【正文】 ........ 27花樣噴泉控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 1 1. 引言 本課題的研究背景 隨著城市化進(jìn)程的加速 ， 花 樣 噴泉可以在人們周圍隨處可見。 噴泉 在炎熱的夏日可以起到增濕和降溫的作用 ； 也為水體充氧，有利于水體增加自凈能力，起到防止水體黑臭的作用?；?樣 噴泉運(yùn)行的靈活性是評價(jià)花式噴泉優(yōu)劣的關(guān)鍵，而這與花 樣 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)出各種各樣的花樣，加 上燈光，能給人有種不錯(cuò)的視覺享受 。而花樣噴泉控制系統(tǒng)一般選用可編程序控制器控制。 1969 年美國數(shù)字設(shè)備公司研制書上世界第一臺(tái)可編程控制器，并成功地應(yīng)用在美國的生產(chǎn)線上。但當(dāng)時(shí)只能進(jìn)行邏輯運(yùn)算，故稱為可編程邏輯控制期， 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 可編程序控制器 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 ?？删幊绦蚩刂破?是繼電器邏輯控制系統(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。 同時(shí) 它 也是 在集成電路、計(jì)算機(jī)技術(shù) 的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一中新型工業(yè)控制設(shè)備。具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng) 、 設(shè)計(jì)、安裝容易，維護(hù)工作量少 、 功能強(qiáng)、通用性好 、 開發(fā)周期短 、 成功率高 、 體積小，重量輕、功耗底等特點(diǎn)。具有功能強(qiáng)、可靠性高、配置靈活、使用方便以及體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，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。與繼電 ——接觸器系統(tǒng)相比系統(tǒng)更加可靠；易于在現(xiàn)場變更程序；便于使用、維護(hù) 、維修；能直接推動(dòng)電磁閥、接觸器 及與 之相當(dāng)?shù)膱?zhí)行機(jī)構(gòu)；能向中央執(zhí)行機(jī)構(gòu)；能向中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)直接傳輸數(shù)據(jù)等。因此，進(jìn)行花 樣 噴泉 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 可編程序控制器 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 。 課題研究的目的和意義 噴泉廣泛應(yīng)用于廣場、車站、公園等各種公共娛樂休閑場所， PLC 用于噴泉控制，通過改變 PLC 的程序，可以改變噴泉的造型及各種不同顏色的燈光，使之產(chǎn)生千姿百態(tài)，五顏六色的噴泉效果。由于大規(guī)模集成電路與微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，給電氣控制技術(shù)開辟了新的前景。 PLC 作為一種新型工業(yè)控制器，它將計(jì)算機(jī)的編程靈活、功能齊全、應(yīng)用面廣等優(yōu)點(diǎn)與繼電器系統(tǒng)的控制簡單、使用方便、抗干擾能力強(qiáng) 等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來、其本身有具有體積小、重量輕、耗電省等特點(diǎn)，因此，不僅在工業(yè)生產(chǎn)過程控制中的應(yīng)用越來越廣泛，而且在其他領(lǐng)域也得到了廣泛應(yīng)用。 花樣噴泉控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 2 在 PLC 高速發(fā)展的同時(shí) ，微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)也到迅速發(fā)展，交流變頻調(diào)速技術(shù) 也 已進(jìn)入 一 個(gè)嶄新的時(shí)代，其應(yīng)用越來越廣。而隨著我國城市化進(jìn)程的加快和人口大量集聚，環(huán)境越來越重要，好的環(huán)境能使心身愉快，做事效率提高。其中噴泉可以濕潤周圍空氣，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，有益于改善社區(qū)面貌和增進(jìn)居民身心健康?？删幊绦蚩刂?器因?yàn)榉€(wěn)定可靠、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、簡單易學(xué)、功能強(qiáng)大和使用方便已經(jīng)成為應(yīng)用面最廣、最廣泛的通用工業(yè)控制裝置，成為當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的主要支柱之一 [10]。花式噴泉控制要求接入設(shè)備使用簡便，對應(yīng)于系統(tǒng)組態(tài)的編程簡單，具有人性化的人機(jī)界面，配備應(yīng)用程序庫，加快編程和調(diào)試速度。通過 PLC 對程序設(shè)計(jì)，提高了噴泉的控制水平，并改善了噴泉的樣式 。 2 S7200 系列 PLC 的介紹 S7200 PLC 的簡介 S7200PLC 性價(jià)比極高，質(zhì)量可靠，占 據(jù) 公司西門子工程產(chǎn)品銷售額的 50%左右。西門子在中國的 OEM 大 客戶表示，自從使用西門子 S7200PLC 做自動(dòng)控制配套以來，產(chǎn)品的穩(wěn)定性，抗干擾能力大大增強(qiáng)，也使得自己產(chǎn)品的品牌形象得以提升。 S7200系列是一種可編程序邏輯控制器 。 它能夠控制各種設(shè)備以滿足自動(dòng)化控制需求。緊湊的結(jié)構(gòu)、靈活的配置和強(qiáng)大的指令集使 S7200 成為各種控制應(yīng)用的理想解決方案 。 最新升級的 S7200 系列 CPU224 和 226 產(chǎn)品新老兼容性 100%，運(yùn)算速度提高 40%，程序存儲(chǔ)區(qū)擴(kuò)大 50%，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)擴(kuò)大 60%，可選擇在線程序編輯，同時(shí)增加 CPU診斷 LED、數(shù)據(jù)記錄指令、配方指令、 PID 自整定指令、線性斜坡脈沖指令等。而全新產(chǎn)品 CPU224XP 除了具備升級 CPU 的突出特性外，還集成有模擬量通道 (2 模擬量輸入， 1 模擬量輸出 )，且具備雙通信口 (RS485)，高速脈沖輸出率提高 500%(100KHz)，2 相高速計(jì)數(shù)器頻率提高 500%， 另外增加漏型或源型脈沖輸出， TTL~24VDC 高速計(jì)數(shù)器 。 集成模擬量 I/O 的產(chǎn)品 CPU224XP 可提供兩路模擬量輸入，可用于監(jiān)視過程變量，如：速度、壓力或流量等；一路模擬量輸出 (10 位 ,0 至 10VDC 和 0 至 20mA),可用于控制簡單的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)，如物料輸送系統(tǒng)或 操作閥位置的控制。 CPU224XP 的雙通信口擴(kuò)大了 S7200 產(chǎn)品的應(yīng)用范圍，能增加 S7200 的銷售量，特別是那些對性能有較高要求的應(yīng)用。這種新型 CPU 增強(qiáng)了 S7200 在簡單運(yùn)動(dòng)控制、簡單過程控制、位置控制、數(shù)據(jù)監(jiān)視和采集 (遠(yuǎn)程終端應(yīng)用 )和通訊方面的功能 。最新研究的 CPU 產(chǎn)品都增強(qiáng)了位置控制功能，極大的提高了 S7200 在簡單步進(jìn)電機(jī)和伺服系統(tǒng)應(yīng)用中的位置控制特性。新增的 PID 自整定功能增 強(qiáng)了 S7200 在簡單過程控制方面的能力，如花樣噴泉控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3 溫度控制或壓力控制，同時(shí) Micro/WIN 使 PID 調(diào)試變得更加簡單容易。 新增的數(shù)據(jù)記錄指令可輕松實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)記錄功能，將設(shè)備或過程信息讀取并永久保存，增加的特殊存儲(chǔ)卡能夠持久保存數(shù)據(jù)記錄。另外，許多控制應(yīng)用需要根據(jù)產(chǎn)品制造或控制過程經(jīng)常改變公式或配方，因此需要存儲(chǔ)的信息量經(jīng)常超過 S7200CPU 變量寄存器的存儲(chǔ)量。新增的配方功能指令，能實(shí)現(xiàn)配方功能，增加的特殊存儲(chǔ)卡可持久保存 /恢復(fù)配方。由于世界上約有 70 個(gè)國家使用夏時(shí)制，因此 S7200 新增夏時(shí)補(bǔ)償功能，能根據(jù)季節(jié)交替，設(shè)置時(shí)間自動(dòng)補(bǔ)償功能的指令。 S7200PLC 還提供包含時(shí)間標(biāo)記和事件標(biāo)志的事件記錄，以堆棧 “后進(jìn)先出 ”的原則 存儲(chǔ)在緩沖區(qū)中，通過 CLEARPLC 指令清空記錄。每次上電、每次由 STOP 到 RUN 的轉(zhuǎn)換和每次致命錯(cuò)誤都會(huì)保存在事件記錄中。 新一代 的文本顯示界面 提供了非常靈活的鍵盤布置和面板設(shè)計(jì)。鍵盤設(shè)計(jì)可選擇多達(dá) 20 種不同形狀、顏色和字體的按鍵，背景圖像也可任意變化。通過 最新版編程軟件 的鍵盤設(shè)計(jì)工具可輕松實(shí)現(xiàn)按鍵的布局。 新的文本顯示界面 包括標(biāo)準(zhǔn) 文本顯示界面 的基本操作功能，同時(shí)它又允許用戶建立特別的可定制的面板設(shè)計(jì)，另外增加的一整套新的功能使得 TD200C 成為更加強(qiáng)大的文本顯示屏。 STEP7Micro/ 是S7200PLC 系列產(chǎn)品的最新版編程軟件。軟件包括以下升級功能： PID 自整定，超級項(xiàng)目樹形結(jié)構(gòu)，狀態(tài)趨勢圖， PLC 歷史記錄和事件緩存區(qū)，項(xiàng)目文件的口令保護(hù)，存儲(chǔ)卡支持，和 文本顯示界面 支持， PLC 內(nèi)置 PTO 指令向?qū)В\斷 LED 組態(tài)，數(shù)據(jù)塊頁，新的字符串和變量。另外， 最新版編程軟件 兼容性極強(qiáng)，支持當(dāng)前所有S7200CPU22x 系列產(chǎn)品。 是專為連接 S7200PLC 和 S7 200 通信模塊而設(shè)計(jì)的服務(wù) 器。 它支持所 有 S7200 數(shù)據(jù)形式， 最新版 PLC 編程軟件中的符號都可以輕松移植到 PC 服 務(wù)器 項(xiàng)目中。 PC 服務(wù)器 還具有外語安裝選件，支持多 PLC 連接及任何一種標(biāo)準(zhǔn)的 OPC 客戶機(jī)，且支持所有的 S7200 協(xié)議。 PC 服務(wù)器 內(nèi)置的客戶機(jī)測試允許編程者迅速進(jìn)行變量的在線測試。用