基于PLC的花样喷泉控制系统的设计.docx
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基于PLC的花样喷泉控制系统的设计
摘要
跟着我国的都会化历程的加快和人丁的多量会聚，环境也是让人们更加的重视了，优良环境能让人的心情更为舒服并能使服务效能升高。
此中喷泉也能够润湿四周的空气并能减削尘土同时也可让气温下降。
喷泉细小水滴和四周空气份子抨击，也许爆发大批的负氧离子，有利于改良住区的脸蛋和督促住民身心康健。
花样喷泉选用可编程控制器PLC和变频器，用器件完成对花样喷泉运转的节制，可信性也大的升高。
节制系统布局简易，外面路线简易，便利的增添或变更控制收效，也许实行故障逐动检测与报警闪现出来，升高运转安好性，并便于查验。
用SFC法子编程,能够使计划思绪清楚,编程简洁。
以其卓越的速度技能逆变器、制动性能、高效率、高功率器件和节能效果，可控制水位的高地喷泉，围一般是很多其他的优势，被国和国外公认是最有前希望的速度。
于是，可编程控制器技能加变频器变速成了今世喷泉行业的一个多样。
这策画是把持PLC和变频器的变速技能，是以有三种喷水的花样可以供选；可以节制每个环喷水管喷水的那个高度；喷水的时候要有灯光表现出来；能够按照分别天色、个别场所可转变喷水的样子。
将各类水的形状和灯的光，依照开始制定的序列组合的实行来控制程序的策画，经过计算机地运转来发来控制讯号，使水地形状和灯的光有林林总总的转变。
关键词：
可编程控制器PLC；花式喷泉；梯形图；控制；水泵
Abstract
Withtheaccelerationoftheurbanizationprocessofourcountryandpopulationofalargenumberofconvergence,theenvironmentisbeingmoreandmoreimportant,agoodenvironmentcanmakethepsychosomaticmorefortable,increaseworkefficiency.Thefountaininthewetsurroundedbyair,canalsoreduceandamenddust,fallingthetemperature.Fountainoftinywaterdropletstoairpart,perhapsoutbreakofalargenumberofnegativeoxygenions,isadvantageoustotheimprovementofmunityfaceandurgedresidentsphysicalandmentalhealth.
fancyfountainchoosesprogrammablecontrollerPLCandfrequencyconverter,usingsoftwaretopletetheautomaticcontrolofthefancyfountain,reliabilityisgreatlyincreased.Controlsystemlayoutissimple,simplifytheexternallineandcanbeconvenienttoaddorchangecontrolresults,perhapsimplementsautomaticfaultdetectionandalarm,highersafety,operationandconvenientforinspection.UsingSFCprogrammingway,programmingsimple.Withitsexcellentspeedskillsinverter,brakingperformance,highefficiency,highpowerdeviceandtheenergysavingeffect,cancontrolthewaterlevelhighfountain,rangeisusuallyalotofotheradvantages,isconsideredbydomesticgrandpathespeedofthemostpromising.So,programmablecontrollerPLCskillsandfrequencyconverterspeedregulationtechnologyhasbeeafocusinthemodernfountainindustry.
ThispolicyisthecontrolofPLCandfrequencyconverterspeedcontrolskill,andisbasedonthreekindsofwaterspraypatterntochoosefrom;Theheightofthewatercancontroleachringspraypipe;Alightwhensprayingperformance;Canaccordingtotheclimate,differentplaceswillchangethepatternofwater.Willallkindsofwatertypeandlight,accordingtothepresetplottingthepermutationandbinationofcontrolprocedures,operatingthroughtheputerprogramsignalfromcontrol,maketheplainshapeandthelightofthelamphasmanychanges.
Keywords:
programmablecontrollerPLC;Fancyfountain;Ladderdiagram;Frequencyconverter;Control;Thewaterpump
1绪论
1.1课题研究背景
跟着都会历程进一步提高，花样喷泉能够在四周到处见到。
比方广场，公园，社区等。
花样喷泉这一种人工小天气，在火热夏季可能够轮到增加湿润同冷却功用；也能为水体来充氧气，有利于水体自己增添自己洁净地实力，起到避免水黑色气味的功用。
花样喷泉运转地灵动性是用来评估花样喷泉质量好坏的一个环节，且这个同花式喷泉的系统能彼此重视。
花样喷泉能够按照本人的计划，策画林林总总的花式，加之光，可能够给带来一种完美的完美享用。
1969年美国数字设置公司（DEC）开拓了天下上第一个可编程控制器，其次用在美国（GM）生产技术线上告成用。
可是在那时只会举行逻辑运转，是以称可编程逻辑空置期，称它为PLC（programmablelogiccontroller）。
到了70年月后末，陪同着微型电子技术和计算机的飞速生长，使PLC从开关量的逻辑节制扩展到数子控制和出产过程的控制地领域，真确成了一个电子计算机产业控制的汇编的程序，是以称之为可编程控制器，简它为PC（programmablecontroller）可是因为PC简易和自己计算机（programmableputer）批次混同，是以人们仍然惯用PLC做成可编程器的略写。
1985年国际电工委员会（IEC）将PLC的界说如下：
可编程控制器是一个举行数字运算的电子体系，它是专为在产业情况下的操纵而计划出来的产业控制器，自己采纳能够编程的存储器，用于产业生产过程当中，用在其它的里面保存实行逻辑运转、递次把控、按时、算数及算术运算等这些指令的部存蓄，也经过一定的数子或模仿的输入及输出，来对各样花式的机器来进行出产的过程的把控。
PLC是继电器逻辑控制系统成长而来的一经升上产业主动化的三个撑持（PLC、ROBOT、CAD/CAM）的上面。
这个可编程控制器，是以它带数学处置、递次掌控方面具备必需地上风。
继电器控制系统在这两个功效当中起到了两种很重要的功用：
（1）逻辑运算
（2）弱电掌控强电。
PLC是合主动控制技能，计算机技能和通信技术是来自于一个最新式地产业掌控装配，把它简易的叫作PLC。
它是在合成的路线、计算机技术的底子上面展现出来的一中新式的产业掌控的配置。
拥有1.机能可靠性高、抗滋扰的力量强的设计2.策画、安设简易，3.庇护的工作量少4.功效能力强、通用性能强5.建设的周期短，告成率也高6.体积也小，重力也轻、功损能力底等一些特色。
拥有功效大、可靠机能强、建设机动、使用起来也很方便体积也不是很大、重量轻等长处，一经非常普遍地用在自动化把控的很多地点，而这个也已成为完成产业出产自动化的支撑的产物。
和继电器——接触器的系统地对比来说系统越发的可靠；在价位上也是能与继电器——接触器控制体系来相互抗衡；容易于在现场变动流程；本实用新型使用、庇护、维修方便；可以直接推进电磁阀、接触器和等效执行器；执行器可以直接传送到中心决策机构；数据能够接着向中央数据处理体系来接着传用数据等。
然后，设计PLC控制体系的花样喷泉，喷泉可用来促进业的增长，这个能用来扩展PLC在操作的自动控制畴，在经济与理论研发的方向上有必然价格。
1.2课题设计的容
本计划将要在如下几方面来对花样喷泉的控制系统来举行研究和论证地。
1、花式喷泉在类型方面的选型。
综结了花式喷泉的种别和各种的类型和要点，在本策画中认真考虑能有三种喷水花式能够供其挑选；可以掌管每一根喷水管喷水地高度；当喷水时要有反射光线；能够按照分别的季候、不同的场所可以扭转喷泉喷水的格式。
用各类水型及灯光，依照原来的组成把控程序的计划，经过计算机运转流程发来掌控讯号，让其水型和其灯光有着林林总总的转变。
2、花式喷泉硬件系统的方案。
本文课题策画的花样喷泉需要有高的灵活性和准确性，在花式喷泉的格层监测体系中当选用在产业自动控制上大批发挥的具备检查地精确度高、生命较长、机能较不变好的靠近
，发挥感应器其中的开停量讯号输到PLC中从中来实现现场掌控。
因为本课题的推广，需要在硬件体系的计划过程当中，需要重要琢磨经济实用、巩固、智能和优雅的花式喷泉。
3、花样喷泉控制体系软件的策画。
在当前PLC编辑措辞设计之中加入了梯状图，梯状图当中的程序编辑可直接地了解计划花式喷泉掌控的请求，西门子的s7-300编程软件编写的利用梯形图，这个软件有一个巨大的判断效果，能加速地搜索出阻塞的原由，在很大程度上地减少修理的时刻。
1.3课题设计的目的和意义
跟着本国经济地加速成长，微型电子技术、计算机和自动控制地技术以及变频变速技术一样亦然获得到加速成长，交流变频变速技术一经进到一个新的世纪，其中的用处也将会是有大的广泛。
并且有跟着我国都会化历程的迅速成长和人民的大批会聚情况亦然越来越重要，好的状况可以使心身更为高兴，作工效能也大大升高。
此中喷泉也能够润湿四周氛围和削减尘土同时下降温度。
喷泉的微小水滴同空气份子彼此之间碰撞，可能够发生大批量的负氧离子，它有利的改良本土的面目和促进住民的身心康健。
可编程序控制器（PLC）因巩固稳定、布局化简易、本钱便宜、简朴好学、功效很大和用起来很便利一经成了操纵面很广、很遍及的通用性的产业掌控装备，成了现代产业自动化的重点的支撑中的一个。
花式喷泉控制要接到配置简朴地操作，对应的体系组态地编程简朴，具备友好的人和机器的界面，装备了应有的程序库，加速了编程和它的调用得速率。
经过PLC对流程的策画，大大抬高了喷泉的掌控水准，而且也大大改良了喷泉的形态。
2系统控制方案的决定
2.1花式喷泉的描述
喷泉是一个用水或其余液体来经由一个恒定的压力用喷嘴喷出来的具备特定的形体的主体，供应水的压力的正常会称之为水泵。
在当代化得都市当中的喷泉形式已经是十分丰富。
跟着建造物巨细同水压不同的变革，喷泉是高是矮、是珠是雾，魅力呈现。
能够分为下列7种：
（一）一个普通的喷泉：
只要简朴的几种牢固水样和光，跟随着开关的打开和关闭用来掌控喷泉的运转、水样和光的转变。
（二）程控的喷泉：
用每种水样盒灯的光，遵照开始假定的序列组合举行把控程序的策画，经过计算机运转流程来弄出掌控的信号，从而使水样以及灯的光有着林林总总的转变。
（三）音乐方面的喷泉：
在程序把控喷泉的最初上面来插足了音乐，从而达到控制喷泉的一种体系，计算机经过对音频与MIDI讯息的一些判别，从而举行了译码和编码，最后才将讯号传出到了控制的体系当中，从而使喷泉的状态的变革与音乐坚持一致。
（四）水幕激光喷泉：
在水膜水喷头的激光枪发射的激光束，从激光把控体系程序控制的激光束，传出各种样式的图案，照在透明透亮的膜上，形成灿烂醒目的功用。
（五）水珍珠喷泉：
操纵特别产品视觉效果的声波喷射水进入的组装和组成的高速闪光频率。
（六）游戏喷泉：
称之为感应泉，喷泉的喷柱是依据旅游人地举措发生反馈，并且这类反响具备不准确性，是一种相互传动式地喷泉，强化文娱的状况。
（七）跳跳喷泉：
同时也叫光亮泉。
这是个高技术的水景形状，水清澈地螺柱的水柱子的形状，一簇簇飞向天中，漫步飞舞。
2.2PLC控制花式喷泉的长处
1、从控制角度上面来看：
PLC软布线，只需转变控制流程即可转变逻辑或增长功效。
2、从工作方式上面来看：
PLC串口工作，无需制约。
3、从控制速率上面来看：
PLC经过半导体掌控，速率是快点，无接触点，顾而无发抖一说。
4、从按时、记数上面来看：
PLC时钟脉冲经晶振发生，精准度高，调速畴广；有记数功效。
5、从可靠、隐蔽的外观上面来看：
PLC没触点，生命长同时也有自己诊断效果，在这个过程可实行监控功效，它在实际操作和维修方面也很便利。
2.3系统设计的基本步骤
在花式喷泉地控制体系地策画进程傍边重点琢磨如下几点：
1、深切相识和分辨技术前提和控制请求。
2、确定I/O设备。
依据花式喷泉把控体系地功效请求，肯定了所要的输入输出装备。
在经常有的输入得设备当中就有按键和挑选开关等，常使的输出设备，如灯等。
3、依照I/O点选择PLC的类型。
4、分派I/0点，在这个PLC的输入输出点当中，体系的输入输出分派表和输入输出端之间的衔接图。
5、策画喷泉梯形体系方案，依据作事策画出精密度来完全的梯形图地需求，这是全部花式喷泉体系策画的为工作中心。
6、用流程输入PLC实行软件尝试，搜索毛病，使体系流程加倍完竣。
2.4系统控制方案
花式喷泉系统控制有以下方面：
（一）1、2是外环形态的喷水管子,3是圈形态的喷水管子,4为星状的喷水管。
照明体系用三条歧路构成,分袂是绿色灯的歧路（在1，2间）、黄色灯的歧路（在2，3间）、赤色灯的支歧路（在3，4间）。
（二）这喷泉有三种能选择的图案。
摁下按键,喷泉即起首作事,按下截止按键,则截止喷水。
通过选择开关实现喷泉的作事要领（即喷水设计）。
（三）可以选择的花样喷泉有三种:
第一个花样,4、3、2、1每两秒在水里面,再用水停15秒之后,再按1、2、3、4的递次隔2秒挨次喷水,然后又一起喷15秒后停止,这样规律轮回。
第二个花样,1、3一起喷水,向后3秒后1、3停喷,一块儿2、4喷水,瓜代运转5次后1、2、3、4一块儿喷水,30秒后截止,借此顺序轮回。
第三个花样,1、2、3、4按挨次喷水，向后2秒,而后一块儿喷30秒后1、2、3、4再区别向后2秒停喷,借此挨次轮回。
（四）经过变频器能够掌管每个喷水管的高低。
在第一个模式下，1、3管为缓慢向正转喷水，2、4管为中转速向正转喷水。
（五）照明系统的控制：
对照明系统选择按钮控制PLC的X5的输入，当必要的光的组合，将接通X5的输入端。
这时可完成三路灯光的掌控,即3,4肆意一层喷水时,赤色灯亮;2喷水时,黄色灯亮;所有的喷头喷水时,绿色灯亮。
图2-1花式喷泉池的状态图
2.5花式喷泉控制系统原理图
在喷泉系统之中，经过按钮开关的讯号来控制PLC；由于有4层喷水，所以只是用了一个变频器来控制。
花式喷泉把控体系的事理图如图2-2所示：
图2-2花式喷泉控制体系原理图
3系统硬件设计
3.1可编程逻辑控制器（PLC）的选型
3.1.1PLC概述
可编程控制器，英语称ProgrammableController，简叫PLC，在本策画之中选用PLC来作成它的名称。
PLC是用在产业现场的电气控制器。
它来于继电器把控技能同时也来自与电子计算机。
它是在经过运转保存在存储中来把输入线路的物理过程获得的输入讯息，同时来变更成需求的输出讯息，继而再用输出线路地物理进程去达成对负载的掌控。
PLC它源自于电子计算机当中，这个不同于以往的计算机。
以往的计算机举行入出讯息变更的期间，它们很多只思量了讯息自己，进入物理进程的讯息不思考日常。
PLC把信息的可靠性考虑进去，时效性强，具有实际使用的信息。
极度地要琢磨如何顺应产业情况，如方便安置，方便修理以及抗滋扰等难题,入出讯息幻化及牢靠的物理达成，可说是PLC达现掌控的2个根本重点。
PLC能够经过它的外部或通讯衔口与外面换取讯息。
此中地功效要比继电掌管装配众的多、强大的多。
PLC还有充足的指挥体系，有着广泛的I/0接点和通讯接点，在大含量的存储当中有牢靠的监控体系本身，同时也是具有以下的基本功效：
①逻辑的处置功能；②部程序存储；③确切的守时功效；④高速的计数功效；
⑤中断处置（能达成各类表里中断）功效；⑥流程与数据保存功能；
⑦网络通信功能；⑧自检测同自诊断功效。
本来说，但凡通俗PC计算机可达成的功效，PLC几近也都能够做到。
像PLC这样。
有着充足的功效，是此外电控器所木有的，更能古板的继电掌控线路所不能对比的。
丰盛的功效为PLC的普遍操纵供应的还可以，于此，也为主动门产业的长途化、讯息化及智能化缔造了条目。
3.1.2PLC的选型
在PLC体系策画时，起首应当肯定掌控计划，在接下来的作事之中就是PLC工程设计选型。
工艺过程的特色和操纵需策画选择的重要根据，工程策画选择和预算时，应当精细辨别这个进程的特色、掌控需求，控制使命和畴肯定所需的操纵和行动，而后凭着掌控需求，预算的输入和输出的点、所要地存、PLC的功效必须得到绝对，外面设备的特征等，末了挑选有着高本能代价比的PLC和计划响应的控制体系。
1．输入输出（I/O）点数的估算
I/O点预算时该当琢磨的合适的剩余，凡是根凭据总的输入和输出的数量，再这个基础之上增长10%～20%的可以来增长它的剩余。
在这个余量之后举动输入输出点数预算数据。
2．存储器容量的估算
存大小是用硬件存的巨细可编程控制器提供的，流程大小是用存储器之中用的巨细来操作存单位的名称，流程的大小较小存储器大小。
策画的时段，因为用户运用流程尚未编译，是以，流程大小在策画阶段是不能够确定的，所以，这个需在要程序调控以后才能够了解。
为了计划之中的选择能力的过程中必须有一个对其预算，使用的存容量，以取代。
存储器存大小的计算木有一个一定的公式，很多材料中给了差异地公式，在基础上是数字量I/O点的10到15倍，加之模仿I/O点的100倍，以这个数为存的总字数（16位为一字），别的再按数的25%琢磨它的余量。
是以本策画的PLC存大小挑选可能保存2000条梯形图，如此才可在以今后的革新进程之中有富足的空间。
3．控制功效的选择
这个选择包含运转效能和控制效能与通讯效能。
编程效效，诊断效率和用来处理的速度等。
从这个策划所计划的要求来说，我们准备了以下的集中功效可以来挑选。
（1）控制功能
PLC重要用在连续的逻辑掌控之中，常采取单回路或多回路控制器办理模仿量的把控，把控的效果有时能采用聪慧输入输出单位达成该要的PLC，升高办理速率，节约了存的大小。
（2）编程功能
离线编程形式：
PLC和编程器两个一起使同一个CPU，如果编程器在编程形式地时候，CPU可以只为编程器供应做任何事，不必负责对当场装备举行掌管。
编译达成之后编程器能换到运转形式，CPU对当场配置实施监管并不能举行编程。
离线的编程式样可消沉体系本钱，然则利用和调用不便当。
一个编程状态；主机CPU能把控当场，也在一扫描期间中同编程器维持数据互换这样编程器会把在线编用的流程或数据发送到乐主机之中，来到下一扫视期间，主机就会依照刚刚收到的程序来运转。
不过这种方式的本钱可能会较高，然则体系调试和操作简易并且也会在大中型的PLC之中经常会被采用。
五个达标地编程言语：
递归函数图（SFC）、梯形图（LD）、功能块图（FBD）三图形举措和语句表（IL）、文本建设（ST）两种文本举措。
采用的编程言语该当遵照其尺度（IEC6113123），还应当撑持很多举措编译方法，像C，Basic等，用来知足特别控制场所的把控请求。
（3）诊断的功能
PLC的诊用功效含着硬件地诊用和软件地诊用。
硬件地诊用由硬件的逻辑判别来肯定硬件的妨碍地方，软件地诊用分里面诊用和外面诊用。
在软件的里面功效和PLC诊用的有效性备称之为部的诊断，由软件对PLC当中的CPU和外面的输入输出组件等部位讯息来换功效举行诊用是外部诊用。
PLC的诊断功效的高低能接着影响对操纵和庇护工人技能实力的掌握，这样子也会影响维修。
（4）机型的选择
在挑选了输入/输出点了以后，挑选了存容量，拣选了相应的I/O周期的输出负载挑选的特点。
控制系统采用西门子公司S7-300系列PLC。
它本实用新型面积小,重量轻借用生命长,编程和庇护利便,故障率低,经过来扩大模式当中的衔接,能够增添输入/输出点。
我自己计划的花样喷泉样子总共6个输入和11个输出样式,采用样号为S7-300的PLC。
3.2变频器的选型
我策画地是经过变频器调能来控制喷水管的上下。
我自己采用的是fr-S520（S）E系列变频调速器。
其中真实的图如图3-1示。
图3-1FR-S520（S）E系列变频调速器的真实图片
3.3水泵的选择
因为在喷泉之中的水泵必需满意大功率能够可以迅速明确的来起和停，并且此中的输出的功率一定可以精准的举行把持。
我采用品牌为DESHB（德士比）的QYP100-4.5-2.2喷泉泵。
具备如下长处：
布局紧凑；无需引水、利用简洁；双端密封、电器庇护；计划公道、机能杰出；经久耐用、安全可靠。
而且水泵出口采纳圆法兰布局,机电为F级绝缘,合用于音乐喷泉等局面对电机一再驱动的请求.叶轮具备防松装配。
3.4硬件接线图
PLC和硬件两个之间的连下图体。
详细的如图3-2，3-3所示：
图3-2硬件接线图
图3-3变频器跟水泵的接线图
3.5I/O分配表
表3.1输入
序号
输入
说明
1
M20.2
选择开关1的位置
2
M20.3
选择开关2的位置
3
M20.4
选择开关3的位置
4
M20.0
花样1的开始
5
M20.1
花样1的结束
6
M21.0
花样2的开始
7
M21.1
花样2的结束
8
M22.0
花样3的开始
9
M22.1
花样3的结束
表3.2输出
序号
输出
说明
1
Q0.1
1管喷水
2
Q0.2
2管喷水
3
Q0.3
3管喷水
4
Q0.4
4管喷水
4系统软件设计
4.1PLC梯形图概述
梯形图是最早备称作为PLC的第一个编程举措的图样编程语言。
梯形图合电气控制体系间的线路图很相通，它们有直觉易懂的长处，很好被工场地电气工人掌管
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