最新自动控制系统在生物安全三级实验室中的应用.doc

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1、自动控制系统在生物安全三级实验室中的应用(可以直接使用，可编辑 优秀版资料，欢迎下载）自动控制系统在生物安全三级实验室中的应用The automatic control system application in the BSL-3利穗科技（苏州） 余鹏程摘要 本文主要介绍自动控制系统在三级生物安全实验室(BSL3）中的应用情况.自动控制系统选用OMRON PLC（可编程逻辑控制器)来控制。根据设计要求来控制实验室内的压力以及风机、电动阀门等动作.通过硬件与软件相结合，达到自动控制的目的。Abstract: This paper introduces the automatic control

2、 system apply in the BSL-3。Omron PLC（Programmer logic controller） is the main control center in the automatic control system。 According to the design requirements， It control the room differential pressure and fans、electrical damper and to combine with hardware and software.关键词 PLC 生物安全实验室 远程监控 自控系统

3、 压差1. 前言本人在利穗科技(苏州)负责完成了三级生物安全实验室自控系统的设计与调试. 自控系统设计为中央监控计算机控制系统,计算机设在控制室.由于BSL-3实验室进行的实验都具有很高的危险性，因此对实验区内负压的梯度控制具有严格的要求,在任何时间绝对不允许因控制系统出现故障造成压力的失控,因此,现场控制器选用了高可靠、高速度、免维护的OMRON 中型CJ2M系列的PLC（可编程逻辑控制器），PLC可脱离计算机独立工作，避免了一旦计算机出现故障造成控制系统瘫痪，并且在控制系统上还设置了手/自动转换功能,保证在控制系统失控时可人为转换为手动操作。计算机选用工业控制机，在计算机上可以实时监视机组

4、和自控设备的运行情况，并具有历史数据记录、动态曲线和报警提示等功能。以上措施可充分保证BSL-3实验室的安全运行.2. 系统设计介绍(1）.系统介绍根据三级生物安全实验室布局（如下），由两个集装箱拼接而成（长12192 mm x 宽5,438 mm x 高3500 mm），实验室负压区域为：进口缓冲间设计为20Pa，主实验室设计为-40Pa，出口1设计为-20Pa,出口2设计为-10Pa。系统压力的控制原理为：系统的送风量不变，通过排风量的变化来维持恒定系统压力的变化。系统内的各个房间送风阀门选用定风量阀门,排风阀门选用变风最阀门.阀门的调节通过电动执行器来调整。排风电动执行器的控制原理为PI

5、D控制,执行器的开度控制随着目标值（压力)的变化而变化。 （2)。自控系统的内容三级生物安全实验的自控内容如下：名称用途系统的变频送风机组整个实验室的送风和温度调节系统的变频排风机组（两组1常、1备）整个实验室的排风系统的送风变风量阀根据安全柜的模式改变房间的送风量系统的排风变风量阀根据房间的压力调节房间的排风量生物安全柜的排风阀由安全柜自动稳定排风量自动控制系统原理图PLC的配置系统表格如下：名称数量品牌型号CPU1OMRONCJ1M-CPU13电源1OMRONCJ1W-PA205R开关量输入16点1OMRONCJ1WID211开关量输入8点1OMRONCJ1W-ID201开关量输出16点2

6、OMRONCJ1WOC211模拟量输入8点3OMRONCJ1W-AD081-V1模拟量输出8点2OMRONCJ1W-DA08CPLC的配置系统表格1）系统的温湿度控制系统的送风盘管上都有一冷却/加热水调节阀，实验区的温度控制通过冷却/加热水调节阀，采用PID控制，控制在一定的温度设定值。实验区湿度通过系统加湿器,湿度低于定值时打开加湿器，高于定值I时关闭加湿器， 高于定值II时打开电加热除湿。2）系统总的送风量由变频器控制，以保证相关实验室的换气指数的要求及负压要求。系统送风机选用变频器控制，主要是考虑到实验室内部配置了全排的生物安全柜。分为2种工况，当安全柜投入和关闭的过程中，始终保持正在使

7、用的的安全柜额定的排风量和相关房间之间的压差。当使用安全柜时，送风量在进入状态的送风量基础上叠加（减少)安全柜的额定排风量。根据送、排风量的不同,改变送、排风变频器的值，达到节能的效果.3）压差控制 在BSL3实验室,主实验、进口缓冲间、出口1、2缓冲间分别安装了Dwye605（0125Pa)的压力指针表,用设备夹层的静压作为采样的基准点。另外还配置了数字仪表显示实时压力。在PLC程序中分别设置好每个房间的压力值。主实验室：40Pa， 进口缓冲间：20Pa， 出口缓冲1，2分别为：20Pa,-10Pa。在PLC程序中与数字仪表的输出信号(420mA)进行比较，通过PID控制自动调节各个房间的排

8、风变风量阀的开度，以恒定各个房间所设定的压力值。各压力值都可以在组态软件（紫金桥）上实时显示，并自动储存历史数据。压差控制的程序所下如下：4） 消毒工况转换在送排风总风管上设置了密闭阀,当系统正常工作时，密闭阀处于开启状态,当需要对系统进行消毒时，在组态画面上进入消毒工况,关闭密闭阀。在系统启动和关闭时密闭阀自动打开或关闭,这样就避免了操作人员偶然忘记开关阀门，导致系统故障。5)过滤器压差及报警净化空调机组初中效过滤器分别安装压差开关,排风机组也安装压差开关，当压力大于一定值时,在组态界面上自动会弹出提示信息，提醒客户更换初中效过滤器.系统的送、排风高效过滤器分别安装了压差变送器，并且在组态界

9、面上实时显示.当压差值大于一定值时，也会自动弹出提醒界面，提醒客户及时更换高效过滤器。以保证系统的正常运行。6）系统的报警信息设计理念：在监控计算机上实时监控、显示、记录各种报警的详细信息，在监控中心根据故障的程度进行分级显示。在系统控制方面，系统能够根据报警等级做出相应的、及时安全的处理操作，任何故障报警出现,可根据报警等级进行报警或采取安全措施，同时必须最大程度的继续维持实验室负压状态,以便实验人员能有足够的时间来安全的结束实验。对于实验室出现的重大报警（如以下的三级报警），除在监控室界面显示外,有关地点应同时报警,通知实验室操作人员尽快撤离,从而最大程度保护实验室工作人员的人身安全.对于

10、一般报警（如以下的一、二级报警）可只在监控界面显示，不在实验室内进行声光报警,以免由报警造成实验人员情绪紧张而出现操作意外。监控室监控人员可根据需要通过对讲系统通知实验室操作人员。a。 一级报警:压力超限报警、温湿度报警、高效过滤器阻力报警。b。 二级报警:实验室压力超限报警、送风系统报警、排风系统报警、UPS报警。送风系统报警：如果送风机发生故障,关闭送风机组，在工作正常的前提下，降低排风量,使实验室压力维持在适当的负压状态，以保证实验人员能够安全的结束实验，在确保安全的情况下关闭系统。排风系统报警：此系统为两台排风机（一常一备）,如果其中一台发生故障，则另一台排风机自动启动，维持系统运行。

11、UPS报警：根据系统要求，在市电停止时，立即将报警信号发送至监控室和机房。C. 三级报警:系统严重异常（排风机切换失败、送风机停机等）、火灾报警。7) 联锁控制系统开启打开实验区的所有排风阀-打开系统排风风机低流量报警开始工作打开实验区的所有送风阀打开总的送风机组的风机(小流量）程序自动平衡实验室压力实验区进入正常工况 系统停止：进入系统监控界面 按停止按扭执行自动关机程序。自动关机模式如下:关闭送风机关闭各送风阀关闭排风机关闭排风阀8）门的状态监视为了确保实验室各个房间压力的稳定性，相邻门之间是互锁的.为了达到互锁效果，门禁系统将门的状态信号通过硬接线接入PLC模块,PLC系统可以对整个工作

12、区域互锁门的状态进行监视。3. 自控设备的配置名称数量品牌型号PLC1OMRON见PLC的配置系统表格软件1紫金桥Realinfo 6.1电动调节阀2NEPBBMFF2060A2BelimoGMU244BelimoSMQU24-SR1BelimoSMU24SR压力指针表4Dwyer605-125Pa数显表5上海盟博自动化XMTC050C压差变送器9Bestace761-15-41A风速传感器2E+EEE65压差开关3SiemensQBM81-3数显表5上海盟博自动化XMTC050C声光报警器控制仪表盘紧急按钮4、小结BSL3实验室的自动系统的难点是风量控制和多等级压力控制,此设计能达到的效果是

13、：(1）多工况转换时，房间压差完全控制在压差范围之内并达到万级洁净的换气次数。当不同工况转换时，自控系统立即对房间的压差做出自动调整。确保实验室系统的负压要求.（2)通过对BSL3实验室排风变风量阀的PID控制,消除送风温度对房间压力的影响，确保实验室压力一直处于压差范围中。满足BSL3的设计要求。（3）不同工况时，送、排风变频调节，以达到节能的效果.参考文献：1。 C200HX/C200HG/C200HE 编程手册2. 实验室 生物安全通用要求 GB1948920213。生物安全实验室建筑技术规范GB 50346-20044。 BSL-3生物洁净实验室自动控制系统设计与调试 王虹自动化控制系

14、统设计方案一、现地控制软件 现地采集控制软件采用业界领先的平台和面向对象机制的编程语言在数据库作业系统基础上进行高可靠性、实时性的现地控制应用软件二、主控级1、数据的采集及处理接收现地控制单元的上送数据并进行处理及存入数据库，供分析计算、控制调节、画面显示、记录检索、操作指导、打印等使用。数据采集除周期性进行外，在所有时间内,可由操作员或应用程序发命令采集现地控制单元的过程信息。2、运行监视、控制和调节运行操作人员能通过上位机，对各闸门开度和启闭机的运行工况进行控制和监视。除了显示各孔闸门的位置图形和开度数据外，还设置“启动”、“停止”两个模拟操作按钮和“上升”、“下降”、“远程/现地”、“通

15、讯状态等模拟指示。主要内容如下：a、根据要求的过闸流量,计算出闸门当前应开启的高度（在上下限范围内)电脑提示是否确认,若确认即可启动闸门；b、闸门启闭控制，根据给定值启闭闸门，到位停止；c图形、表格、参数限值、状态量等画面的选择和调用；d在主控级进行操作时，在屏幕上应显示整个操作过程中的每一步骤和执行情况；三 、打印记录显示、记录、打印功能所有监控对象的操作、实时参数都予记录，对故障信号进行事件顺序记录、显示,实行在打印机上打印出来。主要内容如下:(1）闸门动作过程动态显示；(2）给定开度值显示，闸门位置显示；（3）闸门升降模拟显示图；（4）上、下游水位数据显示（5)根据上下游水位和闸门开度，

16、自动计算出当前流量,并进行累计（6）运行显示、打印；四、通信功能主控级与现地控制单元采用RS485总线通信，当通讯不正常时，报警显示。五、现地控制单元1、实时自动采集闸门开度在现地显示并通过处理后传送至主控层;2、根据主控层指令，或根据人工输入的合法控闸指令，在满足下列条件的情况下，自动控制闸门的升、降，并运行到指定位置;3、当转换开关在现地状态时，可对闸门开度进行预置,并通过电控柜的升、降、停按钮实现闸门的启闭；4、在现地控制单元，通过权限开关,可实现远程/现地切换；5、保留原人工手动控闸功能，人工与自动并存，以便紧急状态及维护系统时使用。六、 系统组成（1）系统主要由信息采集与控制、集中监

17、控和信号传输三大部分组成.启闭机室设若干台现地控制柜(PLC）,其中信息采集与控制由闸门开度传感器与开度仪、水位传感器等部件组成。集中监控由计算机、键盘鼠标、打印机、UPS电源及其他设备组成(不在供货范围)。而信号传输部分则是采用双绞屏蔽电缆来完成传感器、测量仪器、计算机之间的信号连接与通信。在这些设备中，各种传感器安装于现场，开度仪装于启闭机室内的控制柜(即PLC）上。现地控制单元主要完成以下任务：接收主控级发来的各种控制命令，并通过各种输入输出模块完成对水位及闸门的实时控制。现地控制与远方控制相互闭锁，优先级为现地控制。现地控制时，能将控制信号,运行状态信号在现地控制屏上反映并能送至主控级

18、。远方控制时，启闭机、闸门本身及周围的安全设施都必须处于良好的状态。虽然控制系统本身对意外情况有应急处理能力，但是从安全第一的原则考虑，人工的干预仍是必要的，而且是具有最高执行优先级的。七、 系统硬件结构布局现地控制柜（PLC）采用控制柜，每台现地控制柜(PLC)从上而下分别为启闭机工作电流、电压指示；闸门开度仪（从显示面板上可进行人工预置开度）；各闸门升、降、停及供电电源指示；各闸门升、降、停操作按钮。智能仪表（终端)均为面板式仪表，均为屏面插入式安装。屏内安装二次回路、端子排、交流接触器、断路器等。各启闭机的机械上下限位开关通过屏内端子排接入对应的二次控制回路.神华宁煤集团煤炭化学工业分公

19、司自动化控制系统管理规定第一章 总 则第一条为了规范神华宁煤集团煤炭化学工业分公司（以下简称“公司”）自动化控制系统的管理，确保自动化控制系统安全经济运行，依据国家相关法律、法规和神华集团公司煤制油化工仪表及自动化控制设备管理办法，制定本规定。第二条本规定明确了自动化控制系统的管理、维护、运行和安全注意事项、自动化控制系统备品备件及UPS的管理、自动化控制系统点检的内容以及外委检修、点检的批准.第三条各单位应加强自动化控制系统的管理，保证自动化控制系统在安全平稳状态下运行。第四条各单位应积极采用国内外先进的自动化控制系统管理方法和检维修技术，不断提高工业自动化控制系统管理水平。第五条本规定适用

20、于公司及所属各单位集散控制系统(DCS)、安全仪表系统(SIS、ESD)、可编程控制器（PLC）以及在先进过程控制（APC）和优化过程控制（OPC）系统中使用的上位计算机等的管理。第二章 管理职责第六条公司机械动力部职责：(一) 对各单位自动化控制系统硬件、软件管理、自动化控制系统运行管理及点检工作的情况进行监督检查;(二) 自动化控制系统外委检修、点检的审批,承包方选择及点检、检修的组织工作。第七条各单位职责：(一) 自动化控制系统硬件管理及日常检查、维护、保养工作;(二) 自动化控制系统软件程序、网络文件管理,软件及相关数据修定管理；(三) UPS电源及网络机房管理；(四) 自动化控制系统

21、运行管理；(五) 自动化控制系统备品备件的管理；(六) 自动化控制系统档案的管理；(七) 自动化控制系统的点检管理。第三章 自动化控制系统的硬件管理第八条各单位仪表维护单位应按装置建立自动化控制系统软、硬件设备档案及台帐，档案、台帐应实行微机管理.台帐应说明名称、型号、规格、数量、用途、制造厂、出厂日期等。档案对单台设备而言，其内容包括应用装置和投用时间、通讯速度、安装地点、运行情况、发生的故障、原因、处理和检修经过及结果等。第九条各单位维护单位根据不同的自动化控制系统各自特点，做好自动化控制系统定期检查、维护、保养及紧急故障处理等各项工作，一般应包括以下工作内容: (一) 定期（每两月一次)

22、对操作站、机柜等设备及空气过滤网进行清灰；(二) 定期（每半年一次)整理操作站及工程师站硬盘文件存储，并做好移动硬盘、刻录光盘双重备份;对于重要系统文件，应光盘刻录备份两份,并做好登记工作；(三) 对于冗余的数据通讯通道，在条件具备时进行切换检查，以确认两条数据通讯通道互备功能完好；(四) 制定并完善自动化仪表控制系统紧急故障处理应急预案,并报经本单位机械动力部门、和分管领导（总工程师）批准后，仪表维护单位组织学习以备急用;(五) 及时在设备档案上填写检查、维修、保养记录,并作好原始记录的保存工作。第四章 自动化仪表控制系统的软件管理第十条软件系统程序、文件管理(一) 各单位仪表维护单位对自动

23、化控制系统软件、系统启动程序、测试程序、诊断程序、考核程序、网络组态文件、应用软件以及制造厂提供的一些专用软件包（如回路自整定、预测控制、先进控制、专家系统）等至少应具备两套媒体，一备一用。(二) 对系统备份文件应建立文件清单，并要指定专人负责保管。(三) 系统组态文件严禁擅自修改，确需修改时，需提出申请报告，说明修改理由、方法和步骤，经单位机械动力部门、生产技术部门和分管领导（总工程师）批准后方可修改。第十一条软件、数据修改管理(一) 在工艺控制条件和要求不变的情况下，如需对有关的应用软件或某些组态数据进行修改时，由仪表维护单位提出修改方案，经生产车间、机械动力部门、生产技术部门会签后方可修

24、改。仪表维护单位应制定出具体的修改方法和步骤，填写组态数据表,指定专人实施。(二) 若要修改工艺控制条件和要求，或要增加某些控制系统，应先由生产车间提出工艺控制方案，经生产技术部门审批后（重要工艺控制方案的修改必须经单位总工程师审批）,通过机械动力部门交仪表维护单位.后者可提出相应的软件实施方案、方法和步骤.经生产车间、机械动力部门、生产技术部门会签后组织实施。(三) 增改的应用软件须作摸拟调试，确认其功能完全满足工艺要求，并经机械动力部门、生产技术部门签字确认方可投入运行。(四) 增改后的应用软件在投运成功后，有关技术资料要及时整理归档、备份。第十二条由通用计算机、工业控制微机组成的控制、数

25、据采集等系统，应执行专机专用,严禁任何人运行与系统无关的软件，以防病毒对系统的侵袭。第十三条为推进技术进步，提高生产装置自动化水平,应随时做好系统软件版本升级工作。第五章 UPS管理第十四条UPS电源管理(一) UPS供电电源应保证说明书上的技术要求，如达不到应采取措施满足要求。(二) 对UPS供给中控室仪表的电源应保证在220VAC10（100VAC10%）范围内.(三) 电网供电转为蓄电池供电时，中控室必须有声光报警装置。(四) 蓄电池应定期检查充放电情况，并记录存档.第十五条自动化控制系统机房管理(一) 自动化控制系统机房应有单独的空调系统,确保机房温度在1825之间，变化率3/hr，相

26、对湿度在4565之间,变化率6%hr。(二) 机房内严禁吸烟、饮食、堆放杂物，每周清扫一次，确保整洁。(三) 外单位人员进入机房，必须经各单位主管部门同意，方可进入。(四) 进入机房必须换拖鞋，穿整洁工作服。接触机柜内卡件、端子前要带接地良好的防静电手镯。(五) 机房内要有消防设施，车间安全员要定期检查，确保完好可靠。(六) 机房内电缆通道等入口，应用防火密封材料堵好与外界隔绝，以免可燃气体串入。机房内要有防鼠类小动物、进出口防水措施,以防意外事故。(七) 机房内不允许铺设会产生静电的地毯.第六章 自动化控制系统运行管理第十六条仪表维护单位应制定自动化控制系统运行管理具体要求，明确规定每日定时

27、检查内容.一般应包括：(一) 向工艺人员了解系统运行情况；(二) 调出系统状态画面，检查系统的通讯和设备的运行状态是否正常;(三) 检查系统外设备工作状况包括触屏、打印机；(四) 检查系统各硬件设备有无异常噪声,散热风扇工作是否正常；(五) 检查系统的工作环境，尤其是环境温度.第十七条建立自动化控制系统运行日志(也可制成报表形式)，班组要把每日定时检查的结果、自动化控制系统各设备及系统运行情况、发生的问题及处理结果，按时详细记录.第七章 自动化控制系统备品备件的管理第十八条仪表维护单位应建立自动化控制系统备品备件台帐，逐步建立备件数据资料库，实行协作储备方式，以降低储备量。第十九条各种卡件至少

28、有10%的备量（至少一件）,专用的各类熔断器应有100的备量，以确保控制系统正常运转。第二十条单台整机备件及各种卡件应存放在有空调的房间中.各种卡件应垂直放置，以防底板变形.第二十一条备用的各种卡件要有计划地安排在线卡交替使用。第八章 自动化控制系统档案的管理第二十二条仪表维护单位应备有一套完整的最终设计图纸资料及文件（包括外商提供的图纸、资料及文件）。第二十三条外商提供的原始说明书，操作手册及有关图纸、资料以及文件应交单位档案室存档保管,不能作为日常使用。单位档案室应负责向仪表维护单位提供一套完整的复制件。第二十四条系统或软件修改后有关资料应由仪表维护单位技术组及时整理归档，各单位机械动力部

29、门备案。第九章 自动化控制系统的点检第二十五条自动化控制系统的点检随装置大检修同步进行，点检的内容一般包括：(一) 对插件、LCD、机架、插槽及框架除尘；(二) 对操作站主机、键盘、打印机、散热风扇及空气过滤网除尘；(三) 检查所有接线端子、插件是否良好；(四) 检查备用的电池电压是否符合规定；(五) 检查各接地端接地电阻是否符合说明书上的要求；(六) 对存档的最终版用户软件资料和运行的用户软件进行核对；(七) 如果需要进行软件修改,应按本规定第十一条款进行；(八) DCS的点检随装置大检修进行，点检必须用专用的离线诊断程序，对DCS的硬件接口及各种功能进行检查。第二十六条自动化控制系统外委检

30、修、点检须报公司机械动力部批准，公司机械动力部应对承修点检单位的资格严格审查,不具备资格的承修点检单位不得承修点检，以确保自动化控制系统的检修和点检质量。第十章 附 则第二十七条各单位应根据本规定结合本单位的特点，制定自动化控制系统的管理制度。第二十八条本规定由机械动力部负责解释。第二十九条本规定自印发之日起执行。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 systembased on PLC学院名称: 电子信息与电气学院 专业班级：自动化2021级1

31、班学生姓名：XX指导教师姓名:XX指导教师职称：XXXXXX2021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

32、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IAbstractII引 言1第一章方案分析51。1主控制器方案分析51.2喷泉水柱控制方案分析61.3喷泉的控制要求7第二章花式喷泉的硬件设计112。1硬件的选择112.1。1PLC的选择方案112.1。2变频器选择方案122。1.3水泵的选择方案152。1.3喷头的选择方案17控制面板182。1。5喷泉水泵布局19彩灯布局19控制接线图202

33、。1.8变频器控制接线图21第三章系统的软件设计233.1花式喷泉的PLC控制流程图233.2I/O模块的选择233.3花式喷泉的I/O分配233。4西门子MM420变频器设置243.5软件的选用253.6系统主程序273.7系统程序的可行性29第四章系统的仿真和调试304。1仿真软件的选用304。2系统的调试30第五章WinCC组态与监控335。1WinCC简介335.2WinCC组态335。2.1组态用户项目335.2。2WinCC与PLCSIM连接355。2.3WinCC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

34、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S7300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The desig

35、n of PLC control system of fancy fountainAbstract: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 cont

36、rol 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

37、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

38、 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

39、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

40、，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

41、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

42、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

43、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

44、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

45、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

46、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