花洒喷泉的PLC控制计划书

花洒喷泉的 制计划书 第一章 花式喷泉系统设计方案介绍 制特点分析 本设计的花式喷泉的特点要求复杂，其特点有： （ 1） 具有选择性有顺序地喷水，而且有定时喷水的特点； （ 2） 有多种花样模式的喷泉效果，即当选择不同的花样模式位置时，其喷头的电磁阀开关按照所在位置开闭； （ 3） 有不同的周期工作方式，即单周期工作方式和连续周期工作方式。 案论证 案比较 根据本设计的花样喷泉控制特点，下面给出几种控制装置的控制比较。 （ 1） 采用 控制继电器来控制。 继电器是指当输入量或激励量 ， 满足某些 规定的条件是能在一个或多个电器输出电路中产生跃变的一种器件 。 今天继电器已应用到家庭及工业控制的各个领域，他们比以往的产品具有更高的可靠性。但是，这也是随之带来的一些问题。如绝大多数控制继电器都是长期磨损和疲劳工作条件下进行的，容易损坏。而且继电器的触点容易产生电弧，甚至会熔在一起产生误操作，引起严重的后果。在全负荷运载的情况下，大的继电器将产生大量的热及噪声，同时也消耗了大量的电能。并且继电器控制系统必须是手工接线、安装，如果有简单的改动，也需要花费大量时间及人力和物力去改制、安装和调试。用继电器控制的花 式喷泉现在显然不能满足高要求，一旦有一个继电器损坏，那将难以排除其故障。 （ 2） 采用微控制器单片机控制 随着大规模集成电路技术和计算机技术的飞速发展，把计算机的运算器和控制器，存储器和多种接口集成在一块芯片上，称为微处理器，也叫微控制器，在我国习惯上又叫单片机。 单片机具有集成度高、体积小、功耗低、系列齐全、功能扩展容易、抗干扰能力强等优点。 不可否认 ,单片机开发的器件成本比较低 ,但是他的开发成本比较高， 而且 单片机 的编程麻烦，工作量大，可读性差，用于花式喷泉这种实时控制不太占优势。要满足花式喷泉这么大而且复杂 的工程用一般的单片机控制显然有点麻烦，且可靠性过低。 （ 3） 采用可编程序控制器 制 经过长期的工程实践， 最为广泛应用。在石油、化工、机械、钢铁、交通、电力、轻工、采矿、水利、环保等各领域。 制器是建立在单片机之上的产品。不同厂家的 相同的工作原理，类似的功能和指标，有一定的互换性，质量有保证，编程软件正朝标准化方向迈进，而且编程方法简单易学。 根据按钮、各种开关操作现场输入信号或检测信号控制执行机构完成相应的功能。 有定时控制功能，可为用户提供上千个定时器和计数器，实现 具体控制。对于花式喷泉的 制，其可靠性要高很多，而且能把复杂的喷泉系统利用软件编程出来，编程出来的程序就简单易懂多了，也更容易查出故障，维修方便。 案选择 根据比较，最终选择 制器来控制花式喷泉。这样更经济、耐用和适合时代的大潮流。 （ 1） 花式喷泉 制的必要性 伴随这经济的发展需要，以及环境需要对于自动化控制的需求也在不断的增加，可编程控制器是应用时分广泛的微机控制装置，是自动化控制系统中的关键设备。对于花式喷泉系统操作中可编程控制的使用也是相当的广泛，因为可编程控制器编程方 法简单易学，功能强，性能价格比高，硬件配齐全，用户使用放便，使用性强，可靠性高，抗干扰能力强。系统的设计、安装、 调试工作量少，维护工作量少，维护方便，体积小，能耗低。所以在使用 制花式喷泉是相当具有优势的，利用自动化达到完美的效果，也可最大限度的优化资源。 统 I/O 分配 根据控制要求给出系统 I/O 分配表 。 表 3 3、 件的选型 可编程控制器是是一种数字运算操作的电子系统，专业在工业环境下应用而设计。它利用可编程序的存储器 ,用来在其内部存储执行逻辑运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，来控制各类型的机械或生产的过程。 (1) 基本工作方式 用 “顺序扫描，不断循环 ”的工作方式 1 每次扫描过程。集中对输入信号进行采样。集中对输出信号进行刷新。 2 输入刷新过程。当输入端口关闭时 ,程序在进行执行阶段时 ,输入端有新状态，新状态不能被读入。只有程序进行下一次扫描时，新状态才被读入。 3 一个扫描周期分为输入采样，程序执行，输出刷新。 4 元件印象寄存器的内容是随着程序的执行变化而变化的。 5 扫描周期的长短由三条决定。 行指令的速度 ； 指令本身占有的时间 ； 指令条数 。 6 由于采用集中采样 ， 集中输出的方式。存在输入 /输出滞后的现象，即输入 /输出响应延迟。 （ 2） 基本结构 要由 块、输入模块、输出模块和编程装置组成见图 2特殊功能模块用来完成某些特殊的任务。 图 2制系统示意图 （ 3） 过程 电后，需要对硬件和软件作一些初始化的工作。为了使 输出及时地响应各种输入信号，初始化后反复不停的分阶段处理各种不同的任务见图 2种周而复始的循环工作模式称为扫描工作模式。 图 2描过程 （ 4） 功能 1. 逻辑控制 2. 定时控制 3. 计数控制 4 步进顺序控制 5. 制 6 数据控制 有数据处理能力 7 通信和联网 8 其它： 有许多特殊功能模块，适用于各种特殊控制的要求 定位控制模块， 块。 选择硬件 （ 1） 号的选择 同的 块的性能有较大的差别，在选择 块时，应考虑开关量、模拟量模块的扩展能力，程序存储器与数据存储器的容量，通信接口的个数，本机 I/然还要考虑性能价格比，在满足要求的前提下尽量降低硬件成本。 喷泉的控制系统，不仅喷水花样繁多，而且对电磁阀的动作时序要求相当高。传统的继电器逻辑控制，根本无法满足这一要求。为了保证系统的实用性，可靠性，故本次设计选用 西门子 机增加到 40 个数字量 I/O 点。最大扩至 24 个数字量I/O 点或 35 路模拟 I/O 点 。 I/O 模块的选型 选择 I/O 模块前，应确定哪些信号需要输入给 些负载由 动。 根据出量和输入量的点数和性质，可以确定 I/O 模块的型号和数量每一块的点数可分为 4、 8、 16、 32、和 64 点。依照本设计，选用 6S, 24C/16满足本设计需要。 择时要注意的问题 西门子 有 24 个输入， 16 个输出。如果喷头的数量超过此数量将要对其进行扩展。但设计要求中喷头数量为 4个故电磁阀也为 4个所以本次设计 ，按接通的点数不能超过该模块点数的 60%的原则，则 不 需要扩展。 I/O 设备与 接时应该注意的问题 在 制系统中， 主要控制设备，它与控制对象中各输入信号如 按钮，继电器触点和输出设备继电器、接触器、电磁阀的连接问题。 现场的输入信号如开关按钮、拨动开关、限位开关和其他一些检测原件输出的开关量和模拟量，通过连接电路 进入 于开关触点，当强电电路触点时，有些要求48V、 50右或 110V、 1520右才能可靠接通，而输出模块的输入电源电压一般不高，额定电流也是毫安级，要求注意模拟量输入信号的数值范围应与 模拟量输入口数值相匹配。 外围硬件的选型 （ 1） 喷头选择 中心直上喷头是在同一个配水箱上安装许多万向直流喷嘴，当这些喷嘴规格相同时，喷出的水姿雄壮笔直。故选择该类喷头 。 喷头型号 品名 规格 (毫米 ) 流 量 (米 3/时 ) 工作压力 (米水柱 ) 喷高 (米 ) 覆盖直径 (米 ) 喷头 高度 (毫米 ) 心式 25 0 0 （ 2） 电磁阀选择 水下专用电磁阀是自动控制系统中常见的开关元件、为音乐喷泉的核心控制设备，特别适用于跑泉的水路控制。 主要技术参数 原理结构：直动膜片型、先导膜片型 控制方式：常闭式 流体范围：水 使用寿命： 25 万次 流体温度： ： +50 接口形式：螺纹式、法兰式 阀体材质：黄铜、 304 不锈钢 标准电压： 电气连接：浇封预埋式防水电缆线 防护等级：国际标准 这里要注 意一点问题， 般的输出电压为 24V，假如电磁阀的功率较大的话驱动器就要使用中间驱动环节。但是在本设计中选择的水下电磁阀适合 输出电压故不需中间驱动环节继电器。 水下专用电磁阀是利用介质压力差工作的直动式电磁阀门，它采用膜片结构，具有启闭迅速、性能稳定、使用方便、可靠性高、寿命长等特点；该阀坑污能力极强，可在江、河、湖、海及各种人工水域中长期使用，基高超的性能处于国内领先水平 。 （ 3） 水泵的选择 型号 流 量 米 3/h 电机功率 千瓦 （ 4） 控制柜选择 是专为跳泉设计的控制器，该控制器可外接 6 台步进电机驱动器，通过控制器可以将水流切割成一段段的赋有生命力的水段，水段的长短及出水的速度可以任意变化，在控制器的控制下任意跳跃。通过多组喷头喷出，可以形成一个活泼的水段跳跃群，创造出一个童话般的境界。该控制器操作简单，通过控制器面板可以轻松地修改程序。 统外部接线图 图 2统外部接线图 制流程 根据系统要求，给出系统工作流程图，如图 2 图 2统工作流程图 工艺流程简介 按下启动， 动电机水泵运转，开始自动循环。按下停止，水泵停止工作，所有的电磁阀关断。 喷水电磁阀共分四组，每一组都由 4 个电磁阀组成。通过改变不同时段内这十六个喷水阀的状态，来组合成变化复杂多样的花形。 第 二 章 系统软件设计 样选择开关位置 （ 1） 花样选择开关在位置 1 开始 始化 喷第一个花式 喷第二个花式 喷第三个花式 喷第四个花式 结束 停止按钮 停止按钮非 （ 2） 花样选择开关在位置 2 时 （ 3） 花样选择开关在位置 3 时 （ 4） 花样选择开关在位置 4 时 系统梯形图设计 根据系统控制要求和 I/O 分配，编写梯形图如图。见附录 第 三 章 系统程 序调试 根据所设计的花式喷泉的梯形图，采用 仿真软件进行仿真。 （ 1）首先把仿真软件的 改为 图 4 （ a） (b) 图 4 2）导入梯形图程序。可按工具菜单按钮 。 （ 3）运行。可按工具菜单按钮 。 （ 4）进行调试。 花样选择开关在位置 1 时 选择开关在位置 1 时，按下启动按钮 先是 4 号喷头先喷水，即输出点 -2 a； 观察仿真界面可知道每隔 2s 就会有一个输出点亮，也就是各喷头按顺序喷水，如此到最后四个喷头都喷水如图 4-2 b。 根据对已编写的梯形图程序进行仿真，并观察了仿真的各个步骤与系统要求相符合，调试成功。 (a) (b) 图 4 花样选择开关在位置 2 时 选择开关在位置 2 时，按下启动按钮 先是 1 号喷头先喷水，即输出点 -3 a； 观察仿真界面可知道每隔 2s 就会有一个输出点亮，也就是各 喷头按顺序喷水，如此到最后四个喷头都喷水如图 4-3 b。 (a) (b) 图 4 花样选择开关在位置 3 时 选择开关在位置 3 时，按下启动按钮 先是 1 号、 3 号喷头先喷水，即输出点 电发亮如图 4-4 a； 观察仿真界面可知道 3s 后输出点 亮如图 4-4 b， 也就是 2 号、 4 号喷头喷水，同时原来亮的 熄灭，过 15s 后， 1、 2、 3、 4 号喷头全部喷水。 (a) (b) 图 4 花样选择开关在位置 4 时 选择开关在位置 4 时，按下启动按钮 先是 1 号、 2 号、 3 号、 4 号 电喷头按顺序分别延时 2s 得电， 30s 后又重复 1顺序，同样分别延时 2s，依次喷完后再过 1s 改成按照 4顺序依次得电发亮，时得电发亮 30s 之后全部熄灭。 . 图 4 总 结 本次设计通过运用可编程序控制器来实现了花式喷泉的多种喷泉方式及效果。此设计的重点是用 制器控制电磁阀来实现喷水，当然设计的程序部分是关键中的关键。所以，我们主要是为大家提供一种设计的方法，来进一步了解可编程序控制器的强大能力。随着社会的长期进步可编程序控制器在不断的进步之中，越来越贴近人们的各种生活。 在这次的设计里长期的搜集资料，不断的整合，思考终于达到了设计的要求，并且取得了设计要求中的结果。 最后希望本设计能够真正的为大家提供一些思路，遗留的一些不完美问题还望大家修改并且创新！ 参考文献 1 廖常初 . 程及应用 械工业出版社 2007