花样喷泉控制系统的设计

国家职业资格全省（或市）统一鉴定维修电工论文（国家职业资格Ⅱ级）论文题目：花样喷泉控制系统的设计姓名：葛美林身份证号：320911198910172565准考证号：所在省市：江苏省盐城市所在单位：江苏省盐城技师学院第1页共9页花样喷泉控制系统的设计葛美林盐城技师学院摘要：本文重点讨论了PLC在花样喷泉控制系统设计中的应用。使用PLC控制花样喷泉，具有使用方便，运行可靠，控制程序段设计简单等优点。用SFC方法编程，可以使设计思路清晰，编程方便。若需要改变喷水花样和喷水时间，设计方案不必作很大调整，只要把控制程序作相应的修改，即可实现控制目的。关键词：PLC花式喷泉控制系统在许多休闲广场、景区或游乐场所里，人们经常看到喷泉按一定的规律喷水，景色迷人；若在夜晚配上各种颜色的灯光显示，则更加绚丽多彩。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花样及喷水时间，若采用PLC控制，利用PLC体积小，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，就可以改变花样喷泉的喷水规则，从而变换出各种花样，以适应不同季节，不同场合的喷水要求。1花样喷泉控制系统的介绍1.1花样喷泉池示意图花样喷泉池示意图，如图1所示。图1花样喷泉池示意图1.2花样喷泉控制系统的原理图第2页共9页在喷泉中，通过按钮开关信号来控制PLC；电磁阀由PLC的输出信号控制；喷泉的四组喷水管由电磁阀控制开关。花样喷泉控制系统的原理图，如图2所示。图2花样喷泉控制系统的原理图2花样喷泉系统控制方案花样喷泉系统的控制要求如下：（1）图1中1、2均为外环型状的喷水管，3为内环形状的喷水管4为星型喷水管。灯光系统由三条支路组成，分别为绿色灯支路（在1、2之间）；黄色灯支路（在2、3之间）；红色灯支路（3、4之间）。（2）按下启动按钮，喷泉开始工作；按下停止按钮，喷泉停止工作；（3）喷泉的工作方式由花样选择开关和单步/连续开关决定。（4）当单步/连续开关在单步位置时，喷泉只能按照花样选择开关设定的方式，运行一个循环。（5）花样选择开关用于选择喷泉的喷水花样，考虑以下4种喷水花样：a.花样选择开关在位置1时，按下启动按钮后，4号喷头喷水，延时2S后，3号喷头喷水，在延时2S后，2号喷头喷水，又延时2S后，1号喷头喷水。18S后，如果为单步工作方式，则停下来；如果为连续工作方式，则继续循环下去。b.花样选择开关在位置2时，按下启动按钮后，1号喷头喷水，延时2S后，2号喷头喷水，在延时2S后，3号喷头喷水，又延时2S后，4号喷头喷水。30S后，如果为单步工作方式，则停下来；如果为连续工作方式，则继续循环下去。c.花样选择开关在位置3时，按下启动按钮后，1号和3号喷头喷水，延时3S后，2号和4号喷头喷水，同时1号和3号喷头停止喷水。如此交替运行15S后，4组喷头全部喷水，30S后，如果为单步工作方式，则停下来；如果为连续工作方式，则继续循环下去。d.花样选择开关在位置4时，按下启动按钮后，按照1→2→3→4的第3页共9页顺序，依次间隔2S喷水，然后一起喷水。30S后，按照1→2→3→4的顺序，依次间隔2S停止喷水。在经1S延时，按照4→3→2→1的顺序，依次间隔2S喷水，然后一起喷水，30S后停止。如果为单步工作方式，则停下来；如果为连续工作方式，则继续循环下去。（6）无论哪种花样喷泉，只要当3号或者4号任意一个喷水的时候，黄灯亮；当2号喷水的时候，红灯亮；当所有都喷水时，绿灯亮。3系统设计3.1系统设计的基本步骤在花样喷泉控制系统的设计过程中主要考虑以下几点：（1）深入了解和分析花样喷泉的工艺条件和控制要求。（2）确定I/O设备。根据花样喷泉的控制系统的功能要求，确定系统需的输入、输出设备。常用的输入设备有按钮、选择开关等，常用的输出设备有指示灯等。（3）根据I/O点数选择合适的PLC类型。（4）分配I/O点，分配PLC的输入输出点，编制出输入输出分配表或者输入输出端子的接线图。（5）设计花样喷泉系统的梯形图程序，根据工作要求设计出周密完整的梯形图程序，这是整个花样喷泉系统设计的核心工作。（6）将程序输入PLC进行软件测试，查找错误，使系统程序更加完善。3.2硬件设计3.2.1PLC的选型通过对输入/输出点的选择、对存储容量的选择、对I/O响应时间的选择以及输出负载的特点选性的分析。该控制系统选用德国西门子公司S7系列的PLC。它体积小，重量轻，使用寿命长，编程和维护方便，故障率低，通过扩展模块的连接，可以增加输入/输出点数。我设计的花样喷泉模型共有9个输入，7个输出，因此选用型号为S7-200的PLC。3.2.2I/O分配表根据系统的控制要求，确定PLC外部输入、输出地址分配，如表1所示。第4页共9页表1I/O分配表输入量输出量名称地址名称地址启动按钮I0.01号喷头Q0.0停止按钮I0.12号喷头Q0.1单步选择开关I0.23号喷头Q0.2循环选择开关I0.34号喷头Q0.3彩灯开关I0.4红灯Q0.4选择开关1I1.0黄灯Q0.5选择开关2I1.1绿灯Q0.6选择开关3I1.2选择开关4I1.33.2.3I/O口的外部接线图根据系统的控制要求，画出PLCI/O口的外部接线图，如图3所示。图3I/O口的外部接线图第5页共9页3.3软件设计3.3.1系统工作过程分析（1）按下启动按钮，开始运行。（2）按下位置开关1，则是第一种花样喷泉。（3）按下位置开关2，则是第二种花样喷泉。（4）按下位置开关3，则是第三种花样喷泉。（5）按下位置开关4，则是第四种花样喷泉。（6）按下灯控开关，彩灯开始工作。无论哪种花样喷泉，只要当3号或者4号任意一个喷水的时候，黄灯亮；当2号喷水的时候，红灯亮；当所有都喷水时，绿灯亮。（7）按下停止按钮，则运行结束。3.3.2控制系统程序设计根据系统的控制要求，设计PLC程序梯形图，如图4所示。第6页共9页第7页共9页第8页共9页图4PLC控制程序梯形图4结束语由于采用PLC控制花样喷泉，实现了用选择开关控制喷水花样，因而使整个控制系统具有更大的灵活性。该控制系统只适合输入/输出点不超过20点的喷泉使用。若用于大型喷泉控制，只需增加一个I/O扩展模块即可。若增加一个显示模块，可以更方便、更直观的改变喷水时间，从而改变喷水规律，提高控制系统的易操作性。第9页共9页参考文献：[1]郭艳萍李晓波.PLC在花式喷泉控制中的应用[J]，2003[2]齐从谦.PLC技术及应用[M].北京.机械工业出版社，2002[3]王红.可编程控制器使用教程[M].北京.电子工业出版社，2003[4]殷培峰.基于PLC喷泉控制系统的设计与应用[J]，2006[5]张桂香.电气控制与PLC应用[M]，北京；化学工业出版社，2003[6]徐铁.PLC应用技术.北京；中国劳动社会保障出版社，2007