毕业论文
题目: 广场花样喷泉控制系统设计
学生李东
专业生产过程自动化
指导教师姚晴洲
完成日期2010年5月
湖职院自动化类专业毕业论文广场花样喷泉控制系统设计
学生：李东
指导教师：姚晴洲
2010年5月
摘要
随着我国城市化进程的加快和人口大量集聚，环境越来越重要，好的环境能使心身愉快，做事效率提高。其中喷泉可以湿润周围空气，减少尘埃，降低气温。喷泉的细小水珠同空气分子撞击，能产生大量的负氧离子，有益于改善社区面貌和增进居民身心健康。
花式喷泉采用了可编程控制器PLC和变频器，用软件实现对花式喷泉运行的自动控制，可靠性大大提高。控制系统结构简单，外部线路简化，可方便的增加或改变控制功能，也可以进行故障自动检测与报警显示，提高运行安全性，并便于检修。用SFC 方法编程,可以使设计思路清晰,编程简便。而变频器调速以其优异的调速性能和起制动性能、高效率、高功率因素和节电效果，可以控制喷泉水位的高度，广泛的适用范围及其它许多优点而获国内外公认为最有发展前途的调速方式。因此，可编程控制器PLC技术加变频器调速技术已成为现代喷泉行业的一个热点。
本设计是利用PLC 和变频器的调速技术，因而有三种喷水花样可供选择；能够控制每环喷水管喷水的高度；喷水时要有灯光显示；可以根据不同的季节、不同的场合可改变喷水的花样。将各种水型及灯光，按照预先设定的排列组合进行控制程序的设计，通过计算机运行程序发出控制信号，使水型及灯光有各种各样的变化。
关键字：可编程控制器PLC；花式喷泉；梯形图；变频器；控制；水泵
目录
.
摘要 (Ⅰ)
目录 (Ⅱ)
摘要 0
第1章绪论 (4)
1.1 课题研究背景 (4)
1.2 课题设计的内容 (5)
1.3课题设计的目的和意义 (5)
第2章系统控制方案的确定 (6)
2.1花式喷泉的概述 (6)
2.2 采用PLC控制花式喷泉的优点 (6)
2.3 系统设计的基本步骤 (7)
2.4 系统控制方案 (7)
2.5 花式喷泉控制系统的原理图 (8)
第三章系统硬件设计 (9)
3.1可编程控制器(PLC)的选型 (9)
3.1.1 PLC概述 (9)
3.1.2 PLC的选型 (10)
3.2 变频器的选型 (11)
3.3 水泵的选型 (12)
3.4 硬件接线图 (12)
3.5 I/O分配表 (13)
第四章系统软件设计 (13)
4.1 PLC梯形图概述 (13)
4.2 SWOPC-FXGP/WIN-C编程软件的操作方法 (14)
4.3 系统工作过程分析（见附录Ⅰ） (14)
4.4控制系统程序设计 (15)
4.4.1 花式喷泉的第一种花样 (15)
4.4.2 花式喷泉的第二种花样 (17)
4.4.3 花式喷泉的第三种花样 (18)
第五章结论 (21)
致谢 (21)
参考文献 (22)
附录Ⅰ (23)
附录Ⅱ (24)
第1章绪论
1.1 课题研究背景
随着城市化进程的加速，花式喷泉可以在人们周围随处可见。比如广场，大厦，小区等。花式喷泉是人造小气候，在炎热的夏日可以起到增湿和降温的作用；也为水体充氧，有利于水体增加自净能力，起到防止水体黑臭的作用。
花式喷泉运行的灵活性是评价花式喷泉优劣的关键，而这与花式喷泉的控制系统息息相关。花式喷泉可以根据自己的设计，设计出各种各样的花样，加上灯光，能给人有种不错的视觉享受。
1969年美国数字设备公司（DEC）研制书上世界第一台可编程控制器，并成功地应用在美国（GM）的生产线上。但当时只能进行逻辑运算，故称为可编程逻辑控制期，简称PLC（programmable logic controller）。
70年代后期，随着微电子技术和计算机的迅猛发展，使PLC从开关量的逻辑控制扩展到数字控制及生产过程控制域，真正成为一种电子计算机工业控制装置，故称为可编程控制器，简称PC（programmable controller）.但由于PC容易与个人计算机（programmable computer）相混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程器的缩写。
1985年国际电工委员会（IEC）对PLC的定义如下：
可编程控制器是一种进行数字运算的电子系统，是专为在工业环境下的应用而设计的工业控制器，它采用了可以编程的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字或模拟式的输入和输出，控制各种类型机械的生产过程。
PLC是继电器逻辑控制系统发展而来，所以它在数学处理、顺序控制方面具有一定优势。继电器在控制系统中主要起两种作用：（1）逻辑运算（2）弱电控制强电。
PLC是集自动控制技术，计算机技术和通讯技术于一体的一种新型工业控制装置，已跃居工业自动化三大支柱（PLC、ROBOT、CAD/CAM）的首位。可编程控制器，简称PLC。它在集成电路、计算机技术的基础上发展起来的一中新型工业控制设备。具有 1.可靠性高、抗干扰能力强 2.设计、安装容易，维护工作量少 4.功能强、通用性好 5.开发周期短，成功率高 6.体积小，重量轻、功耗底等特点。具有功能强、可靠性高、配置灵活、使用方便以及体积小、重量轻等优点，已经广泛应用于自动化控制的各个领域，并已成为实现工业生产自动化的支柱产品。与继电——接触器系统相比系统更加可靠；价格上能与继电——接触器控制系统竞争；易于在现场变更程序；便于使用、维护、维修；能直接推动电磁
阀、接触器与于之相当的执行机构；能向中央执行机构；能向中央数据处理系统直接传输数据等。
因此，进行花式喷泉的PLC控制系统的设计，可以推动喷泉行业的发展，扩大PLC在自动控制领域的应用，具有一定的经济和理论研究的价值。
1.2 课题设计的内容
本设计将在以下几个方面对花式喷泉的控制系统进行研究和论证。
1花式喷泉类型的选择。综合花式喷泉的类别和各类的特点和要求，在本课题中主要研究能有三种喷水花样可供选择；能够控制每环喷水管喷水的高度；喷水时要有灯光显示；可以根据不同的季节、不同的场合可改变喷水的花样。将各种水型及灯光，按照预先设定的排列组合进行控制程序的设计，通过计算机运行程序发出控制信号，使水型及灯光有各种各样的变化。
2花式喷泉硬件系统的设计。本课题设计的花式喷泉要求运行迅速准确度高，在花式喷泉的格层检测系统中选用用在工业自动控制上大量运用的具有检测精度高、寿命长、稳定性能好的接近传感器，运用感应器的开关量信号输入给PLC 来实现控制。由于本课题的具体需求在硬件系统的设计过程中主要考虑了花式喷泉的经济实用、稳定、灵活、美观的需要。
3.花式喷泉控制系统软件的设计。在本设计中选用了目前运用最多的PLC编程语言梯形图，梯形图的编程能直观明了的设计花式喷泉控制的要求，梯形图的编写运用SWOPC-FXGP/WIN-C编程软件，此软件支持全部的三菱FX系列的PLC，并且具有强大的诊断功能，能更快的查找出故障的原因，从而大大缩短了维修时间。
1.3课题设计的目的和意义
随着我国经济的高速发展，微电子技术、计算机技术和自动控制技术也得到了迅速发展，交流变频调速技术已进入个崭新的时代，其应用越来越广。而随着我国城市化进程的加快和人口大量集聚，环境越来越重要，好的环境能使心身愉快，做事效率提高。其中喷泉可以湿润周围空气，减少尘埃，降低气温。喷泉的细小水珠同空气分子撞击，能产生大量的负氧离子，有益于改善社区面貌和增进居民身心健康。
可编程序控制器（PLC）因为稳定可靠、结构简单、成本低廉、简单易学、功能强大和使用方便已经成为应用面最广、最广泛的通用工业控制装置，成为当代工业自动化的主要支柱之一。花式喷泉控制要求接入设备使用简便，对应于系统组态的编程简单，具有人性化的人机界面，配备应用程序库，加快编程和调试速度。通过PLC对程序设计，提高了喷泉的控制水平，并改善了喷泉的样式。
第2章系统控制方案的确定
2.1花式喷泉的概述
喷泉是一种将水或其他液体经过一定压力通过喷头喷洒出来具有特定形状的组合体，提供水压的一般为水泵。
现代城市中的喷泉形式已十分丰富。随着构筑物的大小及水压等的变化，喷泉或高或低、或珠或雾，精彩纷呈。可分为以下7种：
（一）普通喷泉：只有简单的几种固定水型及灯光，随着电源的开闭而控制喷泉的运行、水型和灯光变化。
（二）程控喷泉：将各种水型及灯光，按照预先设定的排列组合进行控制程序的设计，通过计算机运行程序发出控制信号，使水型及灯光有各种各样的变化。
（三）音乐喷泉：在程序控制喷泉的基础上加入了音乐控制系统，计算机通过对音频及MIDI信号的识别，进行译码和编码，最终将信号输出到控制系统，使喷泉的造型及灯光的变化与音乐保持同步。
（四）水幕激光喷泉：将激光器发出的激光束射在水幕喷头喷出的水膜上，激光束由激光控制系统编程控制，可发出多种多样的图案及色彩，照射在晶莹透明的水膜上，形成斑斓夺目的奇异效果。
（五）水珍珠喷泉：利用特殊音波将水变成球体的喷水装置和全频高速闪光灯的视觉图像效果的产品组成。
（六）游戏喷泉：又称感应泉，喷泉水柱根据游人的动作产生反应，而且这种反应具有不确定性，是一种互动式喷泉，增强了娱乐氛围。
（七）跳跳喷泉：又名光亮泉。是一种高科技水景艺术，水形似根根晶莹透彻地冰柱，一串串飞向空中，轻舞飞扬。
2.2 采用PLC控制花式喷泉的优点
1、控制方式上看： PLC软接线，只需改变控制程序就可轻易改变逻辑或增加功能。
2、工作方式上看： PLC串行工作，不受制约。
3、控制速度上看：PLC通过半导体来控制，速度很快，无触点，顾而无抖动一说。
4、定时、记数看： PLC时钟脉冲由晶振产生，精度高，定时范围宽；有记数功能。
5、可靠、维护看：PLC无触点，寿命长，且有自我诊断功能，对程序执行的监控功能，现场调试和维护方便。
2.3 系统设计的基本步骤
在花式喷泉控制系统的设计过程中主要考虑以下几点：
1.深入了解和分析花式喷泉的工艺条件和控制要求。
2.确定I/O设备。根据花式喷泉控制系统的功能要求，确定系统所需的输入、输出设备。常用的输入设备有按钮、选择开关等，常用的输出设备有指示灯等。
3.根据I/O点数选择合适的PLC类型。
4.分配I/O点，分配PLC的输入输出点，编制出输入输出分配表或者输入输出端子的接线图。
5.设计花式喷泉系统的梯形图程序，根据工作要求设计出周密完整的梯形图程序，这是整个花式喷泉系统设计的核心工作。
6.将程序输入PLC进行软件测试，查找错误，使系统程序更加完善。
2.4 系统控制方案
花式喷泉系统的控制要求如下：
（一）1、2 均为外环形状的喷水管,3 为内环形状的喷水管,4 为星形喷水管。
灯光系统由三条支路组成,分别为绿色灯支路（在1，2之间）、黄色灯支路（在2，3之间）、红色灯支路（在3，4之间）。
（二）该喷泉共有三种花样可供选择。按下启动按钮,喷泉即开始工作,按下停止按钮,则停止喷水。喷泉的工作方式(即喷水花样) 由选择开关来实现。
（三）该花式喷泉有三种喷水花样可供选择:
第一种花样,4、3、2、1 隔2 秒依次喷水,一起喷水15 秒后停下,再按1、2、3、4 的次序隔2 秒依次喷水,再一起喷15 秒后停下,以此规律循环。
第二种花样,1、3 同时喷水,延时3 秒后1、3 停喷,同时2、4 喷水,交替运行5 次后1、2、3、4 一起喷水,30 秒后停止,以此规律循环。
第三种花样,1、2、3、4 按顺序延时2 秒喷水,然后一起喷30 秒后1、2、3、4 再分别延时2 秒停喷,以此规律循环。
（四）通过变频器可以控制每环喷水管的高度。在第一种花样中，1、3管为慢速正转喷水，2、4管为中速正转喷水。
（五）灯光系统的控制:由PLC的X5输入端为灯光系统控制的选择按钮,当需要灯光配合时,接通X5输入端。此时可实现三路灯光的控制,即3,4任意一层喷水时,红色灯亮;2喷水时,黄色灯亮;所有的喷头喷水时,绿色灯亮。
花式喷泉池示意图如图2-1所示：
图2-1花式喷泉池示意图
2.5 花式喷泉控制系统的原理图
在喷泉中，通过按钮开关信号来控制PLC；因为有4层喷水，因此用了1个变频器来控制4个水泵。花式喷泉控制系统的原理图如图2-2所示：
按钮
PLC
开关信号
变频器水泵
电源
图2-2 花式喷泉控制系统原理图
第三章系统硬件设计
3.1可编程控制器(PLC)的选型
3.1.1 PLC概述
可编程控制器，英文称Programmable Controller，简称PLC，本课题中用PLC 作为它的简称。PLC是用于工业现场的电控制器。它源于继电器控制技术，但基于电子计算机。它通过运行存储在其内存中的程序，把经输入电路的物理过程得到的输入信息，变换为所要求的输出信息，进而再通过输出电路的物理过程去实现对负载的控制。
PLC基于电子计算机，但并不等同于普通计算机。普通计算机进行入出信息变换时，大多只考虑信息本身，信息入出的物理过程一般不考虑的。而PLC则要考虑信息入出的可靠性、实时性，以及信息的实际使用。特别要考虑怎么适应于工业环境，如便于安装，便于维修及抗干扰等问题,入出信息变换及可靠的物理实现，可以说是PLC实现控制的两个基本要点。PLC可以通过它的外设或通信接口与外界交换信息。其功能要比继电控制装置多的多、强的多。
PLC有丰富的指令系统，有各种各样的I/O接口、通信接口，有大容量的内存，有可靠的自身监控系统，因而具有以下基本的功能：
(1)逻辑处理功能；
(2)数据运算功能；
(3)准确定时功能；
(4)高速计数功能；
(5)中断处理（可以实现各种内外中断）功能；
(6)程序与数据存储功能；
(7)联网通信功能；
(8)自检测、自诊断功能。
可以说，凡普通小型计算机能实现的功能，PLC几乎也都可以做到。
像PLC这样。有很丰富的功能，是别的电控器所没有的，更是传统的继电控制电路所无法比拟的。丰富的功能为PLC的广泛应用提供了可能，同时，也为自动门行业的远程化、信息化及智能化创造了条件。
3.1.2 PLC的选型
在PLC系统设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是PLC工程设计选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。因此，工程设计选型和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，控制任务和范围确定所需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定PLC 的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统。
1．输入输出（I/O）点数的估算
I/O点数估算时应考虑适当的余量，通常根据统计的输入输出点数，再增加10%～20%的可扩展。余量后，作为输入输出点数估算数据。
2．存储器容量的估算
存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小，因此程序容量小于存储器容量。设计阶段，由于用户应用程序还未编制，因此，程序容量在设计阶段是未知的，需在程序调试之后才知道。为了设计选型时能对程序容量有一定估算，通常采用存储器容量的估算来替代。
存储器内存容量的估算没有固定的公式，许多文献资料中给出了不同公式，大体上都是按数字量I/O点数的10～15倍，加上模拟I/O点数的100倍，以此数为内存的总字数（16位为一个字），另外再按此数的25%考虑余量。因此本课题的PLC内存容量选择应能存储2000条梯形图，这样才能在以后的改造过程中有足够的空间。
3．控制功能的选择
该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择。
根据本课题所设计控制的需要，主要介绍以下几种功能的选择。
（1）控制功能
PLC主要用于顺序逻辑控制，因此，大多数场合常采用单回路或多回路控制器解决模拟量的控制，有时也采用专用的智能输入输出单元完成所需的控制功能，提高PLC的处理速度和节省存储器容量。
（2）编程功能
离线编程方式：PLC和编程器公用一个CPU，编程器在编程模式时，CPU只为编程器提供服务，不对现场设备进行控制。完成编程后，编程器切换到运行模式，CPU对现场设备进行控制，不能进行编程。离线编程方式可降低系统成本，但使用和调试不方便。在线编程方式：CPU和编程器有各自的CPU，主机CPU负
责现场控制，并在一个扫描周期内与编程器进行数据交换，编程器把在线编制的程序或数据发送到主机，下一扫描周期，主机就根据新收到的程序运行。这种方式成本较高，但系统调试和操作方便，在大中型PLC中常采用。
五种标准化编程语言：顺序功能图（SFC）、梯形图（LD）、功能模块图（FBD）三种图形化语言和语句表（IL）、结构文本（ST）两种文本语言。选用的编程语言应遵守其标准（IEC6113123），同时，还应支持多种语言编程形式，如C，Basic 等，以满足特殊控制场合的控制要求。
（3）诊断功能
PLC的诊断功能包括硬件和软件的诊断。硬件诊断通过硬件的逻辑判断确定硬件的故障位置，软件诊断分内诊断和外诊断。通过软件对PLC内部的性能和功能进行诊断是内诊断，通过软件对PLC的CPU与外部输入输出等部件信息交换功能进行诊断是外诊断。
PLC的诊断功能的强弱，直接影响对操作和维护人员技术能力的要求，并影响平均维修时间。
4．机型的选择
通过对输入/输出点的选择、对存储容量的选择、对I/O响应时间的选择以及输出负载的特点选型的分许。
该控制系统选用三菱公司FXON系列的PLC。它体积小,重量轻,使用寿命长,编程和维护方便,故障率低,通过扩展模块的连接, 可以增加输入/ 输出点数。我设计的花式喷泉模型共有6个输入,11个输出,因此,选用型号为FX2N-32MR 的PLC。
3.2 变频器的选型
我设计的是通过变频器调速技术来控制每环喷水管的高度。我选用的是FR-S520（S）E系列变频调速器。其实物图如图3-1示。
图3-1 FR-S520（S）E系列变频调速器的实物图
3.3 水泵的选型
由于喷泉的水泵必须满足大功率快速精确起停，而且其输出功率必须能够精确的进行控制。我选用品牌为DESHB(德士比）的QYP100-4.5-2.2喷泉泵。具有以下优点：结构紧凑；无需引水、使用简便；双端密封、电器保护；设计合理、性能优良；经久耐用、安全可靠。并且水泵出口采用圆法兰结构,电机为F 级绝缘,适用于音乐喷泉等场合对电机频繁启动的要求.叶轮具有防松装置,不怕反转.其实物图见其3-2所示：
图3-2 QYP 喷泉泵的实物图
3.4 硬件接线图
系统的硬件连接图即PLC 和系统中各个硬件的连线。具体的如图3-3,3-4所示： PLC FX2N-32MR N L3 L2 L1 -COM
COM +DC24V X0X1X2X3X4X5COM0Y0CoM1Y1Y2
Y3Y4
COM2Y5
Y6Y7
COM3Y10Y11
Y12
COM4变频器- L3 L2 L1 RM RL STF SD U V W M
QS 上保护开关
下保护开关KM 220V 停止按钮启动按钮选择开关1的位置选择开关2的位置选择开关3的位置灯控按钮DC12V 电源指示控制1管喷水控制2管喷水控制3管喷水控制4管喷水红色灯黄色灯绿色灯QS QS
L1
L2
L3
图3-3硬件接线图
3.5 I/O分配表
输入：见表3-1
序号输入说明
1 X0 停止按钮
2 X1 启动按钮
3 X2 选择开关1的位置
4 X3 选择开关2的位置
5 X4 选择开关3的位置
6 X5 灯控按钮
输出：见表3-2
序号输出说明
1 Y0 电源指示
2 Y1 控制1管喷水
3 Y2 控制2管喷水
4 Y3 控制3管喷水
5 Y4 控制4管喷水
6 Y5 红色灯
7 Y6 黄色灯
8 Y7 绿色灯
9 Y10 中速
10 Y11 慢速
11 Y12 正转
第四章系统软件设计
4.1 PLC梯形图概述
梯形图是使用得最多的图形编程语言，被称为PLC的第一编程语言。梯形图与电器控制系统的电路图很相似，具有直观易懂的优点，很容易被工厂电气人员掌握，特别适用于开关量逻辑控制。梯形图常被称为电路或程序，梯形图的设计称为编程。
PLC梯形图中的某些编程元件沿用了继电器这一名称，如输入继电器、输出继电器、内部辅助继电器等，但是它们不是真实的物理继电器，而是一些存储单元（软继电器），每一软继电器与PLC存储器中映像寄存器的一个存储单元相对应。该存储单元如果为“1”状态，则表示梯形图中对应软继电器的线圈“通电”，其常开触点接通，常闭触点断开，称这种状态是该软继电器的“1”或“ON”状态。如果该存储单元为“0”状态，对应软继电器的线圈和触点的状态与上述的相反，
称该软继电器为“0”或“OFF”状态。使用中也常将这些“软继电器”称为编程元件。
梯形图两侧的垂直公共线称为母线(Bus bar)，。在分析梯形图的逻辑关系时，为了借用继电器电路图的分析方法，可以想象左右两侧母线（左母线和右母线）之间有一个左是正而右是负的直流电源电压，母线之间有“能流”从左向右流动。右母线可以不画出。
根据梯形图中各触点的状态和逻辑关系，求出与图中各线圈对应的编程元件的状态，称为梯形图的逻辑解算。梯形图中逻辑解算是按从左至右、从上到下的顺序进行的。解算的结果，马上可以被后面的逻辑解算所利用。逻辑解算是根据输入映像寄存器中的值，而不是根据解算瞬时外部输入触点的状态来进行的。
4.2 SWOPC-FXGP/WIN-C编程软件的操作方法
本课题采用的编程软件为SWOPC-FXGP/WIN-C编程软件，具体的操作方法如下：1．打开SWOPC-FXGP/WIN-C编程软件，之后点击，在下拉菜单栏里点击“新
文件(N)…”，再选择，确定打开后就可以绘制梯形图编本课题的程序。
2．在打开文件之后就可以绘制梯形图，根据所编的程序的，在页面右面的功能
图，如4-2所示：
图4-2 SWOPC-FXGP/WIN-C编程软件的功能图
在绘制梯形图中选择需要的输入元件，完成对梯形图的绘制。
3．完成了对梯形图的绘制后，在软件的菜单栏中点击，并在下拉菜单中的“寄存器(R)..数据传送”的子栏中选择“写出”，将程序编入三菱FX2N-64M。
4.3 系统工作过程分析（见附录Ⅰ）
1. 按下启动按钮和灯控按钮，开始运行。
2．按下位置开关2，则是第一种花样喷泉。
3. 按下位置开关3，则是第二种花样喷泉。
4. 按下位置开关4，则是第三种花样喷泉。
5. 无论哪种花样喷泉，只要当第三或者第四任意一层喷水的时候，黄灯亮；
当第二层喷水的时候，红灯亮；当所有喷水时，绿灯亮。
6. 按下停止按钮，则运行结束。
4.4控制系统程序设计
4.4.1 花式喷泉的第一种花样
当选择开关2的位置时，喷泉运行第一种花样：4、3、2、1 隔2 秒依次喷水,一起喷水15 秒后停下,再按1、2、3、4 的次序隔2 秒依次喷水,再一起喷15 秒后停下,以此规律循环。1、3管以慢速正转喷水，2、4管以中速正转喷水。当第三或者第四任意一层喷水的时候，黄灯亮；当第二层喷水的时候，红灯亮；当所有喷水时，绿灯亮。见图4-1所示：
图4-1第一种花样的梯形图
4.4.2 花式喷泉的第二种花样
当选择开关3的位置时，喷泉第二种花样：1、3 同时喷水,延时3 秒后1、3 停喷,同时2、4 喷水,交替运行5 次后1、2、3、4 一起喷水,30 秒后停止,以此规律循环。1、3管以慢速正转喷水，2、4管以中速正转喷水。当第三或者第四任意一层喷水的时候，黄灯亮；当第二层喷水的时候，红灯亮；当所有喷水
时，绿灯亮。见图4-2所示：
图4-2第二种花样的梯形图
4.4.3 花式喷泉的第三种花样
当选择开关4的位置时，第三种花样：1、2、3、4 按顺序延时2 秒喷水,然后一起喷30 秒后1、2、3、4 再分别延时2 秒停喷,以此规律循环。1、3管以慢速正转喷水，2、4管以中速正转喷水。当第三或者第四任意一层喷水的时候，黄灯亮；当第二层喷水的时候，红灯亮；当所有喷水时，绿灯亮。见图4-3
所示：
基于单片机的音乐喷泉设计 第一章音乐喷泉控制系统硬件设计 1.1控制系统硬件总设计方案 1.2音乐信号的采集 1.2.1 音频放大电路的设计 1.2.2 采样定理 1.3 单片机电路 1.3.1 单片机的概述 1.3.2 时钟电路的设计 1.4 AD转换电路 1.4.1 ADC0809与单片机AT89C51的连接 1.4.2输入电路 1.5潜水泵调速硬件方案设计 1.6灯光硬件方案设计 1.7解决系统时间滞后硬件电路设计. 第二章喷泉控制系统软件设计 2.1喷池数据 2.2主程序框图. 2.3 控制潜水泵软件设计模块 2.3.1 潜水泵开关调速的原理 2.3.2潜水泵开关调速的软件设计 2.4控制电磁阀软件设计模块 2.5 歌曲存储模块 2.5.1音频脉冲的产生 2.5.2音乐程序 2.6灯光控制模块 2.7看门狗子程序 2.7实验仿真
第一章音乐喷泉控制系统硬件设计 1.1 控制系统硬件总体设计方案 该音乐喷泉控制系统的总体结构如图2.1所示，由音乐输入系统、数模转换系统、单片机控制系统和输出控制系统等组成。 图1.1 系统总体结构框图 1.2音乐信号的采集 前面已经介绍过，本文的研究针对的是采用外部音源的喷泉系统，因此在对音乐信号进行特征识别前首先要完成对模拟音乐信号的采集。音乐信号的采集主 要包括音频放大和 A/D 转换两个过程，下面分别进行分析。 1.2.1 音频放大电路的设计 外部音源信号的幅度一般较弱，因此必须要对原信号进行放大处理后才能送入 A/D 转换器。本文选择了 LM386 芯片设计音频放大电路。LM386 是美国国家半导体公司（NS）推出的系列功率放大集成电路的一种，LM386 具有功耗低、工 作电压范围宽、所需外围元件少等特点，在电子设备的音频放大电路设计中应 用非常广泛，它使用了 10 只晶体管构成了输入级、电压增益和电流驱动级。 其中 T1~T6 组成 PNP 型复合差分放大器，T5、T6 为镜像恒流源，作为 T3、 T4 的有 6/32 源负载，使输入级有稳定的增益。电压增益级由接成共发射极状态的 T7 承担，其负载也使用了恒流源，整个集成功放的开环增益主要由该级决定。T8、T9 复合为一个 PNP 管，和 T10 共同组成互补对称射极输出电路，以供给负载以足 够的电流。D1、D2 提供了 T8、T9、T10 所需的偏置，使末级偏置在甲乙类状态。R5~R7 构成内部反馈环路。从图 3.2.1 可以看出，LM386 采用双列 8 脚 封装结构，它的工作电压范围为 4~12V，静态电流 4mA，最大输出功率 660mW，最大电压增益 46dB，增益带宽 300kHz，谐波失真 0.2%。 图1.2.1 LM386 封装形式及引脚定义 在 LM386 的 DataSheet 上，提供了两种典型放大电路的设计方案。一种是在LM386 的 1 脚和 8 脚之间不接其他元件，此时放大电路的增益仅由内部电 阻 R5~R7决定，为 20 倍数（26dB），这种方式外部电路元件最少，也最为经济。另一种通 过在 1 脚和 8 脚之间串接不同的阻容元件，改变放大电路的交流反馈量，从 而改变放大电路的闭环增益。音乐信号的放大采集如图 2.2.2 所示。外部音源（声卡、CD 机等）的模拟音乐信号分左、右声道分别进入放大电路，经过信号放大后，得到幅值放大后的音频信号。从图 3.2.2 可以看出放大电路的具体设计。在 LM386 的 1 脚和 8 脚之间串接一个 10 微法的电容 C4，使内部电 阻 R6 被交流旁路，放大电路的增益能达到最大值，200 倍数（46dB）。再对 音频放大电路的外围电路进行设计，电路中电容 C1、C6 作为隔直电容，电位 器 P1 用于调节音量的大小，元件 R2、C5 有助于旁路高频噪音和改善输出的 音质。电容 C3 作为去耦电容，一方面是本集成电路的蓄能电容，另一方面旁 路掉该器件的高频噪声。电容 C2 则是作为旁路电容，将信号的中高频噪音旁 路到地。经过放大电路的音频信号就送入 A/D 转换器进行采样，这里 A/D转
设计题目1: 花样喷泉控制设计 1.任务描述： 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，更使人心旷神怡，流连忘返。 某广场的花式喷泉示意图如下图所示。 电源 单步/连续 停止启动 花样选择开关 在上图中，4号为中间喷头，3号为内环状喷头，2号为外环形状喷头，1号为外环形状喷头。 2.控制要求说明： 一、按下启动按钮，喷泉控制装置开始工作；按下停止按钮，喷泉控制装置停止工作。 二、喷泉的工作方式由花样选择开关和单步/连续开关决定。 三、当单步/连续开关在单步位置时，喷泉只能按照花样选择开关设定的方式，运行一个循环。 四、花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2s 后，3号喷头喷水，再延时2s 后，2号喷头喷水，又延时2s 后，1号喷头喷水。18s 后，如果为单步工作方式，则停止下来。如果为连续工作方式，则继
续循环下去。 2 花样选择开关在位置2时，按下启动按钮后，1号喷头喷水，延时2s后，2号喷头喷水，再延时2s后，3号喷头喷水，又延时2s后，4号喷头喷水。30s后，如果为单步工作方式，则停止下来。如果为连续工作方式，则继续循环下去。 3花样选择开关在位置3时，按下启动按钮后，1、3号喷头同时喷水，延时3s后，2、4号喷头喷水，1、3号停止喷水。如此交替运行15s后，4组喷头全喷水，30s后，如果为单步工作方式，则停止下来。如果为连续工作方式，则继续循环下去。 4花样选择开关在位置4时，按下启动按钮后，按照1→2→3→4的顺序，依次间隔2s喷水，然后一起喷水。30s后，按照1→2→3→4顺序，分别延时2s，依次停止喷水。再经1s延时，按照4→3→2→1的顺序，依次间隔2s喷水，然后一起喷水。30s后停止。如果为单步工作方式，则停止下来。如果为连续工作方式，则继续循环下去。
- 学院：电子与信息工程学院 专业：电气工程及其自动化 课程名称：花式喷泉的PLC控制设计 指导教师：刘芳梅 学生学号：华进049 段石磊096 付成028
1喷泉介绍 常见的几种花样喷泉 随着时代的发展，科技水平的提高，城市的喷泉设备已经十分先进，各种音乐喷泉、程控喷泉、激光喷泉已经层出不穷，变化多端。规模可大可小，射程可高可低，喷出的水，大者如珠，细者如雾，变化万千，引人入胜。喷泉，使静水变为动水，使水也有了灵魂，又辅之以各种灯光效果，使水体具有丰富多彩的形态，可以缓冲、软化城市中“凝固的建筑物”和硬质的地面，以增加城市环境的生机，有益与身心健康并能满足视觉艺术的需要。大型城市广场中的人工动态喷泉，也多来自自然的种种水态，如瀑布、水帘、溢流、溪流、壁泉等，随着科学技术的发展进步，各种喷泉真是花样翻新、层出不穷，几乎达到了人们随心所欲创造各种晶莹剔透、绚丽多姿动态水景的程度。喷泉在当今时代，已经形成了一道独特的人文景观。下面是一些我们日常生活中常见的喷泉： 音乐喷泉是音乐和喷泉的结合，音乐是喷泉的主题，喷泉是音乐内涵的表达，如图1-1 图1-1音乐喷泉 程控喷泉是按照预先编辑的程序定时变换喷水造型，如图1-2。 图1-2程控喷泉 跑动喷泉是按照时序控制喷水，构成各种跑动、跳动、波动等形态，变化多端，如图1-3 图1-3跑动喷泉
可是用单片机通过可控硅作为功率开头元件实现花样喷泉时存在下面的缺点： 1、需要较多的保护电路；2、程序的增减不灵活；3、抗干扰能力差； 4、功率因数低。 而采用PLC能有效的解决这些问题，同时PLC具有较强的自诊断功能，能迅速方便检查出故障，缩短检修时间，确保控制系统的可靠性，稳定性。 花样喷泉的动作状态 1.按下启动按钮，喷泉开始工作；按下停止按钮，喷泉停止工作； 2.喷泉的工作方式由花样选择开关和单步/连续开关决定； 3.当单步/连续开关在单步位置时，喷泉只能按照花样选择开关设定的方式，运行一个循环； 4.花样选择开关用于选择喷泉的喷水花样，考虑以下4种喷水花样： 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2s后，3号喷头喷水，在延时2s后，2号喷头喷水，又延时2s后，1号喷头喷水。18s后，如果为单步工作方式，则停下来；如果为连续工作方式，则继续循环下去。 花样选择开关在位置2时，按下启动按钮后，1号喷头喷水，延时2s后，2号喷头喷水，在延时2s后，3号喷头喷水，又延时2s后，4号喷头喷水。30s后，如果为单步工作方式，则停下来；如果为连续工作方式，则继续循环下去。 花样选择开关在位置3时，按下启动按钮后，1号、3号喷头喷水，延时3s后，2号、4号喷头喷水，同时1号、3号喷头停止喷水。如此交替运行15s后，4组喷头全部喷水，30s后，如果为单步工作方式，则停下来；如果连续工作方式，则继续循环下去。 花样选择开关在位置4时，按下启动按钮后，按照1->2->3->4的顺序，依次间隔2s喷水，然后一起喷水。30s后，按照 1->2->3->4的顺序，依次间隔2s停止喷水。在经1s延时，按照4->3->2->1的顺序，依次间隔2s 喷水，然后一起喷水，30s后停止。如果为单步工作方式，则停下来；如果为连续工作方式，则继续循环下去。 2 PLC的研究现状 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，使用情况大致可归纳为如下几类: 1、开关量的逻辑控制 这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它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自动化流水线。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、模拟量控制 在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都
毕业设计（论文）开题报告题目大型花样喷泉控制系统设计 学院电气与信息工程 学院专业自动化 班级0924122 学号学生姓名指导教师开题日期2016年4月5日
《大型花样喷泉控制系统设计》开题报告 一、选题的背景与意义： （一）课题研究来源 喷泉是由人工构筑的整形或天然泉池中，以喷射优美的水姿，供人们观赏的水景。喷泉是园林中重要的组成部分。现代园林中，除了植物景观外，喷泉也是重要的景观，它既是一种水景艺术，体现了动、静结合，形成明朗活泼的气氛，给人以美的享受；同时，喷泉还可以增加空气中的负离子含量，起到净化空气、增加空气湿度、降低环境温度等作用，喷泉在大型娱乐场所深受人们喜爱，在日常的活动中占着至关重要的位置，同时，大型花样喷泉系统设计也是一个十分重要的研究方向。 （二）课题研究的目的 该系统设计是基于PLC技术的设计，同时加以现代计算机技术的运用，构建的花样喷泉系统，具有系统配置合理,可靠性高,控制精度高和系统成本低等优点,喷泉喷头是完成喷泉艺术造型的主要工作部件，它的作用是把具有一定压力的水，经过造型的喷头，形成绚丽的水花，喷射在水面的上空。各种不同的喷头组合配置，更能创造出千姿百态的水景景观，令人兴奋、激动，产生奇妙的艺术效果。喷泉喷头的种类很多，按照结构形式不同，可分为直射、旋转、水膜、吸力、雾化等多种类型；按照所喷水流的花形可分为蒲公英、喇叭花、牵牛花、冰塔、开屏以及喷雾喷头等多种类型。 （三）课题研究的意义 喷泉原是一种自然景观，是承压水的地面露头。园林中的喷泉，一般是为了造景的需要，人工建造的具有装饰性的喷水装置。喷泉可以湿润周围空气，减少尘埃，降低气温。喷泉的细小水珠同空气分子撞击，能产生大量的负氧离子。因此，喷泉有益于改善城市面貌和增进居民身心健康。随着光、电、声及自动控制装置在喷泉上的应用，音乐喷泉、间歇喷泉、激光喷泉等形成的出现，更加丰富了喷泉的内容，更加丰富了人们在视觉、听觉上的双重感受。这不仅给人们的生活带来可多姿多彩，还是人们的生活环境有了极大的提高，满足了人们的视觉享受。
电气控制课程设计 评语： 考勤10分守纪10分过程40分设计报告30分答辩10分总成绩（100分） 专业：自动化 班级：动201301 姓名：梁昱 学号：201309243 指导教师：王庆贤 兰州交通大学自动化与电气工程学院 2016年7月 8日
基于PLC的花式喷水池控制 1.概述 在许多休闲广场、景区或游乐场里，经常看到喷水池按一定的规律喷水或变化式样，若在夜晚配上各种彩色的灯光显示，更加迷人。如图所示为一花式喷水池，采用PlC控制是比较方便的，在花式喷水时序确定的前提下，可以通过改变时序或者改变控制卉关，就可改变控制方式，达到显现各种复合状态的要求。 图1喷水池示意图 在图1中，有4组喷头组，每组有5个喷头，4为中间喷水组，3为内环状喷头组，2为一次外环形状喷头组，1为外环形状喷头组。 2.设计任务和要求 （1）按下启动按钮，喷水装置即开始工作。按下停止按钮，则停止喷水。工作方式由选择开关和单步/连续开关来决定。 （2）“单步/连续”开关在单步位置时，喷水池只运行一次循环；在连续位置时，喷水池运行一直继续下去。 （3）方式选择开关用来选择喷水池的喷水花样，1-4号喷头组的工作方式选择如下： ①选择开关在位置“1”时。按下启动按钮后，4号喷水，延时2s后，3号也喷水，延时2s后，2号接着喷水，再延时2s，1号喷水，一起喷水15s后停下。若在连续状态时，将继续循环下去。 ②选择开关在位置“2”时。按下启动按钮后，1号喷水，延时2s后，2号喷
水，延时2s后，3号接着喷水，再延时2s，4号喷水，一起喷水30s后再停下。若在连续状态时，将继续循环下去。 ③选择开关在位置“3”时。按下启动按钮后，1、3号同时喷水，延时3s后， 2、4号喷水，1、3号停止喷水；交替运行5次后，1-4号全喷水，30s后停止。若在连续状态时，将继续循环下去。 ④选择开关在位置“4”时。按下启动按钮后，喷水池1-4号水管的工作顺序为：1—2—3—4接顺序延时2s喷水，然后一起喷水30s，1、2、3和4号分别延时2s停水，再延时1s，由4—3—2—1反向顺序按2s顺序喷水，一起喷水30s后停止。 （4）不论在什么工作方式下，按下停止按钮，喷水池将停止运行。 3.设计步骤 3.1硬件配置图 硬件配置图,如图2所示 图2硬件配置图 3.2分配I/O地址表 编程元件地址分配表如表1所示。 表1I/O地址分配表 输入信号输出信号 序号输入设备名称输入端口地址序号输出设备名称输出端口地址 1 启动按钮I0.0 1 1号喷水管Q4.0 2 停止按钮I0.1 2 2号喷水管Q4.1 3 单步开关I0.2 3 3号喷水管Q4.2 4 连续开关I0.3 4 4号喷水管Q4.3 5 选择开关1 I0.4 6 选择开关2 I0.5 7 选择开关3 I0.6 8 选择开关4 I0.7
目录 第一章、绪论 (1) 1.1、本课题研究的意义 (1) 1.2、单片机的特点及应用 (1) 1.3、本课题研究的现状 (3) 1.4、音乐喷泉在诸多领域的应用 (3) 1.5、本课题的基本容 (3) 第二章、总体设计方案 (4) 2.1、音乐喷泉控制系统整体设计 (4) 2.2、方案比较 (4) 2.3、系统框图 (4) 第三章、硬件电路的设计 (7) 3.1、电源电路 (7) 3.2、单片机控制电路设计 (7) 3.3、输入、出电路的设计 (9) 第四章、软件程序流程图 (11) 4.1、系统整体流程图 (12) 4.2、喷池数据 (12) 第五章、调试过程和调试方法 (14) 5.1、硬件调试 (14) 5.2、软件调试 (14) 结论 (15) 致 (16) 参考文献 (17)
第一章绪论 1.1本课题的研究意义 音乐喷泉系统设计采用单片机为控制核心有较好的经济效益。因为单片机的特点是体积小、集成度高、重量轻、抗干扰能力强，对环境要求不高，价格低廉，可靠性高，灵活性好，开发较为容易等。 1.2单片机的特点及应用 单片机的特点是控制性能和可靠性高，体积小、价格低、易于产品化。由于单片机具有良好的控制性能和灵活的嵌入品质，近年来在智能仪表、机电一体化产品、实时工业控制家用电器等各个领域都获得了极其广泛的应用 1.2.1 什么是单片机 单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管它的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、存、部和外部总线系统。单片机是将中央处理器，随机存储器。只读存储器，定时器芯片和I/O接口电路集成于一个芯片上的微控制器。 单片机也被称为微控制器（Microcontroler），是因为它最早被用在工业控制领域。单片机由芯片仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对提及要求严格的控
电子系统设计 大 作 业 课题：简易音乐喷泉的制作 组员： 任课老师：
目录 一、设计任务和分析 -------------------------------------------------------- 1 二、硬件电路设计 ---------------------------------------------------------- 1 2.1总体设计------------------------------------------------------------ 1 2.2各模块设计---------------------------------------------------------- 2 2.2.1单片机最小系统------------------------------------------------ 2 2.2.2 A/D转换模块------------------------------------------------- 3 2.2.3 音频放大模块-------------------------------------------------- 3 2.2.4 LED灯及电机------------------------------------------------- 4 三、程序设计-------------------------------------------------------------- 5 3.1主程序设计---------------------------------------------------------- 5 3.1.1设计框图------------------------------------------------------ 5 3.1.2程序代码------------------------------------------------------ 5 3.2 A/D转换程序设计--------------------------------------------------- 6 3.2.1 A/D转换程序原理--------------------------------------------- 6 3.2.2 A/D转换程序框图--------------------------------------------- 7 3.2.3 A/D转换子程序代码------------------------------------------- 8 3.3 PWM调压设计------------------------------------------------------- 9 3.3.1 程序框图 ---------------------------------------------------- 9 3.3.2 PWM调压子程序----------------------------------------------- 9 四、调试和测试结果分析 --------------------------------------------------- 11 4.1调试--------------------------------------------------------------- 11 4.2 结果分析 ---------------------------------------------------------- 12
基于MCGS组态软件的 “花样喷泉”监控系统 组员：刘小昌 20141497 悦林 20141430 仇娜 20141505 李涛 20141515 郭明锋 20141478
一、设计目的及意义 组态软件指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，能以灵活多样的组态方式（而不是编程方式）提供良好的用户开发界面和简捷的使用方法，其预设置的各种软件模块可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能，并能同时支持各种硬件厂家的计算机和I/O设备，与高可靠的工控计算机和网络系统结合，可向控制层和管理层提供软、硬件的全部接口，进行系统集成。 通过课程设计，实际动手设计控制系统能够在以前基础上加深学生控制系统的设计方法、步骤及设计原则；巩固书本知识，并将其初步运用到实际中去；初步具有设计控制系统的能力，从而培养和提高学生的独立工作能力；培养学生查阅书籍、参考资料、上网查询信息的能力等，从而让学生在今后解决实际工程技术问题时能够有基础。 二、题目分析 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，更使人心旷神怡，流连忘返。随着城市化进程的加速，花式喷泉可以在人们周围随处可见。花式喷泉是人造小气候，
在炎热的夏日可以起到增湿和降温的作用；也为水体充氧，有利于水体增加自净能力，起到防止水体黑臭的作用。 花式喷泉运行的灵活性是评价花式喷泉优劣的关键，而这与花式喷泉的控制系统息息相关。花式喷泉可以根据自己的设计，设计出各种各样的花样，加上灯光，能给人有种不错的视觉享受。本设计讲述的是如何用组态设计喷泉喷水方式，产生各样的样式，并给出了花式喷泉的喷水花样。 三、任务要求 按要求设计MCGS脚本程序，选定分配变量，选定控制参数，设置动画属性，运行控制程序，调试程序，直到达到本项目具体的控制要求。详细要求如下： 1.认真分析本项目设计任务书，分析本课题的控制要求。 2.确定控制方案，选定动画显示图块并进行属性设置。 3.应用WCGS组态进行脚本程序程序编写及修改。 （1）选择I/O点分配，并进行相应的注释； （2）变量和参数选定与赋值； 四、总体设计 1、方案设计 （1）水池控制电源开关接通后，按下起动按钮，喷水装置即开始工作；按下停止按钮，则停止喷水。工作方式由“选择开关”和“单
安徽机电职业技术学院 基于PLC控制的花样喷泉 毕业生姓名： 指导教师、职称： 学号： 专业名称：生产过程自动化技术
目录 目录 (1) 引言.......................................................................................... 错误！未定义书签。 一. PLC 概述............................................................................. 错误！未定义书签。 1.1 PLC 的产生................................................................... 错误！未定义书签。 1.2 PLC 的结构................................................................... 错误！未定义书签。 1.3 PLC 的应用领域............................................................ 错误！未定义书签。 1.3.1 开关量的逻辑控制............................................... 错误！未定义书签。 1.3.2 模拟量控制 (3) 1.3.3 运动控制............................................................. 错误！未定义书签。 1.3.4 过程控制 (4) 1.3.5 数据处理............................................................. 错误！未定义书签。 1.3.6 通信及联网 (5) 1.4 PLC 的应用特点 (5) 1.4.1 可靠性高 (5) 二、概述及设计目的 (7) 2.1 概述 (7) 2.2 设计目的 (7) 2.3 研究思路和方法 (8) 三、花样喷泉系统的设计 (9) 3.1 PLC 型号的选择 (9) 3.1.1 合理的结构型式 (9) 3.1.2 安装方式的选择 (9) 3.1.3 相应的功能要求 (10) 3.1.4 响应速度要求 (10) 3.1.5 系统可靠性的要求 (10) 3.1.6 机型尽量统一 (11) 四、PLC 的工作原理 (12) 4.1 扫描技术 (12) 4.2 输入采样阶段 (12) 4.3 用户程序执行阶段 (12) 4.4 输出刷新阶段 (13) 五、花样喷泉I/O 分配表及程序设计 (14) 5.1 I/O 分配表 (14) 5.2 程序初始化 (15)
花样喷泉控制完善
湖北理工学院 电气与电子信息工程学院 PLC课程设计报告 设计课题：PLC花样喷泉控制设计 姓名：沈玉堃 专业：电气工程及其自动化 班级： 2012级专升本班 学号： 201220210137 起止时间：2013年6月3日至2013年6月24日指导教师：高海洲 完成时间：2013年6月 24日
基于PLC控制的花样喷泉 摘要 本文简要介绍了花式喷泉PLC控制器对现代喷泉的控制和控制要求。详细介绍了利用PLC控制喷泉使它产生各式的花样，并且着重介绍在系统的硬件组成以及软件的实现，通过PLC控制电磁阀开关来决定喷水的效果。实际应用效果良好。 现代PLC广泛的应用于几乎所有的行业中，根据实际要求利用PLC而不是之前的继电器控制，完成系统控制。本设计讲述的是如何利用PLC控制喷泉喷水方式，产生各样的喷水效果，供人们休闲、观赏。 关键词：PLC；喷泉；控制系统
目录 前言 (1) 第一章方案设计 (2) 1.1采用PLC控制花样喷泉的优点 (2) 1.1.1 plc可编程器的特点 (2) 1.1.2花式喷泉PLC控制的必要性 (2) 1.2 PLC的选型 (2) 1.3控制要求及花样喷泉设计 (2) 1.3.1花样喷泉控制要求 (2) 1.3.2花样喷泉示意图设计 (3) 1.4花样介绍 (3) 第二章系统功能及原理 (5) 2.1系统整体框图 (5) 2.2 I/O分配表 (5) 2.3 PLC外部接线图 (6) 第三章程序设计及调试 (7) 3.1编程方法 (7) 3.2程序流程 (7) 3.3程序设计及难点分析 (8) 3.1.1初始化 (8) 3.1.2模式选择 (8) 3.1.3花样1 (8) 3.4 设计小结 (9) 致谢 (10) 参考文献 (10) 附录1 (11)
音乐喷泉 第一章概述 水是有生命的，任何地方只要有了动态的水，它将变得活力四射，充满生机。广州（新）白云国际机场旅客过夜用房灯光音乐喷泉工程及各种水景，它将其它绿化景观，灯光等景观结合起来，充分利用喷泉水、光、声、色的综合效果使得整个景观在动态水的作用下活了起来，使其成为一个休憩、观景、交流的理想场所。 第二章总体规划设计 一、指导思想 广州（新）白云国际机场旅客过夜用房灯光音乐喷泉工程及其他水景的方案总体规划设计，遵循“技术上可行，经济上合理”的基本原则，采用国内先进的喷泉技术，依据喷泉工程的重要性，在水形设计上既场面壮观，突出主题，又辅以烘托，水形线条明朗，组合水形一般控制在1-3种单水形，高潮时才组合多种水形。 二、音乐喷泉主题思想 音乐喷泉能使声、光、水、色做同步协调的变化，经电脑编程，喷泉水形升腾变幻，摇摆旋转，如天仙起舞，阿娜多姿，加上绚丽多彩、五颜六色的灯光照明变化。艺术层次高，观赏效果好，层次分明，具有一定的智能表演功能的动态水景。通过电脑进行编程，把不同水形的组合、不同灯光的形色变化和水形高低或色调不同、节奏快慢变化的程序，其同步性和协调性是其它方式 设计说明 控制喷泉无法相比的。 三、总体设计 音乐喷泉水池设计地点位于广州（新）白云国际机场内，水池平面形状为圆形，直径为30米。 音乐喷泉水形管线系统的布置按照不同水形的寓意内容及各种水型的特点进行设计，喷泉管线为中心高喷、擎天玉柱、万向外抛、海市蜃楼、海鸥飞翔、三层礼花、八角玉柱、孔雀开屏、旋扭、喇叭晶莹、凤尾、万向同心等十二种水形组合，管线为圆、横、竖向排列，根据水池的特点把喷泉组合的分布成为有层次的各种单种水形，组合水形依次向内、向外形成组合。 上述管线系统主题水形有：中心高喷、擎天玉柱、万向外抛、海市蜃楼、海鸥飞翔、三层礼花、八角玉柱、孔雀开屏、旋扭、喇叭晶莹、凤尾、万向同心。 各管线系统配设不同颜色的水下彩色灯光，对于主题水形配设适合的数量彩灯，彩灯颜色有红、绿、黄、蓝等。
目录 1、课程设计背景 ..................................................... 2、课程设计目的 ..................................................... 3、课程设计题目及要求 ............................................... 3.1、题目：花式喷泉的PLC控制.................................... 3.2、控制要求.................................................... 4、课程设计的主要内容 ............................................... 4.1、计算输入输出点，编写I/O对应表及内部元件使用表.............. 5、课程设计外部接线图 ............................................... 6、控制电机的接线图 ................................................. 7、顺序动作连接图 ................................................... 8、梯形图 ........................................................... 9、设计总结 ......................................................... 参考文献 .. (4) 1、课程设计背景 喷泉是人工环境中最富有生命力的喷泉,它具有分隔空间、增加层次、净 化空气美化环境的作用。现代高科技把美妙的音乐、多姿的喷泉造型、五彩 缤纷的水下灯光、神奇的激光图文，通过电脑有机的结合在一起，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，建设一个喷泉是很有必要的。随着科学技术的不断发展和生活水平的 不断提高，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，由于喷泉工程中采用 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 目、流连忘返。本次的毕业设计是一个以S7-200PLC控制为核心的花样喷 泉控制系统的设计。花样喷泉在PLC的控制之下，喷出各种各样的水柱，给 人以一种视觉上美的享受。 2、课程设计目的 通过课程设计使学生掌握可编程序控制器（PLC）的基本工作原理、指令 系统、硬件连接，使学生掌握使用可编程序控制器的基本方法，锻炼学生的 对PLC的编程能力，用可编程序控制器解决电气控制问题的能力。 3、课程设计题目及要求 3.1、题目：花式喷泉的PLC控制
湖南工业大学本科毕业设计（论文）过程管理资料 本科毕业设计（论文）开题报告 31
题目：基于单片机的音乐喷泉设计 1.1单片机应用于控制系统的研究背景 早期时候，人们通过继电器来实现对系统的控制，成而形成了对系统的控制。在单片机出现后，单片机应用于小型或者是中小型控制系统已经成为了主流，随着科学技术和科学理论的不断创新和发展，单片机的控制理论不断成熟。单片机的发展能也逐渐朝着高集成、高速度、低功耗、低价格、大存储容量和强I/O 功能等方向发展。随着计算机档次的不断提高，功能的不断完善，单片机已越来越广泛地应用在各种领域的控制、自动化、智能化等方面。其中单片机也应用到了美化环境系统中，比如说彩灯显示，喷泉。 本次毕业设计我将以8位单片机AT89C51为主机，以及各先关的元器件，来完成对音乐喷泉控制系统设计。 1.2研究意义： 音乐喷泉是近几年来出现的喷泉水景与音乐欣赏相结合的产物，它的出现改变了喷泉艺术单调不变的局面。在音乐的伴随下喷泉的高度、灯光的色彩以及喷泉造型等随着音乐变化而变化，忽而气势磅礴，犹如万马齐奔，忽而悠然舒缓，犹如春风抚过杨柳，使观众陶醉于音乐与水型的完美结合中。目前，音乐喷泉出现了各种表现形式，比如大型广场喷泉、激光喷泉、水幕电影、超高喷泉、人工瀑布等。由于音乐喷泉作为一种独特的人工景观，具有很大的观赏价值，国内各大城市或在广场或在公园都有它的身影。可以说，音乐喷泉己经成为一种娱乐产业，具有很高的经济效益和社会效益。为了适应喷泉工程建设的需要，国内出现了众多的喷泉设备厂和喷泉设计专业公司。音乐喷泉作为一种独特的人工景观，获得了广大人民的喜爱，不仅使得人们在视觉上得到了享受，而且在音乐背景下，能够激励我们的心智。目前音乐喷泉已经成为一种娱乐产业，具有很高的经济效益和社会效益，研究和设计高水平的音乐喷泉控制技术是非常重要的 1.3音乐喷泉国内外发展形势 音乐喷泉是现代科技与艺术的综合，音乐喷泉将喷水图形、彩色灯光及音乐旋律构成一个有机的整体，随着乐曲旋律和节奏的变化，各种不同的喷水花形相应的配合变换，在五彩绚丽的变幻灯光照耀下，构成一幅幅奇妙无比的景观、令人赏心悦目，叹为观止，在视听上获得极大的享受。音乐喷泉的起源于1930年，
MCGS组态课程设计 题目花式喷泉设计 学号 P0 姓名李林 同组人吴宗俞张小芳陈燕云张芳张跳跳专业班级 09级电气工程及其自动化一班 学院电气工程学院 指导教师王彩霞 成绩
组态软件实现花式喷水池控制 专业：电气自动化姓名：李林指导教师：王彩霞 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，更使人心旷神怡，流连忘返。随着城市化进程的加速，花式喷泉可以在人们周围随处可见。花式喷泉是人造小气候，在炎热的夏日可以起到增湿和降温的作用；也为水体充氧，有利于水体增加自净能力，起到防止水体黑臭的作用。 花式喷泉运行的灵活性是评价花式喷泉优劣的关键，而这与花式喷泉的控制系统息息相关。花式喷泉可以根据自己的设计，设计出各种各样的花样，加上灯光，能给人有种不错的视觉享受。本设计讲述的是如何用组态设计喷泉喷水方式，产生各样的样式，并给出了花式喷泉的喷水花样。 关键词: 花式喷泉，控制系统，组态软件 ABSTRACT In the visitors and residents often visit place, such as the park, square, tourist attractions and some well-known building before, often can build some fountain for people to the leisure, ornamental. The fountain according to certain rules change water spray style, if again and colorful lights
滁州职业技术学院毕业设计 课题：花式喷泉的PLC控制设计时间：2014年10月26日 班级：2012级机电(1)班 学号：20121401107 姓名：赵亮 指导教师：杨思国 完成日期：2014年11 月12 日
毕业设计任务书 课题：花式喷泉的PLC控制 一、任务描述 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。 某广场的喷泉如图所示。 图1 花式喷泉俯视图 A A 图2 花式喷泉截面图
图3 花式喷泉的控制面板 在图1中，4号为中间喷头，3号为内环状喷头，2号为一次处环形状喷头，1号为外环形状喷头。 二、控制任务和要求 1.按下启动按钮，喷泉控制装置开始工作，按下停止按钮，喷泉控制装置停止工作。 2.喷泉的工作方式由花样选择选择开关和单步/连续开关决定。 3.当单步/连续开关在单步位置时，喷泉只能按照花样选择开关设定的方式，运行一个循环。 4.花样选择开关用于选择喷泉的喷水花样，现考虑4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2s 后，3号喷头喷水，再延时2s后，2号喷头喷水，又延时2s后，1号喷头喷水。18s后，如果是单步工作方式，则停下来。如果是连续工作方式，则继续循环下去。 （2）花样选择开关在位置2时，按下启动按钮后，1号喷头喷水，延时2s 后，2号喷头喷水，再延时2s后，3号喷头喷水，又延时2s后，4号喷头喷水。30s后，如果是单步工作方式，则停下来。如果是连续工作方式，则继续循环下去。 （3）花样选择开关在位置3时，按下启动按钮后，1号、3号喷头同时喷水，延时3s后，2号、4号喷头同时喷水，1号、3号喷头停止喷水。如此交替运行
毕业设计（论文）报告 题目基于PLC控制的花样喷泉设计 院（系）别中德机电学院 专业数控技术（数控系统应用与维护） 班级数维1201 姓名周程 学号100121046 指导教师沈小燕 2015年4月
基于PLC控制的花样喷泉设计 摘要:在日常生活中，我们经常在公园、广场及一些建筑前，看到一些喷泉供人们休闲、观赏。随着可编程控制器在我国的快速发展，对花样喷泉的控制要求也越来越高，多数的控制部分需要可编程控制器来实现。使用PLC控制花样喷泉，使用方便，运行可靠，控制程序简单等优点。用梯形图方法编程，思路清晰，编程简单。针对传统的喷泉控制系统一旦设计好控制电路，就不能随便更改的问题，本设计结合西门子S7-200可编程控制器设计能适应不同季节、不同场合的要求目的的花样喷泉系统。该花样喷泉控制系统不但实现了自动转换花样，而且提高了系统的可靠性和安全性，具有硬顶的工业应用和推广价值。 关键词：PLC；花样喷泉；控制系统
Figure fountain design based on PLC Abstract：In daily life,we often in the park,square,tourist and some of the buildings,see some fountain for people to relax,watch.With the programmable controller in China's rapid development of figure fountain control requirements are also getting higher and higher,the control part of the majority of the programmable controller is required to achieve.PLC control the use of fountains,easy to use,reliable operation,has the advantages of simple control https://www.doczj.com/doc/8a1571826.html,ing ladder diagram programming method,clear thinking,simple programming.In view of the traditional fountain control system once the design control circuit,it can not change the problem,combined with the Siemens S7-200programmable controller design can adapt to different seasons,different fountain patterns of system requirements and upurposes.The figure fountain control system not only realizes the automatic conversion of the pattern,but also improve the safety and reliability of the system,with the hardtop industrial application and popularization value. Key Words:Figure fountain;control system;PLC;
学号 《电气控制与PLC技术》 课程设计 题目：基于S7-200系列PLC的花式喷泉的控制 系（部）院：物理与机电工程学院 专业：电气工程及其自动化 作者姓名： 指导教师：职称：副教授 完成日期：年 06 月 30
《电气控制与PLC技术》课程设计任务书
目录 1. 设计目的 (1) 2. 设计任务及要求 (1) 2.1 设计任务 (1) 2.1.1 任务描述 (1) 2.2 设计任务及要求 (2) 3. 系统硬件设计 (2) 3.1 系统设计步骤 (2) 3.2 PLC的I\O分配表 (3) 3.3 PLC硬件的选型 (3) 3.3.1 PLC的基本工作方式 (4) 3.3.2 PLC运作过程 (4) 3.4 系统接线图 (5) 4. 控制系统设计 (6) 4.1 控制程序流程图设计 (6) 4.2 控制程序设计思路 (6) 4.2.1 输入输出（I/O）点数的估算 (7) 4.2.2 存储器容量的估算 (7) 4.2.3 机型的选择 (7) 5. 软件系统设置 (7) 6. 系统调试与结果分析 (17) 6.1 调试结果分析 (17) 6.1.2 花样选择开关在位置2时 (19) 6.1.3 花样选择开关在位置3时 (20) 6.1.4 花样选择开关在位置4时 (21) 7. 总结 (23) 参考文献 (24)
1. 设计目的 通过对基于S7-200PLC自动喷泉控制系统的工作原理的分析、系统设计、编程、及上机调试工作的实践，了解电器控制系统的一般设计思路，熟悉和掌握外围电路系统和软件设计的方法，并掌握利用PC对PLC工作状况进行监控的方法 2. 设计任务及要求 2.1 设计任务 2.1.1 任务描述 某广场的喷泉如图所示，4号为中间喷头，3号为内环状喷头，2号为1次外环状喷头，1号为外环装喷头。 图1 某广场喷泉结构图 2.1.2 控制任务和要求 （1）按下启动按钮，喷泉控制装置开始工作，按下停止按钮，喷泉控制装置停止工作。 （2）喷泉的工作方式由花样选择开关和单步、连续开关决定。 （3）当单步、连续开关在单步控制时，喷泉只能按照花样选择开关设置的方式