三菱PLC喷泉设计教程文件.doc

电气控制与PLC应用技术

课题名称:PLC的喷泉模拟控制设计
班 级：10风电一班
姓 名：杨 凯 亮
学 号：101114012
日 期：2012.6.20

摘 要

花式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。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。
本文以花式喷泉为研究对象，采用了FX三菱系列PLC作为喷泉的控制器。对花式喷泉的控制系统的总体功能进行了分析，阐述可编程控制器的组成和工作原理。

第1章 绪论
1.1 我国现代喷泉及其控制技术的发展
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。2001年中国建筑金属结构协会、给水排水设备分会成立了水景喷泉专业委员会，行业组织为城镇、园林的主管部门、设计院、所及专业生产厂商、公司提供服务，促进喷泉行业健康有序地发展。一些大学和中专的建筑、园林专业也开设了水景、喷泉课程，为喷泉行业的今后发展提供了知识储备。喷泉行业的发展进入到一个新的阶段。
喷泉是艺术和技术的结合物，建筑艺术、园林艺术、美术以至引伸到人文学、文学艺术、音乐艺术等都能蕴含到喷泉的设计、创作中。 不少成功的作品都注意喷泉的设计风格与周边的环境、建筑物风格的协调一致，注意当地人文、文化心理，所以好的方案设计是至关重要的，它是成功的起点。
随着我国的经济的高速发展，微电子技术、计算机技术和自动控制技术得到了迅速的发展，交流变频调速技术已进入个崭新的时代，其应用越来越广。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，好的环境能使心身愉快，做事效率提高。其中喷泉可以湿润周围空气，减少尘埃，降低气温。喷泉的细小水珠痛空气分子撞击，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。
可编程序控制器（PLC）因为稳定可靠、结构简单、成本低廉、简单易学、功能强大和使用方便已经成为应用面最广、最广泛的通用工业控制装置，成为当代工业自动化的主要支柱之一。花式喷泉控制要求接入设备使用简便，对应于系统组态的编程简单，具有人性化的人机界面，配备应用程序库，加快编程和调试速度。通过PLC对程序设计，提高了喷泉的控制水平，并改善了喷泉的样式。
1.2 现代喷泉中出现的问题
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。

（1）方案设计上的盲目性，往往导致作品成为败笔，使作品难于长久存在。
（2）细部设计的不合理直接影响作品效果。
（3）质次价高的伪劣产品直接影响着有关厂商和公司的信誉。
（4）节能、节水、环保问题应引起足够的重视。
喷泉的水造型是通过细部设计来实现的，机、泵、管、阀门、喷头的合理选配，直接影响着喷水效果。有些喷泉的设计，只注意了流量、工作压力等技术指标，忽视了流态效果这个重要因素，水造型效果差。例如：成功的超高水柱密实段长，破裂段和雾化段短，水柱直径和喷水高度比例合适，抗风能力强，喷水效果挺拔、雄伟。而目前的一些超高水柱，水柱密实段短，破裂段和雾化段长，水柱直径与喷水高度相比显得细小单薄，抗风能力差，水柱很容易被吹散飘移，这就是有关参数选配不合理所致。在整体水造型的组合效果上也存在差类似的问题。细部设计不合理，是技术经济指标差的表现，需要在设计阶段给予解决。
喷泉是耗能的景观工程，在保障设计效果的前提下，尽可能地节约能源，这在方案设计阶段时就应该进行量体裁衣的设计。我国是一个缺水的国家，节水是基本国策，喷泉要提倡循环用水，设计时应考虑减少喷水的雾化，飘移损失。循环用水系统应该有过滤净化装置，现在有许多旱喷泉，喷水很容易把地面上的泥土、东西冲入地下水池，水质极易污染，搞好池水净化，延长池水使用周期，用过的池水可以浇灌周边的草坪、绿地，既节约了用水，又有环保的功能。
1.3课程设计控制要求
基于PLC的喷泉模拟控制系统设计
a）用PLC编程
b）用LED模拟三组ABC喷头，一个点动开关；
c）花样一：按点动开关，A组先喷5秒，然后BC两组同时喷且A组停，5秒后B组停，而AB两组又同时喷，再经过2秒，C组也开始喷，持续5秒后，全部停止喷水，再经过3秒后重复前述过程.
d）花样二：AB先喷5秒，然后C喷5秒，AC喷5秒，B喷4秒停，2秒后循环。
e) 花样三：ABC先喷5秒，B喷5秒，再喷AC3秒，A喷5秒，停，3秒后循环。
f）能用按键选择喷泉间隔时间。

第2章方案设计

2.1喷泉控制原理
本次设计的喷泉控制系统由启动控制程序、位移脉冲控制程序、复位控制程序、驱动控制程序、停止控制程序组成。通过启动控制程序实现喷泉的准备，通过位移脉冲控制程序实现子元件中的内容在存储器间的移动，通过复位控制程序实现喷泉花样的循环，通过驱动控制程序实现喷泉的喷射，通过停止程序来实现对喷泉的停止。

注：用二极管或灯泡模拟水泵来观察输出及现象。

2.2 I/O 地址分配

表2.2 I/O地址分配表
名称
元件
PLC元件
说明
输入
启动按钮
开关SA1
X0
启动喷泉系统
1号方式选择开关
选择器开关1
X1
喷泉选择1号方式喷水
2号方式选择开关
选择器开关2
X2
喷泉选择2号方式喷水
3号方式选择开关
选择器开关3
X3
喷泉选择3号方式喷水
输出
喷水池工作指示
LED指示灯

1号喷水阀工作
1号喷水阀
Y0
1号喷水阀喷水
2号喷水阀工作
2号喷水阀
Y1
2号喷水阀喷水
3号喷水阀工作
3号喷水阀
Y2
3号喷水阀喷水

2.3花式喷泉系统控制流程

第三章PLC的梯形图及其指令图

3.1 PLC系统程序梯形图

3.2花式喷泉指令图

总结
此次设计是我对可编程控制又一次深刻的认识和理解。从最初的选题,开题到完成设计。其间，我查阅了大量的相关资料，和同学进行沟通和交流，让同学给我反复找出设计中的不足之处并提出相关修改的一些建议，每一个过程都让我体会到以前在书本中得不到的宝贵的知识和经验。
通过这次设计，我了解了PLC的用途及工作原理，熟悉了PLC的应用，锻炼了实践能力，提高了自己对一些实际问题考虑的能力。本次课程设计我掌握了电气控制的原理设计的基本方法，并能达到熟练使用可编程控制器实现简单控制系统的控制要求，尤其是对于喷泉喷水顺序控制指令的使用。基本可以熟练地进行系统外围电路设计、接线、编程、调试等工作。通过对喷泉的控制，比那些纯手动的控制更加简单多样，灵活多变。主要在于用PLC控制可以实现喷泉不同的喷水方式以及使得喷泉更富有人性化。
此程序的设计，虽然是模拟喷泉的喷水方式，但我还是学到了好多实际有用的东西。这个课程设计与实际生活联系紧密，最精髓的就是用程序实现喷泉不同的喷水以及各喷水方式之间的转换及其程序的运行、停止。在每一种方式中，各种喷水的方式又是由PLC严格控制的。这样就更加完善和给人视觉上感到舒适和安逸。
通过这次的设计，我体会到了这一门课程在实际生活中的重要性。学好这门课程，就可以在以后的工作中取得一定的成功。这门课程不仅教会了我应该怎样去编程，更让我懂得了以前其他课程中不懂的知识，学好基本的电气控制是学好PLC的基础。通过本次设计，给我以后的工作生活打下了一个不可或缺的基础。