1、-基于PLC的噴泉控制 可編程序控制器Programmable Logic Controller簡稱PLC,是一種以微處理器為根底、帶有指令存儲器和輸入輸出接口、綜合了微電子技術、計算機技術、自動控制技術、通信技術的新一代工業控制裝置。它能夠存儲和執行指令，進展位置控制、邏輯控制、順序控制、定時、計數和算術運算等操作，并通過數字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。 PLC是電子技術、計算機技術與繼電器邏輯自動控制系統相結合的產物。它不僅充分發揮了計算機的優點，以滿足各種工業生產過程自動控制的需要，同時又照顧一般電氣操作人員的技術水平和習慣，采用梯形圖或狀態流程圖等編輯方式，使

2、PLC的使用始終保持群眾化的特點。 PLC可以用于單臺機電設備的控制，也可以用于生產流水線的控制。使用者可根據生產過程和工藝要求編制控制程序。程序運行后，PLC就根據現場輸入信號按鈕、行程開關、接近開關或其他傳感信號按照預先編入的程序對執行機構如電磁閥、電動機等的動作進展控制。關鍵詞； PLC，噴泉，控制系統Abstract: PLC (Programmable Logic Controller) referred to as PLC, is a microprocessor-based, with instruction memory and input-output interface,

3、a bination of micro-electronic technology, puter technology, automatic control technology, munication technology a new generation of industrial control devices. It can store and e*ecution, carried out the location of control, logic control, sequential control, timing, counting and arithmetic operati

4、ons and other operations and, through digital and analog input and output, control of various types of machinery or production process. PLC is electronic technology, puter technology and automatic control system of the relay logic product of the bination. It not only give full play to the advantages

5、 of the puter in order to meet a variety of industrial process automation needs, while at the same time take care of General Electric operator skill levels and habits, using ladder or a state of flow chart editor, etc., so as to enable the use of PLC has always been maintain the popular features. PL

6、C can be used for a single control electrical and mechanical equipment, production lines can also be used to control. Users can process in accordance with requirements of the production process and the preparation of control procedures. After the program is running, PLC in accordance with the scene

7、on the input signal (button, trip switches, pro*imity switches or other sensing signal) in accordance with the procedures in advance into the e*ecuting agencies (such as solenoid valves, motors, etc.) to control the action.key word: PLC, eruptive fountain, control system目錄摘 要. .1第一章 任務書 .5第二章 PLC簡介

8、.72.1 PLC的應用領域 .72.2 PLC的應用特點 .9第三章 把戲噴泉設計方案 .113.1控制要求分析 .113.1.1噴泉燈工作時序圖.113.1.2控制系統流程圖.123.2 控制系統硬件設計.123.2.1硬件配置及說明.123.2.3I/O分配地址.133.2.4其他分配地址.133.2.5程序設計.13第四章 應用軟件安裝.154.1 安裝S7-200設備指南.15第五章 設計心得及參考文獻. 16第一章任務書 在游人和居民經常光臨的場所，如公園、廣場、旅游景點及一些知名建筑前，經常會修建一些噴泉供人們休閑、欣賞。這些噴泉按一定的規律改變噴水式樣，如果再與五顏六色的燈光相

9、配合，在和和諧優雅的音樂中，更使人心曠神怡，流連忘返。本人設計的是如何利用PLC控制噴泉噴水方式，產生各樣的樣式。一 噴泉模型噴泉模型是一種以用戶需求為動力，以對象為驅動的模型，主要用于采用對象技術的軟件開發工程。該模型認為軟件開發過程自下而上周期的各階段是相互迭代和無間隙的特性。軟件的*個局部常常被重復工作屢次，相關對象在每次迭代中隨之參加漸進的軟件成分。無間隙指在各項活動之間無明顯邊界，如分析和設計活動之間沒有明顯的界限，由于對象概念的引入，表達分析、設計、實現等活動只用對象類和關系，從而可以較為容易地實現活動的迭代和無間隙，使其開發自然地包括復用。噴泉模型不像瀑布模型那樣，需要分析活動完

10、畢后才開場設計活動，設計活動完畢后才開場編碼活動。該模型的各個階段沒有明顯的界限，開發人員可以同步進展開發。其優點是可以提高軟件工程開發效率，節省開發時間，適應于面向對象的軟件開發過程。由于噴泉模型在各個開發階段是重疊的，因此在開發過程中需要大量的開發人員，因此不利于工程的管理。此外這種模型要求嚴格管理文檔，使得審核的難度加大，尤其是面對可能隨時參加各種信息、需求與資料的情況。二 把戲控制的幾種模近年，噴泉模式水景把戲不斷翻新，下面我們向讀者介紹幾種比擬新穎的噴泉模式。跑泉：計算機控制數百個噴泉點，隨音樂的旋律超高速跑動，或瞬間形成排山倒海之勢，或形成婉轉起伏波浪式，或組成其它的水景，襯托景點

11、的壯觀與活力。尤適合于江、河、湖、海及廣場等寬闊的地點。層流噴泉：采用特殊層流噴頭，將水柱從一端連續噴向固定的另一端，中途水流不會擴散，不會濺落。白天看去，就像透明的玻璃供柱懸掛在天空，夜晚在燈光照射下，尤如雨后的彩虹，色彩斑斕。適用于各種場合與其它噴泉相組合。鼠跳泉：一段水柱從一個水池跳躍到另一個水池，可隨意啟動，當水柱在數個水池之間穿梭跳躍時即構成鼠跳噴泉的特殊情趣。喊泉：有密集的水柱排列成坡型，當游人通過話筒時，實時聲控系統控制水柱的開與停，從而顯示所喊容，趣味性很強，適用于公園、旅游景點等，具有極佳的營業性能。時鐘喊泉：用許多水柱組成數碼點陣，隨時反映日期、小時、分鐘及秒的運行變化，構

12、成獨特趣味激光噴泉：配合大型音樂噴泉設置一排水幕，用激光成像系統在水幕上打出色彩斑斕的圓形、文字或廣告，即渲染美化了空間又起到宣傳、廣告的效果。水幕電影：水幕電影是通過高壓水泵和特制水幕發生器，將水自上而下，高速噴出。霧化后形成扇形“銀幕，有專用放映機將特制的錄影帶投射在“銀幕上，形成水幕電影，當觀眾在觀摩電影時，好似人物騰起飛向天空或自天而降，產生一種虛無縹緲和夢幻的感覺，令人神往。第2章 PLC簡介1 PLC定義：PLC即可編程控制器Programmable logic Controller，是指以計算機技術為根底的新型工業控制裝置。在1987年國際電工委員會International E

13、lectrical mittee公布的PLC標準草案中對PLC做了如下定義：PLC英文全稱Programmable Logic Controller ,中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是:一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其部存儲程序，執行邏輯運算,順序控制，定時，計數與算術操作等面向用戶的指令，并通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程.PLC是可編程邏輯電路，也是一種和硬件結合很嚴密的語言，在半導體方面有很重要的應用，可以說有半導體的地方就有PLCPLC是一種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置。它采用可以編

14、制程序的存儲器，用來在其部存儲執行邏輯運算、順序運算、計時、計數和算術運算等操作的指令，并能通過數字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。PLC及其有關的外圍設備都應該按易于與工業控制系統形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計。國際電工委員會(IEC)在其標準中將PLC定義為:可程式邏輯控制器是一種數位運算操作的電子系統，專為在工業環境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其部存儲程序，執行邏輯運算、順序控制、定時、計數與算術操作等面向用戶的指令，并通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程。可程式邏輯控制器及其有關外部設備，都按易于與工業控制系統聯成一個整

15、體，易于擴大其功能的原則設計。2.1 PLC的應用領域 目前，PLC在國外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環保及文化娛樂等各個行業，使用情況大致可歸納為如下幾類。2.1.1開關量的邏輯控制這是PLC最根本、最廣泛的應用領域，它取代傳統的繼電器電路，實現邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產線、電鍍流水線等。2.1.2模擬量控制在工業生產過程當中，有許多連續變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現模擬量Analog

16、和數字量Digital之間的A/D轉換及D/A轉換。PLC廠家都生產配套的A/D和D/A轉換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。2.1.3運動控制PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構配置來說，早期直接用于開關量I/O模塊連接位置傳感器和執行機構，現在一般使用專用的運動控制模塊。如可驅動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。2.1.4過程控制過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環控制。作為工業控制計算機，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環控制。PID調節是一般閉環控制

17、系統中用得較多的調節方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。2.1.5數據處理現代PLC具有數學運算含矩陣運算、函數運算、邏輯運算、數據傳送、數據轉換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數據的采集、分析及處理。這些數據可以與存儲在存儲器中的參考值比擬，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或將它們打印制表。數據處理一般用于大型控制系統，如無人控制的柔性制造系統；也可用于過程控制系統，如造紙、冶金、食品工業中的一些大型控制系統。2.1.6通信及聯

18、網PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設備間的通信。隨著計算機控制的開展，工廠自動化網絡開展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網絡系統。新近生產的PLC都具有通信接口，通信非常方便。2.2 PLC的應用特點.2.2.1 PLC有以下主要特點 構造靈活，不受環境的限制，有電即可組建網絡，同時可以靈活擴展接入端口數量，使資源保持較高的利用率，在移動性方面可與WLAN媲美。 傳輸質量高、速度快、帶寬穩定，可以很平順的在線欣賞DVD影片，它所提供的14Mbps帶寬可以為很多應用平臺提供保證。最新的電力線標準HomePlug AV傳輸速度已經到達了200Mbps；為了

19、確保QoS，HomePlug AV采用了時分多路TDMA與帶有沖突檢測機能的載體偵聽多路CSMA協議，兩者結合，能夠很好地傳輸流媒體。 圍廣，無所不在的電力線網絡也是這種技術的優勢。雖然無線網絡可以做到不破墻，但對于高層建筑來說，其必需布設N多個AP才能滿足需求，而且同樣不能避面信號盲區的存在。而電力線是最根底的網絡，它的規模之大，是其他任何網絡無法比擬的。由此，運營商就可以輕松地把這種網絡接入效勞滲透到每一處有電力線的地方。這一技術一旦全面進入商業化階段，將給互聯網普及帶來極大的開展空間。終端用戶只需要插上電力貓，就可以實現因特網接入，電視頻道接收節目，打或者是可視。 低本錢。充分利用現有的

20、低壓配電網絡根底設施，無需任何布線，節約了資源。無需挖溝和穿墻打洞，防止了對建筑物、公用設施、家庭裝潢的破壞，同時也節省了人力。相對傳統的組網技術，PLC本錢更低，工期短，可擴展性和可管理性更強。目前國已開通電力寬帶上網的地方，其包月使用費用一般為50-80元/月左右，這樣的價格和很多地方的ADSL包月相持平。 適用面廣。PLC作為利用電力線組網的一種接入技術，提供寬帶網絡“最后一公里的解決方案，廣泛適用于居民小區，酒店，辦公區，監控安防等領域。它是利用電力線作為通信載體，使得PLC具有極大的便捷性，只要在房間任何有電源插座的地方，不用撥號，就立即可享受4.545Mbps的高速網絡接入，來瀏覽

21、網頁撥打，和觀看在線電影，從而實現集數據、語音、視頻，以及電力于一體的“四網合一。PLC 還有一種說法是:產品生命周期product life cycle觀念，簡稱PLC，是把一個產品的銷售歷史比作象人的生命周期一樣，要經歷出生、成長、成熟、老化、死亡等階段。就產品而言，也就是要經歷一個開發、引進、成長、成熟、衰退的階段。 1、產品開發期：從開發產品的設想到產品制造成功的時期。此期間該產品銷售額為零，公司投資不斷增加。 2、引進期：新產品新上市，銷售緩慢。由于引進產品的費用太高，初期通常利潤偏低或為負數，但此時沒有或只有極少的競爭者。 3、成長期：產品經過一段時間已有相當知名度，銷售快速增長，

22、利潤也顯著增加。4、成熟期：此時市場成長趨勢減緩或飽和，產品已被大多數潛在購置者所承受，利潤在到達頂點后逐漸走下坡路。此時市場競爭劇烈，公司為保持產品地位需投入大量的營銷費用。5、衰退期：這期間產品銷售量顯著衰退，利潤也大幅度滑落。優勝劣汰，市場競爭者也越來越少。 第三章 把戲噴泉設計方案3.1控制要求分析 本人設計的是燈光噴泉，在夜晚降臨的時候，能有燈光襯托噴泉，那是另一番景象。具體要求如下； 1按下I0.0后，即可啟動電源，由T40，T41組成的方波發生器開場產生脈寬為1s周期為2s的方波。 2首先最圈的燈被點亮，隨著周期為2s的信號而閃爍。 3部定時器開場定時， 2s后啟動c組燈泡工作一

23、次，隨著周期為2s的信號而閃爍。 4隨著時間的延長，3s后啟動B組燈泡，并以周期為2s的信號而閃爍 54s后啟動A組燈泡，并以周期為2s的信號而閃爍6)因為ABCD四組燈時間的不同步，從而使燈泡按D-C-B-A由向外點亮，前仆后繼，從而實現流水效果。噴泉燈示意圖:。以下為噴泉燈的時序圖：控制系統流程圖：啟動電源D燈亮C燈亮B燈亮A燈亮流水效果3.2.5控制系統的硬件設計3.2.5.1 硬件配置控制系統中，PLC具體配置如表PLC配置說明序號名稱型號 說明數量1CPU313-1AE01-0AB0CPU31312電源模塊307-1E100-0AA0PS30713開關量輸入模塊321-1BH01-0

24、AA0SM32114開關量輸出模塊322-1BH01-0AA0SM32215前置連接器390-1AJ00-0AA020針型13.2.5.2 I/O地址分配控制系統中輸入/輸出信號具體地址分配如表開關量I/O信號一覽表序號輸入信號地址輸出信號名稱地址1工作按鈕I0.1噴頭和噴泉燈DQ0.13停頓按鈕I0.1噴頭和噴泉燈CQ0.24噴頭和噴泉燈BQ0.35噴頭和噴泉燈AQ0.43.2.5.3其它地址分配1定時器T37,定時2s,T38定時3S，T39定時4S2定時器T40和T41，定時1s，構成周期為2s脈寬為1s的脈沖發生器。程序設計:本人用S7-200軟件編程，為了方便編程，將噴頭和水下燈作為

25、一個輸出對象，即噴頭和水下燈是同時工作同時斷開的。根據噴水控制系統的工藝要求,工作特點,環境等條件,選擇合理的設計方案,噴水系統的平面布置圖，見圖3-1。圖 3-1 噴水系統的平面布置圖控制系統采用F*2型PLC作為中心控制環節,利用PLC的定時控制,計數控制以及步進控制來實現外層,一層,二層,中心層,三角層的不同時序,交替變換的噴水過程。主電路采用交流接觸器來控制各層的潛水泵,外層噴水由一臺7. 5 kW潛水泵拖動;一層、二層噴水分別是由一臺3 kW潛水泵拖動,三角層,中心層的噴水各由一臺5.5 kW的潛水泵拖動,潛水泵的技術參數見表3-1。表3-1 潛水泵的技術參數功率額定揚程水泵形式額定

26、電壓額定電流絕緣等級額定轉速3KW7m軸流380V7.5AE2865.5KW10m離心380V11.6AB2807.5KW15m離心380V15AB280燈光系統由三條支路組成,分別為紅色燈支路、黃色燈支路、綠色燈支路,由PLC控制,自動實現燈光的變換。3.2 設計的具體步驟噴水把戲有很多形式,用 PLC 很容易實現。下面是噴水把戲一種形式的設計步驟:1) 先由一層的噴頭噴水,通過定時器依次實現外層、二層、中心層三角層的噴水。其過程如圖3-2所示。圖3-2控制噴水流程圖 2 )在所有噴頭噴水20 S后, 依次將一層、外層、二層、中心層、三角層間隔10 S后停頓噴水。見圖3-3。 圖 3-3 控

27、制停水流程圖3 )在所有噴頭停噴15S后 ,通過PLC依次實現三角層、中心層、二層、外層、一層的噴水。 4 )所有噴頭再次運行15 S后, 同時關停二層、中心層、三角層,只有一層、外層兩層噴水,經20 S后,一層、外層同時關停, 二層、中心層、三角層再次同時噴水,這種過程重復三次。 5 )當 PLC的計數器到達3次后,外層,一層,二層, 中心層, 三角層同時噴水, 運行1分鐘后完畢,系統返回。 6 )燈光系統的控制:由PLC的*1輸入端作為燈光系統控制的選擇按鈕,當需要燈光配合時,接通*1輸入端。此時可實現三路燈光的控制, 即二層,中心層,三角層任意一層噴水時,紅色燈亮;一層噴水時,黃色燈亮;

28、所有的噴頭噴水時,綠色燈亮。3. 3 PLC輸入輸出分配噴泉控制系統PLC輸入輸出分配圖如圖3-4所示。 圖 3-4PLC接口輸入輸出分部圖3.4 采用PLC控制的優點1 )PLC主機的輸入、輸出電源相互獨立,防止了電源間的干擾,同時輸入、輸出采用光電隔離,提高了抗干擾能力。2 )PLC采用密封、防塵、抗震的外殼封裝,可適應惡劣的工作環境。3 )PLC的部采用“監視器的電路,保證CPU可靠、穩定地工作。4 )PLC的輸入、輸出接口較多,便于多路多點控制。而且采用模塊式構造,便于用戶檢修和更換模塊。4 PLC控制的局部梯形圖噴泉系統PLC控制的局部梯形圖,見圖4-1。圖 4-1 PLC程序控制梯形圖5 結語采用PLC來控制噴泉控制系統,有效的解決單片機控制的不穩定性,提高了系統運行的可靠性,同時利用PLC的定時功能、計數功能、步進功能,可靈活地編寫,增減和修改程序。而且, PLC還具有很強的自診斷功能,迅速方便的檢查判斷出故障,縮短檢修時間,也不需要很多配套的外圍設備和大量的復雜的接線,因而大大縮短設計、施工和投產周期。第四章 PLC應用軟件S7-200的安裝安裝S7-200設備指南 操作系統：Windows 95、Windows 98、Windows ME或 Windows 2000計算機：IB