ANYANG INSTITUTE OF TECHNOLOGY 本 科 毕 业 论 文
基于PLC 的花样喷泉控制系统设计
The design of fancy fountain control system
based on PLC
学院名称： 电子信息与电气学院
专业班级： 自动化2009级1班
学生姓名： XX
指导教师姓名： XX
指导教师职称： XXXXXX
2013年5
月
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得安阳工学院及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：
指导教师签名：日期：
使用授权说明
本人完全了解安阳工学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：
目录
摘要..........................................................................................................................................I Abstract ................................................................................................................................II 引言 (1)
第一章方案分析 (5)
1.1 主控制器方案分析 (5)
1.2 喷泉水柱控制方案分析 (6)
1.3 喷泉的控制要求 (7)
第二章花式喷泉的硬件设计 (11)
2.1 硬件的选择 (11)
2.1.1 PLC的选择方案 (11)
2.1.2 变频器选择方案 (12)
2.1.3 水泵的选择方案 (15)
2.1.3 喷头的选择方案 (17)
2.1.4 控制面板 (18)
2.1.5 喷泉水泵布局 (19)
2.1.6 彩灯布局 (19)
2.1.7 PLC控制接线图 (20)
2.1.8 变频器控制接线图 (21)
第三章系统的软件设计 (23)
3.1 花式喷泉的PLC控制流程图 (23)
3.2 I/O模块的选择 (23)
3.3 花式喷泉的I/O分配 (23)
3.4 西门子MM420变频器设置 (24)
3.5 软件的选用 (25)
3.6 系统主程序 (27)
3.7 系统程序的可行性 (29)
第四章系统的仿真和调试 (30)
4.1 仿真软件的选用 (30)
4.2 系统的调试 (30)
第五章 WinCC组态与监控 (33)
5.1 WinCC简介 (33)
5.2 WinCC组态 (33)
5.2.1 组态用户项目 (33)
5.2.2 WinCC与PLCSIM连接 (35)
5.2.3 WinCC组态画面监控 (36)
结论 (38)
致谢 (39)
参考文献 (40)
附录 (41)
基于PLC的花样喷泉控制系统设计
摘要：花式喷泉是近年来随着控制系统的发展，出现的一种控制技术与花式观赏相结合的一种产物。随着可编程控制器在我国的迅速发展，对花式喷泉的控制要求也越来越高，使得越来越多的控制部分需要可编程控制器来实现。本文结合毕业设计任务书的要求，以花式喷泉为研究对象，采用了S7-300系列PLC作为变频器的控制器，变频器再控制电机输出功率。对花式喷泉的控制系统的总体功能进行了分析，阐述了可编程控制器的组成和工作原理。提出了喷泉硬件的各组成模块及详细的硬件模块设计方案，并对控制方式进行了设计和程序的编写。本设计采用变频器作为水泵的控制器，改善了喷泉系统的控制品质，并真正地达到了节能和实时控制的要求。
关键词：PLC；喷泉；控制系统
I
The design of PLC control system of fancy fountain
Abstract：Fancy fountain In recent years, with the development of control systems, control technology and the emergence of a fancy watch combination of a product. With the programmable controller in the rapid development of our country, the fancy fountain control requirements are also increasing, making more and more control programmable controller. In this paper, the tasks required of graduate design, fancy fountain as the research object, using the S7-300 series PLC as controller of the inverter, and the inverter to control the motor output power. The overall function of the fancy fountain control system analysis of the composition and working principle of the programmable controller. Fountain hardware building blocks and the hardware module design, the design and procedures for the preparation and control mode. This design uses the controller of the inverter as pumps, improved the fountain system control quality, and truly achieve energy efficiency and real-time control requirements.
Key words：PLC;fountain;control system
II
引言
所谓花样喷泉，就是利用控制器控制喷水的花型组合变化、水柱高低、远近变化和灯光色彩组合、明暗变化的喷泉。花样喷泉是把现代控制技术应用于人工喷泉，在程序控制喷泉的基础上也可加入了音乐控制系统，通过音乐控制喷泉的水形及灯光的变化，从而达到喷泉水型、灯光及色彩的变化与音乐情绪的完美结合，使喷泉表演生动且富有内涵。
喷泉起源很早，早在公元前6世纪的巴比伦空中花园中就已建有喷泉。古希腊时代开始由饮用水式泉逐渐发展成为装饰性泉。还有一种说法认为喷泉起源于伊斯兰国家的斋戒沐浴给水方法。在伊斯兰园林中，喷泉沿轴线布置或作为局部构图的中心。文艺复兴时期喷泉技术有很大的发展，多与雕像、柱饰、水池等结合造景，如意大利伊斯特别墅的著名“百泉步道”和莱恩脱的喷泉水渠。7到18世纪，喷泉在欧洲城市盛极一时。著名的法国凡尔赛宫的太阳神喷泉，俄国彼得宫的带雕像群的大瀑布喷泉，而罗马更有3000多个喷泉，被称为喷泉之城。中国古典园林崇尚自然，力求清雅素静、富于野趣，重视对天然水态的艺术再现。18世纪，西方式喷泉传入中国。1747年清乾隆皇帝在圆明园建“谐奇趣”、“海晏堂”、“大水法”三大喷泉。20世纪，喷泉发展成为一种大型水景，用水柱构成各种形态。如建于1958年的日内瓦莱蒙湖大喷泉，它，用两台1360马力的水泵将水喷到145米的高空。夜色下巨型探照灯照射着银色水柱直划夜空，颇为景色壮观。日本的水力喷射动物园在一个直径10米水池内，安装着6036个旋转的喷头，能喷射出老虎狮子搏斗、老鹰羚羊厮杀等奇妙的场面。这些喷泉多是利用电脑控制水、光、音、色，使喷泉艺术进入崭新的时代。现代的喷泉，已经是一种集声、光、电、水、力为一体的高科技产物。我国现代意义的喷泉始于上世纪80年代，起步虽晚，发展却十分神速，有些技术在世界上具备领先地位。
国内在二十世纪八十年代以前，喷泉只是建筑给排水和园林造景专业的一个技术细节，从设计到产品制作，工程安装都没有形成规模。只是在展览馆等公共建筑和公园里能见到一些中、小喷泉，产品的水平也是简单、粗放的。二十世纪八十年以后，随着国民经济的恢复和发展，人民生活水平的提高，一些城市的城建、园林主管部门在城市建设、改造的过程中，以及环境的美化和文化氛围的营
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造上对喷泉提出了求新的要求，一部分建筑、园林、水利的设计院、研究所及大专院校，综合了土建结构、给排水、机电控制等传统的专业技术，加上当时先进的单片机，通过电磁阀和直流电机调速实行变量控制，设计出一批喷泉、水景。得到了良好的社会反映和社会效益。在这个时期，一些喷泉设备专业加工厂和公司开始组建、发展，为喷泉的专业化发展提供了力量，打下了基础。
二十世纪九十年代以后，社会主义市场经济快速发展，全国城市建设速度加快，人们也追求高质量的文化生活和环境美。市场的需求推动了喷泉行业的发展。喷泉走出公园、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。许多喷泉专业的生产厂商和专业公司，在这段时间内应运而生，迅速发展起来。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，把喷泉行业的技术水平推上了一个新的层面，开拓了广阔的应用空间，喷泉行业得到了快速发展。
人们对喷泉的造景功能、娱乐功能、环保功能认识的提高，开拓了喷泉的应用范围。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。
喷泉景观概括来说可以分为两大类：一是因地制宜，根据现场地形结构，仿照天然水景制作而成，如：壁泉、涌泉、雾泉、管流、溪流、瀑布、水帘、跌水、水涛、漩涡等。二是完全依靠喷泉设备人工造景。这类水景近年来在建筑领域广泛应用，发展速度很快，种类繁多，普通喷泉分音乐喷泉、程控喷泉、旱地喷泉、跑动喷泉、光亮喷泉、趣味喷泉、激光水幕电影、超高喷泉等。
漂浮式：整座水景喷泉的管道系统全部安装在浮箱上，所以喷泉设备的运行不受季节性水位高低的影响。漂浮式喷泉制作、安装工艺技术性强，但维护方便，易于保养。在大型自然湖泊或各种人工湖中广泛应用。
跑泉：多个喷头，按时序控制，构成各种形态瞬时变化的水型。可以形成跑动、跳动、波动等形状，又可以成固定造型的喷水形态，气势雄伟，变化多端。
水幕激光：采用特殊的入映机播放，使用的影片也是专门为水幕电影特制的影带。由于电影的屏幕是透明的水膜，因此在电影播放时会有一种特殊的光学效果，屏幕的视觉穿透性可使画面具有一种立体感，影片的内容可与水面巧妙的结
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合，更有一种身临其境般的奇幻感觉。
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，使水体具有丰富多采的形态，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、叠水、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。喷泉的专用产品，设备也在不断地更新换代，新材料、新技术的采用，环保型的产品更加安全、可靠，售后服务周到、及时，这些都为喷泉的良性发展提供了技术支撑，使得大多数的喷泉在美化环境之外，还发挥了良好的生态效应社会效益和广告效应等间接的经济效益。
在喷泉得到广泛应用的过程中，也出现了一些问题和不足，有些认识上的误区和不良倾向应该引起人们的重视。否则将对喷泉行业的健康发展产生负面影响。首先，我们政府在审批城市公共广场喷泉的建设时，要充分了解其建设的面积，审查设计的方案避免跟风的工程。另外，相关部分应组织专家与研究人员设立行业的规范与标准，杜绝低质量的工程建设。其次，各种工程设计者应该充分考虑整体建筑的协调性欲艺术性，使喷泉的水体景观功能得到比较好的发挥。同时，让喷泉景观充分结合其他的元素，更好的体现水体景观的水体美。最后，喷泉水体设计者应该充分结合实际，考虑环境对于喷泉景观的容纳性，建设高质量且据实用性的喷泉，不要出现喷泉水体的建设不具其利反被其害的现象。
随着科技的发展，喷泉水体景观建设可以结合光电技术和喷水射流的技术，开发很多新奇特的高新技术喷泉设计。另外，可以通过对于喷泉水池的补水、流动与喷射采用电脑控制，充分节约水资源。完善喷泉的土建结构，防止地下水的渗入。自动控制喷泉的灯光、供电系统，保证喷泉水体的水质，让喷泉不仅是造景元素更是一种愉悦大众的环境艺术。
本文根据生活当中出现的一些情况，以花式喷泉为研究对象，结合了大量资
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料及文献，研究花式喷泉的控制问题，整理出一套可行性较高的喷泉控制系统。
本系统的研究内容主要包括了喷泉的发展情况及所存在的一系列问题；喷泉控制系统的组成；花式喷泉的控制任务和要求；花式喷泉的硬件配置以及软件的设计，再通过仿真软件来实现。
在设计当中，结合了音乐喷泉和程控喷泉的优点，音乐喷泉主要由音频开关信号控制，而程控喷泉则由人为选择。其中程序喷泉分为手动和自动两种模式，手动主要是为了调试，而自动则可连续运行。当按下电源按钮，按下自动按钮，则喷泉按照预设的程序循环运行。如果按下手动按钮，则自动运行停止，切为手动运行，接着选择喷水花样，系统处于连续运行状态，直到按下停止按钮，系统立即断开电源，停止运行。
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第一章方案分析
1.1 主控制器方案分析
方案1：使用单片机控制花式喷泉
单片机作为微型计算机的一个重要分支，其应用范围很广，发展也很快。1971年Intel公司首次宣布4004的4位微处理器，1974年12月Fairchild(仙童)公司即推出了8位单片机F8，开创了单片机的门户。
单片机已在各行业得到广泛应用，如果本设计采用单片机作为控制系统的核心，由于单片机的输入输出电流电压很小，那么将需要用到大量的输出继电器和输入继电器，外围电路将会非常复杂，增加了系统的直观性和可维护性。而外围电路的复杂，也会增加系统投入的成本，且其可靠性也大大降低。
方案2：使用S7-300PLC控制花式喷泉
自20世纪60年代中期以来PLC产品在电力、冶金、化工等行业发挥了重大作用,尤其近20年来计算机和信息技术的飞速发展,不断成倍扩大的功能和成倍降低的价格,使PLC、通讯联网技术、过程控制软件都获得了长足的进步,也使PLC 的广泛应用成为可能。
PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字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。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。可编程控制器之所以越来越受到控制界人士的重视，是由于它具有以下特点：（1）可靠性高，抗干扰能力强。（2）配套齐全，功能完善，适用性强。（3）易学易用，深受工程技术人员欢迎。（4）系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造。（5）体积小，重量轻，能耗低。
此方案采用西门子S7-300系列PLC作为主控制器。S7-300PLC是中型的PLC，它适用于各行各业，各种场合中的自动检测、监测及控制等。S7-300PLC的强大功能使其无论单机运行，或连成网络都能实现复杂的控制功能。S7-300PLC可提多种CPU可供选择使用，并且体积小，功能强、可靠性高，灵活性强和可扩展性
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的特点通过改变喷泉的控制程序或改变方式选择开关，就可以改变花式喷泉的喷水规律，从而变化出很多花样，同时，PLC具有很强的自诊断功能，迅速方便的检查出故障，缩短检修时间，因而确保控制系统的可靠性，稳定性。
基于本设计的控制要求，可采用S7-300系列的PLC来控制MicroMaster420变频器，变频器控制水泵的输出功率，从而达到对水泵流量的控制，产生各种方式的喷水花样。
采用PLC控制后，由于PLC是采用程序控制，是软接线，因此可靠性大大提高了。音乐喷泉的核心控制是由可编程控制器实现的，可编程控制器是整个系统的“大脑”，用程序控制变频器输出频率，从而控制水泵输入功率。其中中央音乐喷泉水泵由程序实现用音乐频率转换的开关量去控制喷泉水柱的变化。可编程控制器简化了控制线路，提高了工作的速度和可靠性以及系统操作的灵活性，也提升了喷泉工程的智能化性能。
方案3：使用S7-200PLC控制花式喷泉
假设设计采用S7-200PLC作为喷泉的主控制器来控制水泵的运行。S7-200PLC是一种小型的PLC，它有5种CPU模块，最多可以扩展7个扩展模块，扩展到248点数字量I/O或者38路模拟量I/O，最多有30多KB的程序存储空间和数据存储空间。集成了6个有12种工作模式的高速计数器和两点高速脉冲发生器、脉冲宽度调制器。本设计方案可以选择S7-200CPU226的PLC作为主控制器，该型号的PLC共14入10出24个I/O点。从I/O点分配方面来说很适合本设计的控制要求。但是这也限制了它以后的发展，对于较大的喷泉控制系统，S7-200PLC在没有实物的情况下，不能仿真，这对于一个较大型的控制系统，在运行前，不仿真是不可靠的。而且S7-200PLC由于I/0点数的限制，在改变喷水方式的时候很不方便，因此不利于调整。
1.2 喷泉水柱控制方案分析
方案1：采用电磁阀控制
喷泉可以采用电磁阀控制，通过控制电磁阀的通断，控制喷头的通断，从而切换喷头。水泵的输出功率不变，所以水泵的流量是固定的，当喷头切换到粗口径喷头时，水柱输出高度变低；同理，当切换到细口径喷头时，由于水压作用，喷泉水柱高度上升。喷泉常用的阀门有球阀、蝶阀、闸阀、止回阀、水下液压阀、
6
水下电磁阀、水下数控阀等。
如果采用电磁阀控制，通过控制电磁阀的通断，从而切换喷头，达到改变水柱高度和喷水形态的效果。在这种控制中，每个水泵的输出功率是不变的，只能以工频运行，当喷泉水柱降低时，水泵不需要以工频运行，造成了能源的浪费。
方案2：采用变频器控制
变频器的主要任务是把工频电源变换为另一频率的交流电，以满足交流电动机的变频调速的需要。现在使用的变频器主要采用交-直-交方式（VVVF，变频或矢量控制变频），先把工频交流电通过整流器转换成直流电，然后再把直流电转换成频率、电压均可控制的交流电，以供给电动机。变频器的电路一般由整流器、中间直流环节、逆变器和控制电路4个部分组成。
交流电动机的同步转速表达式为n = 60 f (1? s) / p
式中：n—异步电动机的转速；f—异步电动机的频率；s—电动机转差率；p —电动机极对数。
由上式可知，异步电动机的转速n与频率f成正比，只要改变频率f即可改变电动机的转速，当频率f在0～50 Hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。
若采用变频器控制，由于本设计并不需要连续调节转速，只要切换若干段固定的转速就可以了。所以只需要用到变频器的3点数字量输入信号，就可以实现八段转速控制(15Hz-50Hz)，而且可以避免使用昂贵的PLC模拟量输出模块来连续调节变频器的输出频率。通过PLC输出的数字量控制变频器的输出频率，从而改变水泵的输出功率，达到控制喷泉水柱高地的目的。
采用变频器控制水泵，较其他控制方法而言，可以改变水泵的输出功率，当喷泉水柱降低时，电机的输出功率降低，节约了电能。对于一个长期运行的喷泉系统而言，其产生的效益是随时间而积累的。因此，本设计采用变频器控制。
1.3 喷泉的控制要求
（1）按下启动按钮，中间音乐喷泉无音频信号输入时，进入预置状态。当有音频开关信号输入时，喷泉水柱随音频信号进行变化。周围程控喷泉装置进入预备状态，按下手动按钮后，按下花样1按钮，喷泉按照花样1循环运行；断开
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花样1按钮，按下花样2按钮，喷泉按照花样2循环运行；断开花样2按钮，按下花样3按钮，喷泉按照花样3循环运行；按下停止按钮，喷泉控制装置停止工作；按下自动运行按钮，喷泉进入自动工作状态。
（2）喷泉喷水方式由花样选择开关决定，现考虑3种喷水花样。
（3）按下启动按钮和手动按钮后，选择花样1后，1s 后，变频1输出频率变为20Hz ；2s 后，变频器2输出频率变为25Hz ；3s 后，变频器输出频率变为30Hz ，依次类推。直到7s 后，所有变频器保持其设定频率5s 后，变频器输出频率变回基本状态，循环运行。变频器直接影响水泵的输出功率，从而影响喷泉水柱高度。花样喷泉共分7个水泵，通电后，在PLC 的控制下，按1-2-3-4-5-6-7的顺序改变喷水高度，最后保持梯形5s,然后恢复0s 时的高度，再循环上次的改变。具体情况见图1.1所示。 0
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20304050601s 2s 3s
4s 5s 6s
花样1示意图
时间喷水高度水泵1
水泵2
水泵3
水泵4
水泵5
水泵6
水泵7图1.1 花样1示意图
按下启动按钮后，按下手动开关，选择花样2后，所有变频器的输出频率变为25Hz,此时喷泉的水柱位于最高水柱与最低水柱的中间状态。1s 后，变频器输出频率变为50Hz ，所有水泵的输出功率变为最大，此时喷泉水柱向上冲击，3s 后变为25Hz 水柱高度。如此循环，形成升降喷泉的效果，直到按下停止按钮。具体情况见图1.2所示。
9 0
10
20304050600s 1s
3s
花样2
时间
喷水高度水泵1
水泵2
水泵3
水泵4
水泵5
水泵6
水泵7图1.2 花样2示意图 按下启动按钮后，按下手动选择开关，按下花样3选择开关，1s 后水泵1,3，5，7按照50Hz 的频率运行；水泵2，4，6按照25Hz 的频率运行。2s 后，泵2，4,6按照50Hz 的频率运行；水泵1，3，5,7按照25Hz 的频率运行。然后按照上述规律进行循环，形成波浪的效果，直到按下停止按钮。具体情况见图1.3所示。 0
10
20304050600s 2s
4s 花样3
时间
喷水高度水泵1
水泵2
水泵3
水泵4
水泵5
水泵6
水泵7
图1.3 花样3示意图 按下启动按钮后，按下自动开关，花样1子程序被调用，喷泉按照花样1运行；花样1运行12s 后调用花样2子程序，按照花样2程序运行，同时花样1
停止；花样2持续12s后运行花样3，同时断开花样2；花样3运行12s后，运行花样1，如此循环，直到按下I124.1停止按钮。
对于中间的音乐喷泉，则主要有音频信号控制。当无音频信号时，按下启动按钮，变频器控制其输出功率为50Hz时的最大功率。当有任何音频开关信号输入时，其输出改为由音频开关信号控制，且高位开关信号优先于低位开关信号，随音频信号变化而变化，直到按下停止按钮，停止运行。
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第二章花式喷泉的硬件设计
2.1 硬件的选择
2.1.1 PLC的选择方案
（1）对输入/输出点的选择
盲目选择点数多的机型会造成一定浪费。要先弄清除控制系统的I/O总点数，通常情况下，在得出总数的基础上增加10%～15%冗余，如果考虑今后调整扩充，则留有30%左右的冗余。
（2）对存储容量的选择
对用户存储容量作粗略的估算。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。
（3）对I/O响应时间的选择
PLC的I/O响应时间包括输入电路延迟、输出电路延迟和扫描工作方式引起的时间延迟（一般在2～3个扫描周期）等。对开关量控制的系统，PLC和I/O 响应时间一般都能满足实际工程的要求，可不必考虑I/O响应问题。但对模拟量控制的系统、特别是闭环系统就要考虑这个问题。
（4）对PLC结构形式的选择
在相同功能和相同I/O点数据的情况下，整体式比模块式价格低。但模块式具有功能扩展灵活，维修方便（换模块），容易判断故障等优点，要按实际需要选择PLC的结构形式。
本设计采用S7-300 CPU313-2DP的PLC。该PLC属于中型PLC，功能强大，控制能力好，性价比高，具体配置见图2.1所示。
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图2.1 PLC硬件配置
2.1.2 变频器选择方案
变频器用于交流异步电动机调速，其性能远远超过以往任何交、直流调速方式，而且其结构简单、调速范围宽、调速精度高、安装调试、使用方便、保护功能完善、运行稳定可靠、节能效果显著，是交流电动机调速的主流技术。变频器是运动控制系统中的功率变换器，当今的运动控制系统是综合了多种学科的高新技术领域，是自动化技术的“前沿”，总的发展趋势是：驱动的交流化，功率交换的高频化，控制技术的数字化、智能化和网络化。因此，变频器作为系统的重要功率变换部件，提供可控的高性能变压变频交流电源，必然会伴着系统技术发展而发展。异步电动机调速转动时,变频器可以根据电动机的特性对供电电压、电流、频率进行适当的控制,不同的控制方式所得到的调速性能、特性以及用途也不同。变频器的基本原理如图2.2所示。
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13 整流电路直流中间电路逆变电路
控制电路
交流电 商用电源
交流电
频率和电压可
调的交流电
图2.2 变频器的基本构成
异步电动机调速转动时,变频器可以根据电动机的特性对供电电压、电流、频率进行适当的控制,不同的控制方式所得到的调速性能、特性以及用途也不同.
变频器控制方式大致大体可分为开环控制和闭环控制两种，后者进行电动机速度反馈。开环控制有f U /控制方式，闭环控制有转差频率控制和矢量控制等方式。
(1) f U /控制：
对于异步电动机，只要改变其供电电源的频率，即可以改变电动机的转速，达到进行调速运转的目的。但是，对于一个实际的交流调速控制系统来说，事情远远不是那么简单。这是因为当电动机电源的频率被改变时，电动机的内部阻抗也将随之改变，从而引起励磁电流的变化，使电动机出现励磁不足或励磁过强的情况。在励磁不足的情况下电动机将难以给出足够的转矩，而在励磁过强时电动机又将出现磁饱和，造成电动机功率因数和效率的下降。因此，为了得到理想的转矩速度特性，在改变电源频率进行调速的同时，必须采取必要的措施来保证电动机的气隙磁通处于高效状态（即保持磁通不变）。这就是f U /控制的出发点。
这种变频器虽然结构比较简单，但是，由于这种变频器采用的是开环控制方式，其精度和动态特性并不是十分理想，尤其是在低速区电压调整比较困难，难以得到较大的调速范围。所以采用这种控制方式的变频器一般是对控制性能要求不太高的通用变频器。
⑵ 转差频率控制：
转差频率控制需要检出电动机的转速，构成速度闭环，速度调节器的输出为转差频率，然后以电动机转速与转差频率之和作为变频器的给定输出频率。由于
U/控制相比其加减速特性和限制过通过控制转差频率来控制转矩和电流，与f
电流的能力得到提高。另外它有速度调节器，利用速度反馈进行速度闭环控制，速度的静差小，适用于自动控制系统。转差频率控制方式通常用于单机运转。
因为在采用转差频率控制方式时需要检测电动机的实际转速，所以需要在异步电动机轴上安装速度传感器。而电动机的转速检测则由速度传感器和变频器控制电路中的运算电路完成。控制电路还将通过适当的算法根据检测到的电动机速度产生转差频率和其他的控制信号。此外，在采用了转差频率控制方式的变频器中往往还加有电流负反馈，对频率和电流进行控制，所以这种变频器具有良好的稳定性，并对急速的加减速和负载变动有良好的响应特性 [10]。
⑶矢量控制：
矢量控制的基本思想是认为异步电动机和直流电动机具有相同的转矩产生机理，即电动机的转矩为磁场和与其相垂直的电流的积，而异步电动机的定子电流则可以分为产生磁场的电流分量（磁场电流）和产生转矩的电流分量（转矩电流）。因此，通过控制电动机定子电流的大小和相位（即定子电流矢量），即可以分别对电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制电动机转矩的目的。
MICROMASTER420是用于控制三相交流电动机速度的变频器系列。本系列有多种型号，从单相电源电压，额定功率120W到三相电源电压，额定功率11KW可供用户选用。该变频器由微处理器控制，并采用具有现代先进技术水平的绝缘栅双极型晶体管（IGBT）作为功率输出器件。因此，它们具有很高的运行可靠性和功能的多样性。其脉冲宽度调制的开关频率是可选的，因而降低了电动机运行的噪声。全面而完善的保护功能为变频器和电动机提供了良好的保护。
MICROMASTER420具有缺省的工厂设置参数，它是数量众多的简单的电动机控制系统供电的理想变频驱动装置。由于MICROMASTER420具有全面而完善的控制功能，在设置相关参数以后，它也可用于更高级的电动机控制系统。MICROMASTER 420既可用于单机驱动系统，也可集成到‘自动化系统’中。
MICROMASTER420具有模块化设计。操作面板和通讯模块可以不使用任何工具，非常方便的用手进行更换，MICROMASTER420适合用于各种变速驱动系统装置，尤其适合用于水泵，风机和传送带系统的驱动装置。
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- 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
景区景观水系管理制度 1 目的 规范景观水系的制度，确保工作的质量和效果，确保管理服务工作质量。 2 适用范围 适用于本景区内的景观水系维护。 3 程序要点 3.1景观水系的分类：一种是完全借用天然江河湖泊的自然景色，将房子建在有水的地方；第二种是引水入园，将江河湖泊之水引入社区结合人工造景；第三种就是人造水景； 3.2按水景的类型来分有：叠水、溪流、瀑布、涉水池、养鱼池、喷泉、音乐喷泉等。 3.3按水景中水的状态来分有：静止水系和循环水系。 3.4从水景的形态来分，水景的水源主要来自于三个方面：江河湖泊的自然水源、自来水、经过处理的中水。 4 景观水系管理措施 4.1在水系周边设立警示、温馨提示等宣传导语，杜绝人为破坏，污染水质；禁止在水系中玩耍戏水，禁止向水系中投掷杂物、垃圾。 4.2冬季提早关闭水系，防止树木落叶及枯草污染水系，
防止风沙污染水系，防止冬季结冰损坏防水层。 4.3水系的日常清洁由保洁负责，物业部实施具体管理、监督，工程部配合做好设备、电器的巡查，配合保洁做好日常维护保养的排放水。 4.4如遇特殊雨季、风沙天气，物业部协调工程部关闭水系，排放水源。 4.5如遇重大节日、庆典活动，保洁提前做好清洁工作，工程部配合做好注水、排水、接引电源等工作，在重大节日和庆典活动当天以良好的清澈水系环境展示。 4.6严格禁止向水中投撒饲料，以防造成人为的水质恶化。 4.7充水源水尽量避免使用中水。 4.8畜禽养殖对水体污染非常严重，景观水系中禁止畜禽养殖。 4.9鱼类繁殖速度极快，没有天敌，每年应及时捕捞，控制鱼数量不要超标。 5 日常水面清洁、维护 在营运期间保洁部安排专人对水系实施不间断保洁，对水系垃圾，漂浮物、污染物等及时全面清理。 5.1每周清理水池，并对水系水源进行更换。 5.2控制污染，杜绝生活污水垃圾进入水系。减少水系周围树木植被使用肥料和农药的数量。
毕业设计（论文） 题目基于PLC的音乐喷泉 控制系统设计 专业电气工程及其自动化 班级 11电气2班 学生张军（20113264 ） 指导教师李林 职称工程师 高科学院 2015 年
摘要 摘要 音乐喷泉是近年来出现的一种园林建筑与花式观赏相结合的一种产物，它集合声、光、色、形于一体，并产生千变万化的水景。随着可编程控制器的迅速发展，音乐喷泉对控制系统的要求也越来越高，使得越来越多的控制部分需要用可编程控制器来实现。 本课题结合任务书的要求，以音乐喷泉为研究对象，采用三菱PLC作为喷泉的控制器。设计的控制方式有两种：一种是固定程序运行方式。是按事先设计好的步骤一步一步进行，循环执行。另一种控制方式是通过音乐控制喷泉。是通过PLC的中断程序采集播放音乐的音频信号，PLC对采集的音频信号进行标准化算法，将运算的数据转换成模拟量，通过模拟量输出口输出去控制变频器的输出频率，从而控制水泵转速，达到控制喷泉水柱的高低跟随音乐强弱的变化。 本次设计对音乐喷泉控制系统的总体功能进行了分析，并且对可编程控制技术、变频控制技术的应用、发展趋势作了简要介绍，以及音乐喷泉控制总体设计方案、电气系统的整体设计和PLC程序设计思路、变频参数设置。本次设计改善了音乐喷泉系统的控制品质，提高了音乐喷泉控制系统的稳定性。 关键词：音乐喷泉，控制系统，可编程控制器，变频器
ABSTRACT ABSTRACT In recent years, music fountain is the emergence of a garden building combined with a fancy watch a product, its collection of sound, light, color, shape, and generates kaleidoscope waterscape. Along with the rapid development of the programmable controller, music fountain is becoming more and higher to the requirement of control system; make more and more need to use PLC to realize control part. This topic combined with the requirements of the specification, with music fountain as the research object; adopt Mitsubishi PLC as the controller of the fountain model. Design of the control method has two kinds: one is fixed program operation mode. According to design a good steps in advance step by step, execution cycles. Another way of control is through the music fountain control. By PLC interrupt program audio signal collection and play music, audio signal of PLC to standardize algorithm, the algorithm of data into analog and output by analog output to control the output frequency of frequency converter, so as to control water pump speed, to control the fountain water column height to follow music strength changes. The design of music fountain control system's overall function is analyzed, and the programmable control technology, the application of variable frequency control technology, the development trends are briefly introduced, as well as the music fountain control overall design, the overall design of the electric system and PLC program design and parameter setting of inverter. This design improves the music fountain system control quality; improve the stability of music fountain control system. KEY WORDS: Musical fountain，Control system，PLC，frequency
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。
音乐喷泉策划方案 篇一：石家庄音乐喷泉策划方案 目录 前言 PaRT1市场分析????????????6-8 1．宏观经济环境分析 2．市场竞争环境分析 PaRT2项目分析????????????9-11 1．项目优势分析 2．项目劣势分析 3．项目机会点分析 4．项目威胁点分析 PaRT3市场定位????????????12-21 1．目标客户设定 2．市场定位建议 3．具体规划设计建议 4．室内装修的几点考虑 5．价格定位 PaRT4营销推广策略建议????????22-25 1．营销推广流程图
2．营销策略 3．销售渠道及方式 PaRT5相关建议事项??????????26 1．银行选择 2．物业管理公司的斟选 3．香港装饰公司的引进 PaRT6参考楼盘资料??????????27-30 PRaT7泰阁简介????????????31-32 前言 首先感谢贵司给予我司参与时代广场全程营销代理招标的机会，我司深感荣幸。通过贵司所提供的资料和与贵司的沟通、交流，使我们对项目及贵司的基本情况和开发思路有了一定的了解，并经我司各类专业人员的反复思索、反复论证，最终形成本建议书。由于时间匆忙，提案中仍有许多内容需充实和调整，望谅解！ PaRT1市场分析 １．宏观经济环境分析 中国经济持续保持高增速长，拉动内需政策的实施已使国民经济走出“九五”后期通货紧缩的困境，新世纪第一个五年计划——国民经济“十五”计划中将实施西部大开发的战略列为国策以及中国加入wTo 均为重庆市提供了前所未有的发展机遇。 重庆市作为最年轻的、面积最大的直辖市在“九五”期间，紧紧抓住设立直辖市、三峡移民迁建和库区开发、实施西部大开发等重大机遇，
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。
《机床电气控制与PLC》 实训报告 题目：喷泉控制系统程序设计（三） 组号：第九组 班级学号： 1202022037 学生姓名：丁振东 指导教师：张慧玲 成绩： 沈阳工学院
目录 课程设计的任务 (2) 1.设计题目 (2) 2.设计内容 (2) 3 . 设计要求 (2) 4 . 进度安排 (2) 摘要 (3) 一、总体设计 (4) 1.P L C的选型 (4) 2.P L C端子分配 (5) 二、P L C程序的设计 (8) 1.设计思想 (8) 2.L P C顺序功能图设计 (8) 3.P L C梯形图设计 (10) 4.P L C指令表 (14) 三、总结 (16) 四、参考文献 (17)
课程设计的任务 1．设计题目：喷泉控制系统程序设计（三） 2．设计内容： 1）喷泉控制要求为“A、B、D同时旋转并喷水12秒—B、D、C同时摆动并喷14秒—A、D、E同时旋转并喷10秒—A、C、D同时摆动并喷7秒--2秒后再循环” 2）每个喷头工作时，都连带红、绿、黄、蓝四个彩灯间隔0.1s循环发光。 3）喷泉可以实现连续操作方式。 4）当选择连续时，要求循环20次后终止循环，发出声光间断报警，按停止按钮终止报警。 3．设计要求： 1）设计端子分配图和顺序功能图 2）设计并调试PLC控制梯形图 3）撰写实训报告 4．进度安排： 1）理解题目要求，查阅资料，确定设计方案1天 2）PLC控制设计与调试 2.5天 3）实训报告撰写1天 4）答辩0.5天
摘要 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, 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里，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有很大发展。 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。 本设计以西门子S7-200系列的PLC为核心控制系统，设计了一个能变换四种式样的喷泉，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。本次喷泉设计用SFC方法编程，可以使设计思路清晰，编程简便，若需要改变喷水花样和喷水时间，设计方案不必作很大调整，只要把控制程序作相应的修改，不必该变硬件接线图或只需微小改动即可，方便简单。
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)
小型音乐喷泉自动控制系统 摘要：鉴于目前中、大型音乐喷泉投入大，许多小型企事业单位一是没有这么大场地，二是没有这么多资金投入，使音乐喷泉的应用得到了限制，而我见许多单位为了美化环境都设臵了喷泉，但其控制十分单调，缺乏观赏性。为了改变这个现状，我就利用我从事的技术工作的经验，将现代新技术应用到这一块来。这就是我研究这个题目的初衷。它适用于中小型企事业单位甚至家庭，具有可观的实用价值。 关键词：音乐喷泉变频调速 PLC 自动控制触摸屏 前言： 自2008年到邯郸大学后，系统学习电气自动化知识对音乐喷泉操作进行了理论学习和考察。学习电工专业课程《数字逻辑电路》、《PLC》、《电力拖动》之外，还自己学习电子方面的课程，如《音响》等，通过对市民乐园音乐喷泉系统的熟悉，发现该系统虽然效果好，功能多，宏伟壮观，但一次性投入实在太大，该系统单设计费用就花了200万人民币，更不用说总投入了，它不是一般单位和个人可以承受得了的。而许多中小型企业大部分都为了美化环境而建了喷泉系统，但其控制单一，缺乏变化，令观赏性大打折扣。所以，我就一直想设计一套一次性投入不大，但观赏性相对较强、可靠性又高的价廉物美的、适用于中小型企事业单位的小型音乐喷泉自动控制系统。通过几年的理论学习，我认为自己具备了这个实力，于是决定开发这个项目。 正文 1、方案设想 对于小型企事业单位或家庭而言，要建立一个音乐喷泉系统，我认为一次性投入不能太大，与大型音乐喷泉系统相比，规模应大大缩小，功能也没有必要那么完备。除具备随音乐变化外，再加上几种变化就可以满足需求。就比原来仅仅单一手动调节水柱变化要强许多。尤其对已有喷泉的单位，则投入将更小。只需投入变频器一台或两台、PLC一台、触摸屏一个、DVD一台即可。总投入应在2万元以内（如果原喷泉功率不是十分大的话），是任何一个单位或富裕家庭都能承受的水平。 我的设想是利用音乐的高低通过PLC控制变频器的输出频率，从而改变电动机转速，从而去改变水泵水柱的高低，利用变频器的多段速控制，不需要另外增加通讯模块，可降低成本，同时也具备15种转速变化之多，基本可以反映出音乐强弱变化的全貌。另
课程名称：自动控制课程设计 设计题目：花式喷泉的单片机控制院系： 专业： 年级： 姓名： 指导教师： 西南交通大学峨眉校区 2010年7 月22 日
课程设计任务书 专业姓名学号 开题日期：2010年7 月14 日完成日期：2010年7 月22日 题目花式喷泉的单片机控制 一、设计的目的 进一步掌握单片机控制系统的软件、硬件设计方法和步骤，提高思 维逻辑判断能力，训练自我综合运用已学课程的基本知识，独立进行单片机应用技术和开发工作，掌握单片机程序设计、调试和应用电路设计、分析及调试检测。 二、设计的内容及要求 本课程设计以8051单片机为基础，通过控制程序，实现可选择、可输入的多种方式的单步、连续自动运行，以实现自动控制的目的。 三、指导教师评语 四、成绩 指导教师(签章) 年月日
基于MCS－51单片机的花式喷泉控制 摘要：本设计是一种基于单片机的花式喷泉控制方案，通过单片机实现对喷泉喷水样式的的控制。本方案以单片机作为主控核心，通过编写合理的控制程序实现对多个电磁阀不同方案的顺序控制，从而达到控制喷水阀开关的目的，以此来控制不同喷泉样式的形成。本系统具有体积小、硬件少、电路结构简单及容易操作和阅读等优点，通过更改控制程序，还可形成更多的喷泉样式。该控制器实际应用效果较好，运行模式多。与其他喷泉控制相比，具有体积小、价格低、低能耗等优点。在能源比较匮乏的今天，这种控制装置具有重大的现实意义和深远的历史意义，它不仅能够改善人们的生活质量，还能为节约能源作出重大的贡献。 关键字：花式喷泉控制程序电磁阀低能耗单片机
目录 摘要--------------------------------------------------1 第一章绪论--------------------------------------------------------1 ●国内外研究状况及选题的意义----------------------------------1 ●单片机的简介 -----------------------------------------------2 ?单片机发展概述----------------------------------------------------------------2 ?单片机的应用领域-------------------------------------------------------------3 ?MCS-51系列单片机简介-----------------------------------------------------4 第二章喷泉控制设计任务及要求--------------------------------------7 ●概述--------------------------------------------------------7 ●设计任务及要求：------------------------------------------------------------------8第三章喷泉控制硬件设计--------------------------------------------8 ●输入输出管理------------------------------------------------8 ●硬件接线图--------------------------------------------------8 ●喷泉控制系统的控制流程图------------------------------------8 ●操作指示----------------------------------------------------9 第四章喷泉控制程序设计--------------------------------------------10 ●主程序---------------------------------------------------------------------------------11 ●方式1子程序------------------------------------------------------------------------12 ●方式2子程序------------------------------------------------------------------------12 ●方式3子程序------------------------------------------------------------------------13 ●方式4子程序------------------------------------------------------------------------13 ●延时1S程序-------------------------------------------------------------------------14 ●延时2S程序-------------------------------------------------------------------------14 第五章调试与模拟------------------------------------------------- 15 ●编译结果--------------------------------------------------- 15 ●仿真截图--------------------------------------------------- 19 第六章参考文献--------------------------------------------------- 20
城市湿地公园管理服务方案 城市湿地公园管理服务方案 总论: 湿地公园的建设是推动区域社会经济可持续发展的“催化剂”，也是湿地保护和保育理论的实践成果，湿地公园应该保持该区域的独特的自然生态系统并趋近于自然景观状态，维持系统内部不同动植物种的生态平衡和种群协调发展，并在尽量不破坏湿地自然栖息地的基础上建设不同类型的辅助设施，将生态保护、生态旅游和生态环境教育的功能有机结合起来，实现自然资源的合理开发和生态环境的改善，最终体现人与自然和谐共处的境界。现在的湿地公园 加强了人文景观和与之相匹配的旅游设施，各地尽力开发本地资源。 湿地和人的肾一样，可以很好的净化大气，河流和一些难以净化的污 染。为了积极配合肥城县住房和城乡建设局将肥城城市湿地
公园打造 成独具特色的郊游公园，特别制定本方案。 1 / 69 1/69页 城市湿地公园管理服务方案 一、肥城城市湿地公园简介 2 / 69 肥城城市湿地公园位于肥城县城北新城中心腹地，占地面积1800亩、水域面积780亩。公园包括肥城花谷、生态湿地、水舞倾城、休闲乐居等四个主题，拥有在水一方、青纱翠岸、临峰映月、山林野趣等特色八景，将于2016年春节前完成主体工程，2016年5月前全面竣工投用。公园集旅游性、生
态性、主题性为一体，将成为肥城的城市“会客厅”，为肥城打造城市特色、传播城市魅力、带动城市发展，起到至关重要的作用，成为市民“吹吹风、看看水、想安静、想放松”的好去处。 肥城县按照“全域生态化、全域景区化”的思路，统筹规划、合理配置公园绿地。肥城城市湿地公园是肥城县为进一步推进生态景观建设，营造多样化绿化景观特征，结合“绿海明珠、百园之市”工程打造的特色景观。公园以黑龙滩水库为水源，建成后将组成纵横交错的水网系统，园内奇峰罗列，展现出山水相融的绿化景观。 “肥城城市湿地公园的设计主题为‘仁者乐山，寿者乐水’。在设计中充分保留和雕琢了肥城美好的山水资源，将古朴的肥城文化元素与现代简洁的设计风格融入其中，呈现出一幅象征新时期肥城生活风貌的山水画卷。”设计秉承着将生态节约型园林引入复合绿道的理念，以花海、湿地、山川河流的自然景观特色赢得市民的喜爱，优化方案设计策略遵循四项优化原则:生态性原则，尊重场地，依山就势，减少硬质场地，硬质驳岸;经济性原则，土方就地平衡，适地适树，控制
音乐喷泉控制系统简介 1. 系统简介 音乐喷泉控制系统是综合当今国际上先进科技成果，集音乐控制、程序控制、人工智能控制技术于一体的工业现场控制系统。其上位机是多媒体工业PC机或电脑音乐喷泉主控器，它能实现全程实时音控，自行识别乐曲旋律、节奏、乐感和音频强弱度。该系统使音乐喷泉在电脑指挥下，跟随音乐旋律不断变换水型，并与音乐同步。 2. 系统性能指标 ⑴系统多媒体软件包括曲目管理，乐曲编配以及多媒体演播。 ⑵开放式结构，乐曲编配技巧对用户开放，有方便的交互式操作控制界面，客户可自行选定播放乐曲。 ⑶音乐喷泉的计算机动态仿真与实时监控系统。 ⑷同一系统有多种工作运行方式：手动控制、程序控制、音乐控制、无人操作自动定时控制。 ⑸采用数码式音乐信号处理技术，将音乐信号进行频谱分析和延时处理，使喷泉和音乐同步，节奏同步，同步精度达到0.1秒。 ⑹水泵的控制方式有变频器调速、多级并联、PWM数码控制及开关量控制。 ⑺由于采用了RS485总线数字通信技术，使系统控制水泵、阀门及彩灯的点数可无限扩展，抗干扰性强，精度高。 ⑻乐曲可以由传统的CD、VCD、DVD机播放或多媒体电脑提供，现一般多用多媒体电脑。 ⑼阀门控制回路中全部采用故障自动恢复系统。 3. 系统应用范围 系统可应用于大型广场音乐喷泉、湖中喷泉、室内舞台表演喷泉、宾馆景观喷泉、公园游乐喷泉、园林景观喷泉、名人主题公园喷泉、企业形象喷泉、住宅小区喷泉等。 4. 系统配套方式 客户可以根据需要，选择下列任意一种系统： ⑴程控喷泉控制系统：它是采用已预先编辑好的程序，定时循环固定或随机变化各种水形组合，若加上彩色灯光，便成为“彩色程控喷泉”。 ⑵跑泉控制系统：跑泉是在电脑音乐喷泉主控器指挥下，由电磁阀依次顺序开闭来控制一长列喷嘴而产生出动态水形。跑泉控制器可变化几十种花型，并可改变其速度，最快响应速度为20毫秒。 ⑶电脑音乐喷泉控制系统：它是由一台电脑音乐喷泉主控器，下挂若干台电脑喷泉控制器，以及多条电脑跑泉控制器，组成的一个集成控制系统。 ⑷计算机管理音乐喷泉控制系统：它是由一台多媒体工业PC机作为上位机，若干台电脑喷泉控制器和电脑跑泉控制器作为下位机，组成的一个集成控制系统。 简介：介绍了计算机在音乐喷泉水泵的供电、调速、摇摆喷头的定位、多媒体音乐喷泉的控制及计算机辅助配乐、人工智能实时控制等在音乐喷泉技术方面的应用。 关键字：音乐喷泉喷泉工程电控设计
“机电传动控制”课程设计任务书 第十三组 1.设计题目：喷泉控制系统程序设计（一） 2.设计内容： 1）喷泉控制要求为“A、D同时喷6秒，并左右摆动——A、C同时喷7秒并旋转——B、D同时喷10秒并旋转——A、C、B同时喷5秒并摆动—— 2秒后再循环” 2）每个喷头工作时，都连带红、绿、黄、蓝四个彩灯间隔0.1秒循环发光。 3）喷泉可以实现单周期、连续两种操作方式。 4）当选择连续时，要求循环20次后终止循环，发出声光间断报警，按停止按钮终止报警。 3.设计要求： 1）画出端子分配图和顺序功能图 2）设计并调试控制梯形图 3）设计说明书 4.进度安排： 1）理解题目要求，查阅资料，确定设计方案 1天 2）顺序功能图与梯形图设计 2天 3）说明书撰写 1天 4）答辩 1天 指导教师：
目录 1.前言 (3) 第一部分 1概述 (5) 2.设计任务书 (7) 第二部分 1.总体设计 (8) 第三部分 1设计思想 (11) 第四部分 1课程设计总结 (20) 前言 自动控制技术的研究有利于将人类从复杂、危险、繁琐的劳动环境中解放出来并大大提高控制效率。自动控制是工程科学的一个分支。它涉及利用
反馈原理的对动态系统的自动影响，以使得输出值接近我们想要的值。从方法的角度看，它以数学的系统理论为基础。我们今天称作自动控制的是二十世纪中叶产生的控制论的一个分支。 1、 40年代60年代初： 需求动力：市场竞争,资源利用,减轻劳动强度,提高产品质量,适应批量生产需要。主要特点：此阶段主要为单机自动化阶段,主要特点是:各种单机自动化加工设备出现,并不断扩大应用和向纵深方向发展。典型成果和产品：硬件数控系统的数控机床。 2、60年代中70年代初期： 需求动力：市场竞争加剧,要求产品更新快,产品质量高,并适应大中批量生产需要和减轻劳动强度。主要特点：此阶段主要以自动生产线为标志,其主要特点是:在单机自动化的基础上,各种组合机床、组合生产线出现,同时软件数控系统出现并用于机床、等软件开始用于实际工程的设计和制造中,此阶段硬件加工设备适合于大中批量的生产和加工。典型成果和产品：用于钻、镗、铣等加工的自动生产线。 3、70年代中期至今：需求动力：市场环境的变化,使多品种、中小批量生产中普遍性问题愈发严重,要求自动化技术向其广度和深度发展,使其各相关技术高度综合,发挥整体最佳效能。主要特点：自70年代初期美国学者首次提出概念至今,自动化领域已发生了巨大变化,其主要特点是已作为一种哲理、一种方法逐步为人们所接受也是一种实现集成的相应技术,把分散独立的单元自动化技术集成为一个优化的整体。所谓哲理,就是企业应根据需求来分析并克服现存的“瓶颈”,从而实现不断提高实力、竞争力的思想策略;而作为实现集成的相应技术,一般认为是:数据获取、分配、共享;网络和通信;车间层设备控制器;计算机硬、软件的规范、标准等。同时,并行工程作为一种经营哲理和工作模式自80 年代末期开始应用和活跃于自动化技术领域,并将进一步促进单元自动化技术的集成。典型成果和产品：工厂,柔性制造系统 ()。随着现代应用数学新成果的推出和电子计算机的应用，为适应自动控制。宇航技术的发展，自动控制理论跨入了一个新阶段——现代控制理论。主要研究具有高性能，高精度的多变量变参数的最优控制问题，主要采用的方法是以状态为基础的状态空间法。目前，自动控制理论还在继续发展，正向以控制论，信息论，仿生学为基础的智能控制理论深入。 为了实现各种复杂的控制任务，首先要将被控制对象和控制装置按照一定的方式连接起来，组成一个有机的总体，这就是自动控制系统。在自动控制系统中，被控对象的输出量即被控量是要求严格加以控制的物理量，它可以要求保持为某一恒定值，例如温度，压力或飞行航迹等；而控制装置则是对被控对象施加控制作用的机构的总体，它可以采用不同的原理和方式对被控对象进行控制，但最基本的一种是基于反馈控制原理的反馈控制系统。在反馈控制系统中，控制装置对被控装置施加的控制作用，是取自被控量的反馈信息，用来不断修正被控量和控制量之间的偏差从而实现
音乐喷泉、背景音乐工程的施工方案 1) 2)优质工程。 3)厂内制作：熟悉施工图纸，精心制作，发现施工图纸上与实际不符 之处及时提出，协调甲方共同商量解决。 4)现场施工安装：设备材料进场通知甲方监理验收，但我方确保通过 甲方一次性100%验收合格，然后按照图纸认真施工安装。 5)设备调试：设备施工安装完毕，经甲方监理检验合格后，我方进行 设备调试，在调试过程中如发现与设计效果不符之处及时调整，调至甲方认可合格为止，然后交付甲方使用。我公司在整个施工过程中做到全方位严格要求，一丝不苟，确保工程全优。 4.设备及管道施工方案 1)按照已有的图纸与图集编制施工方案并进行交底，交底会后，所有参人员签字确认。 3)管道制作安装： A、焊接前，除检查切口平整度外，对管壁厚度大于或等于3mm 的 管子，应对管端加工u 型坡口。 B、对口是管道焊接连接的重要操作环节，直接影响管道焊接 质量及安装的平直度，管子对口应按规定留有对口间隙。 C、管子对口后，应立即电焊使初步固定，并应检查对口的平直度， 发现错口偏差过大时，应打掉焊点重新对口。点焊时，每个接口
至少点焊3—5 处，每处点长度为管壁厚度的2—3
倍，点焊逢的高度不超过管壁厚度的10% 。 D、焊接时，应将管子支撑牢固，不得使管子在悬空或受有外力 情况下施焊，凡可转动的管子应转动焊接，尽量减少死口仰 焊，应分层施焊，并使每层焊缝厚度均匀，各层间焊缝搭接缝 错开，焊缝焊接后应使其自然冷却，不得浇水骤冷，以免焊缝 脆裂。 E、焊缝质量外观检查，表面应平整，宽度、加强面高度应均匀 一致，无明显肉眼可见的咬肉、未熔合、未焊透、夹渣、气 孔、焊瘤、裂纹、熔合性飞溅等缺陷，即为外观检查合格，焊 缝的无损检查按规范执行。 5.管道支架安装： 1、设备安装：按照施工图纸确定水泵和喷头的位置，划线、定位。 A、按照设计图纸和施工图集，在施工现场拼装、组对，地面要平 整。 B、火焊切割后，将焊接接口处用角磨机打磨光滑。 C、安装的位置要正确，埋设要平整牢固。 D、管架与管道接触要紧密，固定要牢固。 E、滑动支架应灵活，滑托与滑槽两侧间应留有3—5mm 的间 隙，并留有一定的偏移量，使管道在管架上滑动时不被卡住。 F、支架上的管道中心线距墙宽度，要符合设计要求。 G﹑固定在建筑物结构上的管架，不能影响和改变建筑物的结构。2、管道防腐
课程设计说明书题目: 基于PLC的音乐喷水池系统设计 系别：机械工程学院 专业班级： 学号： 学生姓名： 指导教师： 2014 年0 1 月15 日
安徽理工大学课程设计（论文）任务书
安徽理工大学课程设计（论文）成绩评定表
随着国民经济的发展,城市建设日新月异,喷泉水景逐渐成为了城市中一道靓丽的景观。在大型公园、广场、楼盘社区随处可见,只是规模大小、控制方式存在差别。特别是利用现代化的控制技术,将喷泉的造型(根据喷头分布情况组成的花形)、音乐、灯光三种元素进行有机地结合,相互映衬,使喷泉展现出美轮美奂的景象,享有“水上芭蕾”的美誉。 PLC是一种用于自动化控制的专用计算机，实质上属于计算机控制方PLC控制一般具有可靠性高、易操作、维修、编程简单、灵活性强等特点,所以基于PLC的音乐喷水池应用而生，利用PLC控制音乐喷水池也变得越来越普遍，同时，随着电力电子技术、微电子技术和计算机控制技术的飞速发展，交流变频调速技术的发展也十分迅速。电动机交流变频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。变频调速以其优异的调速性能和起制动性能、高效率、高功率因数和节电效果，广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。所以利用PLC控制喷水池也变得方便，高效。 关键词：PLC; 音乐喷水池 ; 梯形图
第一章绪论 (1) 第二章PLC 简介 (2) 2.1 PLC的由来 (2) 2.2 PLC的定义 (2) 2.3 PLC的构成 (3) 2.4 PLC的各组成元素的构成及功能 (3) 2.5 PLC工作原理 (5) 第三章控制系统的硬件设计 (7) 3.1 PLC控制系统I/O口的估算 (7) 3.2 PLC模块及扩展模块 (7) 第四章. PLC音乐喷水池软件系统 (9) 4.1 实施步骤 (9) 4.2 小型音乐喷泉自动控制系统 (10) 4.3 方案设计 (10) 第四章程序调试与运行 (18) 4.1 实验台接线图 (18) 4.2 PLC和音乐喷水池接线图 (18) 4.3 程序运行监视图 (19) 4.4 程序运行状态 (20) 4.5 程序调试 (21) 总结 (23) 参考文献 (24)