【电气工程及其自动化】基于PLC的花式喷泉控制系统设计.doc
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1、 A 根底理论 B 应用研究 C 调查报告 D 其他本科生毕业设计论文基于PLC的花式喷泉控制系统设计二级学院:信息科学与技术学院专 业:电气工程及其自动化完成日期:2014年5月10日目录1 绪论1 喷泉的开展1 花式喷泉的国内外开展史1 花式喷泉控制的开展现状2 本课题的研究意义32 PLC概述4 可编程控制器简介4 可编程控制器硬件组成4 PLC的主要功能53系统整体方案设计6 花式喷泉控制方案分析6 花式喷泉控制要求6 PLC的选择7 喷头的选择83.4.1 喷头的介绍8 喷头的选择方案83.5 水泵的选择方案103.6 阀的选择方案104系统软件设计124.1 花式喷泉的运行流程图设
2、计124.2 花式喷泉控制原理设计124.3 花式喷泉PLC控制接线图设计134.4 花式喷泉PLC控制输入输出点分配设计134.5 梯形图设计14145 系统的仿真与调试15参考文献20附录21致谢基于PLC的花式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开展,出现的一种控制技术与花式欣赏相结合的一种产物。随着可编程控制器在我国的迅速开展,对花式喷泉的控制要求也越来越高。使用PLC 控制花式喷泉,具有使用方便、运行可靠、程序设计简单等优点。用顺序功能图方法编程,可以使设计思路清晰,编程简便。假设需要改变喷水把戏和喷水时间,设计方案不必作很大调整,只要把控制程序作相应的修改,即可实
3、现控制目的。本文以花式喷泉为研究对象,以三菱PLC为例,详细介绍了喷泉控制系统工程要求,并根据工程要求,基于PLC对控制系统进行总体设计,提出控制系统方案。PLC作为主控单元,论文对I/O设计、外部硬件连线等进行了介绍,采用顺序控制方法设计了系统的工作流程图和PLC程序。关键词:把戏喷泉;控制系统;PLCThe control system design based on PLC fancy fountainAbstract:Fancy fountain is a product of a kind of control technology and fancy watch combinati
4、on with the development of control system in recent years. With the programmable controller in Chinas rapid development, fancy fountain control requirements are also getting higher and higher. The use of PLC control fancy fountain, has the advantages of convenient, reliable operation, simple program
5、 design etc.With the sequential function chart programming method, the design ideas clear, simple programming. If you need to change the water pattern and water time, the design scheme is not a big adjustment, as long as the control procedures be amended accordingly, to achieve the control purpose.
6、In this paper, fancy fountain as the research object, to Mitsubishi PLC as an example, introduces in detail the fountain control systems engineering requirements, and according to the project requirements, PLC on the overall design of the control system based on the proposed scheme, the control syst
7、em. PLC as the main control unit, this paper introduces the I/O design, the connection of external hardware, designed the system work flow diagram and PLC procedures for the use of sequence control method. Key words:Figure fountain; control system;PLC1 绪论 喷泉的开展 花式喷泉的国内外开展史喷泉作为一项建筑艺术,在国内外均有较悠久的历史。而音乐
8、喷泉的构思及萌生那么是上世纪30年代开始的,1930年,德国的(奥图皮士特霍)首先提出了喷泉与音乐相结合的设想,并设计成小型装置应用于酒店及商场,其后那么逐步开展到大型化及多样化。继承父业使音乐喷泉更为多姿多彩,并于l952年夏在西柏林工业展览会上进行展示,经纽约一摄影师将其引进应用于纽约无线电音乐厅。从此,音乐喷泉陆续在世界各地应用推广。目前,西方工业兴旺国家已有制造音乐喷泉成套装置的专业工厂,如美国的WALTZING、MIDAS,加拿大的PEM,意大利的NEONALPINA,日本的KAWAMURA等公司。随着音乐喷泉市场的需求越来越大,国内关于音乐喷泉的研究与开发工作也蒸蒸日上。我国在80
9、年代中期相继引进和自行设计建造了多座音乐喷泉,为美化环境,活泼人民的文化生活起了良好的作用。据不完全统计,2021年整个喷泉行业年总产值也早已到达几十亿元以上。同时我国行政主管和技术监督部门、学术团体和出版界等,也为推动喷泉技术的开展做了不少工作:1989年出版的?给水排水设计手册?,第一次将“水景设计以专章列入设计手册;1989年出版、1990年开始施行的?建筑给水排水设计标准?,第一次将“喷泉设计以专节列入国家设计标准;1990年出版了第一本专门著作?喷泉设计?;1991年在中国土木工程学会建筑给水排水委员会和中国标准化协会建筑给水排水委员会的大力推动下,成立了第一届“全国喷泉研讨会,有关
10、喷泉的专门设计规程和术语标准等也公开发布执行。近些年喷泉开始摆脱传统的继电器控制,往工控机、单片机等方向开展,更为先进的是当今PLC已经开始广泛应用于大型喷泉领域。随着人民生活水平的提高,对美化住宅小区以及别墅环境的要求越来越高,小型化音乐喷泉成为一个开展方向。大型音乐喷泉的科技含量高、设计和制造难度大。目前,我国的大型音乐喷泉技术已日趋成熟,但对小型音乐喷泉的研究较少。小型音乐喷泉存在着协调性能差等缺点。小型音乐喷泉系统适用于住宅小区和酒店厅堂等场所,一个好的音乐喷泉就是一个精美的艺术品,可以美化环境、愉悦身心,而其控制系统是整个音乐喷泉的关键。对小型音乐喷泉控制系统的研究具有很大的经济效益
11、和社会效益。 花式喷泉控制的开展现状目前的水景喷泉一般包括:固定水景、时控喷泉、程控喷泉、声控喷泉、音乐喷泉5类,控制方式复杂程度由低到高。固定水景喷泉是由电磁阀依次顺序开闭来控制一长列喷嘴而产生的动态水形。假设采用放射式控制,势必需要大量电缆线路和控制设备。所以一般采用“一线控制技术,在一条控制线给及一条电源线上可以连结2048个以内的数控电磁阀;时控喷泉运用定时器控制固定水型的定时切换,此种喷泉控制简单,造价低;程控喷泉控制系统采用可编程序控制技术,定时程序来变化各种水形组合。水泵可以用开关控制,也可用变频控制来改变其水压。假设加上彩色灯光便成为“彩色程控喷泉;声控喷泉控制系统包括声音信号
12、采集转换器和可编程序控制技术可使水型随着音乐声音的强弱变化上下起伏,控制程序控制水型定时切换;音乐喷泉控制系统集合音乐控制、可编程序控制、人工智能控制技术,综合当今国际上最流行的先进科技成果,是一种工业现场控制系统。音乐喷泉控制系统的上位机是多媒体工业PC机组成的现场控制系统,能实现全程实时音控,能自行识别乐曲旋律、节奏、乐感和音频的强弱度。该系统有音频与水形的同步功能,有方便的操作界面和编配乐曲功能。另外在当今喷泉领域中还存在各种趣味、瀑布及超高喷泉等,需要采用专门的控制系统。例如:光控踏泉控制器、迷宫喷泉控制器、环形跳泉控制器等。同时,对于大型的广场音乐喷泉往往需要配置监控系统。这对喷泉调
13、试和运行维护都有很大好处。对应于不同的喷泉类型,控制方式也有所不同。1)手动控制方式在水景设备运行后,喷水姿态固定不变,一般只需设置必要的手动调节阀,待喷水姿态调节完以后就不再变换;2)时间继电器控制方式设置多台水泵或用电磁阀、气动阀、电动阀等控制各组喷头,利用时间继电器控制水泵、电磁阀、气动阀或电动阀的开关,从而实现各组喷头的姿态变换。照明灯具的色彩和照度也可同样实现变换;3)音响控制方式在各组喷头的给水干管上设置电磁阀或电动调节阀,将各种音响的频率上下或声音的强弱转换成电信号,控制电磁阀的开关或电动调节阀的开启度,从而实现喷水姿态的变换。简易音响控制法:在一个磁带上同时录上音乐信号和控制信
14、号。为使音乐与水姿同步变化,应根据管道布置情况,使控制信号超前音乐信号一定的时间。在播放音乐的同时,控制信号转换成电气信号,控制和调节电磁阀的开关、电动调节阀的开启度、水泵的转速等,从而到达变换喷水姿态的目的。间接音响控制法:利用同步调节装置控制音响系统和喷水、照明系统谐调运行。音响系统可采用磁带放音,喷水和照明系统采用程序带、逻辑回路和控制装置进行调节和控制。直接音响控制法:直接音响控制法是利用各种外部声源,经声波转换器变换成电信号,再经同步装置协调后控制喷水和照明的变换运行。4混合控制法对于大、中型水景,让一局部喷头的喷水姿态和照明灯具的色彩和强度固定不变,而将其他喷头和灯具分成假设干组,
15、使用时间继电器使各组喷头和灯具按一定时间间隔轮流喷水和照明,在任意一组喷头和灯具工作时,再利用音响控制喷水姿态、照明的色彩和强度的变换。这样就可使喷水随着音乐的旋律而舞动,使照明随着音乐的旋律而变换,形成变化万千的水景姿态。 本课题的研究意义国内在20世纪80年代,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。改革开放以来,随着国民经济的开展,人民生活水平的提高,结合当时先进的单片机、通过电磁阀和直流电机调速实行变量控制,设计出了一批喷泉水景。但传统的喷泉控制一旦设计好控制电路,就不能随意改变喷水把戏及喷水时间。假设采用PLC控制,利用PLC体积小、
16、功能强、可靠性高,且具有较大的灵活性和可扩展性的特点,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,从而变换出各式把戏,以适应不同季节、不同场合的喷水要求。2 PLC概述 可编程控制器简介可编程控制器PCProgrammable Controller又称可编程逻辑控制器PLCProgrammable Logic Controller,是微机技术与继电器常规控制技术相接合的产物,是在顺序控制器和微机控制器的根底上开展起来的新型控制器,是一种以微处理器为核心用作数字控制的专用计算机。它不仅充分利用微处理器的优点来满足各种工业领域的实时控制要求,同时也照顾到现场电器操作维护
17、人员的技能和习惯,摈弃了微机常用的计算机编程语言的表达形式,独具风格地形成一套以继电器梯形图为根底的形象编程语言和模块化的软件结构,使用户程序的编制清晰直观、方便易学,调试和查错都很容易。PLC现已成为现代工业控制三大支柱PLC、CAD/CAM、ROBOT之一,以其可靠性、逻辑功能强、体积小、可在线修改控制程序、具有远程通信联网功能、易于与计算机接口、能对模拟量进行控制、具备告诉计数与位控等高性能模块等优异性能,日益取代由大量中间继电器、时间继电器、计数继电器等组成的传统继电接触控制系统在机械、化工、石油、冶金、电力、轻工、电子、纺织、食品、交通、等行业得到广泛应用。PLC的应用深度和广度已经
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