【正文】 32 當(dāng)按下 啟動按鈕后，按下手動開關(guān) 和花樣 3 選擇開關(guān) 時(shí)， 得電，子程序 3 運(yùn)行。 31 圖 花樣 1 仿真圖 花樣 2 仿真圖見圖 所示。 系統(tǒng)的調(diào)試 啟動按鈕按下后， ， 和 得電，所有水泵接觸器閉合，中央音樂噴泉初始化，噴水最高，仿真見圖 所示。 30 第四章 系統(tǒng)的仿真和調(diào)試 仿真軟件的選用 仿真 PLC 具有實(shí)際 PLC 所沒有的功能。 系統(tǒng)程序的可行性 本系統(tǒng)共有三種花樣可供選擇，因此程序分為七個(gè)部分，即一個(gè)主程序，六個(gè)個(gè)個(gè)子程序。 為自動運(yùn)行開關(guān)，當(dāng)按下 的時(shí)候，系統(tǒng)按照花樣 2.花樣 3的順序循環(huán)運(yùn)行。在 FC1 中編寫花樣 1 子程序，在 FC2中編寫花樣 2子程序，在 FC3 中編寫花樣 3子程序， 在 FC4 中編寫音樂噴泉子程序，然后在 OB1 中編寫主程序并調(diào)用子程序。功能強(qiáng)大，很適合用來編寫噴泉的控制程序。數(shù)字信號經(jīng)光電隔離輸入 CPU，處理后通過逆變器實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的控制。④變頻器運(yùn)行最小、最大頻率，加、減速時(shí)間等。 花式噴泉的 I/O分配 24 噴泉的 I/O 分配見表 。如按下花樣選擇開關(guān)，噴泉按照設(shè)定的程序開始運(yùn)行。 圖 系統(tǒng)控制流程圖 如圖，通電后，進(jìn)入工作狀態(tài)。 PLC 硬件連接圖如圖 和圖 所示所示。 LED 水下燈能夠達(dá)到上述的要求，所以本設(shè)計(jì)選擇 AC 220V LED 水下燈。其布局圖見圖 所示。 圖 萬向直射噴頭 示意圖，實(shí)物圖及效果圖 18 一些型號萬向直射噴頭數(shù)據(jù) ,見表 所示。 電泵應(yīng)配置相應(yīng)的啟動保護(hù)器，可靠接地。 環(huán)境水溫度應(yīng)不高于 40℃。 17 泵采用不銹鋼濾網(wǎng)護(hù)罩，三相四線電纜。 16 圖 噴泉專用水泵 其優(yōu)越的性能如下： 采用鑄鐵或者不銹鋼材料，提高泵的耐腐蝕性。但都是根據(jù)各 自對水泵的揚(yáng)程、流量、使用的場合、能耗比、性價(jià)比等來選擇合適自己水泵。尤其適合用于吊車和起重系統(tǒng)，立體倉儲系統(tǒng)，食品，飲料和煙草工業(yè)以及包裝工業(yè)的定位系統(tǒng)。 15 MICROMASTER430 適合用于工業(yè)部門的水泵 和風(fēng)機(jī)。由于 MICROMASTER420 具有全面而完善的控制功能，在設(shè)置相關(guān)參數(shù)以后，它也可用于更高級的電動機(jī)控制系統(tǒng)。因此，它們具有很高的運(yùn)行可靠性和功能的多樣性。因此，通過控制電動機(jī)定子電流的大小和相位（即定子電流矢量），即可以分別對電動機(jī)的勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行控制，從而達(dá)到控制電動機(jī)轉(zhuǎn)矩 的目的。而電動機(jī)的轉(zhuǎn)速檢測則由速度傳感器和變頻器控制電路中的運(yùn)算電路完成。由于 14 通過控制轉(zhuǎn)差頻率來控制 轉(zhuǎn)矩和電流，與 fU/ 控制相比其加減速特性和限制過電流的能力得到提高。這就是 fU/ 控制的出發(fā)點(diǎn)。但是，對于一個(gè)實(shí)際的交流調(diào)速控制系統(tǒng)來說，事情遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是那么簡單。變頻 器的基本原理如圖 所示。 12 圖 PLC 硬件配置 變頻器選擇方案 變頻器用于交流異步電動機(jī)調(diào)速，其性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過以往任何交、直流調(diào)速方式，而且其結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)速范圍寬、調(diào)速精度高、安裝調(diào)試、使用方 便、保護(hù)功能完善、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、節(jié)能效果顯著，是交流電動機(jī)調(diào)速的主流技術(shù)。 （ 4）對 PLC 結(jié)構(gòu)形式的選擇 在相同功能和相同 I/O 點(diǎn)數(shù)據(jù)的情況下，整體式比模塊式價(jià)格低。存儲器 內(nèi)存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量 I/O 點(diǎn)數(shù)的 10～ 15 倍，加上模擬 I/O 點(diǎn)數(shù)的 100 倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（ 16位為一個(gè)字），另外再按此數(shù)的 25%考慮余量。當(dāng)有任 何音頻開關(guān)信號輸入時(shí)，其輸出改為由音頻開關(guān)信號控制，且高位開關(guān)信號優(yōu)先于低位開關(guān)信號，隨音頻信號變化而變化，直到按下停止按鈕，停止運(yùn)行。 具體情況見圖 所示。具體情況見圖 所示。具體情況見圖 所示。 （ 3）按下啟動按鈕和手動按鈕后，選擇花樣 1后， 1s后，變頻 1輸出頻率變?yōu)?20Hz； 2s 后，變頻器 2 輸出頻率變?yōu)?25Hz； 3s 后，變頻器輸出頻率變?yōu)?0Hz，依次類推。 噴泉的控制要求 （ 1）按下啟動按鈕，中間音樂噴泉無音頻信號輸入時(shí)，進(jìn)入預(yù)置狀態(tài)。通過 PLC 輸 出的數(shù)字量控制變頻器的輸出頻率，從而改變水泵的輸出功率，達(dá)到控制噴泉水柱高地的目的。 由上式可知，異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速 n 與頻率 f 成正比，只要改變頻率 f 即可改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)頻率 f 在 0～ 50 Hz 的 范圍 內(nèi)變化時(shí)，電動機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。 方案 2：采用變頻器控制 變頻器的主要任務(wù)是把工頻電源變換為另一頻率的交流電，以滿足交流電動機(jī)的變頻調(diào)速的需要。水泵的輸出功率不變，所以水泵的流量是固定的，當(dāng)噴頭切換到粗口徑噴頭時(shí)，水柱輸出高度變低；同理，當(dāng)切換到細(xì)口徑噴頭時(shí)，由于水壓作用，噴泉水柱高度上升。從 I/O 點(diǎn)分配方面來說很適合本設(shè)計(jì)的控制要求。 方案 3：使用 S7200PLC 控制花式噴泉 假設(shè)設(shè)計(jì)采用 S7200PLC 作為噴泉的主控制器來控制水泵的運(yùn)行。 采用 PLC 控制后，由于 PLC 是采用程序控制，是軟接線，因此可靠性大大提高了。 S7300PLC是中型的 PLC，它適用于各行各業(yè)，各種場合中的自動檢測、監(jiān)測及控制等。（ 3）易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。 單片機(jī)已在各行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，如果本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)作為控制系統(tǒng)的核心，由于單片機(jī)的輸入輸出電流電壓很小，那么將需要用到大量的輸出繼電器和輸入繼電器，外圍電路將會非常復(fù)雜，增加了系統(tǒng)的直觀性和可維護(hù)性。當(dāng)按下電源按鈕，按下自動按鈕，則噴泉按照預(yù)設(shè)的程序循環(huán)運(yùn)行。 本文根據(jù)生活當(dāng)中出現(xiàn)的一些情況，以花式噴泉為研究對象，結(jié)合了大量資 4 料及文獻(xiàn)，研究花式噴泉的控制問題，整理出一套可行性較高的噴泉控制系統(tǒng)。 隨著科技的發(fā)展，噴泉水體景觀建設(shè)可以結(jié)合光電技術(shù)和噴水射流的技術(shù)，開發(fā)很多新奇特的高新技術(shù)噴泉設(shè)計(jì)。另外，相關(guān)部分應(yīng)組織專家與研究人員設(shè)立行業(yè)的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，杜絕低質(zhì)量的工程建設(shè)。 噴泉的專用產(chǎn)品，設(shè)備也在不斷地更新?lián)Q代，新材料、新技術(shù)的采用，環(huán)保 型的產(chǎn)品更加安全、可靠，售后服務(wù)周到、及時(shí)，這些都為噴泉的良性發(fā)展提供了技術(shù)支撐，使得大多數(shù)的噴泉在美化環(huán)境之外，還發(fā)揮了良好的生態(tài)效應(yīng)社會效益和廣告效應(yīng)等間接的經(jīng)濟(jì)效益。規(guī)模可大可小，射程可高可低，噴出的水，大者如珠，細(xì)者如霧，變化萬千，引人入勝?？梢孕纬膳軇?、跳 動、波動等形狀，又可以成固定造型的噴水形態(tài)，氣勢雄偉，變化多端。 漂浮式：整座水景噴泉的管道系統(tǒng)全部安裝在浮箱上，所以噴泉設(shè)備的運(yùn)行不受季節(jié)性水位高低的影響。因此，噴泉有益于改善城市面貌和增進(jìn)居民身心健康。專業(yè)技術(shù)人員把計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)，以及聲、光、電、霧、火、激光、音樂、水幕電影等學(xué)科的技術(shù)應(yīng)用到噴泉之中，把噴泉行業(yè)的技術(shù)水平推上了一個(gè)新的層面，開拓了廣闊的應(yīng)用空間，噴泉行業(yè)得到了快速發(fā)展。 二十世紀(jì)九十年代以后，社會主義市場經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，全國城市建設(shè)速度加快，人們也追求高質(zhì)量的文化生活和環(huán)境美。只是在展覽館等公共建筑和公園里能見到一些中、小噴泉，產(chǎn)品的水平也是簡單、粗放的。這些噴泉多是利用電腦控制水、光、音、色，使噴泉藝術(shù)進(jìn)入嶄新的時(shí)代。 20 世紀(jì)，噴泉發(fā)展成為一種大型水景，用水柱構(gòu)成各種形態(tài)。著名的法國凡爾賽宮的太陽神噴泉，俄國彼得宮的帶雕像群的大瀑布噴泉，而羅馬更有 3000 多個(gè)噴泉，被稱為噴泉之城。還有一 種說法認(rèn)為噴泉起源于伊斯蘭國家的齋戒沐浴給水方法。control system 1 引 言 所謂花樣噴泉，就是利用控制器控制噴水的花型組合變化、水柱高低、遠(yuǎn)近變化和燈光色彩組合、明暗變化的噴泉。提出了噴泉硬件的各組成模塊及詳細(xì)的硬件模塊設(shè)計(jì)方案，并對控制方式進(jìn)行了設(shè)計(jì)和程序的編寫。 41 I 基于 PLC的花樣噴泉控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要： 花式噴泉是近年來隨著控制系統(tǒng)的發(fā)展，出 現(xiàn)的一種控制技術(shù)與花式觀賞相結(jié)合的一種產(chǎn)物。 38 致謝 35 WinCC 組態(tài)畫面監(jiān)控 33 WinCC 簡介 29 第四章 系統(tǒng)的仿真和調(diào)試 27 系統(tǒng)程序的可行性 23 花式噴泉的 I/O 分配 23 花式噴泉的 PLC 控制流 程圖 19 彩燈布局 17 控制面板 15 噴頭的選擇方案 12 水泵的選擇方案 11 變頻器選擇方案 11 PLC 的選擇方案 5 主控制器方案分析 1 第一章 方案分析 作者簽名： 日 期： 目 錄 摘要 ANYANG INSTITUTE OF TECHNOLOGY 本 科 畢 業(yè) 論 文 基于 PLC的花樣噴泉控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) The design of fancy fountain control system based on PLC 學(xué)院名稱： 電子信息與電氣學(xué)院 專業(yè)班級： 自動化 2020級 1班 學(xué)生姓名： XX 指導(dǎo)教師姓名： XX 指導(dǎo)教師職稱： XXXXXX 2020 年 5月 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解安陽工學(xué)院關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部內(nèi)容。 I Abstract II 引 言 6 噴 泉的控制要求 18