基于西门子PLC的花样喷泉控制系统方案

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1、1 引言1.1喷泉的发展1.1.1我国喷泉的发展 自古以来,喷泉水景在我国园林建造中应用广泛,但是就其技术而言,只是利用地形之高差或自然的水压,而形成镜池、溪流、涌泉、壁流、瀑布等,景观形式较为单一。二十世纪八十年代以后,伴随着改革开放的春风,国民经济快速恢复并且持续发展,人民生活得到稳步提升。在一些大中型城市中,城市建设和园林设计部门对喷泉景观在环境的美化和文化氛围的营造上提出了新的要求。一些园林,水利的,研究所及大专院校,根据土建结构、给水排水、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,设计出许多优秀的喷泉、水景。令人耳目一新, 给人以视听上的高

2、度享受,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。喷泉水景逐步成为美化城市改善环境的重要手段1。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。喷泉开始进入到人们的各个社会活动场所中,从此走出公园、园林的围墙和广场的中心。市场经济的推动让喷泉设计和制造行业进入了快速发展的新天地。一些喷泉专业的生产厂商和制造公司,在这段时间应运而生,快速发展起来。专业研究人员把微机技术、信息技术,以及声、光、电、雾、火、激光、音乐、水幕电影等技术应用到喷泉之中,把喷泉

3、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,喷泉行业得到了飞速发展。20XX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、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2-3。1.1.2喷泉的应用状况随着人们生活水平的提高,精神生活的不断丰富,人们对喷泉的景观功能,环保功能,娱乐功能提出了新的要求。在喷泉方案的制作上,短短的几年时间就从手工制图发展到photoshop图片再发展到三维动画制作的光盘描

4、绘的动态喷水方案,计算机技术极丰富和开拓了人们的思维空间。快速、直观、便于保存、易于修改的优点很快地就被建设方接受,成为喷泉设计方案招投标的必备容。喷泉的专用产品,设备也在不断地更新换代,新材料、新技术的采用,环保型的产品更加安全、可靠,售后服务周到、及时,这些都为喷泉的良性发展提供了技术支撑,使得大多数的喷泉在美化环境之外,还发挥了良好的生态效应社会效益和广告效应等间接的经济效益4。一些大型城市的城市主题喷泉造型雄伟,壮观,给人团结向上,气势磅礴的感觉,像大雁塔的音乐喷泉已经成为城市的地标,城市精神面貌提升到很高的等级。在广场和公园的大型喷泉,结合了多种技术,形成了许多令人留恋往返的喷泉,像

5、激光音乐喷泉,火焰音乐喷泉,结合水幕电影的主题喷泉,既动感十足,又富有诗意,配合声、光、电、雾、火,给人们以变幻无穷,绚丽多姿的视听效果。在购物中心,商业广场的景观喷泉,松弛、舒适的环境氛围给人们愉悦的感受,也加湿了空气,降低温度。随着住宅小区的越来越高档,喷泉景观也逐步走入了小区人民的生活,伴随假山,景观湖,既有中、老年人们喜爱的幽静、典雅的风格,也有适于儿童嬉水,趣味十足的形式。商场、酒楼里的喷泉小巧、别致,既调节了室小气候,又增添了画意。依托大型建筑物和自然地形建成的人工瀑布及溢水造景给人们以清新和另有韵味的感受。喷泉在电视和大型歌舞上频频出现,水形烘托着演出的效果给人眼前一亮的感觉。精

6、巧优美的微型喷泉走进了办公室和居室,给室增添了动态的装饰。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5-7。1.1.3现代喷泉出现的问题随着喷泉的广泛应用,喷泉的一些问题也逐渐暴漏出来,有些认识上的误区和不良倾向应该引起人们的重视。否则会对喷泉行业的持续发展会造成严重打击。1方案设计上的很盲目,导致作品成为败笔,使作品难于长久保存。2细部设计的不合理,直接影响作品效果。3质次价高的伪

7、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：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类似的问题。细部设计不合理,是技术经济指标差的表现,需

8、要在设计阶段给予解决8。喷泉是耗能的景观工程,在保障设计效果的前提下,尽可能地节约水能源,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,节水是我国的基本国策,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、脏物冲入地下水池,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。这就达到了喷泉应该体现的价值。1.2喷泉的种类喷泉经过长时间的发展大体分成两类,一种是利用自然现场的地形结构,因地适宜的仿照自然水景建造,如：壁泉、涌泉、雾泉

9、、管流、溪流、瀑布、水帘、跌水、水涛、漩涡等。另一种是完全利用高科技的喷泉设施进行布景,这类水景近年来在建筑领域广泛应用,发展速度很快,种类繁多,如音乐喷泉、跑泉、干池旱泉、水幕电影、移动浮圈、喷火水泉、激光喷泉等等9-10。1.3喷泉中的一些新技术漂浮式：整座水景喷泉的管道系统全部安装在浮箱上,所以喷泉设备的运行不受季节性水位高低的影响。漂浮式喷泉制作、安装工艺技术性强,但维护方便,易于保养。在大型自然湖泊或各种人工湖中广泛应用。跑泉：多个喷头,按时序控制,构成各种形态瞬时变化的水型。可以形成跑动、跳动、波动等形状,又可以成固定造型的喷水形态,气势雄伟,变化多端。水幕激光：采用特殊的入映机播

10、放,使用的影片也是专门为水幕电影特制的影带。由于电影的屏幕是透明的水膜,因此在电影播放时会有一种特殊的光学效果,屏幕的视觉穿透性可使画面具有一种立体感,影片的容可与水面巧妙的结合,更有一种身临其境般的奇幻感觉11-12。1.4设计的主要研究容及安排 本设计根据生活当中出现的一些情况,以花样喷泉为研究对象,结合了大量资料及文献,研究花样喷泉的控制问题,设计出一套可行性较高的喷泉控制系统。 自动喷泉控制的实现方法很多,本设计题目为基于可编程逻辑控制器PLC的喷泉控制系统,用可编程逻辑控制器,不仅能够进行多种水型切换,而且能将各种水型、灯光,按照预先设定的排列组合进行控制程序的设计,通过计算机运行控

11、制程序发出控制信号,使水型、灯光实现多姿多彩的变化。通过上位机PC与PLC之间的通讯来监控喷泉的状态与效果,进而控制电动机,以达到顺利实现工业控制的要求及目的,同时还要达到低功耗、高性价比、运行安全可靠等基本要求。2 系统总体方案设计2.1 实现方法分析与可行性讨论2.1.1单片机喷泉控制系统单片机也称为单片微型计算机,是把微型计算机的各部件中央处理器、存储器、输入输出接口电路、定时器/计数器等制作在一块集成电路芯片上,构成一个完整的微型计算机,如图2.1所示。由于单片机在一块小芯片上就集成了一台计算机有具备的功能,所以其在工业控制中占据很重要的地位。它具有超小型化、结构紧凑、抗干扰能力强等优

12、势。特别适用于实时工业测量控制、智能化仪器仪表和家用电器控制等应用系统13。目前,市场上流行的单片机种类繁多,如MCS-51系列,8位单片机仍占有单片机市场60%以上的份额,促进了8位单片机朝着高性能和多功能化方向发展。其他单片机,如凌阳公司的SPCE061A 16位单片机,美国TEXAS INSTRUMENTS公司的MSP430系列单片机,ARMAdvancedRISCMachine嵌入式单片机等都是各有优点,在不同的领域中有着很好的应用。图2.1 单片机控制系统单片机控制系统用于喷泉控制是完全可行的,它可以通过定时器/计数器对喷泉喷射的时间进行控制,并且也可以利用串行接口与上位机进行通讯。

13、由于单片机的价格比较便宜,所以大批量生产时的性能价格比很高。但由于单片机需要附属很多的外围电路,对电路的设计水平要求很高,否则便很可能降低系统的稳定性14。而且,由于喷泉控制系统很少会有批量生产的情况,对于小规模制作时,PCB印刷电路板的制作成本是很高的。综上所述,此次设计采用单片机控制系统不是最佳方案。2.1.2工控机喷泉控制系统工控机即工业控制计算机,但现在更时髦的叫法是产业电脑或工业电脑,英文简称IPC,全称Industrial Personal Computer。工控机通俗的说就是专门为工业现场而设计的计算机,如图2.2所示。工控机特点工控机通俗的说就是专门为工业现场而设计的计算机,而

14、工业现场一般具有强烈的震动,灰尘特别多,另有很高的电磁场力干扰等特点,且一般工厂均是连续作业即一年中一般没有休息。因此,工控机与普通计算机相比必须具有以下特点：1 机箱采用钢结构,有较高的防磁、防尘、防冲击的能力。2 机箱有专用底板,底板上有PCI和ISA插槽。3 机箱有专门电源,电源有较强的抗干扰能力。4 要求具有连续长时间工作能力。 自1984年国开始从事开发和推广应用工控机以来,已被广泛地应用于钢铁冶金、石油化工、机电成套设备、医药食品、数控机床、工业炉窑等工业领域、以及军工和科研设备中15。图2.2 工控机控制系统对于工控机作为喷泉控制系统,由于喷泉控制系统的环境相对工业控制环境要好得

15、多,而且喷泉控制系统对连续长时间工作的能力要求也不是很高,用工控机设计喷泉控制系统实属有些大材小用。而且工控机的价格较同层次的PC机要偏高,这样就更增加了系统的成本,降低了整体的性价比。2.1.3 PLC喷泉控制系统自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器Programmable Logic Controller,PLC取代传统继电器控制装置以来,PLC得到了快速发展,在世界各地得到了广泛应用。同时,PLC的功能也不断完善。随着计算机技术、信号处理技术、控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高,PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能16。今天的PLC不再局限于逻辑控

16、制,在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。如图2.3所示。作为离散控的制的首选产品,PLC在二十世纪八十年代至九十年代得到了迅速发展,世界围的PLC年增长率保持为20%30%。随着工厂自动化程度的不断提高和PLC市场容量基数的不断扩大,在自动化领域占据着十分重要的位置。PLC是由模仿原继电器控制原理发展起来的,二十世纪七十年代的PLC只有开关量逻辑控制,首先应用的是汽车制造行业。它以存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令；并通过数字输入和输出操作,来控制各类机械或生产过程17-19。用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求,并事先存入PLC的用户程序存储器中。运

17、行时按存储程序的容逐条执行,以完成工艺流程要求的操作。图2.3 PLC控制系统一个PLC的控制器,可以接收几千个I/O点最多可达8000多个I/O。对于喷泉控制系统这样,被控对象主要是设备连锁、回路很少,采用PLC较为合适。PLC由于采用通用监控软件,在组态软件设计方面,要容易一些。且PLC通常都支持现场总线,会使得系统通信得到有利保障,更适合实现上位机的远程监控。目前适用于喷泉控制的中小型PLC种类繁多,价格低廉。使设计者会有更多的选择余地。系统整体造价会比工控机低,而且不会降低系统的稳定性。经过以上三种控制系统的可行性分析可以看出,以PLC为下位机,PC机为上位机组成的控制系统是此次设计喷

18、泉控制系统的最佳方案。2.2 总体实现方案根据设计要求,该喷泉控制系统是由PLC组成,如图2.4所示。PLC对喷泉的水泵进行时序控制,产生各种不同的喷水造型。需设计四种不同的喷泉类型。上位机编写组态软件对喷泉的工作状态进行实时监控。控制信号控制各个泵,阀门组态软件控制泵和阀门的PLC操作员泵1泵2阀门1阀门2要求喷泉控制程序能够产生不同的喷水造型,并且符合美学标准,逻辑合理,且操作简单。图 2.4 喷泉控制系统总体方案3 花样喷泉的设计方案3.1花样喷泉模型 某广场的花样喷泉示意图如3.1所示。 图3.1 花样喷泉示意图其中4号为中间喷头,3号为环状喷头,2号为外环形状喷头,1号为外环形状喷头

19、。3.2 花样喷泉控制要求 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喷泉的工作方式由花样选择开关和单步/连续开关决定。3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。4花样选择开关用于选择喷泉的喷水花样。现考虑四种喷水花样。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,再延时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,则停止下来。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,再延

20、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,则停止下来。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、3号喷头同时喷水,延时3s后,2、4号喷头喷水,1、3号停止喷水。如此交替运行15s后,4组喷头全喷水,30s后,如果为单步工作方式,则停止下来。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1234的顺序,依次间隔2s喷水,然后一起喷水。30s后,按照1234顺序,分别延时2s,依次停止喷水。再经1s延时,按照4321的顺序,依次间隔2s喷水,然后一起喷水。 30s后停止。如果为单

21、步工作方式,则停止下来。如果为连续工作方式,则继续循环下去。3.3工作流程图开始按下启动按钮选择花样开关选择花样开关花样1花样2花样3花样4花样1花样2花样3花样4进行一个循环进行连续循环停止按下停止按钮停止结束选择单步按钮选择连续按钮图3.2花样喷泉流程图 如图3.2,通电后,进入工作状态。按下启动按钮,喷泉装置进入准备工作状态,选择花样,按下单步按钮,系统按设定程序进行一个循环后停止。按下连续按钮,系统按设定程序进行连续循环。如果按下停止按钮,系统则停止运行,如果不按停止按钮,系统则按照选择的花样继续运行下去直到按下停止按钮。3.4可编程控制器PLC的选取与其特点本论文选用西门子公司的S7

22、-200系列可编程序控制器PLC。S7-200系列PLC适用于各行各业,各种场合中的检测、监测及控制的自动化20。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中,或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。S7-200系列出色表现在以下几个方面： 1极高的可靠性 2极丰富的指令集 3易于掌握 4便捷的操作 5丰富的置集成功能 6实时特性 7强劲的通讯能力 8丰富的扩展模块 S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制21-23。应用领域极为广泛,覆盖所有与自动检测,自动化控制有关的工业及民用领域,

23、包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如：冲压机床,磨床,印刷机械,橡胶化工机械,中央空调,电梯控制,运动系统24。3.5 基于PLC花样喷泉的接口设计花样喷泉设计方案是根据花样选择开关的位置信号,采用跳转指令编程。在每一个跳转程序段,采用定时器指令实现顺序控制。PLC I/O口地址分配表如表3.1所示表3.1 PLC I/O口地址分配表输入信号地址元件功能I0.0SB1启动按钮I0.1SA1花样选择开关位置1I0.2SA2花样选择开关位置2I0.3SA3花样选择开关位置3I0.4SA4花样选择开关位置4I0.5SB2重复按钮I0.6SB3停止按钮输出信号地址元件功能Q0.

24、1KM1喷头1Q0.2KM2喷头2Q0.3KM3喷头3Q0.4KM4喷头43.6 PLC 外部接线图 PLC 外部接线图如图3.3所示I0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6COMKM1KM2KM3KM4 S7-200 / CPU222NLCOMQ0.1Q0.2Q0.3Q0.4220V启动花样1花样2花样3花样4重复结束图3.3 PLC外部接线图3.7花样喷泉的梯形图3.7.1 梯形图中的关键问题及实现I0.0代表启动按钮,I0.6代表停止按钮,I0.1、I0.2、I0.3、I0.4分别代表四种花样,I0.5代表模式选择按下表示重复；Q 0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4分别

25、代表4个喷头；中间变量M 0.1、M0.2、M0.3、M 0.4代表4个喷水阶段；M1.0代表停止状态。 本论文的梯形图采用西门子公司STEP 7- Micro/WIN V4.0 SP3版软件编程并截图而得,四种花样的梯形图均有截图,因梯形图篇幅太大,所以采用截图后拼接的方式拼合在一起。3.7.2 梯形图花样一对应的梯形图如图3.4所示图3.4 花样一对应的梯形图如图3.4所示,花样一对应的梯形图中,各网络所起到的作用：网络1的梯形图程序作用是启动喷泉进入第1步；网络2作用为停止喷泉；网络3为第1步,代表启动4号喷头并且启动2秒定时器；网络4作用定时时间到进入第2步；网络5为第2步,表示启动3

26、号喷头并启动2s定时器；网络6作用是定时时间到进入第3步；网络7为第3步,代表启动2号喷头和启动2s定时器；网络8为定时时间到进入第4步；网络为9为第4步,表示启动1号喷头和启动18秒定时器；网络10表示定时时间到并判断是否需要重复。花样二对应的梯形图如图3.5所示图3.5花样二对应的梯形图如图3.5所示,花样二对应的梯形图中,各网络所起到的作用：网络1的梯形图程序作用是启动喷泉进入第1步；网络2作用为停止喷泉；网络3为第1步,代表启动1号喷头并且启动2秒定时器；网络4作用定时时间到进入第2步；网络5为第2步,表示启动2号喷头并启动2s定时器；网络6作用是定时时间到进入第3步；网络7为第3步代

27、,表启动3号喷头和启动2s定时器；网络8为定时时间到进入第4步；网络9为第4步,表示启动4号喷头和启动30秒定时器；网络10表示定时时间到并判断是否需要重复。花样三对应的梯形图如图3.6所示图3.6花样三对应的梯形图如图3.6所示,花样三对应的梯形图中,各网络所起到的作用：网络1的梯形图程序作用是启动喷泉并进入第1步；网络2作用为停止喷泉；网络3为第1步,代表启动1、3号喷头并且启动3s定时器；网络4作用定时时间到进入第2步；网络5为第2步,代表启动2、4号喷头和启动3s定时器；网络6作用是定时时间到进入第3步；网络7为第3步,表示启动1、3号喷头并且启动3s定时器；网络8为定时时间到进入第4

28、步；网络9为第4步,表示启动2、4号喷头和启动3s定时器；网络10表示定时时间到并进入第5步；网络11为第5步,代表启动1、3号喷头并且启动3s定时器；网络12作用定时时间到进入第6步；网络13为第6步,表示4个喷头同时启动,启动30s定时器；网络14作用是定时时间到判断是否需要重复喷水。花样四对应的梯形图如图3.7和图3.8所示图3.7 花样四对应的部分梯形图如图3.7所示,花样四对应的部分梯形图中,网络1到网络14所起到的作用：网络1的梯形图程序作用是启动喷泉进入第1步；网络2作用为停止喷泉；网络3为第1步,代表启动1号喷头并且启动2秒定时器；网络4作用定时时间到进入第2步；网络5为第2步

29、,表示启动2号喷头并启动2s定时器；网络6作用是定时时间到进入第3步；网络7为第3步,代表启动3号喷头和启动2s定时器；网络8为定时时间到进入第4步；网络为9第4步,表示启动4号喷头和启动2秒定时器；网络10表示定时时间到并进入第5步；网络11为第5步,作用是若M2.0断开,重复以上喷水动作1-2-3-4,若M2.0合上,进行接下来的动作4-3-2-1；网络12表示定时时间到,根据M2.0判断是否需要重复一次以上喷水动作1-2-3-4；否则,继续下一动作4-3-2-1；网络13为第6步,4个喷泉全部关闭,延时1s；网络14代表定时时间到,进入第7步。图3.8 花样四对应的部分梯形图 如图3.8

30、所示,花样四对应的部分梯形图中,网络15到网络24所起到的作用：网络15为第7步,其梯形图程序作用是启动4号喷头并且启动2秒定时器；网络16作用定时时间到进入第8步；网络17为第8步,表示启动3号喷头并启动2s定时器；网络18作用是定时时间到进入第9步；网络19为第9步,代表启动2号喷头和启动2s定时器；网络20为定时时间到进入第10步；网络21为第10步,表示启动1号喷头和启动2秒定时器；网络21为第10步,启动1号喷泉,启动2s定时器；网络22为定时时间到,进入第11步；网络23为第11步,作用是同时启动4个喷泉,启动30s定时器；网络24表示定时时间到,判断是否需要重复喷水。3.8花样喷

31、泉的实验结果采用西门子公司S7-200仿真软件进行调试,仿真软件界面如图3.9, 和所有基于Windows的软件一样,仿真软件最上方是菜单,仿真软件的所有功能都有对应的菜单命令；在工件栏中列出了部分常用的命令如PLC程序加载,启动程序,停止程序、AWL、KOP、DB1和状态观察窗口等。仿真软件不提供源程序的编辑功能,因此必须和STEP7 Micro/Win程序编辑软件配合使用,即在STEP7 Micro/Win中编辑好源程序后,利用File|Export命令将梯形图程序导出为扩展名为awl的文件,然后加载到仿真程序中执行。图3.9 S7-200 PLC 仿真软件V2.0界面运行时共有2组信号指

32、示灯和一组开关可供观察和设置。位于软件界面下方的一组开关0至6分别对应开启按钮、花样选择开关1、花样选择开关2、花样选择开关3、花样选择开关4、重复选择按钮、停止按钮；位于界面中间的指示灯0至7作用是显示下方开关的状态；位于界面上方的指示灯1至4代表喷泉的喷头1至喷头4。花样一的实验结果如图3.10所示：延时2秒延时2秒延时2秒延时18秒图3.10花样一的实验结果截图花样二的实验结果如图3.11所示：延时2秒延时30秒延时2秒延时2秒图3.11 花样二的实验结果截图花样三的实验结果如图3.12所示：1、3喷头与2、4喷头交替喷水五次延时3秒延时3秒延时30秒交替5次图3.12 花样三的实验结果

33、截图花样四的实验结果如图3.13所示：延时2秒延时2秒延时2秒延时2秒延时2秒延时2秒延时2秒延时2秒延时1秒延时2秒延时2秒延时2秒延时2秒延时30秒延时30秒图3.13 花样四的实验结果截图3.9 实验小结本设计的梯形图是用西门子公司的STEP 7- Micro/WIN V4.0 SP3 版编程软件按设计要求编制而得,在 S7-200 sim 2.0 版的仿真软件上运行后,得到的实验结果完全符合最初的设计要求,因此说明本设计给出的梯形图设计合理、方法得当、逻辑正确、能够成功地实现花样喷泉的预定控制要求。此外,在仿真中遇到的最大难题是对软件进行仿真设置,原因恰恰是对英文专业词汇的匮乏和对研究

34、缺乏一种耐心与毅力,最后在同学和导师的帮助下,我及时调整好心态并最终解决了这一难题。4 结束语本设计介绍了花样喷泉的发展和现状,分析了PLC控制花样喷泉的优势,总结了国外PLC的现状与问题等。详细阐明了花样喷泉的设计与控制要求,在此基础上提出了花样喷泉的喷水花样,在对4种喷水花样进行分析后设计了PLC的外部接线图、梯形图,最后,本设计选用西门子STEP 7- Micro/WIN V4.0 SP3版的仿真软件编制梯形图,并在此基础上在S7-200 sim 2.0 版仿真软件上进行了调试,达到了按下相应的花样选择开关并运行后,喷泉按相应的花样进行喷水的预期效果。本设计尚存在不足之处,特别是在对花样

35、进行相应的编程时,难免会使梯形图有些错误。此外,本设计只阐述了四种喷水花样,这在实际的运用中难免会显得单调与欠缺,并且现实中的花样喷泉会有相应的灯光与声音效果来使喷泉更具有观赏性,这一点是需要改进的。PLC设计控制系统的发展趋势是PLC技术将继续向开放式控制系统方向转移,尤其是基于工业PC的控制系统,工业PC技术提供了许多功能,能够增强PLC的功能特性。另外,越来越多的PLC供应商开始提供Ethernet接口部件。在最近的几年间,发展比现有普通小PLC更加强大的PLC是种趋势,许多PLC供应商在其产品的开发过程中仍然继续不断地改进和提高通信性能,其开发方向主要面向于Ethernet技术和基于W

36、eb技术。尽管传统PLC被应用于离散过程控制领域,但现在,PLC已被广泛应用于连续过程控制领域,而且基于连续过程控制技术的发展趋势正在进一步得到增长。参 考 文 献1王克强.我国喷泉技术之现状及发展方向J.给水排水,1993,10:14152肖玲俐.音乐喷泉与现场总线技术N.建筑工程学院学报,2003,13:81833唐莉萍,汪颊.音乐喷泉上位机控制系统的设计N.东华大学学报 ,2003,9:38424虹,唐年,庆猛等.音乐喷泉控制系统设计N.江师学院学报,2004, 12：21245贾树军,任晓红.组态王在音乐喷泉中的应用J.机械,2009,7:33346 阿奇,徐斌,弋.PLC西门子实用教

37、程M.:工业,2009:15207南建辉MCS-51单片机原理及应用实例M.：清华大学,2004:12 8 何文雪,华波,吴贺荣.PLC编程与应用M.：机械,2010:3139 廖常初.S7200基础教程M.：机械工业,200610周美兰,王岳宇.PLC电气控制与组态设计M.：科学,2009:111511 吴明涧,PLC控制的设计技巧J.工业控制计算机学报,200312 占英,丽君,梅彦平.零基础学欧姆龙CPM2 PLCM.：机械工业,2010:525413王阿根.PLC控制程序精编108例M.：电子工业,1997849014 凤珊,祖龙起.电气控制及可编程序控制器M.第二版.：中国轻工业版社, 2009.899315江秀汉,汤楠.可编程序控制器原理及应用M.第二版.：电子科技大学,2003:313516SIMATIC S7-200系统手册M.：西门子中国,2004:8917西门子S7-200 可编程序控制器系统手册M.西门子,1999:3518SIEMENS公司S7-200用户指南M.工业控制计算机,200219S7-200可编程序控制系统手册M.工业控制计算机,200120殷兴光.PLC应用与实践M.：西北工业大学,2009:555821贾德胜.PLC开发实用子程序M.:人民邮电,2006:253022廖常初.PLC基础教程M.：机械工业,200630 / 30