【文章內(nèi)容簡介】 殊的入映機(jī)播放，使用的影片也是專門為水幕電影特制的影帶。由于電影的屏幕是透明的水膜，因此在電影播放時(shí)會有一種特殊的光學(xué)效果，屏幕的視覺穿透性可使畫面具有一種立體感，影片的內(nèi)容可與水面巧妙的結(jié)合，更有一種身臨其境般的奇幻感覺。 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)。 本系統(tǒng)的研究內(nèi)容主要包括了噴泉的發(fā)展情況及所存在的一系列問題；噴泉控制系統(tǒng)的組成；花式噴泉的控 制任務(wù)和要求；花式噴泉的硬件配置以及軟件的設(shè)計(jì)，再通過仿真軟件來實(shí)現(xiàn)。 在設(shè)計(jì)當(dāng)中，因花樣 1 出現(xiàn)故障的可能性較另外兩種花樣要大，因此在花樣 1的程序中設(shè)置了報(bào)警系統(tǒng)，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，可以及時(shí)報(bào)警并斷開電源，具有更大的安全保障。設(shè)計(jì)中并未添加單步 /連續(xù)程序，因?yàn)槿绻麊尾竭\(yùn)行，持續(xù)時(shí)間太短，觀賞性不強(qiáng)，因而只設(shè)置了連續(xù)運(yùn)行，當(dāng)按下啟動按鈕，接著選擇噴水花樣，系統(tǒng)處于連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)，直到按下停止按鈕，系統(tǒng)立即斷開電源，停止運(yùn)行。 第 2 章 方案分析 方案 1：使用單片機(jī)控制花式噴泉 單片機(jī)的特點(diǎn)是控制性能和可靠性高，體積小、價(jià)格低、易于產(chǎn)品化。由于單片機(jī)具有良好的控制性能和靈活的嵌入品質(zhì)，近年來在智能儀表、機(jī)電一體化產(chǎn)品、實(shí)時(shí)工業(yè)控制家用電器等各個(gè)領(lǐng)域都獲得了極其廣泛的應(yīng)用。 花式噴泉的原理是利用控制器控制水泵的噴水的方式，此方案采用 AT80C51 系列 單片機(jī)作為主控制器來控制噴泉的噴水方式。單片機(jī)的成本較低， 適合用于控制小型的花式噴泉。 單片機(jī) 通過控制步進(jìn)電機(jī)來控制電磁閥 ,實(shí)現(xiàn)對噴頭流量的控制 , 從而使噴泉水姿、燈光色彩產(chǎn)生變化。 但 采用單片機(jī)控制原理， 是 以可控硅作為功率開關(guān)元件，由于可控硅承受過電壓、過電流的能力較差，因而不能長時(shí)間運(yùn)行 。 方案 2：使用 S7300PLC 控制花式噴泉 自 20 世紀(jì) 60 年代中期以來 PLC 產(chǎn)品在電力、冶金、化工等行業(yè)發(fā)揮了重大作用 ,尤其近 20 年來計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展 ,不斷成倍擴(kuò)大的功能和成倍降低的價(jià)格 ,使PLC、通訊聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、過程控制軟件都獲得了長足 的 進(jìn)步 ,也使 PLC的廣泛應(yīng)用成為可能。 PLC 的優(yōu)點(diǎn)很多，主要包括：編程方法簡單易學(xué)；功能強(qiáng)、性能價(jià)格比高；硬件配套齊全、用戶使用方便、適應(yīng)性強(qiáng)；可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)；系統(tǒng)的設(shè) 計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少；維修工作量低、維修方便；體積小、能耗低等。而且 PLC在各個(gè)工業(yè)部門的應(yīng)用范圍都得到了擴(kuò)展。 此方案采用西門子 300系列 PLC 作為主控制器。 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。 S7300PLC的強(qiáng)大功能使其無論單機(jī)運(yùn)行，或連成網(wǎng)絡(luò)都能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。 S7300PLC可提 多 種 CPU可供選擇使用 ，并且 體積小，功能強(qiáng)、可靠性高，靈活性強(qiáng)和可擴(kuò)展性的特點(diǎn)通過改變噴泉的控制程序或改變方式選擇開關(guān)，就可以改變花式噴泉的噴水規(guī)律，從而變化出 很多花樣，同時(shí)， PLC 具有很強(qiáng)的自診斷功能，迅速方便的檢查出故障，縮短檢修時(shí)間，因而確保控制系統(tǒng)的可靠性，穩(wěn)定性 。 基于本設(shè)計(jì)的控制要求， 可 采用 S7300系列的 PLC 來控制電磁閥， 從而達(dá)到對噴頭流量的控制，產(chǎn)生各種方式的噴水花樣。 方案 3：使用 S7200PLC控制花式噴泉 本方案采用 S7200PLC 作為噴泉的主控制器來控制水泵的運(yùn)行。 S7200PLC是一種小型的 PLC，它有 5 種 CPU模塊，最多可以擴(kuò)展 7 個(gè)擴(kuò)展模塊，擴(kuò)展到 248點(diǎn)數(shù)字量 I/O或者 38 路模擬量 I/O，最多有 30多 KB 的程序存儲空間和數(shù)據(jù) 存儲空間。集成了 6 個(gè)有12 種工作模式的高速計(jì)數(shù)器和兩點(diǎn)高速脈沖發(fā)生器、脈沖寬度調(diào)制器。本設(shè)計(jì)方案可以選擇 S7200CPU226 的 PLC作為主控制器，該型號的 PLC 共 14入 10 出 24個(gè) I/O 點(diǎn)。從I/O 點(diǎn)分配方面來說很適合本設(shè)計(jì)的控制要求。但是這也限制了它以后的發(fā)展，在改變噴水方式的時(shí)候很不方便，因此不利于調(diào)整。 通過以上 3 種控制方式的比較可以得知： 使用單片機(jī)控制噴泉 ，控制方式簡單，成本低，但是由于其控制性能較差，容易出現(xiàn)故障，出現(xiàn)故障后檢修不方便，且受使用時(shí)間長短的限制。 使用 S7200PLC控制花式噴泉，控制性能好，適用性強(qiáng)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)方便，編程簡單 ，但由于 I/O數(shù)量的限制，改動不便。而使用 S7300PLC控制花式噴泉，它具有 S7200PLC 和單片機(jī)所不具有的優(yōu)點(diǎn)，在改動的時(shí)候十分方便，支持長時(shí)間使用，并且控制性能更強(qiáng)于單片機(jī)和 S7200PLC。三 者相比較，使用 S7300PLC 來控制噴泉顯然要好于使用單片機(jī)控制和 S7200 控制，因此，本設(shè)計(jì)選取的方案為第二種，即使用S7300PLC作為噴泉的主控制器。 方案 1：三組噴頭交替噴水 此方案使用的噴頭有 三組，共 12個(gè)噴頭，每組 4個(gè)。三組噴頭組成一定的形狀，并在 PLC 的控制下交替噴水，具體情況見圖 21。 圖 21三組噴頭示意圖 噴泉共分為三組噴頭，通電后，在 PLC的控制下，按 12321 的順序噴水，然后 2 同時(shí)噴水，接著 3同時(shí)噴水，再接著 3同時(shí)噴水，最后 3一起噴水，如此循環(huán)。 方案 2：四組噴頭交替噴水 此方案 共 四 組噴頭，除 1號噴頭以外，其余三組每組的 4個(gè)噴頭都由環(huán)形管道連接，因此，每次噴水，同一組的噴頭是一起噴的，具體情況見圖 22。 圖 22四組噴頭示意圖 此種方案有三種 噴水方式可供選擇。按下啟動按鈕以后，如選擇第一種花樣，以 3 同時(shí)噴， 4 同時(shí)噴的方式噴水；如選擇第二種花樣，則按 1234 的方式噴水；如選擇第三種，則按 4321的方式噴 水。并且按下自動運(yùn)行按鈕以后，可以按設(shè)定的程序自動噴水。 從以上 2 種噴水方案來看，都是很適合作為花式噴泉的噴水方式。但是，方案 1 中的噴水方式過于單調(diào)，只有一種方式。而方案 2 中一共有三種噴水方式可供選擇，按下啟動按鈕以后，再按下花樣選擇開關(guān)，噴泉則按選定的方式噴水，因此噴水的方式可以隨心所欲，較之方案一顯 然更好。因此本設(shè)計(jì)選擇方案二作為噴泉的控制方案。 （ 1）按下啟動按鈕，噴泉裝置開始工作，按下停止按鈕，噴泉控制裝置停止工作。按下自動運(yùn)行按鈕，噴泉進(jìn)入自動工作狀態(tài)， （ 2）噴泉 噴水 方式由花樣選擇開關(guān)決定，現(xiàn)考慮 3種噴水花樣。 （ 3）花樣選擇開關(guān)在位置 1時(shí)，按下啟動按鈕后， 3 號噴頭同時(shí)噴水，延時(shí) 2秒后， 4 號噴頭噴水， 1號、 3 號噴頭停止噴水，再延時(shí)