1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　在游人和居民經(jīng)常光顧的場所，如公園、廣場、旅游景點(diǎn)及一些知名建筑前，經(jīng)常會(huì)修建一些噴泉供人們休閑、觀賞。這些噴泉按一定的規(guī)律改變噴水式樣，如果再與五顏六色的燈光相配合，在和諧優(yōu)雅的音樂中，更使人心曠神怡，流連忘返。隨著可編程控制器在我國的迅速發(fā)展，對(duì)花式噴泉的控制要求也越來越高，使得越來越多的控制部分需要可編程控制器來實(shí)現(xiàn)。

2、使用PLC控制花式噴泉，具有使用方便，運(yùn)行可靠，控制程序設(shè)計(jì)簡單等優(yōu)點(diǎn)。用梯形圖方法編程，可以使設(shè)計(jì)思路清晰，編程簡便.若需要改變噴水花樣和噴水時(shí)間，設(shè)計(jì)方案不必作很大調(diào)整，只要把控制程序作相應(yīng)的修改，即可實(shí)現(xiàn)控制目的。本設(shè)計(jì)講述的是如何利用PLC控制噴泉噴水方式，產(chǎn)生各樣的樣式，并給出了花式噴泉的噴水花樣，選擇西門子的PLC作為控制器，分配了４種噴水花樣下PLC的I/O接口、設(shè)計(jì)了PLC的外部接線圖及控制梯形圖，同時(shí)用MCGS組態(tài)軟件

3、完成了花式噴泉系統(tǒng)人機(jī)界面的設(shè)計(jì)，通過人機(jī)屏面和西門子PLC之間的通訊，實(shí)現(xiàn)了小型噴泉系統(tǒng)基于PLC監(jiān)控。</p><p>　　關(guān)鍵詞: PLC，噴泉，控制系統(tǒng)，組態(tài)</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　The place which patronizes frequently in the tourist

4、 and there resident, before like the park, the square, the scenic site and some well-known constructions, will construct some eruptive fountains to supply the people leisure, watching frequently. These eruptive fountains

5、 according to certain rule change spraying of water model, if coordinates again with the colorful light, in with the harmonious graceful music, causes the human to be completely relaxed, forgets to return. As the rapid d

6、evelopme</p><p>　　Keywords: PLC，eruptive fountain，control system，Configuration</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　ABSTRACTII

7、</p><p><b>　　第1章 緒論5</b></p><p>　　1.1 課題研究背景5</p><p>　　1.2 課題設(shè)計(jì)目的和意義5</p><p>　　1.3 課題設(shè)計(jì)內(nèi)容6</p><p>　　第2章 系統(tǒng)控制方案的確定8</p><p>　

8、　2.1 花式噴泉的概述8</p><p>　　2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本步驟9</p><p>　　2.3 系統(tǒng)控制方案10</p><p>　　2.4 花式噴泉控制系統(tǒng)的原理圖12</p><p>　　2.4.1 多花樣噴泉設(shè)計(jì)原理12</p><p>　　2.4.2 多花樣噴泉設(shè)計(jì)原理圖13</p&g

9、t;<p>　　第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.1 可編程控制器（PLC）的選擇14</p><p>　　3.1.1 PLC概述14</p><p>　　3.1.2 PLC的選型14</p><p>　　3.2 開關(guān)量輸入模塊的選擇16</p><p>　　3.2.1 開關(guān)量

10、輸入模塊的選擇16</p><p>　　3.2.2 開關(guān)量輸出模塊的選擇16</p><p>　　3.3 水泵的選型17</p><p>　　3.4 噴頭的選擇18</p><p>　　3.4.1 噴頭的介紹18</p><p>　　3.4.2 各種噴頭的選擇19</p><p>　

11、　3.5 電磁閥的選型21</p><p>　　3.6 彩燈選型22</p><p>　　第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)24</p><p>　　4.1 I/O分配表24</p><p>　　4.2 I/O接線圖24</p><p>　　4.3 花式噴泉控制系統(tǒng)流程圖25</p><p>　

12、　4.3.1 花式噴泉控制系統(tǒng)操作說明25</p><p>　　4.3.2 花式噴泉控制系統(tǒng)的外部接線圖26</p><p>　　4.4 梯形圖設(shè)計(jì)26</p><p>　　4.5 組態(tài)監(jiān)控設(shè)計(jì)26</p><p>　　4.5.1 MCGS工控組態(tài)軟件的簡介26</p><p>　　4.5.2 制作工程畫面

13、27</p><p>　　4.5.3 變量的定義29</p><p>　　4.5.4 變量的連接31</p><p>　　4.5.5 程序運(yùn)行組態(tài)監(jiān)控33</p><p><b>　　結(jié) 論37</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)38</b></p

14、><p><b>　　致 謝39</b></p><p><b>　　附 錄40</b></p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　1.1 課題研究背景 </p><p>　　隨著城市化進(jìn)程的加速，花式噴泉可以在人們周圍隨處可

15、見。比如廣場，大廈，小區(qū)等。花式噴泉是人造小氣候，在炎熱的夏日可以起到增濕和降溫的作用；也為水體充氧，有利于水體增加自凈能力，起到防止水體黑臭的作用。人們經(jīng)?？吹絿娙匆欢ǖ囊?guī)律噴水,景色迷人; 花式噴泉運(yùn)行的靈活性是評(píng)價(jià)花式噴泉優(yōu)劣的關(guān)鍵，而這與花式噴泉的控制系統(tǒng)息息相關(guān)?；ㄊ絿娙梢愿鶕?jù)自己的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出各種各樣的花樣，加上燈光，能給人有種不錯(cuò)的視覺享受。傳統(tǒng)的噴泉控制采用單片機(jī)控制原理，通過可控硅作為功率開關(guān)元件，完成對(duì)潛水泵間歇

16、工作的控制，可實(shí)現(xiàn)各種花式的噴水，但是這種控制系統(tǒng)在實(shí)踐中存在以下缺點(diǎn)：由于可控硅承受過電壓、過電流的能力差，因而不能長時(shí)間運(yùn)行；需要配置較多的保護(hù)電路；程序的增減、修改和運(yùn)行監(jiān)視不靈活；抗干擾能力差；功率因數(shù)較低等。為有效解決上述問題，確保控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行，我們就可以采用PLC 控制。</p><p>　　1985年國際電子委員會(huì)（IEC）對(duì)PLC的定義如下：</p><p>　　PL

17、C是自動(dòng)控制技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)于一體的一種新型工業(yè)控制裝置，已躍居工業(yè)自動(dòng)化三大支柱（PLC、ROBOT、CAD/CAM）的首位?？删幊炭刂破鳎喎QPLC。它在集成電路、計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制設(shè)備。具有1.可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)；2.設(shè)計(jì)、安裝容易；3.維修工作量少；4.功能強(qiáng)、通用性好；5.開發(fā)周期短、成功率高；6.體積小、重量輕、功耗底等特點(diǎn)。具有功能強(qiáng)、可靠性高、配置靈活、使用方便以及體積小、重量輕等

18、優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化控制的各個(gè)領(lǐng)域，并已成為工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的支柱產(chǎn)品。與繼電——觸發(fā)器系統(tǒng)相比系統(tǒng)更加可靠；價(jià)格上能與繼電——接觸器控制系統(tǒng)競爭；易于在現(xiàn)場變更程序；便于使用、維修、維護(hù)；能直接推動(dòng)電磁閥、接觸器與之相當(dāng)?shù)膱?zhí)行機(jī)構(gòu)；能向中央執(zhí)行機(jī)構(gòu)。</p><p>　　因此，進(jìn)行花式噴泉的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可以推動(dòng)噴泉行業(yè)的發(fā)展，擴(kuò)大PLC在自動(dòng)控制領(lǐng)域的應(yīng)用，具有一定的經(jīng)濟(jì)和理論研究的價(jià)值。<

19、/p><p>　　1.2 課題設(shè)計(jì)目的和意義 </p><p>　　近年來我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，物質(zhì)生活水平的提高促使著人們迫切的追求更高的生活享受，于是大大小小的公園如雨后春筍般出現(xiàn)在新的城市規(guī)劃中，其中必然會(huì)修建一些噴泉供人們休閑、觀賞。這些噴泉按一定的規(guī)律改變噴水式樣，如果再與五顏六色的燈光相配合，在和諧優(yōu)雅的音樂中，更是令人心曠神怡，流連忘返。其中PLC控制的花式噴泉更是作為佼佼者，以

20、其簡單的操作方法和絢爛的視覺效果飽受人們的稱贊。而通過用PLC設(shè)計(jì)花式噴泉，熟悉掌握了PLC編程和程序調(diào)試方法。進(jìn)一步了解PLC的I/O連接。進(jìn)一步熟悉定時(shí)移位的編程指令的應(yīng)用，學(xué)習(xí)電氣可編程中的基本實(shí)驗(yàn)器件及PLC編程等的綜合應(yīng)用。鞏固和加深對(duì)PLC編程控制器的理解和應(yīng)用。掌握硬件實(shí)驗(yàn)裝置的方法。</p><p>　　1.3 課題設(shè)計(jì)內(nèi)容 </p><p>　　本設(shè)計(jì)將在以下幾個(gè)方面對(duì)

21、花式噴泉的控制系統(tǒng)進(jìn)行研究和論證。</p><p>　　（1）花式噴泉控制系統(tǒng)的組成</p><p>　　本設(shè)計(jì)的多花樣噴泉采用西門子編程軟件進(jìn)行PLC編程，利用PLC的工作原理，結(jié)合按鈕、開關(guān)、電源電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，將軟件和硬件有機(jī)地結(jié)合起來，使得系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)多花樣噴泉各種模式的變化以及控制。</p><p>　?。?）花式噴泉的控制任務(wù)和要求</p>

22、<p>　　本設(shè)計(jì)以花式噴泉為研究對(duì)象，采用PLC作為噴泉的控制器，對(duì)花樣噴泉控制系統(tǒng)總體功能進(jìn)行分析，提出對(duì)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(duì)控制方式進(jìn)行設(shè)計(jì)和程序的編寫。要求設(shè)計(jì)要求畫出本系統(tǒng)的控制系統(tǒng)框圖，硬件接線圖；對(duì)硬件部分進(jìn)行選型（包括PLC、各種傳感器及其外圍設(shè)備、數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器件等）；編寫和調(diào)試控制程序。</p><p>　　（3）花式噴泉的硬件系統(tǒng)的配置</p&

23、gt;<p>　　本課題選擇S7-200作為控制器，S7-200 PLC系統(tǒng)是緊湊型可編程控制器，它能夠滿足各種設(shè)備的自動(dòng)化控制需求。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制，應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛。德國SIMATIC （西門子）公司的S7-200PLC，具有以下優(yōu)點(diǎn)： 1、A/D、D/A轉(zhuǎn)換精度及轉(zhuǎn)換速度高，一個(gè)模擬量模塊帶3路A/D，1路D/A，A/D、D/A轉(zhuǎn)換速度高為125us，為保證系統(tǒng)的采樣、控制精度

24、及調(diào)節(jié)速度提供了基本的物理?xiàng)l件。其他廠家PLC的模擬量模塊的A/D、D/A轉(zhuǎn)換速度均為ms級(jí)，不具備必要條件，而且S7-200PLC的模擬量模塊的價(jià)格不過300人民幣，為同類最低，因此具有很好的性能價(jià)格比；2、CPU運(yùn)算速度快，0.37us/位，指令豐富：具有浮點(diǎn)運(yùn)算、指針運(yùn)算、中斷、通訊響應(yīng)、PID運(yùn)算、PWM脈沖輸出等功能，存儲(chǔ)容量大，充分適應(yīng)現(xiàn)代控制技術(shù)，如最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制、變結(jié)構(gòu)控制等控制算法的要求；3、輸入/輸出點(diǎn)多、響應(yīng)

25、快， 24輸入/16，每點(diǎn)可設(shè)置濾波參數(shù)，4個(gè)20KHz高速計(jì)數(shù)器，2個(gè)高速輸出口，適應(yīng)實(shí)時(shí)控制的要求；4、通訊組網(wǎng)能力強(qiáng)，配有2個(gè)232/485通訊口</p><p>　?。?）花式噴泉控制系統(tǒng)軟件MCGS的應(yīng)用2]</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中選用了目前運(yùn)用最多的plc編程語言梯形圖，梯形圖的編程能直觀明了的設(shè)計(jì)花式噴泉控制的要求，梯形圖的編寫運(yùn)用西門子STEP7編程軟件，此軟件支持

26、S7-200PLC，并且具有強(qiáng)大的診斷功能，能更快的查找出故障的原因，從而大大縮短了維修時(shí)間。組態(tài)軟件的選擇為MCGS，MCGS組態(tài)軟件可用于花式噴泉設(shè)計(jì)，MCGS全中文工業(yè)自動(dòng)化控制組態(tài)軟件是一套32位工控組態(tài)軟件。它的主要特點(diǎn)有：</p><p>　?、傺永m(xù)性和可擴(kuò)充性 </p><p>　　使用MCGS工控組態(tài)軟件開發(fā)的應(yīng)用程序，當(dāng)現(xiàn)場（包括硬件設(shè)備或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）或用戶需求發(fā)生改變時(shí)，

27、不需作很多修改而方便地完成軟件的更新和升級(jí)；</p><p>　　②封裝性（易學(xué)易用）</p><p>　　MCGS工控組態(tài)軟件所能完成的功能都用一種方便用戶使用的方法包裝起來，對(duì)于用戶，不需掌握太多的編程語言技術(shù)（甚至不需要編程技術(shù)），就能很好地完成一個(gè)復(fù)雜工程所要求的所有功能；</p><p><b>　?、弁ㄓ眯院涂蓴U(kuò)充性</b><

28、/p><p>　　每個(gè)用戶根據(jù)工程實(shí)際情況，利用MCGS工控組態(tài)軟件提供的底層設(shè)備（PLC、智能儀表、智能模塊、板卡、變頻器等）的設(shè)備驅(qū)動(dòng)、開放式的數(shù)據(jù)庫和畫面制作工具，就能完成一個(gè)具有動(dòng)畫效果、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)和曲線并存、具有網(wǎng)絡(luò)功能的工程，不受行業(yè)限制。</p><p>　　第2章 系統(tǒng)控制方案的確定</p><p>　　2.1 花式噴泉的概述 </

29、p><p>　　噴泉是一種將水或其他液體經(jīng)過一定壓力通過噴頭灑出來具有一定形狀的組合體，提供水壓的一般為水泵?，F(xiàn)代城市中的噴泉形式已十分豐富。隨著構(gòu)筑物的大小及水壓等的變化，噴泉或高或低、或珠或霧，精彩紛呈?？煞譃橐韵?種3]：</p><p><b>　?。?）普通噴泉</b></p><p>　　只有簡單的幾種固定水型及燈光，隨著電源的開閉而控

30、制噴泉的運(yùn)行、水型和燈光開關(guān)。一般為早期產(chǎn)品或只用于裝飾性噴泉時(shí)使用，其特點(diǎn)是 設(shè)計(jì)簡單，效果單一。</p><p><b>　?。?）普通程控噴泉</b></p><p>　　按照池中幾種噴嘴系統(tǒng)，在程序控制器中編制幾種控制程序，通過程控器發(fā)出控制信號(hào)控制低壓繼電器，再由繼電器控制水泵交流接觸器， 使水型及燈光有幾種交替的變化樣式，這種控制也可以用多路時(shí)間繼電器、同

31、步控制器、PLC 或帶有 PLC 功能人機(jī)界面替代。 普通噴泉造價(jià)低，檔次不高，效果也不盡令人滿意，此一般應(yīng)用于中小型噴泉。</p><p><b>　　（3）跳跳噴泉</b></p><p>　　又名光亮泉，是一種高科技水景藝術(shù)，水形似根根晶瑩透徹地冰柱，一條條、一串串飛向空中，輕舞飛揚(yáng)，不濺不散。如果是一對(duì)跳跳泉，可實(shí)現(xiàn)長對(duì)跳、中對(duì)跳、 短對(duì)跳、錯(cuò)位跳等，令人目不

32、暇接。如果安裝的個(gè)數(shù)多于兩個(gè)，編制程序后還可以增加追逐、跟蹤等功能。</p><p><b>　　（4）游戲噴泉 </b></p><p>　　游戲噴泉是一種互動(dòng)式噴泉，人們可以融入噴泉水景中進(jìn)行各種戲水活動(dòng)，如穿過由彩虹狀水型形成的隧道——彩虹飛渡；由水型形成的矩陣迷宮——迷宮泉；還 可以實(shí)現(xiàn)水炮打靶——靶泉；人在噴泉上走時(shí)突然冒出噴泉——水雷泉；池邊安裝受話器，用

33、吶喊聲音大小，來變頻控制噴泉水柱的高低——喊泉；以及用腳踩鋼琴鍵發(fā) 出音符的同時(shí)噴出高低對(duì)應(yīng)的水柱——琴音泉；通過觸摸改變水柱的顏色或水流方向、形態(tài)、產(chǎn)生水霧、氣泡甚至跳出彩球和獎(jiǎng)品等的各種噴泉，給人帶來輕松愉悅的 心情。游戲噴泉只根據(jù)游人的動(dòng)作發(fā)生反應(yīng)，這種反應(yīng)具有不確定性，因此增強(qiáng)了娛樂性和參與性的氛圍，給游人其樂無窮美好感受。</p><p><b>　?。?）水珍珠噴泉</b><

34、;/p><p>　　利用特殊音波將水變成球體的噴水裝置和全頻高速閃光燈的視覺殘像效果組成的產(chǎn)品：水珍珠可在1秒鐘內(nèi)連續(xù)噴出50-60顆大小的水珠，用專用全頻高速閃光燈 實(shí)現(xiàn)水珠懸浮在空中的動(dòng)人景象。這種全頻高速閃光燈和普通閃光燈不同，它可高速閃光，看起來與自然的室內(nèi)照明無兩樣。水珍珠與普通噴水不同，它不僅僅是單一 的空間裝飾，而且可在噴泉設(shè)施中利用水的視覺、觸覺效果，為人們提供藝術(shù)性和觀賞性。水珠大小、噴水形狀可據(jù)不

35、同用途安裝在不同的地方。</p><p><b>　　（6）跑泉</b></p><p>　　跑泉是在多個(gè)一線排列的噴嘴上，利用PLC的程序控制每個(gè)噴嘴上安裝的噴泉專用電磁閥（電磁閥開關(guān)速度達(dá) 10次/S— 20次/S），將10—20個(gè)噴嘴上的電磁閥 一起噴水，以 3—6個(gè)噴嘴為一組，當(dāng)后一組噴嘴開啟時(shí)前一組噴嘴關(guān)閉，快速循環(huán)運(yùn)行形成奔跑的動(dòng)態(tài)噴泉。利用程序還可以做成

36、跳動(dòng)波動(dòng)的噴泉，效果令人有振奮進(jìn)取的心情。</p><p><b>　　（7）搖擺泉</b></p><p>　　搖擺噴泉一般由搖擺機(jī)和對(duì)稱的兩組噴水管道及管道上多個(gè)噴嘴組成，搖擺機(jī)經(jīng)變頻調(diào)速后控制兩組管道轉(zhuǎn)動(dòng)，控制管道上噴出水柱的搖擺速度，形成如“ 鯤鵬展翅”、“光芒萬丈”等橫向、縱向、斜向、三三搖擺造型噴泉，令人像是置身于虛無縹緲的境界，有心曠神怡的感受。<

37、/p><p>　　在這個(gè)課題中我設(shè)計(jì)的是普通程控噴泉。</p><p>　　2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本步驟 </p><p>　　在花式噴泉控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中主要考慮以下幾點(diǎn)：</p><p>　　1、在滿足功能要求及保證可靠、維護(hù)方便的前提下,力爭最佳的性能價(jià)格比的情況下選擇PLC的型號(hào)。</p><p>　　2

38、、確定I/O設(shè)備。根據(jù)花式噴泉控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的輸入、輸出設(shè)備。常用的輸入設(shè)備有按鈕、選擇開關(guān)等，常用的輸出設(shè)備有指示燈等。</p><p>　　3、分配I/O點(diǎn)，分配PLC的輸入輸出點(diǎn)，編制出輸入輸出分配表或輸入輸出端子 的接線圖。</p><p>　　4、設(shè)計(jì)花式噴泉系統(tǒng)的梯形圖程序，根據(jù)工作要求設(shè)計(jì)出周密完整的梯形圖（6）程序，這是整個(gè)花式噴泉系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心工作。&l

39、t;/p><p>　　5、根據(jù)要實(shí)現(xiàn)的花式噴泉的樣式繪制MCGS監(jiān)控界面圖。</p><p>　　6、將程序輸入PLC進(jìn)行軟件測試，查找錯(cuò)誤，使系統(tǒng)程序更加完善，然后再進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行調(diào)試。</p><p>　　2.3 系統(tǒng)控制方案</p><p>　　花式噴泉系統(tǒng)的控制要求如下：</p><p>　　1、按下啟動(dòng)按鈕，噴泉

40、裝置開始工作，按下停止按鈕，噴泉控制裝置停止工作。 </p><p>　　2、噴泉工作方式由花樣選擇開關(guān)和單步開關(guān)決定。 </p><p>　　3、當(dāng)單步開關(guān)在單步位置時(shí)，噴泉只能按照花樣選擇開關(guān)設(shè)定的方式，運(yùn)行一個(gè)循環(huán)，否則就連續(xù)循環(huán)下去。 </p><p>　　4、花樣選擇開關(guān)用于選擇噴泉的噴水花樣，現(xiàn)考慮四種噴水花樣。 </p><p&g

41、t;<b>　　①花樣1</b></p><p>　　按下啟動(dòng)按鈕后，4號(hào)噴頭噴水，延時(shí)2秒后，3號(hào)噴頭噴水，在延時(shí)2秒后，2號(hào)噴頭噴水，再延時(shí)2S，1號(hào)噴水。15秒后，如果為單步工作方式，則停下來，否則繼續(xù)循環(huán)下去。如圖2.1：</p><p><b>　　圖2.1 花樣1</b></p><p><b>　　

42、②花樣2 </b></p><p>　　按下啟動(dòng)按鈕后，1號(hào)噴頭噴水，延時(shí)2秒后，2號(hào)噴頭噴水，再延時(shí)2秒后，3號(hào)噴頭噴水，有延時(shí)2秒后，4號(hào)噴頭噴水。30秒后，如果為單步工作方式，則停下來，否則繼續(xù)循環(huán)下去。如圖2.2</p><p><b>　　圖2.2 花樣2</b></p><p><b>　?、刍?</b

43、></p><p>　　按下啟動(dòng)按鈕后，1號(hào)、3號(hào)噴頭同時(shí)噴水，延時(shí)3秒后，2號(hào)、4號(hào)噴頭噴水，1號(hào)、3號(hào)噴頭停止噴水。如此交替15秒后，4組噴頭全噴水，30秒后，如果為單步工作方式，則停下來，否則繼續(xù)循環(huán)下去。如圖2.3：</p><p>　　圖2.3 花樣3 </p><p><b>　?、芑? </b></p>&

44、lt;p>　　按下啟動(dòng)按鈕后，1→2→3→4按順序延時(shí)2s噴水，然后一起噴水30s后，1、2、3和4號(hào)水管分別延時(shí)2s停水，再等待1s，由4→3→2→1反序分別延時(shí)2s噴水，然后再一起噴水30s為一個(gè)循環(huán)。如果為單步工作方式，則停下來，否則繼續(xù)循環(huán)下去。如圖2.4：</p><p><b>　　圖2.4 花樣4</b></p><p>　　無論在什么工作方式，按

45、下停止按鈕后，噴水池將停止運(yùn)行。</p><p>　　2.4花式噴泉控制系統(tǒng)的原理圖</p><p>　　2.4.1 多花樣噴泉設(shè)計(jì)原理4]</p><p>　　噴泉控制系統(tǒng)由啟動(dòng)控制程序、位移脈沖控制程序、位移及復(fù)位控制程序、驅(qū)動(dòng)控制程序組成。通過位移脈沖控制程序?qū)崿F(xiàn)子元件中的內(nèi)容在存儲(chǔ)器間的移動(dòng)，通過復(fù)位控制程序?qū)崿F(xiàn)噴泉花樣的循環(huán)，通過驅(qū)動(dòng)控制程序?qū)崿F(xiàn)噴泉的噴射

46、。</p><p>　　2.4.2 多花樣噴泉設(shè)計(jì)原理圖</p><p>　　圖2.5 花樣噴泉設(shè)計(jì)原理圖</p><p>　　圖2.6花樣噴泉控制PLC接線圖</p><p>　　第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 可編程控制器（PLC）的選擇</p><p>　　3.1.1 P

47、LC概述</p><p>　　可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC），它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。本課題中用PLC作為它的簡稱。PLC是用于工業(yè)現(xiàn)場的電控制器。它源于繼電器控制技術(shù)，但基于電子計(jì)算機(jī)。它通過運(yùn)行存儲(chǔ)在其內(nèi)存中的程序

48、，把經(jīng)輸入電路的物理過程得到的輸入信息，變換為所要求的輸出信息，進(jìn)而再通過輸出電路的物理過程去實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載的控制。PLC有豐富的指令系統(tǒng)，有各種各樣的I/O接口、通信接口，有大容量的內(nèi)存，有可靠的自身監(jiān)控系統(tǒng)，因而具有以下基本的功能5]：</p><p>　?。?）邏輯處理功能；</p><p>　?。?）數(shù)據(jù)運(yùn)算功能；</p><p>　?。?）準(zhǔn)確定時(shí)功能；<

49、;/p><p>　?。?）高速計(jì)數(shù)功能；</p><p>　?。?）中斷處理（可以實(shí)現(xiàn)各種內(nèi)部中斷）功能；</p><p>　　（6）程序與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能；</p><p>　　（7）聯(lián)網(wǎng)通信功能；</p><p>　　（8）自檢測、自診斷功能。</p><p>　　可以說，凡普通小型計(jì)算機(jī)能實(shí)現(xiàn)的功

50、能，PLC幾乎也都可以做到。</p><p>　　3.1.2 PLC的選型</p><p>　　PLC產(chǎn)品的種類繁多。PLC的型號(hào)不同,對(duì)應(yīng)著其結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價(jià)格等均各不相同,適用的場合也各有側(cè)重。因此,合理選用PLC，對(duì)于提高PLC控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有著重要意義。 </p><p><b>　　PLC機(jī)型的選擇：</

51、b></p><p>　　PLC的選擇主要應(yīng)從PLC 的機(jī)型、容量、I/O模塊、電源模塊、特殊功能模塊、通信聯(lián)網(wǎng)能力等方面加以綜合考慮。PLC機(jī)型選擇的基本原則是在滿足功能要求及保證可靠、維護(hù)方便的前提下，力爭最佳的性能價(jià)格比。選擇時(shí)應(yīng)主要考慮到合理的結(jié)構(gòu)型式，安裝方式的選擇，相應(yīng)的功能要求，響應(yīng)速度要求，系統(tǒng)可靠性的要求，機(jī)型盡量統(tǒng)一等因素。</p><p>　　(1)合理的結(jié)構(gòu)型

52、式</p><p>　　PLC主要有整體式和模塊式兩種結(jié)構(gòu)型式。</p><p>　　整體式PLC的每一個(gè)I/O點(diǎn)的平均價(jià)格比模塊式的便宜,且體積相對(duì)較小，一般用于系統(tǒng)工藝過程較為固定的小型控制系統(tǒng)中；而模塊式PLC的功能擴(kuò)展靈活方便，I/O點(diǎn)數(shù)、輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)的比例、I/O模塊的種類等方面選擇余地大，且維修方便，一般于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)。</p><p>　　(

53、2)安裝方式的選擇</p><p>　　PLC系統(tǒng)的安裝方式分為集中式、遠(yuǎn)程I/O式以及多臺(tái)PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式。</p><p>　　集中式不需要設(shè)置驅(qū)動(dòng)遠(yuǎn)程I/O硬件，系統(tǒng)反應(yīng)快、成本低；遠(yuǎn)程I/O式適用于大型系統(tǒng)，系統(tǒng)的裝置分布范圍很廣，遠(yuǎn)程I/O可以分散安裝在現(xiàn)場裝置附近，連線短，但需要增設(shè)驅(qū)動(dòng)器和遠(yuǎn)程I/O電源；多臺(tái)PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式適用于多臺(tái)設(shè)備分別獨(dú)立控制，又要相互聯(lián)系的場合，

54、可以選用小型PLC,但必須要附加通訊模塊。</p><p>　　(3)相應(yīng)的功能要求</p><p>　　一般小型(低檔)PLC具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能,對(duì)于只需要開關(guān)量控制的設(shè)備都可滿足。對(duì)于以開關(guān)量控制為主,帶少量模擬量控制的系統(tǒng)，可選用能帶A/D和D/A轉(zhuǎn)換單元，具有加減算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能的增強(qiáng)型低檔PLC。</p><p>　　對(duì)于控制較復(fù)雜,要求

55、實(shí)現(xiàn)PID運(yùn)算 、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等功能，可視控制規(guī)模大小及復(fù)雜程度，選用中檔或高檔PLC。但是中、高檔PLC價(jià)格較貴,一般用于大規(guī)模過程控制和集散控制系統(tǒng)等場合。</p><p><b>　　(4)響應(yīng)速度要求</b></p><p>　　PLC是為工業(yè)自動(dòng)化設(shè)計(jì)的通用控制器，不同檔次PLC的響應(yīng)速度一般都能滿足其應(yīng)用范圍內(nèi)的需要。如果要跨范圍使用PLC，或者某些

56、功能或信號(hào)有特殊的速度要求時(shí)，則應(yīng)該慎重考慮PLC的響應(yīng)速度，可選用具有高速I/O處理功能的PLC，或選用具有快速響應(yīng)模塊和中斷輸入模塊的PLC等。</p><p>　　(5)系統(tǒng)可靠性的要求</p><p>　　對(duì)于一般系統(tǒng)PLC的可靠性均能滿足。對(duì)可靠性要求很高的系統(tǒng),應(yīng)考慮是否采用冗余系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)。</p><p><b>　　(6)機(jī)型盡量統(tǒng)一

57、</b></p><p>　　一個(gè)企業(yè)應(yīng)盡量做到PLC的機(jī)型統(tǒng)一。主要考慮到以下三方面問題：</p><p>　　機(jī)型統(tǒng)一，其模塊可互為備用，便于備品備件的采購和管理。</p><p>　　機(jī)型統(tǒng)一，其功能和使用方法類似，有利于技術(shù)力量的培訓(xùn)和技術(shù)水平的提高。</p><p>　　機(jī)型統(tǒng)一，其外部設(shè)備通用，資源可共享，易于聯(lián)網(wǎng)通信

58、，配上位計(jì)算機(jī)后易于形成一個(gè)多級(jí)分布式控制系統(tǒng)。</p><p>　　綜上，為了保證系統(tǒng)的實(shí)用性、可靠性，故本次設(shè)計(jì)選用西門子S7-200CPU266主機(jī)增加到40個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)。最大擴(kuò)至24個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬I/O點(diǎn)。</p><p>　　I/O模塊的型號(hào)和數(shù)量每一塊的點(diǎn)數(shù)可分為4、8、16、32和64點(diǎn)。依照設(shè)計(jì)要求需要，選用6ES72162AD230XB8CPU226,

59、DC PS, 24DE DC/16DA DC-CN2331.84型。</p><p>　　3.2 開關(guān)量輸入模塊的選擇 </p><p>　　3.2.1 開關(guān)量輸入模塊的選擇</p><p>　　開關(guān)量輸入模塊是用來接收現(xiàn)場輸入設(shè)6]備的開關(guān)信號(hào)，將信號(hào)轉(zhuǎn)換為PLC內(nèi)部接受的低電壓信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)PLC內(nèi)、外信號(hào)的電氣隔離。</p><p>　　

60、開關(guān)量輸入模塊有直流輸入、交流輸入和交流／直流輸入三種類型。選擇時(shí)主要根據(jù)現(xiàn)場輸入信號(hào)和周圍環(huán)境因素等。直流輸入模塊的延遲時(shí)間較短，還可以直接與接近開關(guān)、光電開關(guān)等電子輸入設(shè)備連接；交流輸入模塊可靠性好，適合于有油霧、粉塵的惡劣環(huán)境下使用。 </p><p>　　開關(guān)量輸入模塊的輸入信號(hào)的電壓等級(jí)有：直流5V、12V、24V、48V、60V等；交流110V、220V等。選擇時(shí)主要根據(jù)現(xiàn)場輸入設(shè)備與輸入模塊之間的距

61、離來考慮。一般5V、12V、24V用于傳輸距離較近場合，如5V輸入模塊最遠(yuǎn)不得超過10米。距離較遠(yuǎn)的應(yīng)選用輸入電壓等級(jí)較高的模塊。</p><p>　　開關(guān)量輸入模塊主要有匯點(diǎn)式和分組式兩種接線方式，即匯點(diǎn)式和分組式。匯點(diǎn)式的開關(guān)量輸入模塊所有輸入點(diǎn)共用一個(gè)公共端（COM）；而分組式的開關(guān)量輸入模塊是將輸入點(diǎn)分成若干組，每一組（幾個(gè)輸入點(diǎn)）有一個(gè)公共端，各組之間是分隔的。分組式的開關(guān)量輸入模塊價(jià)格較匯點(diǎn)式的高，如

62、果輸入信號(hào)之間不需要分隔，一般選用匯點(diǎn)式的。</p><p>　　對(duì)于選用高密度的輸入模塊(如32點(diǎn)、48點(diǎn)等)，應(yīng)考慮該模塊同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)一般不要超過輸入點(diǎn)數(shù)的60％。</p><p>　　為了提高系統(tǒng)的可靠性，必須考慮輸入門檻電平的大小。門檻電平越高，抗干擾能力越強(qiáng)，傳輸距離也越遠(yuǎn)，具體可參閱PLC說明書。</p><p>　　3.2.2 開關(guān)量輸出模塊的選擇&

63、lt;/p><p>　　開關(guān)量輸出模塊是將PLC7]內(nèi)部低電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)外部輸出設(shè)備的開關(guān)信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)PLC內(nèi)外信號(hào)的電氣隔離。</p><p>　　開關(guān)量輸出模塊有繼電器輸出、晶閘管輸出和晶體管輸出三種方式。</p><p>　　繼電器輸出的價(jià)格便宜，既可以用于驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載，又可用于直流負(fù)載，而且適用的電壓大小范圍較寬、導(dǎo)通壓降小，同時(shí)承受瞬時(shí)過電壓和過電流的能力

64、較強(qiáng)，但其屬于有觸點(diǎn)元件，動(dòng)作速度較慢（驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載時(shí)，觸點(diǎn)動(dòng)作頻率不得超過1HZ）、壽命較短、可靠性較差，只能適用于不頻繁通斷的場合。</p><p>　　對(duì)于頻繁通斷的負(fù)載，應(yīng)該選用晶閘管輸出或晶體管輸出，它們屬于無觸點(diǎn)元件。但晶閘管輸出只能用于交流負(fù)載，而晶體管輸出只能用于直流負(fù)載。</p><p>　　開關(guān)量輸出模塊主要有分組式和分隔式兩種接線方式。 </p><

65、;p>　　分組式輸出是幾個(gè)輸出點(diǎn)為一組，一組有一個(gè)公共端，各組之間是分隔的，可分別用于驅(qū)動(dòng)不同電源的外部輸出設(shè)備；分隔式輸出是每一個(gè)輸出點(diǎn)就有一個(gè)公共端，各輸出點(diǎn)之間相互隔離。選擇時(shí)主要根據(jù)PLC輸出設(shè)備的電源類型和電壓等級(jí)的多少而定。一般整體式PLC既有分組式輸出，也有分隔式輸出。</p><p>　　開關(guān)量輸出模塊的輸出電流(驅(qū)動(dòng)能力)必須大于PLC外接輸出設(shè)備的額定電流。用戶應(yīng)根據(jù)實(shí)際輸出設(shè)備的電流大

66、小來選擇輸出模塊的輸出電流。如果實(shí)際輸出設(shè)備的電流較大，輸出模塊無法直接驅(qū)動(dòng)，可增加中間放大環(huán)節(jié)。</p><p>　　選擇開關(guān)量輸出模塊時(shí)，還應(yīng)考慮能同時(shí)接通的輸出點(diǎn)數(shù)量。同時(shí)接通輸出設(shè)備的累計(jì)電流值必須小于公共端所允許通過的電流值，如一個(gè)220V／2A的８點(diǎn)輸出模塊，每個(gè)輸出點(diǎn)可承受2A的電流，但輸出公共端允許通過的電流并不是16A(8×2A)，通常要比此值小得多。一般來講，同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)不要超出同

67、一公共端輸出點(diǎn)數(shù)的60％。</p><p>　　開關(guān)量輸出模塊的技術(shù)指標(biāo)，它與不同的負(fù)載類型密切相關(guān)，特別是輸出的最大電流。另外，晶閘管的最大輸出電流隨環(huán)境溫度升高會(huì)降低，在實(shí)際使用中也應(yīng)注意。</p><p><b>　　3.3 水泵的選型</b></p><p>　　泵是一種面大量廣通用型號(hào)機(jī)械設(shè)備，它廣泛地應(yīng)用于石油、化工、電力、冶金、礦

68、山、選船、輕工、農(nóng)業(yè)、民用和國防各部門，在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位。泵的電能消耗起了積極作用。但是目前在國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域中，由于選型不合理，許多的泵處于不合理運(yùn)行狀況，運(yùn)行效率低，浪費(fèi)了大量能量。還有的泵由于選型不合理，根本不能使用，或者使用維修成本增加，經(jīng)濟(jì)效益低。由此可見，合理選泵對(duì)節(jié)約能源同樣具有重要意義。所謂合理選泵，就是要綜合考慮泵機(jī)組和泵站的投資和運(yùn)行費(fèi)用等綜合性的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，使之符合經(jīng)濟(jì)、安全、適用的原則。具體來說，有以

69、下幾個(gè)方面：必須滿足使用流量和揚(yáng)程的要求，即要求泵的運(yùn)行工次點(diǎn)經(jīng)常保持在高效間運(yùn)行，這樣既能剩動(dòng)力又不易損壞。所選擇的水泵既要體積小、重量輕、造價(jià)便宜，又要具有良好的特性和較高的效率。具有良好的抗氣蝕性能，這樣既能減小泵房的開挖深度，又不使水泵發(fā)生氣蝕，運(yùn)行平衡、壽命長。</p><p>　　現(xiàn)在噴泉常用的潛水泵有QS、QY、QX、、QJ等系列。</p><p>　　QS系列潛水泵體積小、

70、性能可靠，機(jī)泵一體、潛入水中運(yùn)行主要優(yōu)越性是：運(yùn)行可靠、經(jīng)久耐用、使用方便、功率大、故障少，維修費(fèi)用低等。流量：10-250（m3/h）。楊程：5-140（m）。</p><p>　　QY系列潛水泵QY型潛水電泵由電動(dòng)機(jī)、水泵和密封三部分組成。電泵的上端，多為離心式水泵；下端為三相鼠籠立式異部電動(dòng)機(jī)。電機(jī)全部采用優(yōu)質(zhì)整圓硅鋼片，效率高，耗電少潛水深度不超過5米水溫不超過+40℃。流量：10-300（m3/h）。楊

71、程：4-110（m）。</p><p>　　QX系列潛水泵工程潛水泵泵電一體，結(jié)構(gòu)緊湊，非常適合于基建及礦山的搬運(yùn)和安裝無需引水，使用簡便雙端密封，電器保護(hù)設(shè)計(jì)合理、性能優(yōu)良、幾無噪音。流量：5-20（m3/h）。楊程：20-60（m）</p><p>　　QJ系列潛水泵電機(jī)與水泵直聯(lián)，機(jī)組全部潛入水中工作，具有結(jié)構(gòu)緊湊、安裝、維護(hù)方便、體積小、重量輕、高效節(jié)能等特點(diǎn)。 工作條件1、工作介

72、質(zhì)為清水或化學(xué)性質(zhì)類似于清水的液體。額定揚(yáng)程：150米額定流量：10立方米/小時(shí)。</p><p>　　從該噴泉所需的揚(yáng)程、流量、水質(zhì)、價(jià)格等方面考慮該噴泉選擇QS系列的潛水泵，如圖3.1所示。</p><p>　　圖3.1 QS系列潛水泵</p><p><b>　　3.4 噴頭的選擇</b></p><p>　　3

73、.4.1 噴頭的介紹</p><p>　　噴泉噴頭也稱噴泉噴嘴全部采用銅或不銹鋼制作，這樣具有黃金的色彩或銀光閃閃，噴頭顯得豪華氣派。其工藝精巧美觀，結(jié)構(gòu)合理，性能高效節(jié)能。其中常用的有：可調(diào)直流噴頭、半球形噴頭、樹冰形噴頭、禮花噴頭、涌泉噴頭、加氣噴頭、直上噴頭等產(chǎn)品系列。</p><p>　　3.4.2 各種噴頭的選擇</p><p>　　(1) A組噴頭的選擇

74、</p><p>　　A組位于中間位置，需要噴出雄壯并且噴射高度高得水柱，所以A組噴頭選擇直上噴頭。</p><p>　　直上噴頭是在同一個(gè)配水室上安裝多角度直射噴嘴，這些噴嘴規(guī)格相同時(shí)，噴出的水姿雄壯筆直、粗狂美觀；這些噴嘴規(guī)格不完全相同時(shí)，大小噴嘴布設(shè)得當(dāng)，噴出的水姿粗壯有力、層次分明、主題突出、是大型噴泉中心必備的主要噴頭。該噴頭也叫中心噴頭?？烧{(diào)節(jié)射流的方向。噴頭材質(zhì)：鑄銅、不銹鋼

75、，如圖3.2所示。</p><p>　　圖3.2 直上噴頭實(shí)物圖及安裝簡圖</p><p>　　(2) B組噴頭的選擇</p><p>　　B組位于第二層的位置，所噴出的水柱應(yīng)該比A組所噴出的水柱稍細(xì)比A組所噴的水柱要低。所以我B組選擇可調(diào)直流噴頭。</p><p>　　可調(diào)節(jié)直流噴頭在各種場合的噴水池中廣泛應(yīng)用，并是音樂噴泉的必備噴頭，這

76、種噴頭裝有球形接頭，可沿垂直方向向15度進(jìn)行調(diào)節(jié)。可調(diào)直流噴頭可組合各種不同形狀的噴射果，射流的高低和角度的變化，可根據(jù)水池形狀大小決定。噴頭材質(zhì)：鑄銅、不銹鋼，如圖3.3所示。</p><p>　　圖3.3 可調(diào)直流噴頭實(shí)物圖及安裝簡圖</p><p>　　(3) C組噴頭的選擇</p><p>　　C組噴頭應(yīng)該比B組噴頭噴射高度略低比D組略高，所噴水柱比B組水

77、柱略粗壯、挺拔。所以C組噴頭選擇樹冰形噴頭。</p><p>　　樹冰形噴頭噴水時(shí)外觀效果龐大豐滿，粗壯挺拔，抗風(fēng)力較強(qiáng)。噴頭安裝在導(dǎo)流筒上端與水面齊平，噴水時(shí)能將池水帶出，形成粗大壯觀的水柱。噴頭材質(zhì)：鑄銅、不銹鋼，如圖3.4所示。</p><p>　　圖3.4 樹冰形噴頭實(shí)物圖及安裝簡圖</p><p>　　(4) D組噴頭的選擇</p><

78、;p>　　D組位于該噴泉的最外側(cè)，水柱所噴高度應(yīng)該最低，水量應(yīng)該較大，擇所噴水柱比較靈動(dòng)。所以選擇涌泉噴頭。</p><p>　　涌泉噴頭也是加氣噴頭的一種，又稱鼓泡噴頭、珍珠噴頭。噴水時(shí)能將氣吸入，使水姿形成充滿空氣的白色水丘，水沫輕濺，古樸靈動(dòng)。</p><p>　　加氣噴頭用射流泵的原理，噴水時(shí)將空氣吸入，以少量的水產(chǎn)生豐滿的射流，噴出的水柱呈白色不透明狀，反光效果好。噴頭材質(zhì)

79、：鑄銅、不銹鋼，如圖3.5所示。</p><p>　　圖3.5 涌泉噴頭實(shí)物圖及安裝簡圖</p><p>　　3.5 電磁閥的選型</p><p>　　電磁閥里有密閉的腔，在的不同位置開有通孔，每個(gè)孔都通向不同的水管，腔中間是閥，兩面是兩塊電磁鐵，哪面的磁鐵線圈通電閥體就會(huì)被吸引到哪邊，通過控制閥體的移動(dòng)來檔住或漏出不同的排水的孔，而進(jìn)水孔是常開的，液壓水就會(huì)進(jìn)入

80、不同的排水管，然后通過水的壓力來推動(dòng)水剛的活塞，活塞又帶動(dòng)活塞桿，活塞竿帶動(dòng)機(jī)械裝置動(dòng)。這樣通過控制電磁鐵的電流就控制了機(jī)械運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　現(xiàn)在常用的電磁閥的有：球閥、蝶閥、閘閥、止回閥、水下液壓閥、水下電磁閥、 水下數(shù)控閥等。電磁閥在選型時(shí)的注意事項(xiàng)：</p><p>　　一、適用性。根據(jù)持續(xù)工作時(shí)間長短來選擇：常閉、常開、或可持續(xù)通電 ，當(dāng)電磁閥需要長時(shí)間開啟，并且持續(xù)的時(shí)

81、間多余關(guān)閉的時(shí)間應(yīng)選用常開型。 要是開啟的時(shí)間短或開和關(guān)的時(shí)間不多時(shí)，則優(yōu)先選用常閉型。 但是有些用于安全保護(hù)的工況，如爐窯火焰監(jiān)測、鍋爐加溫系統(tǒng)，則不能選常開時(shí)，應(yīng)選用可持續(xù)長期通電型。</p><p>　　電磁閥在選擇時(shí)要注意：管路中的流體必須和選用的電磁閥系列型號(hào)中標(biāo)定的介質(zhì)一致。流體的溫度必須小于選用電磁閥的標(biāo)定溫度。電磁閥允許液體粘度一般在20CST以下，大于20CST應(yīng)注明。工作壓差，管路最高壓差在小

82、于0.04MPa時(shí)應(yīng)選用如ZS,2W,ZQDF,ZCM系列等直動(dòng)式和分步直動(dòng)式；最低工作壓差大于0.04MPa時(shí)可選用先導(dǎo)式（壓差式）電磁閥；最高工作壓差應(yīng)小于電磁閥的最大標(biāo)定壓力；一般電磁閥都是單向工作，因此要注意是否有反壓差，如有安裝止回閥。 流體清潔度不高時(shí)應(yīng)在電磁閥前安裝過濾器，一般電磁閥對(duì)介質(zhì)要求清潔度要好。注意流量孔徑和接管口徑；電磁閥一般只有開關(guān)兩位控制；條件允許請安裝旁路管，便于維修；有水錘現(xiàn)象時(shí)要定制電磁閥的開閉時(shí)間調(diào)

83、節(jié)。注意環(huán)境溫度對(duì)電磁閥的影響。</p><p>　　電源電流和消耗功率應(yīng)根據(jù)輸出容量選取，電源電壓一般允許±10%左右，必須注意交流起動(dòng)時(shí)VA值較高。</p><p>　　二、可靠性。電磁閥分為常閉和常開二種；一般選用常閉型，通電打開，斷電關(guān)閉；但在開啟時(shí)間很長關(guān)閉時(shí)很短時(shí)要選用常開型了。壽命試驗(yàn)，工廠一般屬于型式試驗(yàn)項(xiàng)目，確切地說我國還沒有電磁閥的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，因此選用電磁閥廠家

84、時(shí)慎重。動(dòng)作時(shí)間很短頻率較高時(shí)一般選取直動(dòng)式，大口徑選用快速系列。</p><p>　　三、安全性。一般電磁閥不防水，在條件不允許時(shí)請選用防水型，工廠可以定做。電磁閥的最高標(biāo)定公稱壓力一定要超過管路內(nèi)的最高壓力，否則使用壽命會(huì)縮短或產(chǎn)生其它意外情況。有腐蝕性液體的應(yīng)選用全不銹鋼型，強(qiáng)腐蝕性流體宜選用塑料王（SLF）電磁閥。</p><p>　　四、經(jīng)濟(jì)性。有很多電磁閥可以通用，但在能滿足以

85、上三點(diǎn)的基礎(chǔ)上應(yīng)選用最經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品。</p><p>　　圖3.6 水用電磁閥</p><p><b>　　3.6 彩燈選型</b></p><p>　　彩燈，又名花燈，是我國普遍流行的傳統(tǒng)的民間的綜合性的工藝品。彩燈藝術(shù)也就是燈的綜合性的裝飾藝術(shù)。彩燈的產(chǎn)生，是從人類運(yùn)用火、發(fā)明燈、制造燈具等發(fā)展而來的。隨著人們審美觀的變化，彩燈藝術(shù)得到了更

86、大的發(fā)展，特別是隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，彩燈藝術(shù)更是花樣翻新，奇招頻出，傳統(tǒng)的制燈工藝和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)緊密結(jié)合，將電子、建筑、機(jī)械、遙控、聲學(xué)、光導(dǎo)纖維等新技術(shù)、新工藝用于彩燈的設(shè)計(jì)制作，把形、色、光、聲、動(dòng)相結(jié)合，思想性、知識(shí)性、趣味性、藝術(shù)性得到了完美的統(tǒng)一。</p><p>　　用于噴泉中的彩燈，無論它的性能還是它的各方面的參數(shù)，都有特別的要求。首先性能要求它要耐用，因?yàn)閲娙薀粢话愣际前惭b埋在地下的，地下的

87、周圍環(huán)境和地上迥然不同，這對(duì)彩燈的穩(wěn)定性要求很高，又因?yàn)樗锹裨诘叵?，安裝拆卸時(shí)很麻煩，故不能故障頻發(fā)，影響噴泉的整體觀賞性；另外，對(duì)于彩燈顏色的要求也決定了噴泉的觀賞性，它的發(fā)光強(qiáng)度要至少滲透到水柱的2／3高度。圖3.7所示為噴泉的水下彩燈：</p><p>　　圖3.7 噴泉彩燈</p><p>　　該噴泉用四組彩燈分別為紅，綠，黃，藍(lán)。從里到外分別對(duì)應(yīng)A處用紅色的彩燈，B處為綠色的

88、彩燈，C處為黃色彩燈，D處為藍(lán)色彩燈。因?yàn)閲娙貌薀舳际前惭b在水下所以對(duì)光線的要求高，對(duì)安全性能的要求也要很高，同時(shí)對(duì)使用壽命要求要長。LED水下燈能夠達(dá)到上述的要求，因此本設(shè)計(jì)選擇AC 220V LED水下燈，如圖3.8所示。</p><p>　　圖3.8 LED水下燈</p><p>　　第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 I/O分配表<

89、/p><p>　　根據(jù)題目的要求，設(shè)置下表所示的I/O分配表。其中I0.7是用來控制總的運(yùn)行的，I0.7有效，則處于斷電狀態(tài)，其他按鍵都無效。SB1和SB2分別為運(yùn)行過程中的啟動(dòng)和停止開關(guān)。四個(gè)噴頭分別用四盞燈表示，燈亮表示該噴頭在噴水，燈滅表示停止。噴泉的樣式由SA1到SA4這四個(gè)開關(guān)選擇。</p><p>　　該系統(tǒng)的輸入、輸出信號(hào)分配表如表4.1所示。</p><p&

90、gt;　　表4.1 I/O分配表</p><p>　　4.2 I/O接線圖</p><p>　　花式噴泉控制系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室模擬中的I/O接線圖如圖4.1所示。</p><p><b>　　.</b></p><p>　　4.1 I/O接線圖</p><p>　　4.3 花式噴泉控制系統(tǒng)流程圖&l

91、t;/p><p>　　系統(tǒng)的流程圖如下圖所示。</p><p><b>　　圖4.2系統(tǒng)流程圖</b></p><p>　　4.3.1 花式噴泉控制系統(tǒng)操作說明</p><p>　　(1)水池控制電源開關(guān)接通后，工作方式由“選擇開關(guān)”和“單步/連續(xù)”開關(guān)來決定。</p><p>　?。?）“單步/連續(xù)

92、”開關(guān)在單步位置時(shí)，噴水池只運(yùn)行一個(gè)循環(huán)；在連續(xù)位置時(shí)，噴水池反復(fù)循環(huán)運(yùn)行。按下啟動(dòng)按鈕，噴水裝置即開始工作。按下停止按鈕，則停止噴水。</p><p>　　當(dāng)按動(dòng)啟動(dòng)按鈕時(shí)程序自動(dòng)進(jìn)入S0.1運(yùn)行，程序運(yùn)行到最后時(shí)自行判斷是單步或連續(xù)，就進(jìn)入下一個(gè)環(huán)節(jié)。</p><p>　　4.3.2 花式噴泉控制系統(tǒng)的外部接線圖</p><p>　　根據(jù)PLC I/O資源分配表

93、，可畫出系統(tǒng)外部接線如圖4.3：</p><p>　　圖4.3 外部接線圖</p><p>　　4.4 梯形圖設(shè)計(jì) </p><p>　　本系統(tǒng)PLC程序的編制采用梯形圖語言，編程軟件為STEP 7。該軟件能夠完成制作程序、對(duì)可編程控制器CPU的寫入/讀出、監(jiān)控程序運(yùn)行、調(diào)試程序、PLC錯(cuò)誤診斷等一系列功能，程序見附錄。</p><p>　　

94、4.5 組態(tài)監(jiān)控設(shè)計(jì) </p><p>　　4.5.1 MCGS工控組態(tài)軟件的簡介 </p><p>　　計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，為工業(yè)自動(dòng)化開辟了廣闊的發(fā)展空間，用戶可以方便快捷地組建優(yōu)質(zhì)高效的監(jiān)控系統(tǒng)，并且通過采用遠(yuǎn)程監(jiān)控及診斷等先進(jìn)技術(shù)，使系統(tǒng)更加安全可靠，在這方面MCGS工控組態(tài)軟件提供了強(qiáng)有力的軟件支持。</p><p>　　MCGS(Monito

95、r and Control Generated System)是一套基于Windows平臺(tái)的、用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)。 MCGS為用戶提供了解決實(shí)際工程問題的完整方案和開發(fā)平臺(tái)，能夠完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)處理、報(bào)警和安全機(jī)制、流程控制、動(dòng)畫顯示、趨勢曲線和報(bào)表輸出以及企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)等功能[11]。 MCGS具有操作簡便、可視性好、可維護(hù)性強(qiáng)、高性能、高可靠性等突出特點(diǎn)。組態(tài)（Configu

96、ration）為模塊化任意組合。 通用組態(tài)軟件主要特點(diǎn)有：延續(xù)性和可擴(kuò)充性。當(dāng)現(xiàn)場（包括硬件設(shè)備或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）或用戶需求發(fā)生改變時(shí)，不需作很多修改而方便地完成軟件的更新和升級(jí)；封裝性（易學(xué)易用）。通用組態(tài)軟件所能完成的功能都用一種方便用戶使用的方法包裝起來，不需掌握太多的編程語言技術(shù)（甚至不需要編程技術(shù)），就能很好地完成一個(gè)復(fù)雜工程所要求的所有功能；通用性，每個(gè)用戶根據(jù)工程實(shí)際情況，利用通用組態(tài)軟件提供的底層設(shè)備（PLC、智能儀表

97、、智能模塊、板卡、變頻器等）的I/O Driver、開放式的數(shù)據(jù)庫和畫面制作工具，就能完成一個(gè)具有</p><p>　　4.5.2 制作工程畫面</p><p>　?。?）新建工程及組態(tài)畫面 </p><p>　　在MCGS組態(tài)平臺(tái)上，單擊“用戶窗口”，在“用戶窗口”中單擊“新建窗</p><p>　　口”按鈕，則產(chǎn)生新“窗口

98、0”，如圖4.4：</p><p>　　圖4.4 產(chǎn)生的新“窗口0”</p><p>　　選中“窗口0”，單擊“窗口屬性”，進(jìn)入“用戶窗口屬性設(shè)置”，將“窗口名稱”改為：花式噴泉控制系統(tǒng)；將“窗口標(biāo)題”改為：花式噴泉；在“窗口位置”中選中“最大化顯示”，其它不變，單擊“確認(rèn)”。如圖4.5：</p><p>　　圖4.5 用戶窗口屬性設(shè)置 </p>&l

99、t;p>　　選中剛創(chuàng)建的“花式噴泉控制系統(tǒng)”用戶窗口，單擊“動(dòng)畫組態(tài)”，進(jìn)入動(dòng)畫制作窗口。如圖4.6：</p><p>　　圖4.6 “動(dòng)畫組態(tài)”進(jìn)入動(dòng)畫制作窗口</p><p><b>　　（2）編輯畫面</b></p><p>　　在組態(tài)軟件系統(tǒng)中從“工具箱”中打開圖庫分別選擇“指示燈”和“按鈕”圖標(biāo)，繪制九個(gè)按鈕對(duì)象和31個(gè)信號(hào)燈對(duì)

100、象。精確定位按鈕的坐標(biāo)后，畫面基本布置如圖4.7所示。九個(gè)按鈕對(duì)象分別是START，花樣1，2，3，4，單步，連續(xù)及停止和啟動(dòng)按鈕；31個(gè)信號(hào)指示燈由內(nèi)向外圍成五圈，呈雪花狀分布。</p><p>　　圖4.7花式噴泉監(jiān)控組態(tài)畫面</p><p>　　4.5.3 變量的定義</p><p><b>　　（1）系統(tǒng)變量分配</b></p&g

101、t;<p>　　在該組態(tài)工程中要用到的數(shù)據(jù)對(duì)象（變量）如表4.2所示</p><p>　　表4.2 花式噴泉控制系統(tǒng)變量分配表</p><p>　?。?）數(shù)據(jù)對(duì)象屬性設(shè)置</p><p>　　選中數(shù)據(jù)對(duì)象，單機(jī)右側(cè)“對(duì)象屬性”按鈕或直接雙擊該數(shù)據(jù)對(duì)象，彈出“數(shù)據(jù)對(duì)象屬性設(shè)置”窗口，以對(duì)象初值設(shè)置為0，以開關(guān)型變量單步開關(guān)為例，對(duì)象初值設(shè)置為0，對(duì)象類型

102、選擇開關(guān)型，其他開關(guān)型數(shù)據(jù)對(duì)象設(shè)置類似，如4.8圖所示。</p><p>　　圖4.8數(shù)據(jù)對(duì)象屬性設(shè)置</p><p><b>　?。?）變量的定義</b></p><p>　　在利用組態(tài)軟件的編輯過程中，首先應(yīng)定義所要用到的變量，包括變量的描述，變量的類型，定義變量地址，選擇連接的設(shè)備，寄存器。數(shù)據(jù)變量的內(nèi)容主要包括：指定數(shù)據(jù)變量的名稱、類型

103、、初始值和數(shù)值范圍，確定與數(shù)據(jù)變量存盤相關(guān)的參數(shù)，如存盤的周期、存盤的時(shí)間范圍和保存期限等</p><p>　　也有些是原系統(tǒng)內(nèi)部已經(jīng)定義好的變量，如時(shí)間和日期等等，可以直接放入界面使用，并且會(huì)訪問到操作系統(tǒng)的時(shí)鐘。在定義變量的過程中，應(yīng)將從PLC中直接input/output的信號(hào)變量定義為離散型信號(hào)。</p><p>　　鼠標(biāo)點(diǎn)擊工作臺(tái)的“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫”窗口標(biāo)簽，進(jìn)入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫窗口頁面。

104、</p><p>　　按“新增對(duì)象” 按鈕，在窗口的數(shù)據(jù)變量列表中，增加新的數(shù)據(jù)變量，多次按該按鈕，則增加多個(gè)數(shù)據(jù)變量，按“對(duì)象屬性”按鈕或雙擊選中變量，則打開對(duì)象屬性設(shè)置窗口。指定名稱類型：在窗口的數(shù)據(jù)變量列表中，用戶將系統(tǒng)定義的缺省名稱改為用戶定義的名稱，并指定類型，在注釋欄中輸入變量注釋文字。本系統(tǒng)中要定義的數(shù)據(jù)變量如下圖所示，以“花式1開關(guān)”變量為例。如圖4.9：</p><p>

105、　　圖4.9 數(shù)據(jù)變量的定義</p><p>　　在基本屬性中，對(duì)象名稱為：花式1開關(guān)；對(duì)象類型為：開關(guān)；注釋為：花式噴泉花式1控制信號(hào)，其它不變。</p><p>　　依次對(duì)啟動(dòng)按鈕，停止按鈕和單步/連續(xù)開關(guān)等變量進(jìn)行定義</p><p>　　變量定義的完整圖如圖4.10：</p><p>　　圖4.10變量的定義</p>&

106、lt;p>　　4.5.4 變量的連接</p><p>　　畫面編輯好以后，需要將畫面與前面定義的數(shù)據(jù)對(duì)象即變量關(guān)聯(lián)起來，以便運(yùn)行時(shí)，畫面內(nèi)容能隨變量變化，現(xiàn)圖形的動(dòng)畫效果。</p><p><b>　　按鈕動(dòng)畫連接</b></p><p>　　1、雙擊“啟動(dòng)”按鈕，彈出“屬性設(shè)置”窗口，單擊“操作屬性”選項(xiàng)卡，顯示該頁，如4.11圖所示。

107、選中“數(shù)據(jù)對(duì)象值操作”（單機(jī)其前面的小方框，出現(xiàn)對(duì)鉤）</p><p>　　圖4.11按鈕操作屬性連接</p><p>　　2、單擊第1個(gè)下拉列表框的“▼”按鈕，彈出按鈕動(dòng)作下拉菜單，單擊“取反”。</p><p>　　3、單擊第2個(gè)下拉列表框的“？”按鈕，彈出當(dāng)前用戶定義的所有數(shù)據(jù)對(duì)象列表，雙擊“啟動(dòng)按鈕”。</p><p>　　4、用同樣

108、的方法建立復(fù)位按鈕與對(duì)應(yīng)變量之間的動(dòng)畫連接，單機(jī)“保存”按鈕。</p><p>　　現(xiàn)在這個(gè)按鈕已和對(duì)應(yīng)的變量建立了聯(lián)系?！叭》础钡囊馑际牵喝绻兞俊皢?dòng)按鈕”初始值為0，則在畫面上單擊按鈕，變量值為1；再單機(jī)，值變?yōu)?。 </p><p>　　最后再編寫腳本程序，程序見附錄。</p><p>　?。?）噴頭的動(dòng)畫連接</p><p>　　雙

109、擊噴頭4，彈出屬性設(shè)置窗口，屬性設(shè)置如圖4.12所示。</p><p>　　圖4.12噴頭4動(dòng)畫連接</p><p>　　4.5.5 程序運(yùn)行組態(tài)監(jiān)控</p><p>　　要進(jìn)行程序運(yùn)行監(jiān)控，必須完成PLC與上位計(jì)算機(jī)監(jiān)控軟件和組態(tài)軟件之間的通訊?？煞譃橐韵聨讉€(gè)過程：</p><p>　　一 、確認(rèn)已完成下載前的準(zhǔn)備工作</p>

110、<p>　　1、計(jì)算機(jī)與CPU之間必須建立起連接，編程軟件可以訪問PLC。</p><p>　　2、要下載的程序已經(jīng)編譯好。</p><p>　　3、CPU處在允許下載的工作模式（STOP或RUN-P）。</p><p><b>　　二 、下載用戶程序</b></p><p>　　1、在離線模式的SIMATI

111、C管理器窗口中下載</p><p>　　打開管理器窗口，在菜單命令“PLC”-“下載”就可將當(dāng)前站點(diǎn)的用戶程序成功下載。</p><p>　　2、在離線模式的其他窗口下載</p><p>　　三 、PC與PLC的連接</p><p>　　PLC與上位計(jì)算機(jī)的通訊可以利用高級(jí)語言編程來實(shí)現(xiàn)，但是用戶必須熟悉互連的PLC及PLC網(wǎng)絡(luò)采用的通信協(xié)議

112、，嚴(yán)格的按照通信協(xié)議規(guī)定為計(jì)算機(jī)編寫通信程序，其對(duì)用戶要求較高，而采用工控組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)PLC與上位計(jì)算機(jī)之間的通訊，則相對(duì)簡單，因?yàn)楣た亟M態(tài)軟件中一般都提供了相關(guān)設(shè)備的通訊驅(qū)動(dòng)程序，西門子公司的S7系列PLC與工控組態(tài)軟件WinCC、組態(tài)王之間可進(jìn)行連接實(shí)現(xiàn)PLC與上位計(jì)算機(jī)之間的通訊。下圖為SIEMENS的設(shè)備與PC機(jī)的MPI電纜連接，同時(shí)在PC機(jī)上的設(shè)備管理器將端口設(shè)置為COM1，即和組態(tài)軟件中的端口設(shè)置相同，保證通信正常。<