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1、目 录第一部分 设计任务与调研3第二部分 设计说明 5第三部分 设计成果 13第四部分 结束语26第五部分 致谢27第六部分 参考文献28第一部分 设计任务与调研1.毕业设计的主要任务某广场的喷泉如图所示，4号为中间喷头，3号为内环状喷头，2号为1次外环状喷头，1号为外环装喷头。（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、连续开关在单步控制时，喷泉只能按照花样选择开关设置得方式运行一个循环。（4） 花样选择开关用于选择喷泉得喷水花样，现考虑4种喷水花样。 花样选择开关在位置1时，按下启
2、动按钮后，4号喷头喷水，延迟2s后，3号喷头喷水，再延迟2s后，2号喷头喷水，又延迟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。 花样选择开关在位置2时，按下启动按钮后，1号喷头喷水，延迟2s后，2号喷头喷水，再延迟2s后，3号喷头喷水，又延迟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。 花样选择开关在位置3时，按下启动按钮后，1号、3号喷头同时喷水，延迟3s后，2号、4号喷头同时喷水，1号、3号喷头停止喷水。如此交替15s后，4组喷头全喷水，30s后，如果为单步工作方式，则停下来。如果
3、为连续工作方式，则继续循环下去。 花样选择开关在位置4时，按下启动按钮后，按照1-2-3-4的顺序，以此间隔2s喷水，然后一起喷水。30s后，按照1-2-3-4的顺序，分别延迟2s依次停止喷水。再经1s延迟时，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。2.设计的思路、方法等。本次课程设计的课题是花样式喷泉，由其控制要求可知：控制过程是一个复杂，连续。灵巧的过程。在工业工程中，被选择为控制的一般是：继电器，PLC，单片机。由于绝大多数控制继电器都是长期磨损和疲劳工作条件下进行的，容易损坏。而且继电器的
4、触点容易产生电弧，甚至会熔在一起产生误操作，引起严重的后果。单片机是一种集成电路编程复杂，结构复杂等。而PLC可靠性高，抗干扰能力强，配套齐全，功能完善，适用性强，系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造，体积小，重量轻，能耗低且易学易用，深受工程技术人员欢迎，在工业以及其他领域都得到广泛的应用。因此，本次花样喷泉的自动化控制也采用PLC控制。 该控制系统选用三菱公司FX 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. 为了便于程序清晰明了，分别调用不同的四个花样，采用了子程序调用指令（CALL P），并通过SRET
5、返回原始指令。 不同花样的选择采用手动选择开关，内部通过时间继电器和辅助继电器实现自动化控制来完成各花样内的循环动作。3.调研的目的和总结。以PLC为核心设计音乐喷泉控制系统，比继电器-接触器控制方案和单片机方案在稳定性、控制速度、开关量频率、设备体积等方面均有巨大的优势。同时，PLC“软接线”的特性还便于喷泉进行参数调整和功能升级。由于PLC抗干扰能力强，开关损耗小，故控制系统的稳定性和寿命都能得到极大的提升。PLC简单易读易学的梯形图程序为音乐喷泉控制系统的逻辑构建和设计提供了极大的便利。同时，PLC还能方便地进行PWM调制，使得对水泵电机、灯光亮度的调节更加轻松。综上所述，选用PLC设计
6、缸体加工机床控制系统，在设计其逻辑和实现功能方面，是完全可行的。同时，使用PLC设计的音乐喷泉控制系统，在使用寿命，扩展性等方面都具有极大的优势。第二部分 设计说明1 理论分析课程设计在整个教学过程中，是一个非常重要的实践性教学环节，尤其在掌握机电传动控制技术时，仅仅了解工作原理和控制的指令系统是远远不够的。为最大限度的满足生产工艺和机械设备的要求，就需要结合机电传动控制和应用技术的特点，进行初步的工程训练。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.本次课程设计就是通过设计花样式喷泉以机电传动控制课程设计为载体
7、的主要目的，是通过对喷泉简单的自动化控制、简单的工艺过程的调查研究，使学生明确生产工艺对电气控制提出的各项要求。根据这些要求，进行基本的原理设计、工艺设计和操作设计，使学生在课程设计的全过程中，进一步明确设计任务中的各项要求，建立课程设计工作的整体概念，从工程环境、实现手段和操作方式的各个环节入手来设计控制程系统，通过不断的调试和完善软硬件设计，最终能够满足这些要求。课程设计以培养工程应用能力为主，在独立完成设计任务的同时，还要进行多方面能力的培养和提高，为毕业设计以及毕业后的工作能力打下良好的基础。2 设计方案（构思、分析、确定）I/O分配表 由控制要求分析可知，分配表中输入7个，输出4个，
8、则其I/O分配表如下表所示 输入 输出 地址 元件 功能 地址 元件 功能 X0 SB1 启动开关 Y0 KM1 喷头1 X1 SA2 花样开关位置1 Y1 KM2 喷头2 X2 SA3 花样开关位置2 Y2 KM3 喷头3 X3 SA4 花样开关位置3 Y3 KM4 喷头4 X4 SA5 花样开关位置4 X5 SB6 停止 X6 SB7 单步/连续5.1 PLC硬件连接图 课程设计的要求，采用三菱FX2N系列，其硬件连接图如下图所示： 图1 PLC控制接线图 5.2电机的接线图 图2 驱动电机主接线图 程序顺序图 由于有4中花样，所以应该分布考虑，按照花样的要求，编辑四种花样顺序图，顺序图如
9、下图所示： 图3 花样1程序顺序图 图4 花样2的程序顺序图 图5 花样3的程序顺序图 图6 花样4的程序顺序图 4.作品（产品）特点随着国民经济的发展和人民生活水平的提高,人们越来越注重居住环境的改善和美化,使得音乐喷泉系统日渐被推广应用。本文主要论述通过借用有源音箱扬声器的信号,节约了系统的成本,并引入史密斯(Smith)预估补偿器,解决了系统因为各种执行机构的惯性和机械因素而导致的整个控制系统较大的时间滞后问题,实现了PLC控制音乐喷泉。通过实验,此系统具有较好的时间同步性,可以很好地实现声、光、水的结合;可以改造已有的音乐喷泉系统,具有广阔的应用前景。第三部分 设计成果1. 设计成果：
10、产品设计类产品的图片或视频2. 作品的特点：可编程逻辑控制器（PLC）作为一种工业控制设备，具有很强大的控制功能，极高的稳定性和可靠性。PLC采用存储逻辑，其控制逻辑是以程序方式存储在内存中，要改变控制逻辑，只需改变程序即可。由于PLC是由程序指令控制半导体电路来实现控制的，所以也具有速度快，严格同步等优良特性。3.梯形图附录3 指令表 0 LD X0001 MPS2 AND X0013 CALL P06 MRD7 AND X0028 CALL P111 MRD12 AND X00313 CALL P216 MPP17 AND X00418 CALL P321 P022 LD X00623 A
11、ND M10024 OR M10025 ANI X00526 OUT M10027 LD M428 AND T329 OR M030 OR M800231 ANI M132 OUT M033 LD M034 AND M10035 OR M136 ANI M237 OUT M138 OUT T0 K2041 OUT M3042 LD M143 AND T044 OR M245 ANI M346 OUT M247 OUT T1 K2050 OUT M4051 LD M252 AND T153 OR M354 ANI M455 OUT M356 OUT T2 K2059 OUT M5060 LD M
12、361 AND T262 OR M463 ANI M064 OUT M465 OUT M6066 OUT T3 K18069 FEND70 P171 LD M20072 AND X00673 OR M20074 ANI X00575 OUT M20076 LD M977 AND T778 OR M800279 OR M080 ANI M681 OUT M082 LD M083 AND M20084 OR M685 ANI M786 OUT M687 OUT M6188 OUT T4 K2091 LD M692 AND T493 OR M794 ANI M895 OUT M796 OUT M51
13、97 OUT T5 K20100 LD M7101 AND T5102 OR M8103 ANI M9104 OUT M8105 OUT M41106 OUT T6 K20109 LD M8110 AND T6111 OR M9112 ANI M0113 OUT M9114 OUT M31115 OUT T7 K300118 FEND119 P2120 LD M300121 AND X006122 OR M300123 ANI X005124 OUT M300125 LD M13126 AND T11127 OR M8002128 OR M0129 ANI M10130 OUT M0131 L
14、D M300132 AND M0133 OR M10134 ANI M11135 OUT M10136 OUT M21137 OUT M23138 OUT T8 K30141 LD T8142 OR M11143 ANI M12144 OUT M11145 OUT M20146 OUT M22147 OUT T9 K30150 LD T9151 AND M11152 OR M12153 ANI M0154 OUT M12155 OUT T10 K150158 LD M12159 AND T10160 OR M13161 ANI M0162 OUT M13163 OUT T11 K300166
15、LD M13167 OR M20168 OUT M32169 LD M13170 OR M21171 OUT M42172 LD M13173 OR M22174 OUT M52175 LD M13176 OR M23177 OUT M62178 FEND179 P3180 LD M400181 AND X006182 OR M400183 ANI X005184 OUT M400185 LD M16186 AND T16187 OR M8002188 OR M0189 ANI M13190 OUT M0191 LD M0192 AND M400193 OR M13194 OUT M13195
16、 LD M13196 ANI T1197 OUT T0 K10200 LD T0201 OUT T1 K10204 OUT M70205 LDI M80206 OUT M71207 LDP M70209 SFTR M71 M80 K4 K1218 LDP M70220 OUT T12 K300223 LD T12224 OUT M14225 LD M14226 AND T12227 ANI T3228 OUT T2 K10231 LD T2232 OUT T3 K10235 OUT M72236 LDI M84237 OUT M73238 LDP M72240 SFTR M73 M84 K4
17、K1249 LDP M72251 OUT T13 K300254 LD T13255 OUT M15256 LD M15257 ANI T5258 AND T13259 OUT T4 K10262 LD T4263 OUT T5 K10266 OUT M74267 LDI M88268 OUT M75269 LDP M74271 SFTL M75 M88 K4 K1280 LDP M74282 ANI M0283 OUT T16 K300286 LD T16287 OUT M16288 LD M80289 OR M84290 OR M88291 OR M16292 OUT M33293 LD
18、M81294 OR M85295 OR M89296 OR M16297 OUT M43298 LD M82299 OR M86300 OR M90301 OR M16302 OUT M53303 LD M83304 OR M87305 OR M91306 OR M16307 OUT M63308 FEND309 LD M30310 OR M31311 OR M32312 OR M33313 OUT Y000314 LD M40315 OR M41316 OR M42317 OR M43318 OUT Y001319 LD M50320 OR M51321 OR M52322 OR M5332
19、3 OUT Y002324 LD M60325 OR M61326 OR M62327 OR M63328 OUT Y003329 END3.第四部分 结束语 通过这次设计实践。我学会了PLC的基本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序与到PLC中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。能过解决一个个在调试中出现的问题，我们对PLC的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。 虽然本次课程设计是要求自己独立完成，但
20、是，彼此还是脱离不了集体的力量，遇到问题和同学互相讨论交流。多和同学讨论。我们在做课程设计的过程中要不停的讨论问题，这样，我们可以尽可能的统一思想，这样就不会使自己在做的过程中没有方向，并且这样也是为了方便最后设计和在一起。讨论不仅是一些思想的问题，还可以深入的讨论一些技术上的问题，这样可以使自己的处理问题要快一些，少走弯路。多改变自己设计的方法，在设计的过程中最好要不停的改善自己解决问题的方法，这样可以方便自己解决问题 在设计的过程中我们还得到了老师的帮助与意见，和同学们的帮助，谢谢你们！第五部分 致谢首先，我要感谢我的毕业课题指导老师。刚拿到课题时，我对音乐喷泉的控制一无所知，也未能寻得关
21、于用PLC控制音乐喷泉设计的其他资料。幸得老师的悉心辅导，通过他的细致讲解，我才能知晓音乐的大致结构和工作流程，并以此确定了控制系统的主要功能区块和PLC的输入输出接口。在我编写梯形图程序时，老师也为了提供了不少的帮助，喷泉的整体控制架构，也是在和老师的讨论当中确定下来的。我在设计信号采集电路和调制电路时如此顺利，更是得益于老师讲解的微型计算机控制原理的精彩课程。这些悉心的指导和耐心的帮助让我少走了不少弯路。再次，我要感谢学院可敬的老师们，亲爱的朋友们同学们。你们帮助给予了我巨大的力量，你们的陪伴编织了我大学最美好的回忆，我会铭记我们在一起学习生活的日子，我会想念你们！然后，我要感谢我的笔记本
22、电脑，陪伴我度过无数漆黑的夜晚，你显示器柔和的光线帮我照亮了夜的黑。真诚地感谢你，在我搜寻资料、设备选型、描画图纸、设计程序、调试程序、撰写报告时，一直稳定安静地运行着，没有让我的努力在一闪而过的蓝屏后化为泡影。最后，我还要感谢一下在设计过程做为我提供帮助的室友们，朋友们。你们都在擅长的领域给我提供了不少的帮助，甚至很多模块没有你们的点拨便无法完成，在对你们表示感谢的同时，我也意识到了自己存在许多不足，将来一定倍加努力，让自己更充实。感谢你们。大学3年，经历了很多，学院见证了我的改变，我也见证了它的变迁。也感谢你，我会为你骄傲，也希望你会继续越变越好。 第六部分 参考文献 1 殷培峰.基于plc喷泉控制系统设计. 兰州石化职业技术学院学报,2006 2 王传艳.三菱PLC在花式喷泉控制系统中的应用,天津大学自动化学院，2007 3 郭艳萍，李晓波.PLC在花式喷泉控制系统中的应用,漯河职业技术学院，2007 4张延灿. 喷泉工程发展及其设计问题(上). 给水排水， 1998，24(7)：475027