组态软件实现花式喷水池控制课程设计.docx

组态软件实现花式喷水池控制课程设计 MCGS组态课程设计 题 目 花式喷泉设计 学 号 姓 名 同 组 人 专业班级 级电气工程及其自动化班 学 院 电气工程学院 指导老师 成 绩 组态软件实现花式喷水池限制 专业： 电气自动化 姓名： 指导老师 摘 要 在游人和居民常常光顾的场所，如公园、广场、旅游景点及一些知名建筑前，常常会修建一些喷泉供人们休闲、欣赏。这些喷泉按肯定的规律变更喷水式样，假如再与五彩缤纷的灯光相协作，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四周随处可见。花式喷泉是人造小气候，在燥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实力，起到防止水体黑臭的作用。 花式喷泉运行的敏捷性是评价花式喷泉优劣的关键，而这与花式喷泉的限制系统休戚相关。花式喷泉可以依据自己的设计，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。本设计讲解并描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，限制系统，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 coordinates, elegant music in harmony, more make people relaxed and happy, to linger over. With the acceleration of urbanization, fancy fountain can in around people everywhere. Fancy fountain is a man-made microclimate, in the hot summer can rise to humidify and cooling effect; Also for oxygen filling water, to increase water self-purification capability, rise to prevent water black smelly role. Fancy fountain of operation flexibility is the key to quality evaluation fancy fountain, and the fancy of the control system and the fountain is closely linked. Fancy fountain can according to your own design, design out all kinds of things, add lighting, can give a person has a good visual enjoyment. This design is about how to use the configuration design way water fountain, which kinds of style, and gives the fancy fountain of hydraulic pattern. Key words: fancy fountain, control system, the configuration software 书目 第一章 绪 论 6 1.1课题探讨背景 6 1.2花式喷泉的概述 6 1.3课题设计的目的和意义 7 其次章 设计内容与要求 8 2.1课程设计的内容 8 2.1.1花式喷泉系统的设计要求与方案如下 8 第三章MCGS中组态动画的设计 10 3.1制作工程画面 10 3.1.1新建工程及组态画面 10 3.2变量的定义 12 3.2.1系统变量安排 12 3.3数据对象属性设置 13 3.3.1变量的定义 14 3.4 变量的连接 15 3.4.1动画连接 15 3.5喷泉限制系统的设计程序及结果分析 16 3.5.1方式五的程序： 17 3.5.2方式五运行结果分析： 19 结论 19 参考文献 20 第一章 绪 论 1.1课题探讨背景 随着城市化进程的加速，花式喷泉可以在人们四周随处可见。比如广场，大厦，小区等。花式喷泉是人造小气候，在燥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实力，起到防止水体黑臭的作用。花式喷泉运行的敏捷性是评价花式喷泉优劣的关键，而这与花式喷泉的限制系统休戚相关。花式喷泉可以依据自己的设计，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。1.2花式喷泉的概述 喷泉是一种将水或其他液体经过肯定压力通过喷头洒出来具有肯定形态的组合体，供应水压的一般为水泵。现代城市中的喷泉形式已非常丰富。随着构筑物的大小及水压等的改变，喷泉或高或低、或珠或雾，精彩纷呈。可分为以下7种： （1）一般喷泉：只有简洁的几种固定水型及灯光，随着电源的开闭而限制喷泉的运行、水型和灯光的改变。（2）程控喷泉：将各种水型及灯光，根据预先设定的排列组合进行限制程序的设计，通过计算机运行程序发出限制信号，使水型及灯光有各种各样的改变。（3）音乐喷泉：在程序限制喷泉的基础上加入了音乐限制系统，计算机通过对音频及MIDI信号的识别，进行译码和编码，最终将信号输出到限制系统，使喷泉的造型及灯光的改变与音乐保持同步。（4）水幕激光喷泉：将激光器发出的激光束射在水幕喷头的水幕上，激光束由激光限制系统编程限制，可发出多种多样的图案及色调，照耀在晶莹透亮的水膜上，形成斑斓夺目的起义效果。（5）水珍宝喷泉：利用特别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。（6）嬉戏喷泉：又称感应泉，喷泉水柱依据游人的动作产生反应，而且这种应具有不确定性，是一种互动式喷泉，增加了消遣氛围。（7）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。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，计算机技术和自动限制技术也得到了快速发展。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，好的环境能使心身开心，做事效率提高。其中喷泉可以潮湿四周空气，削减尘埃，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。其次章 设计内容与要求 2.1课程设计的内容 本文依据生活当中出现的一些状况，以花式喷泉为探讨对象，结合资料及文献，探讨花式喷泉的限制问题，整理出一套可行的喷泉限制系统。本系统的探讨内容主要包括了喷泉的发展状况及所存在的一系列问题；喷泉限制系统的组成；花式喷泉的限制任务和要求；再通过仿真软件来实现。 2.1.1花式喷泉系统的设计要求与方案如下 1、水池限制电源开关接通后，按下起动按钮，喷水装置即起先工作。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”开关来确定。 2、“单步/连续”开关在单步位置时，喷水池只运行一个循环；在连续位置时，喷水池反复循环运行。 3、选择开关用以选择喷水池的喷水花样，14号喷水管的工作方式选择如下： a)方式1 选择开关在位置“1”按下起动按钮后，1号喷水，延时2s，2号喷水，再延时2s，3号喷水，再延时2s，4号喷水，再延时2s，一起喷水，15s为一个循环。b)方式2 选择开关在位置“2”按下起动按钮后，4号喷水，延时2s，3号喷水，再延时2s，2号喷水，再延时2s，1号喷水，再延时2s，一起喷水，30s为一个循环。c)方式3 选择开关在位置“3”按下起动按钮后，1、3号同时喷水，延时2s后，2、4号同时喷水，1、3号停止喷水；交替运行5次后，再14号全部喷水，30s为一个循环。d)方式4 选择开关在位置“4”按下起动按钮后，喷水池14号水管的工作依次为：1234按依次延时2s喷水，然后一起喷水3s后，1、2、3和4号水管分别延时2s停水，再等待1s，由4321反序分别延时2s喷水，然后再一起喷水，30s为一个循环。e)方式5 选择开关在位置“5” 按下起动按钮后，全部水管一起喷水，水管同时转动，1,2号向左转，3,4号向右转。 5 、不论在什么工作方式，按下停止按钮，喷水池马上停止工作，全部继电器、存储器均复位。 6 、水罐的限制：在喷水池旁边做一个水罐，用来盛水。水管喷水后水罐水位起先下降。7、报警装置：水罐水位降到肯定程度后报警提示。8、灯光系统的限制：实现三路灯光的限制，即随意水管喷水时，黄色灯亮；没有喷水时，红色灯亮；全部的喷头喷水时，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 第三章MCGS中组态动画的设计 3.1制作工程画面 3.1.1新建工程及组态画面 在MCGS组态平台上，单击“用户窗口”，在“用户窗口”中单击“新建窗口”按钮，则产生新“窗口0”，如图3-1： 图3-1 产生的新“窗口0” 选中“窗口0”，单击“窗口属性”，进入“用户窗口属性设置”，将“窗口名称”改为：花式喷泉限制系统；将“窗口标题”改为：花式喷泉；在“窗口位置”中选中“最大化显示”，其它不变，单击“确认”。如图3-2： 图3-2 用户窗口属性设置 选中刚创建的“花式喷泉限制系统”用户窗口，单击“动画组态”，进入动画制作窗口。在组态软件系统中从“工具箱”中打开图库分别选择“水柱”、“按钮”图标并自己绘制“水花”，布置画面如图3-3所示。 图3-3 花式喷泉组态画面 3.2变量的定义 3.2.1系统变量安排 在该组态工程中要用到的变量如表3-1所示 表3-1花式喷泉限制系统变量安排表 变量名 类型 注释 垂动1 数值型 第一层水柱的垂直移动 垂动2 数值型 其次层水柱的垂直移动 垂动3 数值型 第三层水柱的垂直移动 垂动4 数值型 第四层水柱的垂直移动 次数 数值型 计数 次数1 数值型 计数 大1 数值型 第一层水花变大 大2 数值型 其次层水花变大 大3 数值型 第三层水花变大 大4 数值型 第四层水花变大 定时1 数值型 定时 定时2 数值型 定时 定时3 数值型 定时 定时4 数值型 定时 定时5 数值型 定时 定时6 数值型 定时 定时7 数值型 定时 定时8 数值型 定时 定时9 数值型 定时 定时10 数值型 定时 定时11 数值型 定时 定时12 数值型 定时 定时13 数值型 定时 花垂动1 数值型 第一层花垂直移动 花垂动2 数值型 其次层花垂直移动 花垂动3 数值型 第三层花垂直移动 花垂动4 数值型 第四层花垂直移动 花见1 开关型 第一层花可见 花见2 开关型 其次层花可见 花见3 开关型 第三层花可见 花见4 开关型 第四层花可见 花水动1 数值型 第一层花水平移动 花水动2 数值型 其次层花水平移动 花水动3 数值型 第三层花水平移动 花水动4 数值型 第四层花水平移动 见1 开关型 第一层水柱可见 见2 开关型 其次层水柱可见 见3 开关型 第三层水柱可见 见4 开关型 第四层水柱可见 角度 数值型 开关 数值型 开关1 开关型 限制 开关型 循环单步之间的切换 闪1 开关型 第一层水花闪耀 闪2 开关型 其次层水花闪耀 闪3 开关型 第三层水花闪耀 闪4 开关型 第四层水花闪耀 水动1 数值型 第一层水柱的水平移动 水动2 数值型 其次层水柱的水平移动 水动3 数值型 第三层水柱的水平移动 水动4 数值型 第四层水柱的水平移动 长1 数值型 第一层水柱变长 长2 数值型 其次层水柱变长 长3 数值型 第三层水柱变长 长4 数值型 第四层水柱变长 中间变量 开关型 中间变量1 开关型 中间变量2 开关型 中间变量3 开关型 中间变量4 开关型 中间变量5 开关型 红灯 开关型 灯光限制 黄灯 开关型 灯光限制 绿灯 开关型 灯光限制 3.3数据对象属性设置 选中数据对象，单机右侧“对象属性”按钮或干脆双击该数据对象，弹出“数据对象属性设置”窗口，以对象初值设置为0，以开关型变量单步开关为例，对象初值设置为0，对象类型选择开关型，其他开关型数据对象设置类似，如3-4图所示。 图3-4 开关数据对象属性 3.3.1变量的定义 在利用组态软件的编辑过程中，首先应定义所要用到的变量，包括变量的描述，变量的类型，定义变量地址，选择连接的设备，寄存器。数据变量的内容主要包括：指定数据变量的名称、类型、初始值和数值范围，确定与数据变量存盘相关的参数，如存盘的周期、存盘的时间范围和保存期限等。也有些是原系统内部已经定义好的变量，如时间和日期等等，可以干脆放入界面运用，并且会访问到操作系统的时钟。 鼠标点击工作台的“实时数据库”窗口标签，进入实时数据库窗口页面。按“新增对象” 按钮，在窗口的数据变量列表中，增加新的数据变量，多次按该按钮，则增加多个数据变量，按“对象属性”按钮或双击选中变量，则打开对象属性设置窗口。指定名称类型：在窗口的数据变量列表中，用户将系统定义的缺省名称改为用户定义的名称，并指定类型，在注释栏中输入变量注释文字。本系统中要定义的数据变量如图3-5所示。 图3-5 变量的定义 3.4 变量的连接 3.4.1动画连接 以水花1为例，其动画连接如图3-6所示。 图3-6 动画连接 3.5喷泉限制系统的设计程序及结果分析 我做的是方式五部分所以以方式五为例说明运行策略 3.5.1方式五的程序： 角度=角度+3.14/180 IF 角度>=2*3.14 THEN 角度=角度-2*3.14 ENDIF IF 开关5=1 THEN 变量1=1 开关=0 开关2=0 开关3=0 开关4=0 endif IF 变量1=1 THEN if 中间变量5=0 then 定时15=定时15+1 长1=长1+2 长2=长2+2 长3=长3+3 长4=长4+2 见1=1 见2=1 见3=1 见4=1 水动1=!sin(角度 )*4 垂动1=!cos(角度 )*4 花水动1=!sin(角度 )*4 花垂动1=!cos(角度 )*4 水动2=!sin(角度 )*4 垂动2=!cos(角度 )*4 花水动2=!sin(角度 )*4 花垂动2=!cos(角度 )*4 水动3=!sin(角度 )*-4 垂动3=!cos(角度 )*4 花水动3=!sin(角度 )*-4 花垂动3=!cos(角度 )*4 水动4=!sin(角度 )*-4 垂动4=!cos(角度 )*4 花水动4=!sin(角度 )*-4 花垂动4=!cos(角度 )*4 endif endif IF 长1=70 THEN 长1=70 大1=大1+5 花见1=1 IF 大1=100 THEN 闪1=1 endif endif IF 长2=90 THEN 长2=90 大2=大2+5 花见2=1 IF 大2=70 THEN 闪2=1 endif endif IF 长3=90 THEN 长3=90 大3=大3+5 花见3=1 IF 大3=90 THEN 闪3=1 endif endif IF 长4=90 THEN 长4=90 大4=大4+5 花见4=1 IF 大4=90 THEN 闪4=1 endif endif IF 定时15=400 THEN 见1=0 花见1=0 见2=0 花见2=0 见3=0 花见3=0 见4=0 花见4=0 大1=0 大2=0 大3=0 大4=0 长1=0 长2=0 长3=0 长4=0 定时15=0 IF 限制=1 THEN 次数=2 if 次数>0 then 中间变量5=0 else 中间变量5=9 endif endif 方式五运行结果图3-7到图3-9如下： 图3-7 图3-8 图3-9 3.5.2方式五运行结果分析： 由运行结果图3-7至图3-9依次可知方式五运行策略基本正确，方式五运行策略的大致过程是当按下方式五运行按钮时就会运行方式五的工作流程。首先是由全部水柱一起往上充水如图3-7所示，然后当水的高度达到水柱顶端的时候起先呈现喷水景象初期如图3-8所示。最终水花完全喷开并且水花的大小在闪动改变，这期间水柱和水花都便随着微小的转动细致留意便可发觉如图3-9所示。 操作说明 进入运行状态后，先选择单步或者连续方式，再选择某种运行方式，当须要切换到另一种运行方式时，应先点击复位按钮，再点击相应的运行方式。当电源按钮为零时，喷泉停止喷水。可以通过菜单或者主控窗口里的按钮来进入实时数据，历史数据，报警数据等相应的界面。 结论 本系统主要以组态软件模拟实现了花式喷泉，当花式喷泉的功能增加时，只需增加相应程序以及输出的功能，要改动的地方也较少，结果表明各方面都达到了设计要求，该设计方案是可行的。 谢致 在做论文过程中老师严谨的治学看法和一丝不苟的工作精神给了我深刻的启发，也给了我很大的触动。另外，老师常常给我讲解不懂的地方，叫我怎么入手，使我能尽快的完成论文。还要感谢老师和同组其他同学的指导，给了我很大的帮助。在此，对老师在工作和生活中赐予的指导和关切致以最真诚的谢意。 同时在这里还要感谢院里赐予我们的关切和帮助，感谢老师们赐予我们的帮助。 参考文献 1 严盈富 监控组态软件与PLC入门，北京：人民邮电出版社，2006 2 王克强 音乐喷泉概述 M ，太原：太原理工高校出版社，2006 3 张延灿 喷泉工程发展及其设计问题（上） M ，北京：科学之友，1998 4 曾庆波 监控组态软件及其应用技术，哈尔滨：哈尔滨工业高校出版社，2005