组态软件实现花式喷泉池设计.docx

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组态软件实现花式喷泉池设计

MCGS组态课程设计

题目花式喷泉设计

学号P*********

姓名李林

同组人吴宗俞张小芳陈燕云张芳张跳跳

专业班级09级电气工程及其自动化一班

学院电气工程学院

指导教师王彩霞

成绩

组态软件实现花式喷水池控制

专业：

电气自动化姓名：

李林指导教师：

王彩霞

摘要在游人和居民经常光顾的场所，如公园、广场、旅游景点及一些知名建筑前，经常会修建一些喷泉供人们休闲、观赏。

这些喷泉按一定的规律改变喷水式样，如果再与五颜六色的灯光相配合，在和谐优雅的音乐中，更使人心旷神怡，流连忘返。

随着城市化进程的加速，花式喷泉可以在人们周围随处可见。

花式喷泉是人造小气候，在炎热的夏日可以起到增湿和降温的作用；也为水体充氧，有利于水体增加自净能力，起到防止水体黑臭的作用。

花式喷泉运行的灵活性是评价花式喷泉优劣的关键，而这与花式喷泉的控制系统息息相关。

花式喷泉可以根据自己的设计，设计出各种各样的花样，加上灯光，能给人有种不错的视觉享受。

本设计讲述的是如何用组态设计喷泉喷水方式，产生各样的样式，并给出了花式喷泉的喷水花样。

关键词:

花式喷泉，控制系统，组态软件

ABSTRACT

Inthevisitorsandresidentsoftenvisitplace,suchasthepark,square,touristattractionsandsomewell-knownbuildingbefore,oftencanbuildsomefountainforpeopletotheleisure,ornamental.Thefountainaccordingtocertainruleschangewaterspraystyle,ifagainandcolorfullightscoordinates,elegantmusicinharmony,moremakepeoplerelaxedandhappy,tolingerover.Withtheaccelerationofurbanization,fancyfountaincaninaroundpeopleeverywhere.Fancyfountainisaman-mademicroclimate,inthehotsummercanrisetohumidifyandcoolingeffect;Alsoforoxygenfillingwater,toincreasewaterself-purificationcapability,risetopreventwaterblacksmellyrole.

Fancyfountainofoperationflexibilityisthekeytoqualityevaluationfancyfountain,andthefancyofthecontrolsystemandthefountainiscloselylinked.Fancyfountaincanaccordingtoyourowndesign,designoutallkindsofthings,addlighting,cangiveapersonhasagoodvisualenjoyment.Thisdesignisabouthowtousetheconfigurationdesignwaywaterfountain,whichkindsofstyle,andgivesthefancyfountainofhydraulicpattern.

Keywords:

fancyfountain,controlsystem,theconfigurationsoftware

第一章绪论

1.1课题研究背景

随着城市化进程的加速，花式喷泉可以在人们周围随处可见。

比如广场，大厦，小区等。

花式喷泉是人造小气候，在炎热的夏日可以起到增湿和降温的作用；也为水体充氧，有利于水体增加自净能力，起到防止水体黑臭的作用。

花式喷泉运行的灵活性是评价花式喷泉优劣的关键，而这与花式喷泉的控制系统息息相关。

花式喷泉可以根据自己的设计，设计出各种各样的花样，加上灯光，能给人有种不错的视觉享受。

1.2花式喷泉的概述

喷泉是一种将水或其他液体经过一定压力通过喷头洒出来具有一定形状的组合体，提供水压的一般为水泵。

现代城市中的喷泉形式已十分丰富。

随着构筑物的大小及水压等的变化，喷泉或高或低、或珠或雾，精彩纷呈。

可分为以下7种：

（1）普通喷泉：

只有简单的几种固定水型及灯光，随着电源的开闭而控制喷泉的运行、水型和灯光的变化。

（2）程控喷泉：

将各种水型及灯光，按照预先设定的排列组合进行控制程序的设计，通过计算机运行程序发出控制信号，使水型及灯光有各种各样的变化。

（3）音乐喷泉：

在程序控制喷泉的基础上加入了音乐控制系统，计算机通过对音频及MIDI信号的识别，进行译码和编码，最终将信号输出到控制系统，使喷泉的造型及灯光的变化与音乐保持同步。

（4）水幕激光喷泉：

将激光器发出的激光束射在水幕喷头的水幕上，激光束由激光控制系统编程控制，可发出多种多样的图案及色彩，照射在晶莹透明的水膜上，形成斑斓夺目的起义效果。

（5）水珍珠喷泉：

利用特殊音波将水变成球体的喷水装置和全频高速闪光灯的视觉图像效果的产品组成。

（6）游戏喷泉：

又称感应泉，喷泉水柱根据游人的动作产生反应，而且这种应具有不确定性，是一种互动式喷泉，增强了娱乐氛围。

（7）跳跳喷泉：

又名光亮泉。

是一种高科技水景艺术，水形似根根晶莹透彻地冰柱，一串串飞向空中，轻舞飞扬。

1.3课题设计的目的和意义

随着我国经济的高速发展，微电子技术，计算机技术和自动控制技术也得到了迅速发展。

而随着我国城市化进程的加快和人口大量集聚，环境越来越重要，好的环境能使心身愉快，做事效率提高。

其中喷泉可以湿润周围空气，减少尘埃，降低气温。

喷泉的细小水珠同空气分子撞击，能产生大量的负氧离子，有益于改善社区面貌和增进居民身心健康。

第二章设计内容与要求

2.1课程设计的内容

本文根据生活当中出现的一些情况，以花式喷泉为研究对象，结合资料及文献，研究花式喷泉的控制问题，整理出一套可行的喷泉控制系统。

本系统的研究内容主要包括了喷泉的发展情况及所存在的一系列问题；喷泉控制系统的组成；花式喷泉的控制任务和要求；再通过仿真软件来实现。

2.1.1花式喷泉系统的设计要求与方案如下

1、水池控制电源开关接通后，按下起动按钮，喷水装置即开始工作。

按下停止按钮，则停止喷水。

工作方式由“选择开关”和“单步/连续”开关来决定。

2、“单步/连续”开关在单步位置时，喷水池只运行一个循环；在连续位置时，喷水池反复循环运行。

3、选择开关用以选择喷水池的喷水花样，1～4号喷水管的工作方式选择如下：

a）方式1

选择开关在位置“1”——按下起动按钮后，1号喷水，延时2s，2号喷水，再延时2s，3号喷水，再延时2s，4号喷水，再延时2s，一起喷水，15s为一个循环。

b）方式2

选择开关在位置“2”——按下起动按钮后，4号喷水，延时2s，3号喷水，再延时2s，2号喷水，再延时2s，1号喷水，再延时2s，一起喷水，30s为一个循环。

c）方式3

选择开关在位置“3”——按下起动按钮后，1、3号同时喷水，延时2s后，2、4号同时喷水，1、3号停止喷水；交替运行5次后，再1～4号全部喷水，30s为一个循环。

d）方式4

选择开关在位置“4”——按下起动按钮后，喷水池1～4号水管的工作顺序为：

1→2→3→4按顺序延时2s喷水，然后一起喷水3s后，1、2、3和4号水管分别延时2s停水，再等待1s，由4→3→2→1反序分别延时2s喷水，然后再一起喷水，30s为一个循环。

e）方式5

选择开关在位置“5”——按下起动按钮后，全部水管一起喷水，水管同时转动，1,2号向左转，3,4号向右转。

5、不论在什么工作方式，按下停止按钮，喷水池立即停止工作，所有继电器、存储器均复位。

6、水罐的控制：

在喷水池旁边做一个水罐，用来盛水。

水管喷水后水罐水位开始下降。

7、报警装置：

水罐水位降到一定程度后报警提示。

8、灯光系统的控制：

实现三路灯光的控制，即任意水管喷水时，黄色灯亮；没有喷水时，红色灯亮；所有的喷头喷水时，绿色灯亮

花式喷泉池示意图如图2-1所示：

图2-1花式喷泉池示意图

第三章MCGS中组态动画的设计

3.1制作工程画面

3.1.1新建工程及组态画面

在MCGS组态平台上，单击“用户窗口”，在“用户窗口”中单击“新建窗口”按钮，则产生新“窗口0”，如图3-1：

图3-1产生的新“窗口0”

选中“窗口0”，单击“窗口属性”，进入“用户窗口属性设置”，将“窗口名称”改为：

花式喷泉控制系统；将“窗口标题”改为：

花式喷泉；在“窗口位置”中选中“最大化显示”，其它不变，单击“确认”。

如图3-2：

图3-2用户窗口属性设置

选中刚创建的“花式喷泉控制系统”用户窗口，单击“动画组态”，进入动画制作窗口。

在组态软件系统中从“工具箱”中打开图库分别选择“水柱”、“按钮”图标并自己绘制“水花”，布置画面如图3-3所示。

图3-3花式喷泉组态画面

3.2变量的定义

3.2.1系统变量分配

在该组态工程中要用到的变量如表3-1所示

表3-1花式喷泉控制系统变量分配表

变量名

类型

注释

垂动1

数值型

第一层水柱的垂直移动

垂动2

数值型

第二层水柱的垂直移动

垂动3

数值型

第三层水柱的垂直移动

垂动4

数值型

第四层水柱的垂直移动

次数

数值型

计数

次数1

数值型

计数

大1

数值型

第一层水花变大

大2

数值型

第二层水花变大

大3

数值型

第三层水花变大

大4

数值型

第四层水花变大

定时1

数值型

定时

定时2

数值型

定时

定时3

数值型

定时

定时4

数值型

定时

定时5

数值型

定时

定时6

数值型

定时

定时7

数值型

定时

定时8

数值型

定时

定时9

数值型

定时

定时10

数值型

定时

定时11

数值型

定时

定时12

数值型

定时

定时13

数值型

定时

花垂动1

数值型

第一层花垂直移动

花垂动2

数值型

第二层花垂直移动

花垂动3

数值型

第三层花垂直移动

花垂动4

数值型

第四层花垂直移动

花见1

开关型

第一层花可见

花见2

开关型

第二层花可见

花见3

开关型

第三层花可见

花见4

开关型

第四层花可见

花水动1

数值型

第一层花水平移动

花水动2

数值型

第二层花水平移动

花水动3

数值型

第三层花水平移动

花水动4

数值型

第四层花水平移动

见1

开关型

第一层水柱可见

见2

开关型

第二层水柱可见

见3

开关型

第三层水柱可见

见4

开关型

第四层水柱可见

角度

数值型

开关

数值型

开关1

开关型

控制

开关型

循环单步之间的切换

闪1

开关型

第一层水花闪烁

闪2

开关型

第二层水花闪烁

闪3

开关型

第三层水花闪烁

闪4

开关型

第四层水花闪烁

水动1

数值型

第一层水柱的水平移动

水动2

数值型

第二层水柱的水平移动

水动3

数值型

第三层水柱的水平移动

水动4

数值型

第四层水柱的水平移动

长1

数值型

第一层水柱变长

长2

数值型

第二层水柱变长

长3

数值型

第三层水柱变长

长4

数值型

第四层水柱变长

中间变量

开关型

中间变量1

开关型

中间变量2

开关型

中间变量3

开关型

中间变量4

开关型

中间变量5

开关型

红灯

开关型

灯光控制

黄灯

开关型

灯光控制

绿灯

开关型

灯光控制

3.3数据对象属性设置

选中数据对象，单机右侧“对象属性”按钮或直接双击该数据对象，弹出“数据对象属性设置”窗口，以对象初值设置为0，以开关型变量单步开关为例，对象初值设置为0，对象类型选择开关型，其他开关型数据对象设置类似，如3-4图所示。

图3-4开关数据对象属性

3.3.1变量的定义

在利用组态软件的编辑过程中，首先应定义所要用到的变量，包括变量的描述，变量的类型，定义变量地址，选择连接的设备，寄存器。

数据变量的内容主要包括：

指定数据变量的名称、类型、初始值和数值范围，确定与数据变量存盘相关的参数，如存盘的周期、存盘的时间范围和保存期限等。

也有些是原系统内部已经定义好的变量，如时间和日期等等，可以直接放入界面使用，并且会访问到操作系统的时钟。

鼠标点击工作台的“实时数据库”窗口标签，进入实时数据库窗口页面。

按“新增对象”按钮，在窗口的数据变量列表中，增加新的数据变量，多次按该按钮，则增加多个数据变量，按“对象属性”按钮或双击选中变量，则打开对象属性设置窗口。

指定名称类型：

在窗口的数据变量列表中，用户将系统定义的缺省名称改为用户定义的名称，并指定类型，在注释栏中输入变量注释文字。

本系统中要定义的数据变量如图3-5所示。

图3-5变量的定义

3.4变量的连接

3.4.1动画连接

以水花1为例，其动画连接如图3-6所示。

图3-6动画连接

3.5喷泉控制系统的设计程序及结果分析

我做的是方式五部分所以以方式五为例说明运行策略

3.5.1方式五的程序：

角度=角度+3.14/180

IF角度>=2*3.14THEN

角度=角度-2*3.14

ENDIF

IF开关5=1THEN

变量1=1

开关=0

开关2=0

开关3=0

开关4=0

endif

IF变量1=1THEN

if中间变量5=0then

定时15=定时15+1

长1=长1+2

长2=长2+2

长3=长3+3

长4=长4+2

见1=1

见2=1

见3=1

见4=1

水动1=!

sin（角度）*4

垂动1=!

cos（角度）*4

花水动1=!

sin（角度）*4

花垂动1=!

cos（角度）*4

水动2=!

sin（角度）*4

垂动2=!

cos（角度）*4

花水动2=!

sin（角度）*4

花垂动2=!

cos（角度）*4

水动3=!

sin（角度）*-4

垂动3=!

cos（角度）*4

花水动3=!

sin（角度）*-4

花垂动3=!

cos（角度）*4

水动4=!

sin（角度）*-4

垂动4=!

cos（角度）*4

花水动4=!

sin（角度）*-4

花垂动4=!

cos（角度）*4

endif

endif

IF长1=70THEN

长1=70

大1=大1+5

花见1=1

IF大1=100THEN

闪1=1

endif

endif

IF长2=90THEN

长2=90

大2=大2+5

花见2=1

IF大2=70THEN

闪2=1

endif

endif

IF长3=90THEN

长3=90

大3=大3+5

花见3=1

IF大3=90THEN

闪3=1

endif

endif

IF长4=90THEN

长4=90

大4=大4+5

花见4=1

IF大4=90THEN

闪4=1

endif

endif

IF定时15=400THEN

见1=0

花见1=0

见2=0

花见2=0

见3=0

花见3=0

见4=0

花见4=0

大1=0

大2=0

大3=0

大4=0

长1=0

长2=0

长3=0

长4=0

定时15=0

IF控制=1THEN次数=2

if次数>0then

中间变量5=0

else

中间变量5=9

endif

endif

方式五运行结果图3-7到图3-9如下：

图3-7

图3-8

图3-9

3.5.2方式五运行结果分析：

由运行结果图3-7至图3-9顺序可知方式五运行策略基本正确，方式五运行策略的大致过程是当按下方式五运行按钮时就会运行方式五的工作流程。

首先是由所有水柱一起往上充水如图3-7所示，然后当水的高度达到水柱顶端的时候开始呈现喷水景象初期如图3-8所示。

最后水花完全喷开并且水花的大小在闪动变化，这期间水柱和水花都便随着微小的转动仔细留意便可发现如图3-9所示。

操作说明

进入运行状态后，先选择单步或者连续方式，再选择某种运行方式，当需要切换到另一种运行方式时，应先点击复位按钮，再点击相应的运行方式。

当电源按钮为零时，喷泉停止喷水。

可以通过菜单或者主控窗口里的按钮来进入实时数据，历史数据，报警数据等相应的界面。

结论

本系统主要以组态软件模拟实现了花式喷泉，当花式喷泉的功能增加时，只需增加相应程序以及输出的功能，要改动的地方也较少，结果表明各方面都达到了设计要求，该设计方案是可行的。

谢致

在做论文过程中老师严谨的治学态度和一丝不苟的工作精神给了我深刻的启发，也给了我很大的触动。

另外，老师经常给我讲解不懂的地方，叫我怎么入手，使我能尽快的完成论文。

还要感谢老师和同组其他同学的指导，给了我很大的帮助。

在此，对老师在工作和生活中给予的指导和关心致以最真诚的谢意。

同时在这里还要感谢院里给予我们的关心和帮助，感谢老师们给予我们的帮助。

参考文献

[1]严盈富监控组态软件与PLC入门，北京：

人民邮电出版社，2006

[2]王克强音乐喷泉概述[M]，太原：

太原理工大学出版社，2006

[3]张延灿喷泉工程发展及其设计问题（上）[M]，北京：

科学之友，1998

[4]曾庆波监控组态软件及其应用技术，哈尔滨：

哈尔滨工业大学出版社，2005