基于PLC的花样喷泉设计[1].docx

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1、陕西能源职业技术学院毕业论文班级：电气081学号：080433141指导老师：朱莹姓名：耿庆辉摘要针对传统的喷泉控制系统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等问题，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、不同场合的喷水要求目的的把戏喷泉系统。该把戏喷泉控制系统不但实现了自动转换把戏喷泉的喷水样式，而且提高了系统的可靠性和平安性，具有一定的工程应用和推广价值。关键词：P1C；把戏喷泉；控制系统目录引言3第1章P1C简介4可编程序控制器简介4P1C的结构4第2章喷泉的设计要求9第3章P1C控制系统总设计103.1P1C控制把戏喷泉运行要求10喷泉的运行流程图10

2、喷泉的运行过程10喷泉控制原理10把戏喷泉P1C控制接线图10把戏喷泉P1C控制输入输出点分配11把戏喷泉P1C控制梯形图11第4章程序调试13第5章结论14致谢15参考文献15引言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开展和生活水平的不断提高，尤其是喷泉在城

3、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开展的必然趋势，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S7-200P1C控制为核心的把戏喷泉控制系统的设计。把戏喷泉在P1C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。第1章P1C简介可编程序控制器简介可编程序控制器PCfProgrammab1eContrO11er）又称可编程序控制器P1C（Programmab1e1ogicContro11er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

4、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人员的技能和习惯，挨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。P1C现已成为现代工业控制三大支柱P1C、CADCAMRC）BOT）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

5、间继电器、计数继电器等组成的传统继电一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。P1C的应用深度和广度已经成为一个国家工业先进水平的重要标志之一。P1C的结构P1C和一般的微型计算机根本相同，也是由硬件系统和软件系统两大局部组成的。P1C的硬件系统由微处理器（CPU）、存储器（EPROM,ROM）、输入输出（I/O）部件、电源部件、编程器、I/O扩展单元和其他外围设备组成。各局部通过总线（电源总线、控制总线、地址总线、数据总线）连接而成。其结构简图如下：P1C的特点可编程序控制器是一种以微机处理器为核心的工业通用自动控制装置，其实质是一种工业

6、控制用的专用计算机。国内外现有的机械手系统，它们的控制形式大都采用可编程序控制器控制，特别是在智能化要求程度高容量大的现代化工业机械手系统中应用更为普遍。其主要原因是因为P1C具有以下优点：1）、灵活、通用在继电器控制系统中，使用的控制器件是大量的继电器，整个系统是根据设计好的电器控制图，由人工布线、焊接、固定等手段组装完成的，其过程费时费力。如果因为工艺上的稍许变化，需要改变电器控制系统的话，那么原先的整个电器控制系统将被全部撤除,而重新进行布线、焊接、固定等工作，浪费了大量的人力、物力和时间。而可编程控制器是通过存储在存储器中的程序实现控制功能的，如果控制功能需要改变的话，只需要修改程序以

7、及改动极少量的接线即可。而且，同一台可编程控制器还可以用于不同的控制对象,只要改变软件就可以实现不同的控制要求，因此具有很大的灵活性、通用性。2）、可靠性高、抗干扰能力强对于机械手系统来说，可靠性、抗干扰能力是非常重要的指标，如何能在各种工作环境和条件（如电磁干扰、低温潮湿、灰尘超高温等）下，平稳可靠的工作，将故障率降至最低，是研制每一种控制系统必须考虑的问题。现代P1C采用了集成度很高的微电子器件，大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，其可靠性程度是使用机械触点的继电器所无法比较的。为了保证P1C能在恶劣的工业环境可靠的工作，在其设计和制造过程中采取了一系列硬件和软件方面的抗干扰措施，使

8、其可以适应恶劣的工业应用环境。3）、操作方便、维修容易P1C采用电气操作人员熟悉的梯形图和功能助记符编程，使用户十分方便的读懂程序和编写、修改程序。对于使用者来说，几乎不需要专门的计算机知识。工程师编好的程序十分清晰直观，只要写好操作说明书，操作人员经短期的学习就可以使用。4）、功能强现代P1C不仅具有条件控制、计时、计数和步进等控制功能，而且还能完成A/D、D/A转换、数字运算和数据处理以及通信联网和生产过程监控等。因此，它既可控制开关量，又可控制模拟量；既可控制一个机械手，又可控制一个机械手群；既可控制简单系统，又可控制复杂系统；既可现场控制，又可远程控制。5）、体积小、重量轻和易于实现机

9、电一体化由于P1C采用了半导体集成电路。因此具有体积小、重量轻、功耗低的特点。且P1C是为工业控制设计的专用计算机，其结构紧凑、巩固耐用、体积小巧，并由于具备很强的可靠性和抗干扰能力，使之易于装入机械设备内部，因而成为实现机电一体化十分理想的控制设备。同样，可编程序控制器控制也有其缺乏的地方，在性价比上要高于继电器控制和单片机控制，其开发潜力要差于单片机，并且通用性不好，不同厂家的可编程序控制器以及其附属单元都是固定专用等等。P1C的主要功能P1e是一种应用面很广、开展非常迅速的工业自动化装置，在工厂自动化（FA）和计算机集成制造系统（C1MS）内占重要地位。P1C系统主要有以下功能：D多种控

10、制功能；2）数据采集、存储与处理功能；3）通信联网功能；4）输入、输出接口调理功能；5）人机界面功能；6）编程、调试功能。P1C的重量、体积、功耗和硬件价格一直在降低，虽然软件价格占的比重有所增加，但是各厂商为了竞争也相应地降低了价格。另外，采用P1C还可以大大缩短设计、编程和投产周期，使总价格进一步降低。P1C产品面临现场总线的开展，将再次革新，满足工业与民用控制的更高需求。1.5P1C的经济性分析综上所述，在各种环境中，使用P1C控制机构设备，生产流水线和生产过程的自动化控制将越来越广泛。对P1C的经济分析，应从以下几方面考虑：1）、从影响本钱的各个因素综合考虑对目前生产设备控制装置来说，

11、有三种类型：继电器控制；半导体器件控制；P1C控制。价格仅是选择P1C品牌的一个因素，而可靠性是选择控制装置时需要考虑的又一个重要因素。2）、从设计、生产周期长短考虑不管是对旧设备进行改造，还是设计新的生产机械设备。毫无疑问，生产、设计周期越短越好，甚至希望边设计、边安装、边调试和边生产，特别是产品更新换代，生产工艺改造，不需改动现有生产设备及其外部接线，就能马上组织生产，这不仅节约了劳动力，而且新产品能尽快投入市场。这无疑给企业增加了活力，提高了经济效益。如果把这些要求得以实现，继电器或半导体都不能满足，而P1C那么完全可以实现。这是因为使用P1C不必改动外部设备接线，只要对软件进行一些改变

12、就可以了。也就是说只要改变梯形图，按照新工艺要求重新输入新程序或修改原程序即可。这既经济又简捷，可以到达事半功倍的效果。据调查，目前我国70%的机械生产设备，都是采用继电器进行控制的，除了可靠性差外，程序设计也很繁杂。从方案确实立到技术条件的设计以及施工的设计，图面的工作量很大，这势必造成设计周期长。而采用P1C控制可以大大缩短设计周期，甚至有些文件资料也不必绘制成图。设计人员完全可以利用编程器上屏幕显示来输入，或修改程序使得梯形图能准确无误地反映生产要求。编程人员也可根据新产品对生产提出的新工艺要求，重新编写程序并把它存储在EEPRoM模块中去，需要加工哪种产品的程序，操作人员可以随时调用，

13、这既简单、方便又保密。P1C开展状况及趋势现代P1C的开展主要有两个趋势：一是向体积更小、速度更快、功能更强和价格更低的微小型方面开展；二是向大型网络化、高可靠性、好的兼容性和多功能方面开展。1）、大型网络化主要是朝DCS方向开展，使其具有DCS系统的一些功能。网络化和通信能力强是P1C开展的一个重要方面，向下可将多个P1C、I/O框架相连，向上与工业计算机、以太网、MAP网等相连构成整个工厂的自动化控制系统。2）、多功能随着自调整、步进电机控制、位置控制、伺服控制等模块的出现，使P1C控制领域更加宽广。1.7P1C的编程语言在IEC61131-3中，规定了控制逻辑编程中的语法、语义和显示，并

14、对以往编程语言进行了局部修改后形成目前通用的5种语言。在这5种语言中，有3种是图形化语言，2种是文本化语言。图形化编程语言包括：梯形图1D1adderDiagram)、功能块图FBDFunctionB1ockDiagram)、顺序功能图fSFCSequentia1FunctionCharts。文本化编程语言包括：指令表(I1-Instruction1ist)和结构化文本(ST-StruturedText)o继电器梯形图编程语言是P1C首先采用的编程语言,也是P1C最普遍采用的编程语言o梯形图编程语言是从继电器控制系统原理图的根底上演变而来的。P1C的梯形图与继电器控制系统梯形图的根本思想是一致

15、的，只是在使用符号和表达方式上有一定区别。指令表编程语言类似于计算机中的助记符汇编语言，它是可编程控制器最根底的编程语言。所谓指令表编程，是用一个或几个容易记忆的字符来代表可编程控制器的某种操作功能。第2章喷泉的设计要求喷泉规模的设计该喷泉占地面积俯视图为正方形，其面积S=IOO平方米；喷射范围俯视图为圆形，其半径Ri喷泉概况平面图如1-1：图1”喷泉概况平面图图1-1中，喷泉由5种不同的水柱组成。其中1表示大水柱所在的位置，其水柱较大,喷射高度较高；2表示中水柱所在的位置，由六支中水柱均匀分布在2的圆2m）的轨迹上，水量比大水柱的水量小，其喷射高度比大水柱低；3表示小水柱，它由150支小水柱

16、均匀分布在313m）的圆的轨迹上，其水柱较细，其喷射高度比中水柱略矮；4和5为花朵式和旋转式喷泉，各由19支喷头组成，均匀分布在4和5的圆4m）的轨迹上,其水量压力均较弱。2.2喷泉水柱的分布该喷泉的回水池俯视图为圆形，与喷泉喷射范围俯视图为同心圆，且半径相等。回水池的深度为2m。该U水池由1个半径为IOOcm的圆水池和3个有效宽度为50cm的圆环水池组成，且各个水池之间相通，连接池宽度为50cm,3个圆环水池的半径分别为2m、3m、4mo如图1-2所示：图12回水池的设计回水池上方由金属栏嵌入式覆盖。大水柱喷头的内径d=50mm,中水柱喷头的内径d=30mm,小水柱喷头的内径d=20mm,花朵喷泉和旋转