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计算机控制技术课程答辩论文计算机控制技术题目：基于PLC的喷泉控制学号：姓名：日期：计算机控制技术课程答辩论文I基于PLC的喷泉控制摘要喷泉作为一项建筑艺术,在国内外均有较悠久的历史。人们随着生活水平的提高,对美化住宅小区以及别墅环境的要求也越来越高。在日常生活中，喷泉无处不在，看着美丽的喷泉，心情会更加的舒畅，也使我们的压力在无形中减轻了不少。本文主要研究花式喷泉的控制方式和效果，以花式喷泉为研究对象，采用日本三菱FXCPUFX2N系列继电器输出型的PLC作为喷泉的控制器，对花式喷泉控制系统的总体功能进行分析，阐述可编程控制的组成和工作原理。提出硬件模块实际方案，并对控制方式进行设计和程序编写，改善喷泉系统的控制品质，达到实时控制的要求。应用PLC编写程序在改变喷水花样和喷水时间无需做很大的调整，只要将其中的某些变量改变一下，就可以改变整个喷泉的花样以及时间，这样可以使设计思路更清晰、编程更简便。关键词：PLC，喷泉,三菱FX2N计算机控制技术课程答辩论文II目录第1章绪论......................................................................................11、1选题的背景与意义.............................................................1第2章系统总体设计.......................................................................22.1方案的选择...........................................................................22.1.1喷泉控制装置...........................................................22.1.2喷泉控制要求...........................................................22.2系统总体设计.......................................................................3第3章硬件设计...............................................................................43.1硬件选型..............................................................................43.1.1PLC的选择................................................................43.1.2喷头的选择...............................................................43.1.3水泵的选择...............................................................53.1.4喷泉灯和按钮的选择.................................................53.1.5变频器的选择...........................................................63.2PLC输入输出(I/O)设计................................................63.3系统的硬件接线图...............................................................7第4章软件设计...............................................................................84.1系统流程..............................................................................84.1.1程序流程图...............................................................84.1.2顺序功能图...............................................................84.2梯形图..................................................................................94.3指令表................................................................................114.4程序分析.............................................................................11第五章仿真结果.............................................................................125.1系统仿真............................................................................12结论..............................................................................................14参考文献..........................................................................................15计算机控制技术课程答辩论文1第1章绪论1、1选题的背景与意义国内在20世纪80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。改革开放以来，随着国民经济的发展，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、改造过程中对喷泉美化和文化氛围营造上提出了要求，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。近年来，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。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，这些喷泉按照一定的规律改变喷泉式样，辅以五颜六色的灯光和优美的音乐，使人心旷神怡，流连忘返。随着可编程控制器在我国的迅速发展，人们对花式喷泉控制的要求也越来越高，使得越来越多的控制部分需用可编程控制器来实现。人们对喷泉的造景功能、娱乐功能，认识逐步提高，开拓了喷泉的应用范围。适宜于节日、大型集会的广场喷泉和城市主题调速喷泉，造型简洁、明快、庄重、大方。在商业广场、购物中心以及一些景点的大型激光彩色音乐喷泉，欢快、跳跃，富有诗意，有些喷泉配以水幕电影，给人们带来变幻奇妙的视听效果。近年来，随着房地产市场的逐渐升温，一些住宅小区在景观设计中，融人了喷泉，使其与小区园林景观遥相呼应。商场、酒楼内的喷泉小巧、别致，可以调节室内气温。这些年，随着计算机技术的广泛应用，喷泉方案的制作技术有了极大的发展，方案设计从最初的手工制图发展到photoshop图片，再到三维动画制作的动态喷水方案。喷泉专用产品、设备不断地更新换代，新材料、新技术的采用，都为喷泉的良性发展提供了技术支持。大多数喷泉除了具有美化环境的功能之外，还具有良好的生态效应、社会效应和广告效应。计算机控制技术课程答辩论文2第2章系统总体设计2.1方案的选择2.1.1喷泉控制装置喷泉工作示意图如图2-1所示：图2-1喷泉工作示意图2.1.2喷泉控制要求本设计中喷泉的控制要求为：1)按下启动按钮，喷泉控制装置开始工作，按下停止按钮，喷泉控制装置停止工作。2）按下喷泉启动开关后，喷泉工作指示灯一直保持亮的状态。3）在喷泉工作指示灯亮2秒后，循环执行下面动作：中央喷水灯→中央喷水阀→环状灯→环状喷水阀每个动作持续时间为2秒。PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置，它所采用的工作方式是循环扫描的方式，在前期准备工作完成后按下喷泉启动按钮，PLC扫描到该信号时开始工作。因为PLC采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程，所以利用PLC这一特点可以方便的实现控制要计算机控制技术课程答辩论文3求中每个动作持续时间为2秒的设计。PLC就物理结构来看，有丰富的输入、输出端，从PLC的逻辑结构来看，内部有许多软元件，如输入继电器、输出继电器、状态组件、定时器、计数器和数据寄存器及器件对应的常开、常闭接点，方便对喷泉开启、停止、计时等信号的输入和数量、位置的显示。2.2系统总体设计从工程实际出发，在制定控制系统的方案时，充分考虑工程的组成和实现，主要从机械部件的动作顺序、动作条件、必要的保护和联锁，系统的工作方式（如手动、自动、半自动）和安全保护措施及紧急情况处理等着手设计。以下几点为梯形图设计过程的主要思路：1）需要时按下开始开关喷泉开始动作；2）通过辅助继电器、计数器、定时器等来实现自动控制工程；3）需要立即结束时，按下停止按钮立即断电。以PLC为核心的喷泉控制系统整体结构如图2-2所示。该系统主要包括电源部分、操作控制部分、变频器部分、喷泉系控制系统部分。电源部分主要实现电力的提供等;操作面板主要实现系统的启动、停止、喷泉系统开关;变频器部分实现对电机、水泵等变频要求;喷泉系统由PLC系统进行控制，主要是对喷水装置及彩灯的实时控制。控制PLC变面板频喷泉器系统电源图2-2控制系统整体结构框图计算机控制技术课程答辩论文4第3章硬件设计3.1硬件选型3.1.1PLC的选择根据喷泉的控制要求，联系到实际控制需求、输入、输出等变量的特点，在此使用的是日本三菱的FX2N-32MR继电器输出行的PLC来满足控制要求。除输入出16-25点的独立用途外，该PLC还可以适用于在多个基本组件间的连接，模拟控制，定位控制等特殊用途。在基本单元上连接扩展单元或扩展模块，可进行16-256点的灵活输入输出组合。可选用16/32/48/64/80/128点的主机，可以采用最小8点的扩展模块进行扩展。可根据电源及输出形式，自由选择。程序容量：内置800步RAM（可输入注释）可使用存储盒，最大可扩充至16K步。丰富的软元件应用指令中有多个可使用的简单指令、高速处理指令、输入过滤常数可变，中断输入处理，直接输出等。便利指令数字开关的数据读取，16位数据的读取，矩阵输入的读取，7段显示器输出等。数据处理、数据检索、数据排列、三角函数运算、平方根、浮点小数运算等。特殊用途、脉冲输出（20KHZ/DC5V，KHZ/DC12V-24V），脉宽调制，PID控制指令等。外部设备相互通信，串行数据传送，ASCIIcode印刷，HEXASCII变换，校验码等。时计控制内置时钟的数据比较、加法、减法、读出、写入等。3.1.2喷头的选择喷泉的喷头大致分为直流喷头、涌泉喷头、集柬喷头和旋转喷头等，种类繁多，喷出的水型各不相同。根据喷泉设计方案，中央喷头位于花式喷泉的中心，采用中间小、四周大的技术喷头组合方案，能够产生中间喷出的水柱较四周要高、要细的视觉效果，本设计选用SZ-310型号