基于PLC的喷泉控制

基于PLC的喷泉控制学号：姓名日期

目

录1、1选景与0体设选择12。1。1控制置12。1。2控制求1体设2计...............................................................................3硬型........................................3选择33。1。2的选3。3泵的择4灯和选择4。5频器选择53。2PLC入输（I设计53。3系件接64章件设...............................................................................74。1流程.......................................7流程7功能74。2图.........................................8指.........................................4。4程11五章仿结果.............................................................................12系真.......................................

14考文

第1章论题的景与义国内在世纪80年以前，喷泉只是建筑给排水和园林景专业的一个技术细节，从设计到产品制作、工程装都没有形成规模。改革开放以来,随着国民经济的发展，人民生活水平的提高，一些城的城建、园林主管部门在城市建设、改造过程中对喷泉化和文化氛围营造上提出了要求，结合当时先进的单片机、通过电磁阀直流电机调速实行变量控制，设计出了一批喷泉水景。近年来，喷泉走公园、园林的围墙和广场的中心,深入延伸到人们的各个社会活动场所。专业技术人员把计算机技术、信息技术，以及声、光、电、雾、火、激光音乐、水幕电影等学科的技术应用到喷泉之中，这些喷泉按照一定的规改变喷泉式样，辅以五颜六色的灯光和优美的音乐，使人心神怡，连忘返.随着编程控制器在我国的迅速发展，人们对花式喷泉控制的要求越来越高，使得越来越多的控制部分需用可编程控制器来实现。人们对喷泉的造景功能、娱乐功能认识逐步提高，拓了喷泉的应用范围。适宜于节日、大型集会的广场喷泉城市主题调速喷泉，造型简洁、明快、庄重、大方。在商业广场、购物中以及一些景点的大型激光彩色音乐喷泉，欢快、跳跃，富有诗意，有些泉配以水幕电影，给人们带来变幻奇妙的视听效果。近年来,随着房地市场的逐渐升温，一些住宅小区在景观设计中，融人了喷泉，使其与小区林景观遥相呼应。商场、酒楼内的喷泉小巧、别致,可以调节室气温.这些年，随着计算机技术的广泛应用，喷方案的制作技术有了极大的发展，方案设计从最初的手工制图发展photoshop图片，再到三维动画制作的动态喷水方案。喷泉专用产品、备不断地更新换代，新材料、新技术的采用,为喷泉的良性发展提供了技术支持.大多数喷泉除具有美化环境的功能之外，还具有良好的生态应、社会效应和广告效应。

第章系统体设2。1方案的选2.1。1喷泉控制装置喷泉工作示意图如图2示：图2-1喷泉工示意2。1.2喷泉控制要求本设计中喷泉的控制要求为：1）按下启动按钮,喷泉控制装置开始工作，按下停止按钮，喷泉制装置停止工作。2)下喷泉启动开关后,泉工作指示灯一直保持亮的状态.3)在喷泉工作指示灯亮2秒后,循环执行下面动作:央喷水灯→中央喷水阀→环状灯→环状喷水阀每个动作续时间为2秒。PLC一种专门为在工业环境下应用而设计的数运算操作的电子装置，它所采用的工作方式是循环扫描的方，在前期准备工作完成后按下喷泉启动按钮，PLC扫到该信号时开始工作。因为PLC采用可以编制程序的存储器,来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程,所以利用PLC这一特点可方便的实现控制要求中每个动作持续时间为2的设计。就物理结构来看，有丰富的输入、

输出端，从PLC的辑结构来看，内部有许多软元件，如入继电器、输出继电器、状态组件、定时器、计数器和据寄存器及器件对应的常开、常闭接点，方便对喷泉开启、停止、计时信号的输入和数量、位置的显示。体设从工程实际出发，在制定控制系统的方案，充分考虑工程的组成和实现,主要从机械部件的动作顺序、动作条件、必要的保护联锁,系统的工作方式（如手动、自动、半自动）和安保护措施及紧急情况处理等着手设计。以下几点为梯形图设计过程的主思路：1）需要时按下开始开关喷泉开始动作；2）通过辅助继电器、计数器、定时器等来实现自动制工程；3）需要立即结束时，按下停止按钮立即断电.以PLC为核心的喷泉控制系统整体结如图2-2所示系统主要包括电源部分、操作控制部分、变频器部分喷泉系控制系统部分。电源部分主要实现电力的提供等；

操作面板主要实现系统的启动、停止、喷系统开关;变频器部分实现对电机、水等变频要求;统进行控制，主要是对喷水装置及彩灯的时控制。

喷泉系统由PLC系控制

PLC

变面板

频器电源图—2控制系整结构框

喷泉系统

第3章件计型PLC选择根据喷泉的控制要求,联系到际控制需求、输入出等变量的特点，在此使用的是日本三菱的FX2N—32MR继电器输出行的PLC来满足控制要求。除输入出1625点的独立用途外，该

PLC还可以适用于在多个基组件间的连接，模拟控制,定位控制等特殊用途。在基本单元上连接扩展单元模块256点输。可选用16/32/48/64/80/128点的主机可以采用最小点的扩展模块进行扩展.可根据电源及输出形式自由选择。程序容量：内置800步（可输入注释）可使用存储盒,最大可扩至16K步富的软元件应用指令中有多个可使用的简单指令、高速处理指令、输入过滤数可变

,断输入处理直接输出等。便利指令数字开关的数据读取

,16位数据的读取，矩阵输入的读取段显示器输出等。数据处理、数据检索、据排列、三角函数运算、平方根点小数特殊途、脉输出（20KHZ/DC5V，KHZ/DC12V,脉宽调制，PID控制指令等。外部设备相互通信串行数据传送，ASCIIcode印刷，ASCII变换，校验码等.时计控制内置时钟的数据比较、加法、减法、读出、写入。喷头的选择喷泉的喷头大致分为直流喷头、涌泉喷头集柬喷头和旋转喷头等，种类繁多，喷出的水型各不相同.据喷泉设计方案,中央喷头位于式喷泉的中心，采用中间小、四周大的技术喷组合方案，能够产生中间喷出的水柱较四周要高、要细的视觉效果，本设计选用SZ—310型号,其余喷头

位于整体喷泉的最外围,喷头个数多，可以采用直流喷头，本设计选用WX-115号,具体参数如表3—1示：表3-1喷头数主要能

连接

安装寸（mm）喷头型号

水压（kpa）

流量(m3/h）

喷高（

喷洒径（m)

直径(mm）

连接方式

AB100-150

—23

—5

0-1.3

内螺

+120200-250

—28

—11

6WX—

—77。5-2。—。

内螺

+40

03。1。3水泵的选择水泵的种类更具不同的要求,大致分为卧式水泵和潜水泵。根据设计求对水泵的扬程、流量和适用场合、能耗、性价比来分析，由于潜水泵放置在水中,需要泵房,可以降低造价。潜水能耗低、体积小、重量轻，不需灌引水，使用、维护及管理方便，能达到节约水资源的目的，适合喷泉的喷水要求。本设计中央水泵选用QSP10-13—0。75型号，外围水泵选用具体参数如表3-2所示表3—2水泵参数最大流量

扬程

功率

使用

频率

水泵型号

径(m3/h）

（m)

(kw)

压(v)

度(（mm）QSP10-13—0。

QSP10-10-055100。55380503.1。4喷泉灯和按钮的选择本设计喷泉灯选用SD-007,电压，率9*1W颜色红黄绿

蓝白七彩，防护等级IP68，外壳材质全不锈钢制造。该产品9高亮度的美国大功率LED作光源，制硅胶密封圈，外为户外全天候型,符国家标准，电器三级绝缘.灯体采全不锈钢，安全24V电源供电，低功耗，使用寿命长达5W小时以上，低能耗,高亮度，低温冷光，不发热，健康环保，无红、紫外线辐射，固体发光无染，无闪屏,防腐防锈，广泛用于喷水池鱼池人工瀑布假山草坪水下泳池装饰点缀使用.本设计按钮选择GQ12B高度彩色按钮开关，安装孔尺寸Φ12mm，开关额定值2A/36VDC开关组合1NO,操作类自复式，外材料锌铝合金，钮头材料，头部颜色有红黄蓝白黑等,防护等级IP65/IK08。3。1。5变频器的选择变频器是利用电力半导体器件的通断作用工频电源变换为另一频率的电能控制装置.本设计是通过变频器调技术来控制每环喷水的高度，

本设计选用的是FR-S520（E）系列变频调速器，功率范围相220FR-S520E系列），。4-1.5kw（单相220vFR-S520E系列）；自动转矩提升，实5Hz时％转矩输出柔性PWM,实现更低噪音运行；内置独立通口；数字式拨盘，设定简单快捷。频器选型时要确定以下几点:1。采用变频的目的：恒压控制或恒流控制等。2.频器的负载类型：如叶片泵或容积泵等，特注意负载的特性曲线，性能曲线决定了应用时的方式方法。3。变频器与负载的匹配问题：(1电压匹配变频器的额定电压与负载的额定电压相符。）电流匹配：普通的离心泵，变频器的额定电流与电动的额定电流相符。对于特殊的负载如深水泵等需要考电机的性能参数,以大电输出（I计系统控制器硬件电路的设计主要是PLC外围电路的设计，关键部分

为I/O分配表的设计。I分配表包含了在PLC控制过程中，PLC对输入信号的检测以及对输出设备潜水泵、彩等的控制。详细的PLCI/O分配表如表3—1所示:表3—1I/O分表输入

输出

总启按钮SB1总停按钮SB2

喷泉作指示中央水泵外围水泵中央水灯外围水灯硬件线图系统的硬件连接图即PLC系统中各个硬件的连接如图3示：图3—1PLC与件线图

第4章件设4.1系流41。程序流程图软件部分主要实现整个系统的运行和准确制。

图4—1为该系统的主程序流程图，主要包括系统初始化程、启动判断和喷泉系统动作等部分.开始初始化是否启动是喷泉系统动作

否否顺序功能图

是否结束是结束图4-1程序流图用基本逻辑指令编写的

PLC程序重在强调编程软元件之间的关联性及逻辑性。通过梯形图之间的逻辑关系，较容易理解程序的功能，但从程序设计的角度而言，因逻辑性较强，程往往较难编写，且程序的扩展

能力也比较弱。本设计喷泉控制系统的运行，从控制要求分析可以看出，其具有顺序控制的特点，即可以采用先做么、在做什么、然后在做什么的方式，一步来解决为此可以采用步进顺控指令来实现泉控制系统的运行。三菱FX2N系列的步进顺控指令STL的状态继电器的常开触点（称STL触点）的顺控区包括负载驱动、定转换条件和制定转换目标等三个功能.设计的顺序功能图如图14.2图

4—2所示:S0X0Y0T0T0Y3T1Y1T2Y4T3Y2T4图4—2顺序功能图喷泉的控制梯形图如图

所示

图4—3梯形

4.3表根据梯形图可得喷泉控制系统的步进顺控表表4-1指表

所示：LDM8002SETLDY0S0LDSET

T0K20LDT4SETY3

T1K20LDSETY1T2K20LD

SETY4T3K20LDSET

Y2T4K20LDANISETRET析PLC运行后，有特殊辅助继电器M8002产生一扫描周期的脉冲,序自动进入初始状态按下启动按钮后,喷工作指示灯Y0点亮,且系统2秒后进入S20状态，驱动定时器计时；2时间到后，进入下一通用状态S21，驱动Y3，中央喷水灯开始工作点亮；2时间到后，进入下一通用状态S22,驱动中央潜水泵开始工作喷水；2时间到后，进入下一通用状态S23,动Y4，围喷水灯开始工作点亮；2时间到后，进入下一通用状态S24，驱Y2外围潜水泵开始工作喷水,时间到后回到S20状态循环运行。

第五仿真结5。1系统按下启动按钮后喷泉系统工作指示灯一直，其仿真结果如图示:

所图5-1系统工指示仿真定时秒时间到后，中央喷水灯点亮，仿真果如图5-2所：图5-2中央喷灯仿定时2秒时间到后，中央潜水泵开始作喷水，仿真结果如图5—3所示:

图—3中央潜水泵真定时秒时间到后，外围喷水灯点亮，仿真果如图5-4所：图—4外围喷水灯仿定时秒时间到后，外围潜水泵开始工作喷,仿真结果如5—5所示：图—5外围潜水泵真2时间到后系统开始循环工作,央喷水灯点亮,真结果如图5-6所示：图5—6系统循环工作真

结

论在完成全部的程序硬件选择、软件设计、线安装和程序调试之后，该系统能够正常地完成工作。运用PLC来计喷泉的控制系统和进行系统仿真无论是从设计思路还是设计过程来说,都非常的方便,且调试管理简单明了，人们使用起来得心应手.通过这次设计实践,我掌握PLC的基本程方法，PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解.对理论的运用中，提高了我们的工程素质在没有做实践设计以前,我们对知道撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序与PLC中的时候，题出现了,不是不能运行，就