1、I基于 PLC 的花样喷泉控制系统设计1基于 PLC 的花样喷泉设计摘要针对传统的喷泉控制系统一旦设计好控制电路，就不能随意改变喷水花样及喷水时间等问题，本设计结合西门子 S7-200 可编程控制器设计能适应不同季节、不同场合的喷水要求目的的花样喷泉系统。花样喷泉控制系统的主要任务就是改变喷泉的喷水样式，以达到有规律的改变喷泉喷水样式的目的。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。喷泉工作方式由花样选择开关和单步连续开关决定。当单步连续开关选择单步时，喷泉只能按照花样选择开关设定的方式，运行一个循环；当单步连续开关选择连续时，喷泉按照花样选择开关设定的方式，运行多个
2、循环，直至按下停止按钮。花样循环方式选择开关用于选择喷泉的喷水花样，本文设计四种喷水花样循环。PLC 控制系统体积小、功能强、可靠性高，且具有较大的灵活性和可扩展性的特点。用 PLC 花样喷泉控制系统，不但实现了自动转换花样喷泉的喷水样式，提高了系统的可靠性和安全性，而且，美化了我们的生活环境，使我们的生活环境更加安逸、舒适。因此 PLC 控制系统具有一定的工程应用和推广价值。关键词：喷泉，PLC 控制，花样喷泉系统2The pattern design based on PLC fountainAbstractIn traditional fountain control system de
3、sign good control circuit, once cant change pattern and water spraying time such issues, the design with Siemens s7-200 PLC design can adapt to different season , different occasions of hydraulic requirements the pattern of the fountain system purpose. Figure fountain control system is the main task
4、 of the change of style, water fountain in order to achieve regular change of the water fountain style purpose. Press the start button, and fountains device started to work, and press the stop button, fountain control device to stop working. Work by pattern choice fountain way switch and a single st
5、ep/continuous switch decision. When a single step/continuous switch choose single step, fountain can only choose switch is set according to the pattern, run a cycle way; When a single step/continuous switch choice, according to the pattern for fountain switch selector way, operation DuoGe circulatio
6、n, press the stop button until. Figure cycle way choice to select a fountain of hydraulic switch pattern, the paper presents the design of four kinds of water spray pattern cycle. PLC control system small volume and powerful function, high reliability, and has a greater flexibility and expansibility
7、 characteristic. PLC control system, and designs fountain not only realized the automatic conversion pattern fountain of hydraulic style, improve the reliability of system and security, and, beautification our living environment, make our life more comfortable and comfortable environment. So PLC con
8、trol system has some of the engineering application and dissemination value.Key words: PLC control, pattern fountain system 3目录摘要 .1Abstract.2引言 .4第 1 章 PLC 简介 .51.1 可编程序控制器简介 .51.2 PLC 的结构 .51.3 PLC 的特点 .61.4 PLC 的主要功能 .81.5 PLC 的经济性分析 .81.6 PLC 发展状况及趋势 .9第 2 章 喷泉的设计要求 .112.1 喷泉规模的设计 .112.2 喷泉水柱的分布
9、 .12第 3 章 PLC 控制系统总设计 .133.1 PLC 控制花样喷泉运行要求 .133.2 喷泉的运行流程图 .143.3 喷泉的运行过程 .143.4 喷泉控制原理 .153.5 花样喷泉 PLC 控制接线图 .153.6 花样喷泉 PLC 控制输入输出点分配 .153.7 花样喷泉 PLC 控制梯形图 .16第 4 章 程序调试 .24第 5 章 结论 .29致谢 .30参考文献 .314引言喷泉是人工环境中最富有生命力的喷泉,它具有分隔空间、增加层次、净化空气美化环境的作用。现代高科技把美妙的音乐、多姿的喷泉造型、五彩缤纷的水下灯光、神奇的激光图文，通过电脑有机的结合在一起，给
10、人以音乐声响、视觉形象、色彩变换三位一体的超自然享受。随着我国人民物质生活水平的不断提高，对于精神生活的要求也在不断提高，为进一步改造环境景观，建设一个喷泉是很有必要的。随着科学技术的不断发展和生活水平的不断提高，尤其是喷泉在城市和社区环境建设中起着尤其重要的作用。当今喷泉工程和高新技术的结合正是历史发展的必然趋势，由于喷泉工程中采用了大量的高新技术，从而使喷泉效果更加绚丽多彩，婀娜多姿，令人赏心悦目、流连忘返。本次的毕业设计是一个以 S7-200PLC 控制为核心的花样喷泉控制系统的设计。花样喷泉在 PLC 的控制之下，喷出各种各样的水柱，给人以一种视觉上美的享受。5第 1 章 PLC 简介
11、1.1 可编程序控制器简介可编程序控制器 PC（Programmable Controller ）又称可编程序控制器PLC（Programmable Logic Controller） ，是微机技术与继电器常规控制技术相接合的产物，是在顺序控制器和微机控制器的基础上发展起来的新型控制器，是一种以微处理器为核心用作数字控制的专用计算机。它不仅充分利用微处理器的优点来满足各种工业领域的实时控制要求，同时也照顾到现场电器操作维护人员的技能和习惯，摈弃了微机常用的计算机编程语言的表达形式，独具风格地形成一套以继电器梯形图为基础的形象编程语言和模块化的软件结构，使用户程序的编制清晰直观、方便易学，调试和
12、查错都很容易。PLC 现已成为现代工业控制三大支柱（PLC、CAD/CAM 、ROBOT）之一，以其可靠性、逻辑功能强、体积小、可在线修改控制程序、具有远程通信联网功能、易于与计算机接口、能对模拟量进行控制、具备告诉计数与位控等高性能模块等优异性能，日益取代由大量中间继电器、时间继电器、计数继电器等组成的传统继电接触控制系统在机械、化工、石油、冶金、电力、轻工、电子、纺织、食品、交通、等行业得到广泛应用。PLC 的应用深度和广度已经成为一个国家工业先进水平的重要标志之一。1.2 PLC 的结构PLC 和一般的微型计算机基本相同，也是由硬件系统和软件系统两大部分组成的。PLC 的硬件系统由微处理
13、器 (CPU)、存储器 (EPROM，ROM)、输入输出(I/O )部件、电源部件、编程器、I/O 扩展单元和其他外围设备组成。各部分通过总线(电源总线、控制总线、地址总线、数据总线)连接而成。其结构简图如下：6图 2-1 PLC 硬件结构图PLC 的软件系统是指 PLC 所使用的各种程序的集合，通常可分为系统程序和用户程序两大部分。系统程序是每一个 PLC 成品必须包括的部分，由 PLC厂家提供，用于控制 PLC 本身的运行，系统程序固化在 EPROM 中。用户程序是由用户根据控制需要而编写的程序。硬件系统和软件系统组成了一个完整的PLC 系统，他们是相辅相成，缺一不可的。1.3 PLC 的
14、特点可编程序控制器是一种以微机处理器为核心的工业通用自动控制装置，其实质是一种工业控制用的专用计算机。国内外现有的机械手系统，它们的控制形式大都采用可编程序控制器控制，特别是在智能化要求程度高容量大的现代化工业机械手系统中应用更为普遍。其主要原因是因为 PLC 具有以下优点：1） 、灵活、通用在继电器控制系统中，使用的控制器件是大量的继电器，整个系统是根据设计好的电器控制图，由人工布线、焊接、固定等手段组装完成的，其过程费输出部件外设I/O接口 存储器 EPROM 微处理器 运算器 控制器电源 输入部件I/O扩展接口 I/O扩展单元 受控元件输入信号外部设备RAM7时费力。如果因为工艺上的稍许
15、变化，需要改变电器控制系统的话，那么原先的整个电器控制系统将被全部拆除，而重新进行布线、焊接、固定等工作，浪费了大量的人力、物力和时间。而可编程控制器是通过存储在存储器中的程序实现控制功能的，如果控制功能需要改变的话，只需要修改程序以及改动极少量的接线即可。而且，同一台可编程控制器还可以用于不同的控制对象，只要改变软件就可以实现不同的控制要求，因此具有很大的灵活性、通用性。2） 、可靠性高、抗干扰能力强对于机械手系统来说，可靠性、抗干扰能力是非常重要的指标，如何能在各种工作环境和条件(如电磁干扰、低温潮湿、灰尘超高温等)下，平稳可靠的工作，将故障率降至最低，是研制每一种控制系统必须考虑的问题。
16、现代 PLC采用了集成度很高的微电子器件，大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，其可靠性程度是使用机械触点的继电器所无法比拟的。为了保证 PLC 能在恶劣的工业环境可靠的工作，在其设计和制造过程中采取了一系列硬件和软件方面的抗干扰措施，使其可以适应恶劣的工业应用环境。3） 、操作方便、维修容易PLC 采用电气操作人员熟悉的梯形图和功能助记符编程，使用户十分方便的读懂程序和编写、修改程序。对于使用者来说，几乎不需要专门的计算机知识。工程师编好的程序十分清晰直观，只要写好操作说明书，操作人员经短期的学习就可以使用。4） 、功能强现代 PLC 不仅具有条件控制、计时、计数和步进等控制功能，而且还
17、能完成 A/D、D/A 转换、数字运算和数据处理以及通信联网和生产过程监控等。因此，它既可控制开关量，又可控制模拟量；既可控制一个机械手，又可控制一个机械手群；既可控制简单系统，又可控制复杂系统；既可现场控制，又可远程控制。5） 、体积小、重量轻和易于实现机电一体化由于 PLC 采用了半导体集成电路。因此具有体积小、重量轻、功耗低的特点。且 PLC 是为工业控制设计的专用计算机，其结构紧凑、坚固耐用、体积小巧，并由于具备很强的可靠性和抗干扰能力，使之易于装入机械设备内部，因8而成为实现机电一体化十分理想的控制设备。同样，可编程序控制器控制也有其不足的地方，在性价比上要高于继电器控制和单片机控制
18、，其开发潜力要差于单片机，并且通用性不好，不同厂家的可编程序控制器以及其附属单元都是固定专用等等。1.4 PLC 的主要功能PLC 是一种应用面很广、发展非常迅速的工业自动化装置，在工厂自动化(FA)和计算机集成制造系统(CIMS )内占重要地位。PLC 系统主要有以下功能：1) 多种控制功能；2) 数据采集、存储与处理功能；3) 通信联网功能；4) 输入、输出接口调理功能；5) 人机界面功能；6) 编程、调试功能。PLC 的重量、体积、功耗和硬件价格一直在降低，虽然软件价格占的比重有所增加，但是各厂商为了竞争也相应地降低了价格。另外，采用 PLC 还可以大大缩短设计、编程和投产周期，使总价格
19、进一步降低。PLC 产品面临现场总线的发展，将再次革新，满足工业与民用控制的更高需求。1.5 PLC 的经济性分析综上所述，在各种环境中，使用 PLC 控制机构设备，生产流水线和生产过程的自动化控制将越来越广泛。对 PLC 的经济分析，应从以下几方面考虑：1） 、从影响成本的各个因素综合考虑对目前生产设备控制装置来说，有三种类型： 继电器控制； 半导体器件控制； PLC 控制。价格仅是选择 PLC 品牌的一个因素，而可靠性是选择9控制装置时需要考虑的又一个重要因素。2） 、从设计、生产周期长短考虑不论是对旧设备进行改造，还是设计新的生产机械设备。毫无疑问，生产、设计周期越短越好，甚至希望边设计
20、、边安装、边调试和边生产，特别是产品更新换代，生产工艺改造，不需改动现有生产设备及其外部接线，就能马上组织生产，这不仅节约了劳动力，而且新产品能尽快投入市场。这无疑给企业增加了活力，提高了经济效益。如果把这些要求得以实现，继电器或半导体都不能满足，而 PLC 则完全可以实现。这是因为使用 PLC 不必改动外部设备接线，只要对软件进行一些改变就可以了。也就是说只要改变梯形图，按照新工艺要求重新输入新程序或修改原程序即可。这既经济又简捷，可以达到事半功倍的效果。据调查，目前我国 70%的机械生产设备，都是采用继电器进行控制的，除了可靠性差外，程序设计也很繁杂。从方案的确立到技术条件的设计以及施工的
21、设计，图面的工作量很大，这势必造成设计周期长。而采用 PLC 控制可以大大缩短设计周期，甚至有些文件资料也不必绘制成图。设计人员完全可以利用编程器上屏幕显示来输入，或修改程序使得梯形图能准确无误地反映生产要求。编程人员也可根据新产品对生产提出的新工艺要求，重新编写程序并把它存储在 EEPROM 模块中去，需要加工哪种产品的程序，操作人员可以随时调用，这既简单、方便又保密。1.6 PLC 发展状况及趋势现代 PLC 的发展主要有两个趋势：一是向体积更小、速度更快、功能更强和价格更低的微小型方面发展；二是向大型网络化、高可靠性、好的兼容性和多功能方面发展。1） 、大型网络化主要是朝 DCS 方向发展，使其具有 DCS 系统的一些功能。网络化和通信能力强是 PLC 发展的一个重要方面，向下可将多个 PLC、I/O 框架相连，向上与工业计算机、以太网、MAP 网等相连构成整个工厂的自动化控制系统。
