毕业论文--多花样喷泉设计研究

1、中国传媒大学专业学位硕士学位论文多花样喷泉设计研究the operating theory of essential truth in journalism作者姓名：学科、专业：学 号：指导教师：完成日期：shandong un i vers i ty目录摘要1绪论31. plc 概述51. 1 plc的产生61.2 plc的结构61.3 plc的应用领域81.4 plc的应用特点92. 概述及设计目的102. 1概述102.2设计目的112.3研究思路和方法113. 花样喷泉系统的设计123. 1 plc型号的选择123. 2 plc 1/0 的分配153. 3开关量输入模块的选择173.4

2、特殊功能模块的选择193.5喷泉水柱的分布3.6喷泉及其参数的选择3. 7多样喷泉的方案193.8多花样喷泉设计原理233.9多花样喷泉设计原理图244. 设计过程254. 1启动和停止的设计254.2花样喷泉控制以及单步控制设计254.3程序梯形图264. 4仿真效果295. 程序调试316. 设计优缺点367. 设计体会368. 感谢词269. 参考文献3710. 附录一11. 附录二摘要在游人和居民经常光顾的场所，如公园、广场、旅游景点及一些知名 建筑前，经常会修建一些喷泉供人们休闲、观赏。这些喷泉按一定的规律 改变喷水式样，如果再与五颜六色的灯光相配合，在和谐优雅的音乐中， 更使人心旷

3、神怡，流连忘返。本设计讲述的是如何利用plc控制喷泉喷水方 式，产生各样的样式，并给出了花式喷泉的喷水花样，选择曲门了的plc作 为控制器，分配了 4种喷水花样下plc的i/o接口、设计了plc的外部接线图 及控制梯形图，同吋用组态王软件完成了花式喷泉系统人机界面的设计， 通过人机屏面和西门子plc之间的通讯，实现了小型喷泉系统的plc控制。 关键词：plc喷泉控制系统控制组态abstractthe place which patronizes frequently in the tourist and there sident, before like the park, the squar

4、e, the scenic site and some well-known constructions, will construct some eruptive fountains to supply the people leisure, watching frequently. these eruptive fountains according to certain rule change spraying of water model, if coordinates again with the colorful light, in with the harmonious grac

5、eful music, causes the human to be completely relaxed, forgets to return. what this article narrated is how using the plc control eruptive fountain spraying of water way, has all kinds styles. fore patterns of the fountain were given. the distribution of plc is input/output interface was described u

6、nder those patterns. the external hookup and ladder diagrams were designed also in this paper. the configuration realization of the system was introduced. configuration dynamic simulation was completed by communicating the configuration software and the plc hardware of siemens.key word: plc eruptive

7、 fountain control system control configuration中国传媒人学（论文）绪论喷泉是人工环境屮最富冇生命力的喷泉，它具冇分隔空间、增加层次、 净化空气美化环境的作用，具有美化环境的功能，常常博得观赏者的喜爱。 喷泉水景首次在我国兴建是18世纪中期，北京圆明园（又名长春园）中的“西 洋楼”建筑提升到高处的蓄水池（180m3）m,然后通过管道供给喷泉。近代, 国内外随着城市和工业的发展，改善城市环境，兴建自然景观日益增多。 因而水景的艺术形式和规模都冇很大发展。现代高科技把美妙的咅乐、多姿的喷泉造型、五彩缤纷的水卜灯光、 神奇的激光图文，通过电脑冇机的结合在一

8、起，给人以音乐声响、视觉形 象、色彩变换三位一体的超自然享受。随着我国人民物质生活水平的不断 提高，对于精神生活的要求也在不断提高，为进一步改造环境景观，建设 一个喷泉是很冇必要的。随着科学技术的不断发展和生活水平的不断捉高, 尤其是喷泉在城市和社区环境建设中起着尤其重要的作用。当今喷泉工程 和高新技术的结合正是历史发展的必然趋势，曲于喷泉工程中采用了大量 的高新技术，从而使喷泉效果更加绚丽多彩，婀娜多姿，令人赏心悦口、 流连忘返。本次的毕业设计是一个以西门子s7-200 plc控制为核心的花样喷泉控 制系统的设计。花样喷泉在plc的控制z卜，喷出各种各样的水柱，给人 以一种视觉上美的享受。1

9、plc概述可编程控制器是继电器控制和计算机控制出上开发的产品，逐渐发展 成以微器处理为核心把口动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新 型工业自动控制装置。早期的口j编程控制器在功能上只进行逻辑控制，称 为可编程逻辑控制(programmable logic controller)简称plc。随着技 术的发展，其控制功能不断增强。现在的可编程控制还可进行算术运算、 模拟量控制，因此，美国电器制造i办会(nema)于1980年将它命名为可编 程控制器(programmable controller)简称pc。但容易同个人计算机 (personal computer)相混淆,现又把可编程控制器称

10、为plc。它已基本 上替代传统的继电器控制系统，成为工业自动化领域屮最重要、应用最多 的控制装置，居工业生产自动化三大支柱(可编程控制器、机器人、计算 机辅助设计与制造)的首位。1987年2月，国际电工委员会颁布可编程控制 器标准草案中将其进一步定义为：“可编程控制器式一种数字运算操作的 电子系统，转为在工业环境下应用而设计，它采用了可编程序的存储器， 用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定吋、技术和算术运算等操 作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或 生产过程。1.1 plc的产生plc是在激烈的市场竞争中产牛的，20世纪60年代么末，美国汽车制造 业竞争激烈。

11、为适应生产工艺不断更新的需要，美国通用汽车公司(gm) 对控制系统提出要求为：(1)能替代由各种继电器、定时器、接触器及其 主令屯器等按一定的逻辑关系用导线连接起來的控制系统，出传统的继屯 接触器控制，它简单-易懂，价格低廉，能够满足生产工艺改动频繁的 需要；(2)编程简单；(3)模块式结构；(4)输入、输出电压为交流115v(美 国标准)，输岀能直接驱动继电器和电磁阀；(5)抗电磁干扰强；(6)具 冇数据通信功能。就是把继电接触器控制的优点与计算机的功能齐全、 灵活性、通用性强的特点结合起来，用计算机的编程软件逻辑易于修改来 代替继电一一接触器控制的硕接线逻辑不易修改。美国数字设备公司(de

12、c) 在1969年根据上述要求，研制出世界上首台可编程控制器，并在美国通用 汽车公司的汽车装配现上应用成功，实现了生产装配线的口动控制。1.2 plc的结构plc和一般的微型计算机基本相同，也是由硬件系统和软件系统两大部 分组成的。plc的硬件系统由微处理器(cpu)、存储器(eprom, rom)、输入 输出(i/o)部件、电源部件、编程器、i/o扩展单元和其他外围设备组成。 各部分通过总线(电源总线、控制总线、地址总线、数据总线)连接而成。 其结构简图1-1如下：plc的软件系统是指plc所使用的各种程序的集合，通常可分为系统程 序和用户程序两大部分。系统程序是每一个plc成品必须包括的部

13、分，rflplc 厂家提供，用于控制plc木身的运行，系统程序固化在eprom中。用户程序 是由用户根据控制需要而编写的程序。硬件系统和软件系统组成了一个完整的plc系统，他们是相辅相成，缺一不町的。1.3 plc的应用领域目前，plc在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机 械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况 主要分为如下几类：1. 开关量逻辑控制取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设 备的控制，也可用于多机群控及口动化流水线。如注塑机、印刷机、订书 机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。2. 工业过程控制在工业生产过

14、程当中，存在一些如温度、压力、流量、液位和速度等 连续变化的量（即模拟量），plc釆用相应的a/d和d/a转换模块及各种各样 的控制算法程序來处理模拟量，完成闭环控制。pid调节是一般闭环控制系 统中用得较多的一种调节方法。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控 制等场合有非常广泛的应用。3. 运动控制plc可以用丁圆周运动或直线运动的控制。一般使用专用的运动控制模 块，如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块，广泛用于 各种机械、机床、机器人、电梯等场合。4. 数据处理plc具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、 数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的

15、采集、分析及处 理。数据处理一般用于如造纸、冶金、食甜工业中的一些大型控制系统。5. 通信及联网plc通信含plc间的通信及plc与其它智能设备间的通信。随着工厂自动化网络的发展，现在的plc都具冇通信接口，通信非常方便1.4 plc的应用特点1 可靠性高，抗干扰能力强高口j靠性是屯气控制设备的关键性能。plc由于采用现代人规模集成电 路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术， 具有很高的可靠性。使用plc构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统 相比，电气接线及开关接点已减少到数百其至数千分z-,故障也就大大 降低。此外，plc带有硬件故障门我检测功能，出现故障时可及时

16、发出警报 信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使 系统屮除plc以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统将 极高的可靠性。2配套齐全，功能完善，适用性强plc发展到今天，已经形成了各种规模的系列化产品，可以用于各种规 模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，plc人多具冇完善的数据运算 能力，可用于各种数字控制领域。多种多样的功能单元大量涌现，使plc渗 透到了位置控制、温度控制、cnc等各种工业控制中。加上plc通信能力的 增强及人机界而技术的发展，使用plc组成各种控制系统变得非常容易。 3易学易用，深受工程技术人员欢迎plc是面向工矿企业的工控设备。

17、它接口容易，编程语言易于为工程技 术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近, 为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人从事工业控制打开了 方便z门。4系统的设计，工作量小，维护方便，容易改造plc用存储逻辑代替接线逻辑，人人减少了控制设备外部的接线，使控 制系统设计及建造的周期大为缩短，同吋日常维护也变得容易起来，更重 要的是使同一设备经过改变程序而改变生产过程成为口j能。这特别适合多 詁种、小批量的生产场合。2.概述及设计目的2.1概述随着人们的牛活日趋小廉，一些必要的美化设施逐渐兴起，各式各样 的广场花园越来越多，喷泉作为一项建筑艺术，在国内外均冇较悠久的丿力

18、 史。人们随着生活水平的提高，对美化住宅小区以及别墅环境的要求也越 来越高，小型音乐喷泉成为一个发展方向。目丽的水景喷泉一般包括：固 定水景、吋控喷泉、程控喷泉、声控喷泉、音乐喷泉5类，控制方式的复 杂程度由低到高。使用plc控制花式喷泉，具有使用方便、运行可靠、 控制程序设计简单等优点，若需要改变喷水花样和喷水时间，不必做很大 调整，只要相应修改控制程序，即可实现控制目的。这样的地方又怎能少 了喷泉呢？多花样喷泉形式多样，常常能吸引人们的眼球，同时水又壇加 了环境的灵动性，多花样喷泉已经成为人们建造各类娱乐广场的必需设施。 那些控制简便，花样较多，价格低廉的喷泉慢慢成为建设者的首选。现今,

19、多花样喷泉的制造，延袭传统，结合现代，正日益成为人们或出于对环境 的追求，或为了居室的美化，等等，而得到众多甜位人士的追求。本设计的多花样喷泉采用西门子编程软件进行plc编程，利用plc的工 作原理，结合按钮、开关、电源电路进行设计，将软件和硬件有机地结合 起来，使得系统能够实现多花样喷泉各种模式的变化以及控制。2. 2设计目的通过对实例工程的模拟，熟悉掌握了plc编程和程序调试方法。进-步 了解plc的i/o连接。进一步熟悉定时移位的编程指令的应用，用plc构成喷 泉系，学习电气可编程屮的基本实验器件及plc编程等的综合应用。巩固和加深对plc编程控制器的理解和应用。掌握硬件实验装置的方法。

20、2. 3研究思路和方法本次设计的题目是花样喷泉系统，本设计基于ffil' j-t s7-200 plc编程, 设计了花样喷泉系统。花样喷泉控制系统的主要任务就是改变喷泉的喷水 样式，以达到有规律的改变喷泉喷水样式的口的。按下启动按钮，喷泉装 置开始工作，按下停止按钮，喷泉控制装置停止工作。喷泉工作方式由花 样选择开关和单步/连续开关决定。当单步/连续开关选择单步时，喷泉 只能按照花样选择开关设定的方式，运行一个循环；当单步/连续开关选 择连续时，喷泉按照花样选择开关设定的方式，运行多个循环，直至按下 停止按钮。花样循环方式选择开关用于选择喷泉的喷水花样，木文设计四 种喷水花样循环。pl

21、c控制系统体积小、功能强、可靠性高，口具有较大的 灵活性和可扩展性的特点。用plc花样喷泉控制系统，不但实现了自动转 换花样喷泉的喷水样式，提高了系统的可靠性和安全性，而且，美化了我 们的生活环境，使我们的生活环境更加安逸、舒适。因此plc控制系统具冇 一定的工程应用和推广价值。3.花样喷泉系统的设计3.1 plc型号的选择plc产品的种类繁多。plc的型号不同,对应着其结构形式、性能、容量、 指令系统、编程方式、价格等均各不相同，适用的场合也各冇侧重。因此， 合理选用plc,对于提高plc控制系统的技术经济指标有着重要意义。 plc机型的选择plc的选择主要应从plc的机型、容量、i/o模块

22、、电源模块、特殊功 能模块、通信联网能力等方面加以综合考虑。plc机型选择的基本原则是在 满足功能要求及保证可靠、维护方便的前捉下，力争最佳的性能价格比。选 择时应主要考虑到合理的结构型式，安装方式的选择，相应的功能要求，响 应速度要求，系统可靠性的要求，机型尽量统一等因素。一合理的结构型式plc主耍冇整体式和模块式两种结构型式。整体式plc的每一个i/o点的平均价格比模块式的便宜,且体积相对较 小，一般用于系统工艺过程较为固定的小型控制系统中；而模块式plc的功 能扩展灵活方便，在i/o点数、输入点数与输出点数的比例、i/o模块的种类 等方面选择余地大，口维修方便，一般于较复杂的控制系统。二

23、安装方式的选择plc系统的安装方式分为集中式、远程i/o式以及多台plc联网的分布 式。集屮式不需要设置驱动远程i/o硬件,系统反应快、成木低；远程i/o式 适用于大型系统，系统的装置分布范围很广，远程i/o可以分散安装在现场 装置附近,连线短，但需要增设驱动器和远程1/0电源；多台plc联网的分布 式适用于多台设备分别独立控制，又要相互联系的场合,可以选用小型plc, 但必须要附加通讯模块。三相应的功能要求一般小型（低档）plc具有逻辑运算、定时、计数等功能，对于只需要开 关量控制的设备都可满足。对于以开关量控制为主，带少量模拟量控制的系 统，可选用能带a/d和d/a转换单元,具有加减算术运

24、算、数据传送功能的增 强型低档plc。对于控制较复杂，要求实现pid运算、闭环控制、通信联网等功能，可 视控制规模大小及复杂程度，选用中档或高档plc。但是中、高档plc价格较 贵，一般用于大规模过程控制和集散控制系统等场合。四响应速度耍求plc是为工业自动化设计的通用控制器，不同档次plc的响应速度一般 都能满足其应用范围内的需要。如果要跨范围使用plc,或者某些功能或信 号有特殊的速度要求时，则应该慎重考虑plc的响应速度，可选用具有高速 1/0处理功能的plc,或选用具冇快速响应模块和屮断输入模块的plc等。 五系统可靠性的要求对于一般系统plc的口j靠性均能满足。对口j靠性要求很高的系

25、统，应考 虑是否采用冗余系统或热备用系统。六机型尽量统一一个企业，应尽量做到plc的机型统一。主要考虑到以下三方而问题：1）机型统一，其模块可互为备用，便于备甜备件的采购和管理。2）机型统一，其功能和使用方法类似，冇利于技术力量的培训和技术水 半的提高。3）机型统一，其外部设备通用，资源可共享，易于联网通信，配上位计算 机后易于形成一个多级分布式控制系统。综上,本设计选择西门子s7-200 plco3.2 plc i/o的分配一般i / 0模块的价格占plc价格的一半以上。plc的i / 0模块有开关量i /0模块、模拟量i/o模块及各利|特殊功能模块等。不同的i/o模块，其电 路及功能也不同

26、，直接影响plc的应用范围和价格，应当根据实际需要加以 选择。 输入信号的类型及电压等级开关量输入模块有直流输入、交流输入和交流/直流输入三种类型。 选择时主要根据现场输入信号和周围环境因素等。直流输入模块的延迟时 间较短，述可以直接与接近开关、光电开关等电子输入设备连接；交流输入模块可靠性好，适合于冇油雾、粉尘的恶劣环境下使用。开关量输入模块的输入信号的电压等级有：直流5v、12v、24v、48v、 60v等；交流110v、220v等。选择时主要根据现场输入设备与输入模块之间 的距离来考虑。一般5v、12v、24v用于传输距离较近场合，如5v输入模块 最远不得超过10米。距离较远的丿应选用输

27、入电压等级较高的模块。 输入接线方式开关量输入模块主要有汇点式和分组式两种接线方式。汇点式的开关 量输入模块所有输入点共用一个公共端（com）:而分组式的开关量输入模 块是将输入点分成若干组，每一组（几个输入点）冇一个公共端，各组z 间是分隔的。分组式的开关量输入模块价格较汇点式的高，如果输入信号 之间不需要分隔，一般选用汇点式的。 注意同吋接通的输入点数量对于选用高密度的输入模块（如32点、48点等），应考虑该模块同时接 通的点数一般不要超过输入点数的60%。花样喷泉控制i/o分配如表2-1:输入信号元件及作用x0000启动按钮x0001停止按钮x0002单步开关x0003花样1开关x000

28、4花样2开关x0005花样3开关x0006花样4开关输出信号元件及作用y00001号喷泉y00012号喷泉y00023号喷泉y00034号喷泉表2-1花样喷泉控制i/o分配3. 3开关量输入模块的选择开关量输出模块是将plc内部低电压信号转换成驱动外部输出设备的 开关信号，并实现plc内外信号的电气隔离。选择吋主要应考虑以下几个方 面： 输出方式开关量输出模块冇继电器输出、品闸管输出和品体管输出三种方式。继电器输出的价格便宜，既可以用于驱动交流负载，又可用于直流负 载，而且适用的电压大小范围较宽、导通压降小，同时承受瞬时过电压和 过电流的能力较强，但其属于有触点元件，动作速度较慢（驱动感性负载

29、 时，触点动作频率不得超过1hz）、寿命较短、可靠性较差，只能适用于不 频繁通断的场合。对于频繁通断的负载，应该选用晶闸管输出或晶体管输出，它们屈于无触 点元件。但晶闸管输出只能用于交流负载，而晶体管输出只能用于直流负 载。分组式输出、分隔式输出组式输出是几个输出点为一组，一组冇一个公共端，各组z间是分隔 的，可分别用于驱动不同电源的外部输出设备；分隔式输出是每一个输出 点就冇一个公共端，各输出点之间相互隔离。选择时主要根据plc输出设备 的电源类型和电压等级的多少而定。一般整体式plc既有分组式输击，也有 分隔式输出。开关量输出模块的输出电流（驱动能力）必须大于plc外接输出设备的 额定电流

30、。用户应根据实际输出设备的电流大小來选择输出模块的输出电 流。如果实际输出设备的电流较人，输出模块无法直接驱动，口j増加中间 放大环节。 注意同时接通的输出点数量选择开关量输出模块时，述应考虑能同时接通的输出点数量。同时接 通输出设备的累计电流值必须小于公共端所允许通过的电流值，如一个 220v / 2a的8点输出模块，每个输出点可承受2a的电流，但输出公共端允许 通过的电流并不是16a（8x2a）,通常要比此值小得多。一般来讲，同吋接 通的点数不要超出同一公共端输出点数的60%。 输出的最大电流与负载类型、环境温度等因素冇关开关量输出模块的技术指标，它与不同的负载类型密切相关，特别是 输出的

31、最人电流。另外，晶闸管的最人输出电流随环境温度升高会降低， 在实际使用屮也应注意。3.4特殊功能模块的选择目前，plc制造厂家相继推出了一些具有特殊功能的i/o模块，有的 还推出了自带cpu的智能型t/0模块，如高速计数器、凸轮模拟器、位置 控制模块、pid控制模块、通信模块等。3.5喷泉水柱的分布该喷泉的回水池俯视图为圆形，与喷泉喷射范围俯视图为同心圆，11 半径相等。回水池的深度为4m。该冋水池由1个半径为100cm的圆水池和3个有效宽度为50cm的圆 环水池组成，月各个水池z间相通，连接池宽度为50cm, 3个圆环水池的 半径分别为4m、5m、6m。如图32所示：回水池上方由金属栏嵌入式

32、覆盖。大水柱喷头的内径d=50mm,中水柱喷头的内径d=30mm,小水柱喷头 的内径d=20mm,花朵喷泉和旋转喷泉的内径d=30mm。大水柱高度h=10m,中水柱高度h=7m,小水柱高度h=5m,花朵喷泉 和旋转喷泉的喷水高度h=4mo3. 6喷泉及其参数的选择qsp型喷泉是由潜水电机和水泵连接组合而成。该产品符合jb/t8092-1996标准规定，获得全国生产许可证。该产品经过不多的改进和 完善，其结构合理，外形美观，工作可靠，适应频繁启动而且响应速度快, 安装方便，对水源无污染，广泛应用于农业灌溉，工矿排水，水景喷泉， 水产养殖，鱼塘增氧，防洪排涝等。使用条件：(1) 电泵应完全浸入水中

33、运行，潜水深度不小于0.5米，不大于5米。 环境水温度应不高于40摄氏度。(2) 工作介质为无腐蚀性清水，含沙量不大于0.1%,ph值为6.58.5。 电源应为三相50赫兹，额定电压为380伏，其供电电压必须保持在342420 伏范围之内。(3) 电泵应在额定扬程附近的适用范围内使用。结构如图3-3：图3-3 qsp潜水泵结构图表3-4潜水泵参数型号(qsp)额定扬程（米）额定功率 （千瓦）额定电压（伏）额定频率（赫兹）大水柱15-10-0.75100.7538050中水柱15-5-0.570.538050小水柱26-3-0.550.538050花朵水柱160-2-14138050旋转水柱16

34、0-2-141380503.7多样喷泉的方案多花样喷泉集成输入模块、控制模块、输岀模块等电路，能够进行多花样喷泉控制。花式喷泉的造型图3-5：设计一个可以满足以下要求的简易多花样喷泉:1. 按下启动按钮，喷泉装置开始工作，按下停止按钮，喷泉控制装置停止工作。2. 喷泉工作方式由花样选择开关和单步开关决定。3. 当单步开关在单步位置时，喷泉只能按照花样选择开关设定的方 式，运行一个循环，否则就连续循环下去。4. 屁样选择开关用于选择喷泉的喷水花样，现考虑四种喷水花样。（1）花样选择开关在位置1时，按下启动按钮后，4号喷头喷水，延时2秒后，3号喷头喷水，在延时2秒后，2号喷头喷水，再延时2s, 1

35、号喷水。15秒后，如果为单步工作方式，则停卜來，否则继续循环卜去。如图3-6：（2）花样选择开关在位置2吋，按下启动按钮后，1号喷头喷水，延吋 2秒后，2号喷头喷水，再延时2秒后，3号喷头喷水，有延时2秒后，4号喷 头喷水。30秒后，如果为单步工作方式，则停下来，否则继续循环下去。图3-7花样2（3）花样选择开关在位置3时，按下启动按钮后，1号、3号喷头同 吋喷水，延吋3秒后，2号、4号喷头喷水，1号、3号喷头停止喷水。如 此交替15秒后，4组喷头全喷水，30秒后，如果为单步工作方式，则停下來，否则继续循环下去。如图3-8：图3-8花样3（4）花样选择开关在位置4时，按下启动按钮后，按照123

36、4 的顺序，依次间隔2秒喷水，然后一起喷水。30秒后，在依次按1234 的顺序，分别延时2秒，依次停止喷水。再经1秒延时按照4321的 顺序，依次间隔2秒喷水，然后一起喷水。30秒后停止。如果为单步工作 方式，则停下来，否则继续循环下去。如图3-9：图3-9花样4(5) 无论在什么工作方式，按下停止按钮后，喷水池将停止运行。3.8多花样喷泉设计原理喷泉控制系统由启动控制程序、位移脉冲控制程序、位移及复位控制 程序、驱动控制程序组成。通过位移脉冲控制程序实现子元件中的内容在 存储器间的移动，通过复位控制程序实现喷泉花样的循环，通过驱动控制程序实现喷泉的喷射。3.9多花样喷泉设计原理图i!.1图3

37、-10花样喷泉设计原理图3.10花样喷泉控制pcl接线图启动sbo停止sb1单步sqo花样选择开关ssssqqqq4321p11号 喷泉p2号泉 2喷p33号 喷泉p44号 喷泉设计过程.4.1启动和停止的设计启动和停止梯形图x000x001 h1i_pkfj/f他）no图4-1启动停止梯形图当按下启动按钮时，m0得电并且口锁，保持得电；当按下停止按钮时，m0失电。当ml得电时，m0也失电，这个是单步开关控制的，在后面介绍。4.2花样喷泉控制以及单步控制设计 花样1喷泉梯形图mo x003 tox003hfk210(toy000hfk150 )t1set y003t2-pfk20(t2t2sf

38、tr mo y000 k4 ki图4-2花样1梯形图当屁样1开关闭合吋，且按下启动按钮，则屁样1喷泉开始工作。当一个循环结束时进行判断单步开关x2是否闭合，当闭合式，则ml 得电，会将m0断开，是m0失电从而结束，当再按下启动按钮时下一轮循 环开始。假如x2没有闭合，则以此一直循环下去，直到按卜停止按钮。其 他的花样2、3、4的控制设计类似，只是输出不相同，其他的工作过程类 似。4. 3程序梯形图xooo xool mlmomo x003 toy000t1-4fk210tok150t1'sety003t2k20h(t2t2wsftr mo y000 k4 kitozrst y000y0

39、03x002|mlmo x004 t3k360iik4hy003k300t(t4t4 set y000k20 (t5t5 l-| psftl no yoook4kit3，匕醐 yoooy003x002h|n1mok450(t6k150(t7t7u-nmov k10kh000t6t7t9t8hflt8t7nov k10 k1yoook60(t9novk5k1y000hovklokiyooomovk15k1y000zrst y000y003)(002(mlmo x013t10k790iik<nt10y003k300ttilt11y000sett12k20；/ft12t12wsftr mo y

40、000 u kitil y003k70-卜卄?t13t13-4hrstyooot13thrstyooot14k20tf皿t14h|(m2m2t tsftryooo yooo k4 kitl3 yoook300t t15t15b y003m3t10t16t16sftl mo yoook4k20 (tl6(m3k1zrst肌m0y000y003t10k002y000:zrstk4k1yoooyoo3(ml4. 4仿真效果花样1的仿真效果图如下:号i n n ii 1i 1 n <1 hih1i i i i j lpfo 3号号n n 1! 11 fi n1号2号3号 4号图4-4花样1仿真图

41、花样2的仿真效果图如下:x44i n n 1 1畀iji'l xo=1x4=lpl1号2号3号4号i 111 1 <1 1 % <1-i 1 1 1 1 hsnklhirtl-i 1 号 if 1花样3的仿真效果图如下:二口号coi i i ji i n %i n %i 1jr1ii!: 11!;i山m "丄4-7-13-7i!: 11!;i山h "丄2fxo=1x5=1ah非单步状态x2=0图4-6花样3仿真图花样4的仿真效果图如下：fliifji!；ii!；i l!；il!：l101l!；l l：；li'l1 1i'li.1!flfl

42、plflfli!；li.'ll!；ll!ili1!111flfl2ss ii1fl非单步状态30s单步状态2ss号3il iiit4号1号2号3号4号2s五.程序调试调试步骤如图所示：（1）按下启动按钮，喷泉进入侍命状态，如图5-1所不。（2）选择单步运行，如图5-2所示。图5-2程序调试图（3）按下第一种运行方式，喷泉开始运行，如图5-3所示。siemenssimatics7-200cpu 214t it il a 1 ft ill i ft 11 it it a 1siemenssimatics7-200cpu 214100110siemensrun10.1005114105msq

43、05cpu 214simatks7-200lofi10.7q0£00.7门口 叩 nnnnnnnn 叩01 2345670 1 2 3 4 5siemenssimatics7-200cpu 214mmr 尸mt it it 11 h it ill i it it it m it 1siemenssimatics7-2oocpu 21 4k ik it itin n 1 k it01 2345670 1 2 3 4 5siemenssimatics7-200lnnnnnnnnnnnnnnnnnjsiemenssimatics7-200cpu 214图5-3程序调试图当喷泉第八种喷射花样

44、结束后，喷泉进入停止状态。在此调试过程中, 主要观察喷射花样的运行是否符合程序的设定。其余三种循环方式，也是在喷泉处于单步运行状态时，进行调试。喷泉的四种循环方式选择开关，可在喷泉处于单步运行状态时，进行 调试。喷泉运行状态下，按下喷泉循环方式选择按钮，完成四种方式间的 切换调试。以上调试完成后，喷泉在默认（连续）状态下启动，喷泉一直运行下 去。优点：六.设计优缺点（1）该设计控制简单。（2）变化模式可选。（3）可单步执行。缺点：（1）花样变化比较单一。（2）用plc逻辑控制器设计，成本较高。七.设计体会通过木次毕业设计，利用plc在控制上的优越性，使喷泉在实际生活 中的喷水花样，变化更多，更

45、加完美。本设计采用plc控制，利用plc体积 小、功能强、可靠性高，月具冇较大的灵活性和可扩展性的特点，通过改变 喷泉的控制程序或改变方式选择开关，就可以改变花样喷泉的喷水规律，从 而变换出各式花样，以适应不同季节、不同场合的喷水要求。能给人的视觉 系统带来一种更加美的享受。八.感谢词本毕业设计从开始工作到最终的完成都离不开我的指导老师张纪良老 师的悉心指导和帮助。张老师的严谨治学态度、渊博的知识、无私的奉献 精神使我深受启迪。从张老师身上，我不仅学到了扎实、宽广的专业知识, 也学到了做人的道理。在此我要向张老师致以最衷心的感谢和深深的敬意。 在完成设计的过程中，感谢众多同学和任课教师的热情帮

46、助。最后，衷心感谢各位老师对我的设计进行评审，冇不足之处，敬请批评指止。九.参考文献1孙平，可编程控制器原理及应用，高等教育出版社，2003年1月第 二版。2.张运波，工厂电气控制技术，高等教育岀版社，2001年7月第一版。3.王永华，现代电气及可编程控制技术，北京航空航天大学出版社，2002年9月第一版。4.任志锦，电气与电气控制，机械工业出版社，2003年2月第一版。5程周，可编程控制器原理及应用,高等教育出版社，2003年4月第 四版。6.胡学林， 二版。可编程控制器应用技术，高等教育出版社，2001年8月第7廖常初，plc编程及应用，机械工程出版社，2009年6月第三版。8阳宪惠，工业

47、数据通信与控制网络，北京：清华大学出版社，20039. water pumping control system with a programmable logic controller (plc) and industrial wireless modules for industrial plantsan experimental setup isa transactions, in press, corrected proof, available online 3 december 2010 ramazan bayindir, yucel cetinee 10.siemens ag.s

48、imatic s7-200 programmable controller system maunal.200411. siemens ag.simatic text display (td) user manual.200412. siemens ag.stmattc net cp 243-1 communications processor forindustrial ethernet technical manual. 200210.附录一i ntroduct i ons to temperature contro i and pid contro i i ersprocess cont

49、roi system.automatic process control is concerned with maintaining process variables temperatures pressures flows compositions, and the like at some desired operation value processes are dynamic in nature changes are always occurring and if actions are not taken, the important process variables-thos

50、e related to safety, product quality, and production rates-will not achieve design conditions.in order to fix ideas, let us consider a heat exchanger in which a process stream is heated by condensing steam. the process is sketched in fig. 10-1f icateci process st reamsteamprocess stream 77(/). x：m v

51、s10l heat exchangerfig.the purpose of this unit is to heat the process fluid from some inlet temperature, ti(t), up to a certain desired outlet temperature, t(t). as mentioned, the heating medium is condensing steam.the energy gained by the process fluid is equal to the heat released by the steam, p

52、rovided there are no heat losses to surroundings, iii that is, the heat exchanger and piping are well insulated.in this process there are many variables that can change, causing the outlet temperature to deviate from its desired value. 21 if this happens, some action must be taken to correct for this deviation. that is, the objective is to control the outlet process temperature to maintain its desired value.one way to accomplish this objective is by first measuring the temperature t(t), then comparing it to its desired valu