光、音樂、水幕電影等學(xué)科的技術(shù)應(yīng)用到噴泉之中，把噴泉行業(yè)的技術(shù)水平推上了一個(gè)新的層面，開拓了廣闊的應(yīng)用空間，噴泉行業(yè)得到了快速發(fā)展。 花式噴泉運(yùn)行的靈活性是評(píng)價(jià)花式噴泉優(yōu)劣的關(guān)鍵，而這與花式噴泉的控制系統(tǒng)息息相關(guān)。花式噴泉可以根據(jù)自己的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出各種花樣，加上燈光，能給人們很好的視覺享受。 可編程控制器是20世紀(jì)60年代開始發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制裝置，用于取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能。高檔PLC還能實(shí)

14、現(xiàn)數(shù)字運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、模擬量調(diào)節(jié)，以及聯(lián)網(wǎng)通信。 1968年美國(guó)通用汽車公司（GM）提出了公開招標(biāo)研制新型工業(yè)控制器的設(shè)想。 1969年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出了世界上第一臺(tái)可編程控制器，人們把它稱為PLC(Programmable Logic Controller)即可編程控制器。 70年代后期，隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)的迅猛發(fā)展，使PLC從開關(guān)量的邏輯控制擴(kuò)展到數(shù)字控制及生產(chǎn)過程控制域，真正成為一種電子計(jì)算機(jī)工業(yè)控制裝置，故稱為可編程控制器，簡(jiǎn)稱PC（Programmable Controller），但由于PC容易與個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer）相混淆，故人們

15、習(xí)慣地用PLC作為可編程器的縮寫。 1987年國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）對(duì)PLC的作了如下定義： PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。 PLC是繼電器邏輯系統(tǒng)發(fā)展而來，所以它在數(shù)學(xué)處理、順序控制方面具有一定優(yōu)勢(shì)。繼電器在控制系統(tǒng)中主要起兩種作用：邏輯運(yùn)算和弱電控制強(qiáng)電。 在自動(dòng)化領(lǐng)域，PLC與ROBOT、CAD/CAM并稱為工業(yè)自動(dòng)化三大支柱。它是在集成電路、計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種

16、新型工業(yè)控制設(shè)備，具有如下特點(diǎn)： （1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)； （2）控制程序可變，通用性好； （3）編程簡(jiǎn)單，使用方便； （4）配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)； （5）擴(kuò)充方便，組合靈活，接線方便； （6）減少了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及施工的工作量； （7）體積小，重量輕。 已經(jīng)廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化控制的各個(gè)領(lǐng)域，并已成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的支柱產(chǎn)品。 因此，進(jìn)行花式噴泉的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可以推動(dòng)噴泉行業(yè)的發(fā)展，擴(kuò)大PLC在自動(dòng)控制領(lǐng)域的應(yīng)用，具有一定的經(jīng)濟(jì)和理論研究的價(jià)值。 1.2 課題設(shè)計(jì)研究的內(nèi)容 本課題設(shè)計(jì)將在以下幾個(gè)方面對(duì)花式噴泉的控制系統(tǒng)進(jìn)行研究和論證。 1.花

17、式噴泉類型的選擇。綜合花式噴泉的類別和各類的特點(diǎn)及要求，在本課題中主要研究能提供三種噴水花樣，能夠控制每環(huán)噴水管的噴水高度，噴水時(shí)要有燈光顯示，以及可以根據(jù)不同的季節(jié)、不同的場(chǎng)合改變噴水花樣的花式噴泉。將各種水型及燈光，按照預(yù)先設(shè)定的排列組合進(jìn)行控制程序的設(shè)計(jì)，通過計(jì)算機(jī)運(yùn)行程序發(fā)出控制信號(hào)，使水型及燈光有各種各樣的變化。 2.花式噴泉硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本課題設(shè)計(jì)的花式噴泉要求運(yùn)行迅速、標(biāo)準(zhǔn)確度高，本課題在硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中主要考慮了花式噴泉的經(jīng)濟(jì)實(shí)用、穩(wěn)定、靈活、美觀的需要。通過設(shè)置控制，主要研究三種噴水花樣，可以自行設(shè)置。 3.花式噴泉控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。在本設(shè)計(jì)中選用了目前運(yùn)用最多的

18、PLC編程語(yǔ)言梯形圖，梯形圖的編程能直觀明了的設(shè)計(jì)花式噴泉控制的要求，梯形圖的編寫運(yùn)用新FX編程軟件(GX Developer Version 7版本)，此軟件支持全部的三菱FX系列的PLC，并且具有強(qiáng)大的診斷功能，能更快的查找出故障的原因，從而大大縮短了維修的時(shí)間。 1.3 課題設(shè)計(jì)研究的目的及意義 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)都得到了迅速發(fā)展，交流變頻調(diào)速技術(shù)已進(jìn)入一個(gè)嶄新的時(shí)代，其應(yīng)用也越來越廣泛。而隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快和人口的大量集聚，環(huán)境顯得越來越重要，好的環(huán)境能使人身心愉快，做事效率提高。其中噴泉可以濕潤(rùn)空氣，減少塵埃，降低氣溫。噴

19、泉的細(xì)小水珠同空氣分子撞擊，能產(chǎn)生大量的負(fù)氧離子，社區(qū)和大廈等處設(shè)立噴泉有益于改善社區(qū)面貌和增進(jìn)人們的身心健康。 可編程控制器（PLC）因?yàn)榉€(wěn)定可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、簡(jiǎn)單易學(xué)、功能強(qiáng)大和使用方便已經(jīng)成為應(yīng)用面最廣的通用工業(yè)控制裝置，成為當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的主要支柱之一?；ㄊ絿娙刂埔蠼尤朐O(shè)備使用簡(jiǎn)便，對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)組態(tài)的編程簡(jiǎn)單，具有人性化的人機(jī)界面，配備應(yīng)用程序庫(kù)，加快編程和調(diào)試速度。通過PLC對(duì)程序進(jìn)行設(shè)計(jì)可以改變噴泉的花樣，提高控制水平。 2 系統(tǒng)控制方案的確定 2.1 花式噴泉的概述 噴泉是一種將水和其他液體經(jīng)過一定壓力通過噴頭

20、噴灑出來具有特定形狀的組合體，提供水壓的一般為水泵。 如今噴泉的形式已十分豐富。隨著構(gòu)筑的大小及水壓等的變化，噴泉或高或低、或珠或霧，精彩紛呈?？梢苑譃橐韵?種： 1. 普通噴泉：只有簡(jiǎn)單的幾種固定水型及燈光，隨著電源的開閉而控制噴泉的運(yùn)行、水型和燈光變化。 2. 音樂噴泉：在程序控制噴泉的基礎(chǔ)上加入了音樂控制系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)通過對(duì)音頻及MIDI信號(hào)的識(shí)別，進(jìn)行譯碼和編碼，最終將信號(hào)輸出到控制系統(tǒng)，使噴泉的造型及燈光的變化與音樂保持同步。 3. 程控噴泉: 按照預(yù)先編輯的程序變換噴水造型和燈光色彩強(qiáng)弱變化的噴泉，可實(shí)時(shí)顯示各個(gè)噴泉的工作狀態(tài)和燈光狀態(tài)，以及水泵和燈光的故障指示，程序一般可以

21、隨時(shí)修改，也可儲(chǔ)存多種程序，隨意調(diào)用。 4. 水幕激光噴泉：將激光器發(fā)出的激光來射在水幕噴頭噴出的水膜上，激光束由激光控制系統(tǒng)編程控制，可發(fā)出多種多樣的圖案及色彩，照射在晶瑩透明的水膜上，形成斑斕奪目的奇異效果。 5. 旱地噴泉：是在水噴泉的基礎(chǔ)上進(jìn)一步完善的，旱地噴泉地表清潔整齊，噴頭和燈光設(shè)置在蓋板下端，不噴水時(shí)表面平整闊廣，噴水時(shí)，水柱通過蓋板篳子或花崗巖輔裝孔噴出，既是廣場(chǎng)休閑，又能觀賞噴泉，一舉兩得。 6. 游戲噴泉：又稱感應(yīng)泉，噴泉水柱根據(jù)游人的動(dòng)作產(chǎn)生反應(yīng)，而且這種反應(yīng)具有不確定性，是一種互動(dòng)方式噴泉，增強(qiáng)了娛樂氛圍。 7. 光亮噴泉：是一種新型的噴泉裝置。燈光和噴頭科學(xué)

22、結(jié)合，水流通過光源反射，噴出的水柱透明光滑，具有較高的藝術(shù)品位和觀賞效果。如果安裝個(gè)數(shù)多于兩個(gè)可追逐、跟蹤等功能，程序可根據(jù)用戶需要編制。 8. 水珍珠噴泉：利用特殊音波將水變成球體的噴水裝置和全頻高速閃光燈的視覺圖像效果的產(chǎn)品組成。 2.2 采用PLC控制花式噴泉的優(yōu)點(diǎn) 1.從工作方式上看：PLC串行工作，不受制約。 2.從定時(shí)、計(jì)數(shù)上看：PLC時(shí)鐘脈沖由晶振產(chǎn)生，精度高，定時(shí)范圍廣，另有計(jì)數(shù)功能。 3.從控制方式上看：PLC的連接線，只需改變控制程序就可以改變邏輯或者增加功能。 4.從控制速度上看：PLC通過半導(dǎo)體來控制，速度快，無觸點(diǎn)，所以無抖動(dòng)之說。 5.從可靠性、維護(hù)性

23、上看：PLC無觸點(diǎn)，壽命長(zhǎng)，有自我診斷的功能，對(duì)程序執(zhí)行的監(jiān)控功能以及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的功能，維護(hù)方便。 2.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟 在花式噴泉控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中主要應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)： 1.深入了解和分析花式噴泉的工藝要求和控制要求。 2.確定I/O設(shè)備。根據(jù)花式噴泉控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的輸入 /輸出設(shè)備。常用的輸入設(shè)備有按鈕、開關(guān)等，常用的輸出設(shè)備有指示燈等。 3.根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)選擇合適的PLC類型。 4.分配PLC的I/O點(diǎn)，編制出I/O分配表或者I/O端子的接線圖。 5.根據(jù)工作要求設(shè)計(jì)出周密完整的梯形圖，這是整個(gè)花式噴泉系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心工作。 6.運(yùn)用FX編程軟件編

24、輯PLC梯形圖，并進(jìn)行測(cè)試，查找錯(cuò)誤，使系統(tǒng)更加完善。 2.4 系統(tǒng)控制的方案 花式噴泉系統(tǒng)的控制要求如下： 1. 1，2均為外環(huán)形狀的噴水管，3為內(nèi)環(huán)形狀的噴水管，4為星形噴水管。燈光系統(tǒng)由三條支路組成，分別為綠色燈支路（在1、2之間）、黃色燈支路（在2、3之間）、紅色燈支路(在3、4之間)。 2. 按下啟動(dòng)按鈕，噴泉即開始工作，按下停止按鈕，則停止噴水。噴泉的工作方式（即噴水花樣）由選擇開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。 3. 噴泉花樣：比如1、3同時(shí)噴水，延時(shí)三秒后，1、3停止噴水，同時(shí)2、4噴水，交替運(yùn)行五次后，1、2、3、4一起噴水，三十秒后停止，以此規(guī)律循環(huán)。 4. 通過變頻器控制每環(huán)噴水管

25、的高度。 5. 燈光的控制：由PLC的X5輸入端為燈光系統(tǒng)控制的選擇按鈕即（燈控按鈕），當(dāng)需要燈光配合時(shí)，接通X5輸入端。此時(shí)可實(shí)現(xiàn)三路燈光的控制，即3、4任意一層噴水時(shí)，紅色燈亮；2噴水時(shí)，黃色燈亮；所有的噴頭噴水時(shí)，綠色燈亮。圖2-4為花式噴泉示意圖： 1 2 3 4 圖2-4花式噴泉示意圖 2.5 花式噴泉控制系統(tǒng)的原理圖 在噴泉中，通過按鈕開關(guān)來控制PLC；此噴泉有4層噴水，所以用了一個(gè)變頻器來控制4個(gè)水泵。花式噴泉控制系統(tǒng)的原理，如圖2-5所示： PLC 變 頻 器 按鈕開關(guān)信號(hào) 水泵

26、電源 圖2-5花式噴泉控制系統(tǒng)的原理圖 3 系統(tǒng)硬件軟件設(shè)計(jì) 3.1 可編程控制器（PLC）的選擇 3.1.1 PLC的概述 可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡(jiǎn)稱PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)(Personal Computer)的簡(jiǎn)稱混淆，所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱為PLC。 PLC是用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的電控制器。它源于繼電器控制技術(shù)，但基于電子計(jì)算機(jī)。它通

27、過運(yùn)行存儲(chǔ)在其內(nèi)存中的程序，把經(jīng)輸入電路的物理過程得到的輸入信息，交換所要求的輸出信息，進(jìn)而再通過輸出電路的物理過程去實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載的控制。 PLC是微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制相結(jié)合的產(chǎn)物，是一種新型控制器，梯形圖編程語(yǔ)言。它采用一種可編程序的存儲(chǔ)器，在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，通過數(shù)字或模擬式的輸入/輸出來控制各種類型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過程。可編程控制器及其有關(guān)設(shè)備應(yīng)按易于與工業(yè)系統(tǒng)連成一個(gè)整體和具有擴(kuò)充功能的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。 PLC作為一種新型的控制裝置于傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)相比具有時(shí)間響應(yīng)快、控制精度高、可靠性好、控制程序可隨工藝改變、易與計(jì)算機(jī)連接、

28、維修方便、體積小、重量輕和功耗低等優(yōu)點(diǎn)。 PLC有豐富的指令系統(tǒng)，有各種各樣的I/O接口、通信接口、有大容量的內(nèi)存，有可靠的自身監(jiān)控系統(tǒng)。 3.1.2 PLC的選型 首先應(yīng)確定控制方案，然后是PLC工程設(shè)計(jì)的選型。設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)是工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求。因此，工程設(shè)計(jì)選型和估算時(shí)，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點(diǎn)、控制要求，控制任務(wù)和范圍來確定所需的操作，根據(jù)控制要求，估算I/O點(diǎn)數(shù)、所需的存儲(chǔ)器容量、確定PLC的功能，外部設(shè)備特性等等，再選擇具有較高性價(jià)比的PLC來設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。 1. 一系列的估算 (1)I/O點(diǎn)數(shù)的估算 I/O點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計(jì)的輸

29、I/O點(diǎn)數(shù)，再增加10%-20%的余量。算入余量后作為I/O點(diǎn)數(shù)的估算數(shù)據(jù)。 (2) 存儲(chǔ)器容量的估算 存儲(chǔ)器容量是PLC本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元的大小，程序容量是存儲(chǔ)器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)器容量。程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。所以常用存儲(chǔ)器容量的估算來代替程序容量的估算。 2. 控制功能的選擇 該選擇包括運(yùn)算功能、控制功能、編程功能、診斷功能、通信功能和處理速度等特性的選擇。 （1）控制功能 PLC主要用于順序邏輯控制，大多數(shù)場(chǎng)合采用單回路或多回路控制器解除模擬量的控制，有時(shí)也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，

30、 （2）編程功能 五種標(biāo)準(zhǔn)化編程語(yǔ)言：順序功能圖、梯形圖、功能模塊圖三種圖形化語(yǔ)言和語(yǔ)句表、結(jié)構(gòu)文本兩種文本語(yǔ)言。 （3）診斷功能 PLC的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。硬件診斷通過硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分內(nèi)診斷和外診斷。通過軟件對(duì)PLC內(nèi)部的性能和功能進(jìn)行診斷是內(nèi)診斷，通過軟件對(duì)PLC的CPU與外部輸入輸出等部件信息交換功能進(jìn)行診斷是外診斷。 3. 機(jī)型的選擇 根據(jù)對(duì)I/O點(diǎn)的選擇、對(duì)存儲(chǔ)器容量的選擇、對(duì)I/O響應(yīng)時(shí)間的選擇等來選擇機(jī)型。 該控制系統(tǒng)選用三菱公司FX系列的PLC。它體積小、重量輕、使用壽命長(zhǎng)，編程和維護(hù)方便，故障率低，通過擴(kuò)展模塊的連接，可以

31、增加輸入/輸出點(diǎn)數(shù)。 3.2 變頻器的選擇 本課題設(shè)計(jì)是通過變頻器調(diào)速技術(shù)來控制每環(huán)噴水管的高度。選用的是FR-S520(S)E系列變頻調(diào)速器。其實(shí)物圖如圖3-2所示： 圖3-2 FR-S520(S)E系列變頻調(diào)速器的實(shí)物圖 3.3 水泵的選擇 此課題選用了QYP噴泉水泵。由于噴泉的水泵必須滿足大功率快速精確啟停，而且其輸出功率必須能夠精確控制。QYP噴泉水泵具有以下的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊；無需引水、使用方便；雙端密封、電器保護(hù)；設(shè)計(jì)合理、性能優(yōu)良；經(jīng)久耐用、安全可靠。并且水泵出口采用圓法蘭結(jié)構(gòu)，電機(jī)為F級(jí)絕緣，適合于音樂噴泉等場(chǎng)合對(duì)電機(jī)頻繁啟動(dòng)的要求，葉輪具有防松

32、裝置，不怕翻轉(zhuǎn)。其實(shí)物圖見其3-3所示： 圖3-3 QYP噴泉水泵實(shí)物圖 3.4 硬件接線圖 系統(tǒng)的硬件接線圖即PLC和系統(tǒng)中各個(gè)硬件的連接。如圖3-4-1所示： 圖3-4-1 硬件接線圖 3.5 I/O分配表 輸入：見表3-5-1 序號(hào) 輸入 說明 1 X0 停止按鈕 2 X1 啟動(dòng)按鈕 3 X2 選擇開關(guān)1的位置 4 X3 選擇開關(guān)2的位置 5 X4 選擇開關(guān)3的位置 6 X5 燈控按鈕 表3-5-1 輸出：見表3-5-2 序號(hào) 輸出 說明 1 Y0 電源指示 2 Y1 控制1管噴水

33、 3 Y2 控制2管噴水 4 Y3 控制3管噴水 5 Y4 控制4管噴水 6 Y5 紅色燈 7 Y6 黃色燈 8 Y7 綠色燈 9 Y10 中速 10 Y11 慢速 11 Y12 正轉(zhuǎn) 表3-5-2 3.6 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)概述 梯形圖是使用的最多的圖形編程語(yǔ)言，被稱為PLC的第一編程語(yǔ)言。梯形圖與電氣控制系統(tǒng)的電路圖很相似，具有直觀易懂的優(yōu)點(diǎn)，很容易被工廠電氣人員掌握，特別適用于開關(guān)量邏輯控制。梯形圖常被稱為電路或程序，梯形圖的設(shè)計(jì)稱為編程。 順序功能圖是描述控制系統(tǒng)的控制過程、功能和特性的一種圖形，也是設(shè)計(jì)PLC的順序控制程序的

34、有力工具。 順序控制就是按照生產(chǎn)工藝預(yù)先規(guī)定的順序，在各個(gè)輸入轉(zhuǎn)換信號(hào)或內(nèi)部轉(zhuǎn)換狀態(tài)的作用下，使生產(chǎn)過程中各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)有秩序的進(jìn)行操作。而順序控制設(shè)計(jì)法就是首先根據(jù)系統(tǒng)的工藝過程畫出順序功能圖，然后根據(jù)順序功能圖畫出梯形圖。順序控制設(shè)計(jì)法是一種先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法，易被初學(xué)者接受。 3.6.1 新FX編程軟件(GX Developer Version 7)的操作方法 本課題采用新FX編程軟件(GX Developer Version 7)編程軟件，具體操作如下：打開編程軟件。點(diǎn)擊工程-創(chuàng)建新工程，確定后就可以繪制梯形圖，選擇所需的元件，點(diǎn)擊診斷無誤后，最后點(diǎn)擊變換，就可以完成對(duì)梯形圖的繪制

35、。 3.6.2 系統(tǒng)工作過程的順序功能圖 系統(tǒng)工作過程用順序功能圖（即工作流程圖）來表示見（附錄A） 1.按下啟動(dòng)按鈕和燈控按鈕，啟動(dòng)運(yùn)行。 2.按下位置開關(guān)1，是第一種噴泉花樣。 3.按下位置開關(guān)2，是第二種噴泉花樣。 4.按下位置開關(guān)3，是第三種噴泉花樣。 5.無論哪種噴泉花樣，當(dāng)3、4任意一層噴水時(shí)，紅色燈亮；2噴水時(shí)，黃色燈亮；所有的噴頭噴水時(shí)，綠色燈亮。 6.按下停止按鈕，結(jié)束運(yùn)行。 3.7 花式噴泉控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 3.7.1花式噴泉的第一種花樣 當(dāng)選擇開關(guān)1的位置時(shí)，噴泉運(yùn)行第一種花樣：4、3、2、1隔2秒依次噴水，一起噴水15秒后停下，再按1、2、3、

36、4、的次序隔2秒依次噴水，再一起噴15秒后停下，以此規(guī)律循環(huán)。其中，1、3管以中速正轉(zhuǎn)噴水，2、4管以慢速正轉(zhuǎn)噴水。當(dāng)?shù)谌虻谒膶尤我庖粚訃娝畷r(shí)，紅燈亮；當(dāng)?shù)诙訃娝畷r(shí)，黃燈亮；當(dāng)所有噴水時(shí)，綠燈亮。梯形圖如下3-7-1： 圖3-7-1第一種花樣的梯形圖 3.7.2花式噴泉的第二種花樣 當(dāng)選擇開關(guān)2的位置時(shí)，噴泉運(yùn)行第二種花樣：1、3管同時(shí)噴水，延時(shí)3秒后1、3停止噴水，同時(shí)2、4噴水，交替運(yùn)行5次后1、2、3、4一起噴水，30秒后停止，以此規(guī)律循環(huán)。1、3管以中速正轉(zhuǎn)噴水，2、4管以慢速正轉(zhuǎn)噴水。當(dāng)?shù)谌蛘叩谒膶尤我庖粚訃娝臅r(shí)候紅燈亮；當(dāng)?shù)?/p>

37、二層噴水的時(shí)候，黃燈亮；當(dāng)所有噴水時(shí)，綠燈亮。梯形圖如下3-7-2： 圖3-7-2 第二種花樣的梯形圖 3.7.3 花式噴泉的第三種花樣 當(dāng)選擇開關(guān)3的位置時(shí)，噴泉運(yùn)行第三種花樣：1、2、3、4按順序延時(shí)2秒噴水，然后一起噴30秒后4、3、2、1再分別延時(shí)2秒停噴，以此循環(huán)。1、3管以中速正轉(zhuǎn)噴水，2、4管以慢速正轉(zhuǎn)噴水。當(dāng)?shù)谌蛘叩谒膶尤我庖粚訃娝臅r(shí)候紅燈亮；當(dāng)?shù)诙訃娝臅r(shí)候，黃燈亮；當(dāng)所有噴水時(shí)，綠燈亮。梯形圖如下3-7-3： 圖3-7-3 第三種花樣的梯形圖 結(jié)論 本課題是基于PLC和變頻器的花式噴泉的設(shè)計(jì)，主要是以可編

38、程控制器PLC和變頻器為核心來研究花式噴泉的設(shè)計(jì)，利用可編程控制器PLC和變頻器強(qiáng)大的控制功能，實(shí)現(xiàn)了利用可編程控制器和變頻器控制花式噴泉的功能，具有接線簡(jiǎn)單、編程直觀、擴(kuò)展容易等特點(diǎn)。 其中，梯形圖的設(shè)計(jì)可以根據(jù)不同的花樣要求設(shè)計(jì)出不同的噴水式樣，同時(shí)修改方便。還有如果要增加花式噴泉的功能時(shí)，只需增加一個(gè)I/O擴(kuò)展模塊即可。原來的接線無需改變，軟件上只需增加相應(yīng)的程序以及輸出功能，易于修改。 此次課題設(shè)計(jì)培養(yǎng)了我們的設(shè)計(jì)能力、分析能力以及全面思考問題的能力，是對(duì)我們四年大學(xué)生活的檢驗(yàn)和總結(jié)，對(duì)我們而言是一次很好的鍛煉，相信一定會(huì)對(duì)我們以后的學(xué)習(xí)和工作產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，可謂受益匪淺！

39、 致謝 在完成論文的過程中，指導(dǎo)老師給予了我極大的幫助，我有不懂的問題去找老師，老師總是熱情耐心地講解，幫我解決了設(shè)計(jì)過程中存在的問題。我對(duì)老師的講解也非常滿意。同時(shí)也要感謝幫助過我的老師和同學(xué)們，非常感謝你們的幫助和大力支持，從中我學(xué)到了很多也懂得了許多人生的道理。再次對(duì)你們表示感謝！ 參考文獻(xiàn) [1] 龔仲華.三菱FX/Q系列PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京：人民郵電出版社，2008,351-374. [2] 中國(guó)機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用協(xié)會(huì)和PLCopen中國(guó)組織聯(lián)合主辦.PLC

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