1、毕业论文开题报告 电气工程及其自动化 基于 PLC 的花式喷泉监控系统设计 一、课题研究意义及现状 喷泉时常与美景相联系，由此人们对环境美的要求由喷泉的自身带给人的美感也不能忽视。而且 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。因此，喷泉有益于改善城市面貌和增进居民身心健康 。 如今科技日新月异，喷泉也更是包含了许多的科学技术，集科学与艺术于一身，在城市建设中扮演着越来越重要的角色，其自身的发展与大量新技术的出现及发展是分不开的，完成本设计控制系统的核心控制部件 PLC 更是有着丰富的发展历史。 经过数十年的发展， PLC 技术已越来越成熟
2、，应用的范围也越来越广泛，几乎渗透到了各行各业。而在很多的控制应用系统中，以 PLC 为核心的控制系统逐渐成为理想的控制系统，其主要特点主要有硬件的可靠性； 编程简单，使用方便 ； 接线简单，通用性好 ； 可连接为控制网络系统 ； 易于安装，便于维护 。 而对音乐喷泉的成败最重要的是看喷出的水流量是否有音乐感。 PLC 的主要功能是对音乐信号进行处理，再将处理后的信号传输到下一级控制设备，这样就可以控制所需的水型及灯光按照音乐的节奏高低起伏和动感变化，使音乐喷泉真 正达到了水上芭蕾的艺术效果。 PLC 所具有的准确、精密、快速、稳定的特点和多点控制的功能已使它成为现代高技术音乐喷泉工程中不可缺
3、少的设备。 该系统从理论上讲，可以采用的控制器有：继电器 -接触器控制；单片机控制； PLC 控制等三种控制器。但对这三种不同形式的控制器的比较，在广场音乐喷泉控制系统中，很显然 PLC 作为控制器的优势比较明显、突出。因此，在此次音乐喷泉控制系统中选用了 PLC 作为控制器的方案。由于系统各主要部分所需要满足的功能步骤及要求大多是开关量信号，所以选择可编程序逻辑控制器是完全能够满足其功能要求的。 系统主要靠 PLC 内部程序运行，从而达到实时性、准确性得到很大改善，使系统可靠性得到了进一步的保证。系统采用 PLC 作为控制器，其本身就具有极强的功能扩展性，加之 PLC 产品的完整性，使得系统
4、功能扩展极其方便。系统采用先进控制方式，大大降低了工程成本，并由于系统组态及结构简单，这使得可维护性增强。 二、课题研究的主要内容和预期目标 1主要内容 主要研究内容是利用 PLC 控制技术来设计一个花式音乐喷泉系统的主控模块， 再结合触摸屏相关编程软件实现人机互动界面，从而驱动 PLC 中的开闭触点，实现对程序的操作。 PLC 梯行图 程序为系统核心部分以实现喷泉喷出花样及喷泉花样样式的改变，从而实现一个完整的花式喷泉 PLC 监控系统设计。 2预期目标 1、 利用 PLC 设计好一个系统，当电源开关接通后，按下启动按扭，喷水装置即开始工作；按下停止按扭，则停止喷水。工作方式由选择开关和单步
5、 /连续开关来决定。“单步 /连续”开关在单步位置时，喷泉只运行一次循环；在连续位置时，喷泉运行一直继续下去，选择开关用来选择喷泉的喷水花样，该喷泉要求实现以下三种工作方式： 1）选择开关在“ 1” 位置时，按下启动按扭后， 4,3,2,1 隔 2s 依次喷水，一起喷水 15s 后停下；隔 2s;然后按 1,2,3,4 的次序隔 2s 依次喷水，再一起喷水 15s 后停下 。若在连续状态时隔 2s;以此循环。 2）选择开关在“ 2” 位置时，按下启动按扭后， 1,3 同时喷水，延时 3s 后， 2,4 喷水， 1,3 停喷，交替运行 5 次后，隔 2s； 1,2,3,4 全喷水， 30s 后停
6、止。若在连续状态时隔 2s；以此规律循环。 3）选择开关在“ 3”位置时，按下启动按扭后， 1,2,3,4 按顺序延时 2s 喷水，然后一起喷水 30s 后， 1,2,3,4 再分别延时 2s 停喷。若再连续状态时隔 2s。 不论在什么工作方式下，按下停 止按扭，喷泉停止运行。用触摸屏监控喷泉的运行状态，并可以通过触摸屏修改喷水时间等有关参数。 2、 喷水模型图形如下： 3、 通过硬件和软件的连接，达到可以用手操作触摸屏，给触摸屏指令后可以驱动 PLC 内的程序实现音乐、喷泉的完美结合。 三、 课题研究的方法及措施 1研究方法 本设计中的喷泉监控系统重要应用部件为 PLC 及触摸屏设计原理主要
7、是基于这两者。按照可编程控制器的构成原理，可编程控制器系统由传感器、可编程控制器和执行器组成，可编程控制器通过循环扫描输入端口的状态，执行用户程序来实现控制任务，其操作原 理如下图所示 2研究措施 1） 收集查阅喷泉监控系统 的 相关资料，对 PLC 的应用设计情况进行熟悉了解；了解不同的设计实现方法，比较现有的相关方案，确定本课题研究和实现方案，然后对方案中的各单元进行了必要的分析和研究。 2）对所研究的 喷泉监控系统 的功能进行详细了解，主要有触摸板、 控制面板、检测信号、电磁阀、延时继电器、交流接触器等 。 3）根据 喷泉监控系统 所要实现的功能，编写完整的梯形图设计。以及根据功能来分配
8、 I/O 接口。完成编程以后，通过调试，看是否满足预先所设想的功能。初步设计系统的控制方案为 根据控制方案，以及对 喷泉监控系统 的性能分析，考虑日后扩展预留的接口数。大致确定 I/O点数，综合 PLC 的性价比。选定 PLC 型号。 4）考虑控制系统额可靠性，由于控制系统工作的环境相当恶劣，故需要采取一些措施，保证控制系统能够长期稳定的工作。 四、课题研究进度计划 1第一阶段（ 4 周）： 2010 年 10 月 15 日至 2010年 11月 14日 分析任务，收集 PLC 音乐喷泉控制系统的相关资料， 对资料进行消化， 确定如何 利用 PLC 控制系统实现音乐喷泉 系统的总体方案设计，
9、基本完成开题报告、文献综述、外文翻译等 2第二阶段（ 4 周）： 2010 年 11 月 15 日至 2010年 12月 15日 输入 模快输入 模快受控输出装置现场输入信号PLC 电 磁 阀 继电器 接 触 器 电 机 控 制面 板 触摸屏 喷 水 设计与写论文，包括该设计中的主要器件 PLC、触摸屏以及用到的其他元器件的选型，并着手硬件设计、软件设计、综合调试等，最后根据设计情况撰写设计报告与论文。 3第三阶段（ 2 周）： 2010 年 12 月 15 日至 2010年 12月 30日 对设计作品的继续完善，对论文进行修改以及编写 PPT 等，做好毕业答辩准备等。 五、参考文献 1 Mo
10、hammed Bani Younis Alexander Fay Georg Frey. Automatic Re-Implementation of PLC ProgramsJ.ATP International,2008,21(1):56 60. 2 易泓可 .电气控制系统设计基础与范例 M.北京 :机械工业出版社 ,2005 年 5 月 . 3 吴中俊 .可编程控制器原理及应用（第 2 版） M.北京 :机械工业出版社 ,2005 年 3 月 . 4 廖常初 .PLC 编程及应用 （ 第 3 版） M.北京 :机械工业出版社 ,2008 年 1 月 . 5 陈建明 .电气控制与 PLC
11、应用 M.北京：电子工业出版社， 2006 年 8 月 . 6 戴仙金 .西门子 S7-20 系列 PLC 应用与开发 M.北京 :水利水电出版社 ,2007 年 4 月 . 7 薛迎成 .PLC 与触摸屏控制技术 M.北京 :中国电力出版社 ,2008 年 2 月 . 1 易泓可主编 .电气控制系统设计基础与范例 M.北京 :机械工业出版社 ,2005 年 3 月 . 2 史国生主编 .电气控制与可编程控制器技术 .第二版 M.北京 :化学工业出版社教材出版中心 ,2005 年 8 月 . 3 吴中俊 ,黄永红主编 .可编程控制器原理及应用 .第二版 M.北京 : 机械工业出版社 ,2005 年 12月 .
