plc花样喷泉控制设计

摘 要

本文简要介绍了花式喷泉PLC控制器对现代喷泉的控制和控制要求。详细介绍了利用PLC控制喷泉使它产生各式的花样，并且着重介绍在系统的硬件组成以及软件的实现，通过PLC控制电磁阀开关来决定喷水的效果。实际应用效果良好。

现代PLC广泛的应用于几乎所有的行业中，根据实际要求利用PLC而不是之前的继电器控制，完成系统控制。本设计讲述的是如何利用PLC控制喷泉喷水方式，产生各样的喷水效果，供人们休闲、观赏。

关键词：PLC；喷泉；控制系统

Abstract

Paper briefly introduced the fancy fountain PLC controller for modern fountain control and control requirements. Detailed introduced the use of PLC control fountain make it produces all kinds of tricks, and emphatically introduced the system of constitutes of hardware and software implementation, through the PLC control electromagnetic valve to determine the effect of water switch. The actual application effect is good. Modern PLC widely used in almost all industries, according to the practical demands to use PLC instead of relay control, complete system control. This design is about how to use the PLC control water fountain way, produce all kinds of hydraulic effect, leisure, for people to watch. 

Key words：PLC；fountains； control system

目录

前言    2

第一章 方案设计    3

1.1采用PLC控制花样喷泉的优点    3

1.1.1 plc可编程器的特点    3

1.1.2花式喷泉PLC控制的必要性    3

1.2 PLC的选型    3

1.3控制要求及花样喷泉设计    3

1.3.1花样喷泉控制要求    3

1.3.2花样喷泉示意图设计    4

1.4花样介绍    4

第二章 系统功能及原理    5

2.1系统整体框图    5

2.2 I/O分配表    5

2.3 PLC外部接线图    6

第三章 程序设计及调试    7

3.1编程方法    7

3.2程序流程    7

3.3程序设计及难点分析    8

3.1.1初始化    8

3.1.2模式选择    8

3.1.3花样1    8

3.4 设计小结    9

致  谢    10

参考文献    10

附录1    11

前言

一个高速发展的社会，各式各样的需求也正在充斥着整个社会。有些人追求物质，有些人追求精神上的享受，不过总而言之，人类这种群体对美的渴望都是一样的。所以想尽办法让美丽在我们生活的周围，尽管在城市这种钢筋混凝土、压力、人口、污染的区域里。人们还是在利用技术支持，去制造美的东西。例如公园、大片的绿地、广场、好看的建筑物。有了这些大的框架，其中的细节随着时代的变迁，也是一步步升级，细致。虽然让人有视觉美感的东西越来越多，可是近代以来在这些地方总有一种建筑是不能少的——喷泉。

喷泉原是一种自然景观，是承压水的地面露头。文艺复兴时期，便有类似喷泉的建筑物出现，尤其是在意大利罗马城。当时的喷泉的技术并不是现在这样复杂，它们只是在利用压力将水压出 。但是这种方式水喷出来都不会很高。随着时代的进步，技术的发展。使得喷泉的形态越来越多经过多年的发展，现在已经逐步发展为几大类：音乐喷泉；程控喷泉；音乐+程控喷泉；激光水幕电影；趣味喷泉等。加上特定的灯光、控制系统，起到净化空气，美化环境的作用。现代的喷泉所具备的条件是相当优越的，其中最为关键的便是控制系统PLC.它的主要作用是控制水下电磁阀来让喷泉在高水压下喷出各式各样的形态，随后在加上动听的音乐，便产生了具有震撼力的视觉冲击。所以利用现代科技来制作喷泉是极好的选择。

(1) 喷泉的历史

早在我国汉代的上林苑中，就有"铜龙吐水"，这就是一种人工的喷泉，可见喷泉应用于园林已有二千余年的历史了。古代在喷泉的制作上主要利用自然整体结构，加之人工修改而成。

(2) 喷泉的现状

现代城市中设置的喷泉已十分先进、灵活多变，花样翻新，可大可小，可高可低，喷射出的水，大者如珠，小者如雾，随着喷泉构筑物的形式、大小及水压等而产生高低不同、水态各异，形式多样的喷泉。

当今喷泉工程和高新技术的结合正是历史发展的必然，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。 

第一章 方案设计

1.1采用PLC控制花样喷泉的优点

1.1.1 plc可编程器的特点

1）PLC软接线，只需改变控制程序就可以轻易改变逻辑或增加功能。

2）PLC串行工作，不受制约。

3）PLC通过半导体来控制，速度很快，无触点，故而无抖动一说。

4）PLC时钟脉冲由晶振产生，精度高，定时范围宽，有计数功能。

5）PLC无触点，寿命长，具有自我诊断功能，对程序执行的监护功能，现场调试和维护方便。

1.1.2花式喷泉PLC控制的必要性

伴随这经济的发展需要，以及环境需要对于自动化控制的需求也在不断的增加，可编程控制器是应用时分广泛的微机控制装置，是自动化控制系统中的关键设备。对于花式喷泉系统操作中可编程控制的使用也是相当的广泛，因为可编程控制器编程方法简单易学，功能强，性能价格比高，硬件配齐全，用户使用放便，使用性强，可靠性高，抗干扰能力强。系统的设计、安装、 调试工作量少，维护工作量少，维护方便，体积小，能耗低。所以在使用PLC控制花式喷泉是相当具有优势的，利用自动化达到完美的效果，也可最大限度的优化资源。

1.2 PLC的选型

本次花样喷泉控制系统选用的PLC为三菱公司的FX0N系列，型号为FX0N-40MR。此系列的PLC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/输出的点数。本次花样喷泉系统共4个输入，15个输出。FX0N-40MR完全可以满足要求。

1.3控制要求及花样喷泉设计

1.3.1花样喷泉控制要求

图1.1花样喷泉示意图

本设计由三组喷头组成，分别为A组、B组、C组。本设计有自动循环模式和测试模式两种操作方式。自动循环中包括五种花样，测试模式即所有喷头喷水。按下开始按钮后进行模式选择。

1.3.2花样喷泉示意图设计

花样喷泉如图1-1所示，0号为A组（即主喷头），1、2、3、4、5、6为B组，7、8、9、10、11、12、13、14为C组。共十五个喷头。

图1-1 花样喷泉示意图

1.4花样介绍

花样1：主喷水，1s后B组喷水、再过1s后C组喷水，再过1s后全停1s，此流程循环6次。

花样2：所有喷头喷水1s停1s，再喷1s停1s，循环6次。

花样3：C组喷水，1s后B组喷水、再过1s后主喷水，再过1s后全停1s，然后间隔1s喷水，即0，2，4，6...14喷水1s后停1s，然后1，3，5，7....13喷水1s停1s。此流程循环6次。

花样4：所有喷头依次喷水，即0号喷水0.4s后，1号开始喷水0.4s后，三号开始喷水0.4s后.....14号（最后一个）喷水，全部喷水1s后停，此流程循环6次。

花样5：主喷头间隔0.5s闪烁喷水，B组6个喷头中相邻4个流动喷水（即1234喷水0.5s后，2345喷水0.5s，再3456喷水），然后C组8个喷头中相邻四个流动喷水。此流程循环6次。

第2章 系统功能及原理

2.1系统整体框图

本系统有4个开关输入按钮，分别为X0启动，X1停止，X3选择自动循环模式，X4选择检测模式,15个输出，Y0~Y16依次控制0号~14号喷头。框图如图2-1所示。

图2-1系统框图

2.2 I/O分配表

2.3 PLC外部接线图

原理图说明：启动按钮、停止按钮和检测模式选择按钮为自复位按钮，自动循环选择按钮为自锁按钮(为了方便循环所以选择自锁按钮)。

图2-3 PLC外部接线图

第3章 程序设计及调试

3.1编程方法

本设计采用步进顺序功能图（SFC）的方法编写其控制梯形图,从编程结果可以看出,与应用PLC的基本逻辑指令方法相比具有简单、直观、逻辑性强,提高编程的效率。与梯形图相比简单，出现错误时更容易检查。

3.2程序流程

花样喷泉运行流程如图3-1所示，详细梯形图程序见附录1。 

图3-1步进顺序功能图

3.3程序设计及难点分析

3.1.1初始化

    1）将初始步置为活动步如下。

图3-1-1

2）初始步S0进行初始化，将计数器，定时器和输出全部清零一次，如图3-1-2，否则程序运行由于没有清零，会出现输出混乱，和活动步转移出错。

图3-1-2

3.1.2模式选择

1）S20模式选择如图3-1-3，X3为自动循环选择按钮，X4为检测模式选择按钮，X3接通时也进行清零动作是因为一次循环结束后需要清零，才能保证下一次循环正常进行，否则会出现输出混乱，和活动步转移出错。在调试过程中曾出现过这个问题。

图3-1-3

3.1.3花样1

花样1要求为：主喷水，1s后B组喷水、再过1s后C组喷水，再过1s后全停1s，此流程循环6次。在程序中通过MOV指令为y0-y16赋值，实现控制相应的喷头，具体如图3-1-4。一个流程结束后计数器加一，并作输出清零，否则进入下一个流程后输出全为1。

............

............

图3-1-4

注：其他花样设计和花样一方法相同，故不作一一叙述。

3.4 设计小结

本次PLC课程设计中，是花样喷泉设计为总目标，以FX0N-40MR为总控制中心，最终编程实现了五种花样的循环控制，并且设有检测维护模式。与在设计过程中，遇到了许多问题，如设计初始阶段，思绪混乱，经过认真思考和老师的指导，才使自己思路明确，抓住重点，在软件设计方面，遇到了一些实际问题，通过查阅资料和老师，同学们的帮助下都能一一解决，使自己学到了许多新的知识。

PLC应用过程是一个非常严谨，复杂，科学，周密和细致，及技术性和综合性都相当高的过程，它要求你必须具备相当扎实的专业基础和理论知识，较强的实践专业操作技能。能以细致和科学的头脑去考察、分析和解决问题。同时在设计中必须要有足够的耐心，持之以恒的毅力，坚强的意志以及实是求是，一丝不苟的精神，才能开发出理想的设计出来。

致  谢

我的课程设计是在高老师和皮老师的悉心指导下完成的。从本设计的资料收集和方案论证到方案设计、修改和最后的完成，得到了老师和同学的指导和帮助，特别是老师的指导工作，才使本设计顺利完成。在此表示衷心感谢！

两位老师学识渊博，治学严谨，在工作中兢兢业业，辅导学生时循循善诱、极其认真耐心，让我深刻地体会到真正的为人师表的风范。在本次课程设计中我不仅锻炼了自己的动手能加深了对PLC的了解，更重要的是学习了应该怎样做事做人。我所取得的进步和老师的谆谆教导和悉心指导是分不开的，在这里我真诚地感谢老师！本次课程设计中我还得到了同学们的热情帮助，在这里一并表示感谢！

再一次对老师表达我的深深的谢意！

参考文献

[1] 廖常初. 可编程序控制器的编程方法与工程应用.重庆大学出版社,2002

[2] 钟肇新,彭侃. 可编程序控制器原理及应用.华南理工大学出版社,2006.7

[1] 李仁主编. 电气控制.北京：机械工业出版社，2000

[2] 陈立定等主编. 电气控制与可编程控制器.广州：华南理工大学出版社，2001

[4] 郑萍主编. 现代电气控制技术.重庆：重庆大学出版社，2001

[5] 佟为明等编. 低压电器继电器及其控制系统.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2000

附录1

花样喷泉控制系统的梯形图程序：